3ds Max的漫游技術(shù)在自然景觀中的應(yīng)用研究

張景峰　王麗芬　胡曉紅

摘要：在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，各個(gè)行業(yè)如廣告、影視、建筑、游戲等多領(lǐng)域動(dòng)畫的需求量劇增，在眾多三維動(dòng)畫制作軟件中，3ds Max是廣大制作者的有力工具。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，三維動(dòng)畫技術(shù)漸趨完善，作為技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，三維動(dòng)畫具有廣闊的市場(chǎng)前景。其中自然景觀動(dòng)畫是一個(gè)重要分支，在自然景觀動(dòng)畫制作中，一方面要增強(qiáng)場(chǎng)景的真實(shí)性，同時(shí)又要使3ds Max與相應(yīng)插件相互配合，充分發(fā)揮各自特長(zhǎng)，提高三維動(dòng)畫的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：3ds Max；動(dòng)畫；自然景觀；研究

中圖分類號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）30-7203-02

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，各個(gè)行業(yè)如廣告、影視、建筑、游戲等動(dòng)畫的需求量劇增，在眾多三維動(dòng)畫制作軟件中，3ds Max是廣大制作者的有力工具。針對(duì)商業(yè)廣告的特點(diǎn)，3ds Max開發(fā)了特有的文字創(chuàng)建系統(tǒng)和完善的后期工具，令廣告制作者幾乎不需要其他后期軟件就可以制作出漂亮的廣告片頭。用動(dòng)畫的形式制作電視廣告，它的畫面生動(dòng)活潑、既有輕松夸張的娛樂效果，又可以靈活地表現(xiàn)商品特點(diǎn)。非常容易吸引觀眾的眼球。3ds Max在影視制作中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，目前各種類型的公益動(dòng)畫片、教育動(dòng)畫片、電視動(dòng)畫片、電影動(dòng)畫片常見于電視和電影媒體，甚至近年來三維動(dòng)畫的電腦游戲也非常受歡迎，在生產(chǎn)動(dòng)畫片及電腦游戲的美國(guó)和日本，各種電視動(dòng)畫產(chǎn)量更是驚人，主題包羅萬象。所以，靈活運(yùn)用3ds max軟件，并結(jié)合相應(yīng)插件，能夠真實(shí)再現(xiàn)自然景觀以及自然景觀動(dòng)畫。

1 動(dòng)畫設(shè)計(jì)制作的一般思路：

1） 設(shè)計(jì)方案：做好場(chǎng)景的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，選擇并確定制作方案和制作風(fēng)格，確定整體和細(xì)節(jié)部分的表現(xiàn)形式。

2） 創(chuàng)建主體模型：創(chuàng)建模型雖然是整個(gè)動(dòng)畫制作中的基礎(chǔ)工作，但也是極其重要的工作。模型的創(chuàng)建首先要求的就是準(zhǔn)確和精致。為了力求尺寸合理準(zhǔn)確，通常先在AutoCAD中先繪制平面圖，然后導(dǎo)入3ds max中進(jìn)行立體模型創(chuàng)建；也可以分別創(chuàng)建局部模型，最后進(jìn)行合并處理。

3） 進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)置：模型創(chuàng)建完成后，根據(jù)方案規(guī)劃可以進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)置。動(dòng)畫制作的主要方法可以通過關(guān)鍵幀控制法、功能曲線控制法和控制器控制法進(jìn)行創(chuàng)作。

4） 材質(zhì)燈光的添加設(shè)置：世界萬物都有各自的表面特性，清楚準(zhǔn)確的表現(xiàn)和描述它們的不同質(zhì)感、顏色和屬性是三維建模領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。利用材質(zhì)編輯器，通過對(duì)材質(zhì)和貼圖的處理，可以使物體變得更加真實(shí)，模擬出現(xiàn)實(shí)中的物體特性。燈光是場(chǎng)景里必不可少的組成，燈光對(duì)營(yíng)造特殊氣氛能起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

5） 作品的渲染輸出：將賦予材質(zhì)和燈光的模型，根據(jù)不同媒體播放要求渲染輸出成動(dòng)畫視頻文件，將設(shè)計(jì)的動(dòng)畫完美的表現(xiàn)出來。

6） 后期制作合成：在做好動(dòng)畫之后，再利用相關(guān)軟件加入特效和音頻等要素，使作品更加完美。

2 制作三維動(dòng)畫的技術(shù)關(guān)鍵

1） 單位的統(tǒng)一設(shè)置。在實(shí)際工作中，使用統(tǒng)一的制作單位十分重要，特別是在制作一些大型規(guī)劃項(xiàng)目的鳥瞰圖和動(dòng)畫場(chǎng)景時(shí)。3ds max系統(tǒng)默認(rèn)的單位是英寸，而CAD繪制的圖紙一般都采用Millimeters（毫米）為繪圖單位，所以，為了保證效果圖的精確度，通常選擇Millimeters（毫米）為單位，不過大場(chǎng)景也可以使用米為單位，按實(shí)際尺寸建模。

2） 精簡(jiǎn)場(chǎng)景。場(chǎng)景中物體對(duì)象眾多，所以模型眾多。模型的面數(shù)如何取舍與計(jì)算機(jī)的刷新速度密切相關(guān)。模型總面數(shù)越多計(jì)算機(jī)的刷新速度越慢，因此，場(chǎng)景優(yōu)化精簡(jiǎn)非常重要。盡量刪除不可見面，減少物體面數(shù)；并且將共用同一材質(zhì)的模型合并為一個(gè)模型等等方法來減少內(nèi)存的占用率。

3） 模型創(chuàng)建技術(shù)。場(chǎng)景動(dòng)畫的模型創(chuàng)建一般采用逐個(gè)模型單獨(dú)創(chuàng)建，最后進(jìn)行場(chǎng)景合并的方法進(jìn)行。在我國(guó)目前的三維動(dòng)畫領(lǐng)域主要是以多邊形編輯的技術(shù)創(chuàng)建模型，這在影視和游戲的模型創(chuàng)建中更為普遍。多邊形建?？梢酝ㄟ^Extrude、Collapse、Boolean operations、Loft、Patches等方法來創(chuàng)建對(duì)象并通過編輯修改器調(diào)整形狀，通過點(diǎn)、線、面等參數(shù)來修改模型外觀，獲取不同級(jí)別的光滑表面。同時(shí)，易于操作的UV控制方法能夠在多邊形模型上隨心所欲的靈活貼圖。

模型創(chuàng)建的另一技術(shù)——NURBS建模技術(shù)是根據(jù)曲線的運(yùn)動(dòng)軌跡而生成形體的建模方式，它特別適合于表現(xiàn)光滑物體的形體結(jié)構(gòu)，但由于NURBS建模必須運(yùn)用曲線作為工具，所以它具有很大局限性：NURBS很難制作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜的物體，不容易表現(xiàn)硬邊和拐點(diǎn)。

總之，根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)，選擇比較合適的建模方式，完成理想的模型創(chuàng)建。

4） 動(dòng)畫技術(shù)：在自然景觀動(dòng)畫中可以使用3ds MAX中所有動(dòng)畫技術(shù)，攝影機(jī)的變化、物體位移、縮放、旋轉(zhuǎn)的更改，燈光強(qiáng)度、顏色的調(diào)整、材質(zhì)貼圖的坐標(biāo)、相位不同、空間扭曲的運(yùn)用等等，都可以產(chǎn)生動(dòng)畫效果。比如在創(chuàng)建海面的動(dòng)畫時(shí)，除了運(yùn)用Space Warp下的Ripple修改器，設(shè)置其振幅和波長(zhǎng)變化外，同時(shí)在材質(zhì)編輯器中設(shè)置Noise貼圖的顏色坐標(biāo)和相位變化，共同營(yíng)造海面波浪翻滾的動(dòng)畫效果。

5） 場(chǎng)景渲染技術(shù)。3DS MAX渲染效果圖常用默認(rèn)掃描線渲染器和Vray渲染器，每個(gè)渲染器都有各自的特點(diǎn)。Vray渲染器的渲染圖像的質(zhì)感和清晰度高，但渲染時(shí)間長(zhǎng)；所以有些作品也可以用默認(rèn)掃描線渲染器進(jìn)行渲染.這就需要使用3DS MAX自身的材質(zhì)和燈光類型。燈光設(shè)置中環(huán)境光一般采用創(chuàng)建泛光燈陣列來完成，每個(gè)泛光燈亮度較弱，啟用邊緣模糊的位圖陰影；主光源運(yùn)用目標(biāo)聚光燈，亮度值大、設(shè)置邊緣精晰的位圖陰影；輔助光一般為從地面向上反射的光線.不設(shè)置陰影效果。在所有燈光中注意對(duì)比調(diào)整冷暖色。

6） 后期合成。在3Ds max中完成場(chǎng)景動(dòng)畫，渲染輸出后，通常要通過Adobe AfterEfiects軟件進(jìn)行圖像顏色校正或添加特效；再輸入到Premiere中完成動(dòng)畫剪輯、添加音效或者字幕等效果。

比如在營(yíng)造有山巒、草地、河流的自然景觀動(dòng)畫中，首先應(yīng)用QuadPatch創(chuàng)建草地雛形。自然場(chǎng)景中的地形除了平地外主要是山地與坡地，平地的處理很簡(jiǎn)單，坡地的制作主要通過面片地形和貼圖置換來完成。創(chuàng)建QuadPatch后，進(jìn)行Edit Polygon處理，再將在Photoshop軟件中繪制的一幅帶有灰階的黑白貼圖調(diào)入3ds Max中，并使用“置換”命令對(duì)其進(jìn)行置換，顏色較淺的地方模型凸起相對(duì)越多，反之則越少。運(yùn)用路徑變形綁定WSM，制作河流模型，另外運(yùn)用Edit Polygon和FFD創(chuàng)建巖石，通過軟件自帶系統(tǒng)或相關(guān)插件創(chuàng)建樹木；在材質(zhì)上，運(yùn)用Noise和Blend營(yíng)造草地和河床效果，運(yùn)用Noise和Reflect/Refract營(yíng)造水的效果；然后添加泛光燈陣列營(yíng)造日光。在動(dòng)畫制作中，運(yùn)用噪波的坐標(biāo)變化已經(jīng)相位的變化來完成水流動(dòng)畫，架設(shè)攝影機(jī)，進(jìn)行移動(dòng)位移，制作攝影機(jī)動(dòng)畫，最后渲染輸出并后期處理。

3 結(jié)束語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，三維動(dòng)畫技術(shù)漸趨完善。三維動(dòng)畫作為技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，具有廣闊的市場(chǎng)前景。自然景觀中有山巒、樹木、河流、花草、房屋建筑等多種元素，在自然場(chǎng)景制作中要增強(qiáng)自然場(chǎng)景的真實(shí)性，同時(shí)又要使3ds Max與相應(yīng)插件相互配合，充分發(fā)揮兩者的功能，締造豐富且相對(duì)真實(shí)的自然場(chǎng)景。從而提高制作三維動(dòng)畫的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

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