第七章 三维动画数据技术及应用（课件）-《多媒体技术及应用(第二版)》同步教学（清华大学出版社）

《多媒体技术及应用(第二版) (微课版)》 第 七 章 三维动画数据技术及应用 学 习 目 标 除了二维动画制作，多媒体动画制作还包含了三维动画。三维动画技术是利用计算机软硬件设施实现三维空间的模型创建、场景可视化、特效制作、光影实现、虚拟仿真、游戏开发、广告设计辅助教学、工程应用等内容的新型媒体技术手段。本章主要介绍在3ds Max中实现三维动画数据技术应用的相关内容。 本 章 重 点 3Ds MaX使用 三维建模 材质与贴图 制作三维动画 7.1 三维动画概述 三维动画又称3D动画，它不受时间、空间、地点、条件、对象的限制，运用各种表现形式把复杂、抽象的节目内容、科学原理、抽象概念等用集中、简化、形象、生动的形式表现出来。三维动画技术目前在影视、特效、广告、游戏、虚拟仿真等诸多领域都有涉及。 三维动画的概念和特点 制作三维动画的软件 3D与2D的区别： （1）与2D相比，3D动画更昂贵、耗时。三维动画的工作量相当于传统二维动画的两倍多。 3D与2D的区别： （2）2D动画是平面的，没有深度，且只提供一个视角。物体和角色的绘制通常没有我们在现实生活中看到的阴影那么微妙柔和，而且颜色几乎没有不同的阴影。而在 3D 动画中，图片具有深度并提供多种视角，就像在现实生活中一样，并且在其中的物体和人物上投射出柔和的微妙阴影。它比平面图更直观，更能让观赏者以身临其境的感觉，从而让画面更逼真。 3D的优势： 1、新颖娱乐化的视频产品介绍,使产品记忆深刻。 2、轻便的视频文件,随时随地全方位展示产品。 3D的优势： 3、只需设计方案即可逼真直观地模拟产品的各项功能特性，并可灵活做出修改，节省了实物样品制造和修改的巨大成本。 3D的优势： 4、全方位的动态视频化产品演示，既可指导实际生产，也可作为使用产品时的操作指南。 3D 动画有3个常规制作阶段： 1. 造型 建模是3D 动画的第一阶段，基本的3D模型是点、线和曲线的网格，这些点、线和曲线以某种方式排列创建出一个3D角色。此时模型还只是纯几何形状，直到添加颜色和纹理后，模型才开始类似真实对象。 3D 动画有3个常规制作阶段： 2. 布局和动画   当3D角色设置好后，在布局和动画阶段，3D对象的定位方式使其看起来好像在屏幕上实际发生了运动。这是3D 动画师在为每个对象和角色制作动画。 3D 动画有3个常规制作阶段： 3. 渲染   动画制作过程的最后一个部分是渲染，这是动画完成并导出的阶段。 7.1.1 三维动画的概念和特点 所谓三维动画，是计算机三维软件按照一定的比例进行模型创建（包括角色、物体、场景等模型):角色对象以及场景的材质贴图设定，然后创建角色骨骼，模拟角色、摄影机的动画；最后设置室内外灯光、环境，并生成最终的动画效果。三维动画具有视觉表现力强、制作周期短、替代高危拍摄、高效率与高效益等特点。 7.1.2 制作三维动画的软件 三维动画制作软件如3dMax、Maya、ZBrush、Cinema 4D、Blender、Softimage、Poser等。这些三维软件种类繁多，造型方法各不相同，但大多都具备三维模型创建、渲染输出、动画关键帧、骨骼系统、毛发系统和动力学模块等。 7.2 3Ds MaX三维建模 3ds Max是应用于PC平台的三维建模、动画、渲染软件。建模是绘制效果图过程中的第一步，也是后续绘图工作的基础。 几何体建模 修改器建模 复合对象建模 多边形建模 7.2.1 几何体建模 几何体建模是3ds Max中最简单的建模方法。用户通过创建几何体类型的元素，进行各元素之间的参数与位置调整，可以建立新的模型。 7.2.2 修改器建模 修改器建模是在已有的基本模型的基础上，通过在【修改】面板中添加相应的修改器，将模型进行塑形或编辑。如此便可以快速地制作出特殊的模型效果。 7.2.3 复合对象建模 复合对象建模是一种特殊的建模方法，该方法可以将两个或两个以上的物体通过特定的合成方式合并为一个物体，以创建出更复杂的模型。在合并过程中，不仅可以反复调节，还可以记录为动画，制作出特殊的动画效果。 7.2.4 多边形建模 多边形建模是一种常用的建模方法，该方法可以进入子对象层级对模型进行编辑，从而实现更复杂的效果。通过多边形建模不仅可以创建家具、建筑等简单的模型，还可以创建交通工具、人物角色等带有复杂曲面的模型。 7.3 渲染三维对象 若建模是三维动画的第一主体部分，那么渲染就是关键的第二大主体部分。渲染是个范围非常大的概念，包括材质、贴图、灯光、摄影机……都属于渲染的范畴。三维作品的艺术风格、画面清晰度、逼真度等，都与渲染息息相关。在专业领域，渲染也是一个单独的研究方向。 材质与贴图 灯光和摄影机 7.3.1 材质与贴图 在3ds Max中，材质主要用于表现物体的颜色、质地、纹理、透明度和光泽度等特性，用户依靠各种类型的材质可以制作出现实世界中任何物体的质感，让模型物体看起来更加真实。简单地说，使用材质就是为了让模型物体看上去更真实、可信。 7.3.2 灯光和摄影机 一幅被渲染的图像其实就是一幅画面，在模型定位后，光源和材质决定了画面的色调，摄影机则决定了画面的构图。在3ds Max中，软件为三维设计师提供的灯光工具可以轻松地为场景添加照明效果。此外，设计师使用目标摄影机可以设置观察指定方向内的场景内容，并应用于轨迹动画效果；使用自由摄影机的方向则能够使视野随着路径的变化而自由变化，实现无约束地移动和定向。 7.4 制作三维动画 3ds Max是一款三维模型制作软件，使用该软件不仅可以制作三维模型，也可以制作三维动画。在3ds Max中，设置动画的基本方式非常简单。用户可以设置任何对象变换参数的动画，以随着时间的不同改变其位置、角度和尺寸。动画作用于整个3ds Max系统中，用户可以为对象的位置、角度和尺寸，以及几乎所有能够影响对象形状与外表的参数设置动画。 创建和设置动画 使用曲线编辑器 7.4.1 创建和设置动画 在3ds Max 2020工作界面中，用于生成、观察、播放动画的工具位于视图的右下方。这个区域被称为“动画控制区”，该区域中包括一个大图标和两排小图标。动画控制区中的按钮主要用于对动画的关键帧及播放时间等数据进行控制，是制作三维动画最基础的工具。 7.4.2 使用曲线编辑器 在3ds Max中除了可以直接在轨迹栏中编辑关键帧以外，还可以打开动画的【轨迹视图-曲线编辑器】窗口，对关键帧进行更复杂的编辑，例如复制或粘贴运动轨迹、添加运动控制器、改变运动状态等。 7.5 实例演练 本章实例演练部分为制作循环翻跟头的三维动画，帮助用户巩固所学的知识。 $$