《三维综合应用技术》课程设计报告书

学    号   082412130      

专    业   数字媒体技术   

动画名称   贪玩的蓝精灵   

学生姓名   陈X X                             

指导教师   田慧    陈秋红 

计算机科学与工程学院

20##年01月09日

摘要

三维动画是指使用电脑软件制作出的立体虚拟影像，又称3D动画，是近年来随着计算机技术的迅猛发展而产生的一项新兴技术。在3D技术日趋成熟的今天，3D动画已广泛应用于日常生活中的各行各业，如建筑，室内设计，影视动画，游戏动画等。而因应这一技术而诞生的一款功能强大的3D制作软件，它就是3Ds max，随着该软件版本的不断更新升级，在软件内部算法和功能上与低版本比较有了明显的提高，使它成为了一个巨大的三维动画创作平台。

由于3DsMAX的出现，这几年做三维和学三维的人日益增多，三维动画的制作已不再是大电影厂和专业影视制作公司的垄断的专利，三维平台的趋势已由高端过渡到低端。本文将通过对3D动画短片的制作过程的详细的介绍，其中主要介绍在3Dsmax中街道动画的制作，从而了解基本的动画制作知识，掌握运用3ds max进行动画创作的技巧。

【关键词】3ds max 三维动画 建模 路径动画

目录

                           

前言........................................................................ 1

1、3Ds max的简介............................................................ 2

1.1、3Ds max的发展历史.................................................. 2

1.2、3DS MAX 的功能与特点.............................................. 4

2、对于三维动画设计的认知................................................... 5

2.1、什么是三维动画...................................................... 5

2.2、三维动画发展史...................................................... 5

2.3、使3D Max 制作三维动画的优势........................................ 6

3、设计概要................................................................. 7

3.1、设计目的、要求和题目................................................ 7

3.2、模型的准备.......................................................... 7

3.3、模型骨骼匹配与physique蒙皮......................................... 8

3.5、动画的制作.......................................................... 9

3.6、后期合成........................................................... 10

致谢....................................................................... 11

参考文献................................................................... 12

前言

　动画这一充满神奇色彩，最为时尚和普及的艺术形式，它的起源可上溯到二三万年前的远古洞穴时代而真正成为一门独立的艺术形式却不过百年。作为人类文明中最古老，最现代和最具幻想的艺术奇观。如今更是越来越广泛而深入了社会各个领域，成为人们精神和物质生活中不可缺少的需要，它与人们社会生活市场关系之密切，在各艺术门类中，是绝无仅有的。

从人类表现动态形式美欲望产生的动画思维，到自由想象的虚幻画面，借助现代科技得以在屏幕表现，经历了漫长的探索过程。现代的动画，已经发展为不仅是一门艺术，一种新的产业，而是一门新兴的综合性科学。

随着社会物质文明的发展，科学技术水平与受众欣赏层次的进一步提高，以及人们需求的不断增长，动画所涉及的领域越来越广。比如现今比较热门的计算机三维动画。三维动画也叫3D动画。三维动画是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹，虚拟摄像机的运动和其它的动画参数，最后按要求为模型上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。

1、3Ds max的简介

1.1、3Ds max的发展历史

DOS 版本的3D Studio 诞生在80 年代末，那时只要有一台386 DX 以上的微机就可以圆一个电脑设计师的梦。但是进入90年代后，PC 业及Windows 9x 操作系统的进步，使DOS 下的设计软件在颜色深度、内存、渲染和速度上存在严重不足，同时，基于工作站的大型三维设计软件Softimage、Lightwave、Wavefront 等在电影特技行业的成功使3D Studio 的设计者决心迎头赶上。与前述软件不同，3D Studio 从DOS 向Windows的移植要困难得多，而3D Studio MAX的开发则几乎从零开始。

3D Studio MAX 1.0

1996年4月，3D Studio MAX 1.0 诞生了，这是3D Studio系列的第一个windows版本。

3D Studio MAX R2

1997年8月4日在加利福尼亚洛杉矶Siggraph 97上正式发布。新的软件不仅具有超过以往3D Studio MAX几倍的性能,而且还支持各种三维图形应用程序开发接口,包括OpenGL和Direct3D。3D Studio MAX针对Intel Pentium Pro和PentiumⅡ处

理器进行了优化,特别适合Intel Pentium多处理器系统。

3D Studio MAX R3

在1999年4月加利福尼亚圣何塞游戏开发者会议上正式发布。这是带有Kinetix标志的最后版本。

Discreet 3ds max 4

新奥尔良Siggraph 2000上发布。从4.0版开始，软件名称改写为小写的3ds max。3ds max 4 主要在角色动画制作方面有了较大提高。

Discreet 3ds max 5

20##年6月26，27日分别在波兰，西雅图，华盛顿等地举办的3dsmax5演示会上发布。这是第一版本支持早先版本的插件格式，3dsmax 4的插件可以用在5上，不用从新编写。3DS Max 5.0在动画制作、纹理、场景管理工具、建模、灯光等方面都有所提高，加入了骨头工具(Bone Tools)和重新设计的UV工具(UV Tools)。

Discreet 3ds max 6

20##年7月，Discreet发布了著名的3D软件3ds max的新版本3ds max 6 。主要是集成了mental ray渲染器。

Discreet 3ds max 7

Discreet公司于20##年8月3日发布。这个版本是基于3ds max 6的核心上进化的。3ds max 7为了满足业内对威力强大而且使用方便的非线性动画工具的需求，集成了获奖的高级人物动作工具套件character studio。并且这个版本开始3dsmax正式支持法线贴图技术。

Autodesk 3ds Max 8

20##年10月11日，Autodesk宣布其3ds Max软件的最新版本3ds Max 8正式发售。

Autodesk 3ds Max 9

Autodesk在Siggraph 20## User Group大会上正式公布3ds Max 9 与 Maya 8 首次发布包含32位和64位的版本。

Autodesk 3ds Max 2008

20##年10月17号在加利福尼亚圣地亚哥Siggraph 2007上发布，该版本正式支持Windows Vista操作系统。

Vista? 32 位和 64 位操作系统以及 Microsoft DirectX® 10 平台正式兼容的第一个完整版本。

Autodesk 3ds Max 2009

旧金山, 20##年2月12日电 — 今天Autodesk, Inc. (NASDAQ: ADSK) 宣布推出Autodesk 3ds Max 建模、动画和渲染软件的两个新版本。该软件是用于开发游戏的领先的创造工具。该公司推出了面向娱乐专业人士的Autodesk 3ds Max 20## 软件，同时也首次推出3ds Max Design 20## 软件，这是一款专门为建筑师、设计师以及可视化专业人士而量身定制的 3D 应用软件。Autodesk 3ds Max 的两个版本均提供了新的渲染功能、增强了与包括 Revit 软件在内的行业标准产品之间的互通性，以及更多的节省大量时间的动画和制图工作流工具。3ds Max Design 20## 还提供了灯光模拟和分析技术。

　  Autodesk 3ds Max 2010

20##年4月,3ds Max 2010终于浮出水面，Autodesk最近几年的并购、收购行为让它瞬间拥有了几乎全部的动画多媒体软件工具，而且其他机械、建筑领域也在进行着同样的工作，在这些收购的背后，意味着“整合”。早在去年年底美国拉斯维加斯的Autodesk ATC大会上，Autodesk就首度公布了Max2010的相关情况。

2010版特色功能： 石墨(Graphite)建模工具材质总管(Material Explorer)xView网格分析工具(xView Mesh Analyzer)视口画布(Viewport Canvas)ProBooleans增强增强的UVW UnwrapProOptimizer支援mental mill/MetaSL增强的预览功能改良的曝光照明分析减少GI动画闪烁：mental ray渲染表面贴图增强的场景浏览器(Scene Explorer)支持Flight Studio格式，等等众多新功能……

1.2、3DS MAX 的功能与特点

3D Studio Max系列是Autodesk公司的一个王牌产品，其强大的三维动画设计功能和出众的按钮化命令面板界面，无不体现出该软件的独具匠心和深厚功力，理所当然地成为三维动画设计领域的首选软件。3D Studio Max的前身是3D Studio系列三维动画设计软件。 

3D Studio采用内部模块化设计，命令简单明了，易于掌握。而且，其硬件要求十分低，和其他三维动画设计软件需要进行于图形工作站的硬件要求相比较，无疑具有相当大的优越性，因而风靡全球，成为三维动画设计领域的领头羊，在影视和平面设计等各个领域得到了广泛的应用。 

3D Studio Max系列软件是3D Studio的超强升级版本。它运行于Windows NT环境下，采用32位操作方式，对硬件要求比较高。3D Studio Max的功能强大，内置工具十分丰富，同时外置接口也很多。它的内部采用按钮化设计，一切命令都可通过按钮命令来实现。3D Studio Max的算法很先进，所带来的质惑和图形工作站几乎没有异样。它以此为根据64位进行运算，可存储32位真彩图像，3D Studio Max一经推出，其强大功能立刻使它成为PC三维动画设计首选软件。 

2、对于三维动画设计的认知

2.1、什么是三维动画

三维动画是指通过使用电脑软件制作出的立体虚拟影像，又称之为3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新技术。它是摄影艺术、布景设计，及舞台灯光的合理布置等等的各种艺术与技术的集合体。与此同时三维动画的设计制作需要更多的艺术功底和创造力。一个好的三维动画，它除了要求制作者要有较好的空间感与艺术感外，还有就是必须能够很好的运用各种三维动画的制作软件。因此三维动画的设计与制作是一个涉及范围很广的技术，也可以说它就是一件艺术和技术紧密相结合的工作。所以在以前就只有专业的三维动画制作者才能够制作的出来。

2.2、三维动画发展史

综观三维动画的发展历程，从1995年的初始阶段到20##年开始的全盛时期三维平台的趋势由高端过渡到低端，不再需要几十万的工作站，一般家庭电脑就可以做出专业的三维作品，三维动画制作的收费也日趋合理，想当年20000块/秒的天价（广告级标版）到现在500元/秒都有人做，三维建筑、室内效果图也下降了很多，想靠做三维发大财已成为虚拟的幻境。国内电影业不景气，外国大片的冲击，如何有效率地提高国人的创作、制作水平和规范制作准则是摆在我们同行面前的不容轻视的课题。

三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上而形成的一种相对的独立新型的艺术形式。早期主要应用于军事领域。直到70年代后期，随着PC机的出现，计算机图形学才逐步拓展到诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80年代，随着电脑软硬件的进一步发展，计算机图形处理技术的应用得到了空前的发展，电脑美术作为一个独立学科真正开走上了迅猛发展之路。

然而自1995年由迪斯尼发行的《玩具总动员》上映，这部纯三维制作的动画片取得了巨大的成功。三维动画迅速取代传统动画成为最卖座的动画片种。迪斯尼公司在其后发行的《玩具总动员2》、《恐龙》、《怪物公司》、《虫虫特工队》都取得了巨大成功。 另外,梦工厂发行的《蚁哥雄兵》《怪物史瑞克》等三维动画片，也获得了巨大的商业成功。三维动画在电影中的运用更是神乎其技！《蜘蛛侠》、《泰坦尼克号》、《终结者》、《魔界》......可以说电影已经不能离开三维动画的参与了！

2.3、使3D Max 制作三维动画的优势

现今三维动画的运用可以说无处不在，网页、建筑效果图、建筑浏览、影视片头、MTV、电视栏目、电影、科研、电脑游戏。在今天，电脑的功能愈来愈强大，以至我们不仅可以看到地方电视台的栏目包装及广告中充满电脑动画特技，更有不少电脑爱好者在自己的个人电脑上玩起了动画制作。由于3D动画被广泛应用在诸多领域中，因此制作软件也大量的涌现出来。

三维软件是利用电脑制作几何模型的软件。最先只能在专业图形工作站上使用，随着PC机的飞速发展和普及，三维动画软件也纷纷被移植到PC机上。在DOS时代，美国Autodesk公司的3DS三维动画软件几乎垄断了PC机三维动画的市场。

1994年Microsoft用1．3亿美元收购Softimage公司，1995年推出基于NT平台的SOFTIMAGE3D3．0版本，激荡了三维动画领域。迫于压力，为了维护3DS在三维动画领域的霸主地位，1996年，Kinetix公司推出3DS的Windows NT版本3DSMAX1．0。这个版本在操作界面、组织结构和功能上都有质的飞跃，获得了巨大的成功。

1998年，Maya、Alias、Houdini相继在NT平台上出现。同年，Autodesk公司奋起迎击，推出偏重于建筑设计的3DSMAXVIZ版本，该版本实际是在3DSMAX的基础上进行一些增减，增加一些与建筑有关的模块，删去一些动画功能。

随着三维软件应用的迅速普及，小型三维软件也如雨后春笋般涌现出来。

那么我们又该如何去选择制作软件呢？对于不同的软件它的使用方向，是有不同的侧重点的。就我们所知的最常用来制作三维动画的两款制作软件Maya与3Dsmax来说，在影视三维动画与角色动画的制作中Maya的功能比3ds max较为强大，但却还是有很多人选择使用3Dsmax来制作动画而不是使用Maya。那是因为3Dsmax它除了能较好的制作影视方面的三维动画外，还在其它领域的三维动画制作中也有着一定的优势，如工业产品的演示动画、游戏动画、模拟动画（植物的生长过程、化学反应过程等）等方面的动画都可以使用3Dsmax来制作，而且其操作过程较Maya来的简单与便捷。再加上在20##年Autodesk公司新发布的3Dsmax2011在三维动画制作方面也有比较大的突破。新版3Dsmax2011充分发挥了硬件的性能，新的多线程渲染引擎充分利用多核CPU和GPU 的性能，以得到更快和更好的渲染速度和质量。这使得使用3Dsmax的用户将更加的多，学习资源也将更加的丰富，以至于很多热爱CG动画的爱好者们可以利用3Ds Max来制作自己的动画小短片。

3、设计概要

3.1、设计目的、要求和题目

3.1.1、设计目的：配合课程学习，通过具体的设计项目将课程内容进行综合运用；

3.1.2、设计要求：按组进行动画的创意和设计，要求有一定的创新性和较高的技术含量；

3.1.3、设计题目：贪玩蓝精灵；

3.2、模型的准备

3.2.1、建模

蓝精灵与书本建模

通过挤出，倒角，涡轮平滑等方式，创建出蓝精灵以及书本。（如图3.1、3.2、3.3所示）。

 

图3.1                                图3.2

图3.2

3.2.2、贴图

角色贴图

使用普通材质球为蓝精灵赋予贴图（如图3.4所示）。

图3.4

儿童房贴图

为了使房间效果更显逼真，为其中的部件（如床、被单、枕头等），添加部分vary材质，为地面添加位图，而墙体则仅仅改变其颜色（效果如图3.5所示）

图3.5

   

    3.3、模型骨骼匹配与physique蒙皮

 3.3.1、使用Biped喂狼精灵模型匹配相应的骨骼，运动面板中在体型模式下调整参数和大小。使其和角色体型匹配（如图3.4所示）

图3.4

 

为骨骼添加physique蒙皮：在参数栏中点击附加到结点，在视图中点击角色骨盆位置初始化，此时physique已基本匹配到人物，旋转人物手臂发现皮肤有些地方扭曲有些地方不运动，此时，下拉physique菜单下封套选项，对人物身子一边进行封套调整，对另一半可以采用复制粘贴选项进行相同修改。不断测试调整直到人物运动不发生变形扭曲现象，最好采用加载biped文件对人物运动各部分的变形情况进行观察。特别是对人物关节部位等肢节进行观察（如图3.5、3.6）。

 

                 图3.5                                          图3.6

   

3.5、动画的制作

将蓝精灵与书本合并到一个儿童房的场景里。更改各部件大小使之匹配（注意：蓝精灵模型大小与位置调整时，需要在运动面板体型模式下进行）。并为之添加摄像机、灯光，为蓝精灵添加设定好的动作（通过足迹的设定以及运动混合器中添加bip文件实现），使之是实现所需动画效果（如图3.7、3.8、3.9、3.10、3.11、3.12所示）。

 图3.7                                  图3.8

    

                图3.9                                 图3.10

  

               图3.11                               图3.12

3.6、后期合成

将渲染出来的几个视频，用后期处理软件premier来进行连接，配上相应的音乐，最后导出一个视频（如图3-19、3-20所示）；

图3.13

图3.20

致谢

通过为期两周的3ds max 角色动画的制作，使我不仅在3d max软件的使用技术上有了进一步的提高，更进一步掌握了3d max 角色骨骼匹配、physique蒙皮、以及骨骼中路径和运动混合器的运用，特别是摄像机的添加，曲线编辑器的运用，使我更进一步掌握了3ds max软件里面强大的工具命令。染我跟明确的了解如何把现实生活中的东西通过一个个工具的创建来体现，要考虑到实际情况，从常识出发，在一定基础上才可以去展开自己的想象，这样也才能体现出自己的独特创作想法。在赋材质方面也要具有一定的审美感，突出主题的色彩。毕业设计中，我也存在一些不足的地方，有些建筑做得不是太精细，产生些败笔。制作课程设计在我即将走入社会的道路中，让我懂得不少道理，我想我会在以后的工作中汲取教训，做到更好。

参考文献

[1]邹宏伟 编著.三维动画与特效技术完全教程. 上海人民美术出版社 [J].2009.10

[2]阎河 编著.3ds Max三维动画角色建模实例教程. 电子工业出版社 [M].2013.05

[3]李茹菡 编著. 3ds Max三维动画实战课堂实录. 清华大学出版社[J].2014.03

[4]田龙过 编著. 3ds Max三维动画设计实例教程. 电子工业出版社[M].2013.05

[5]高自强 编著. 3ds Max角色表情动画技术精粹. 机械工业出版社[M].2010.01

[6]肖伟 宗传玉 编著.3DS MAX动画角色和场景设计. 清华大学出版社[M].2010.11

[7]玉永海 编著. 3ds Max角色动画技术精粹. 机械工业出版社[M]. 2008.01
[8]刘丽霞 邱晓华 编著. 3ds Max动画制作高级实例教程.中国铁道出版社[M].2014.01
[9]赵岩 编著.动画传奇——3ds Max动画与后期制作完美风暴. 人民邮电出版社[M].2011.03

[10]李秀霞 黄涛 编著.3DS MAX建模与渲染创作思路及案例实录.电子工业出版社[M]. 2007.02