1.1 認識3ds Max

1.1.1 三維動畫概述

動畫是利用人類的“視覺暫留”特性，通過連續播放一系列靜止畫面，在視覺上造成連續變化畫面的效果。根據制作手段和技術的不同，動畫可以分為以手工繪制為主的傳統動畫和以計算機制作為主的計算機動畫。根據不同的空間視覺效果，計算機動畫可以分為二維動畫（平面動畫）和三維動畫。

隨著計算機軟硬件技術的發展，三維動畫得到廣泛應用。所謂三維動畫，是指使用三維動畫制作軟件在計算機中建立一個虛擬的三維世界，在這個虛擬世界中，按照要表現對象的形狀和尺寸建立三維模型和整個場景，并為模型設置相應的材質，為場景布設燈光和攝影機，再根據要求設定模型的運動軌跡和其他動畫參數或者虛擬攝影機的運動等，最后由三維動畫軟件自動進行渲染計算，生成動畫效果。

如果將二維的平面視為一張紙，那三維的空間就類似一個盒子。三維動畫是利用幾何學中的透視等原理，通過計算機的計算將空間和物體準確地表現在一個二維平面上。

1.1.2 三維動畫的應用范圍

隨著計算機軟硬件技術的飛速發展，三維動畫制作軟件功能日益成熟強大，三維動畫制作技術的應用范圍也越來越廣。這種利用三維動畫技術模擬真實物體和場景的技術被廣泛地應用于影視、建筑、醫療和教育等諸多領域。

隨著數字特效在電影中的廣泛應用，在影視作品中隨處可見三維動畫的制作效果。3ds Max以其簡單易用的工具、直觀高效的渲染引擎等特點，特別是具有和Discreet Flame、Inferno等電影特效軟件進行方便快捷的交互功能，深受許多電影制作公司的歡迎。圖1-1為影視作品中的三維動畫特效。

電視欄目和產品的包裝是提升欄目品牌形象和產品市場競爭力強有力的手段。在電視欄目和產品廣告包裝制作時通常會使用三維動畫制作軟件、后期特效軟件、音頻處理軟件等，常用的三維動畫制作軟件有3ds Max、Maya、Softimage等。目前3ds Max自身具有強大的功能，并支持眾多特效插件，在欄目和產品廣告包裝常用的金屬、玻璃、文字、光線和粒子等特效制作上擁有不凡的效果，因而深受業界的認可。圖1-2為電視欄目片頭效果。

三維動畫在建筑可視化領域也得到了廣泛的應用。建筑可視化包括室內效果圖、建筑表現圖和建筑場景動畫等。目前建筑可視化的應用正向虛擬現實方面發展，用戶可以通過虛擬環境進行人機交互，變被動為互動式體驗。3ds Max在這一領域的應用得到廣泛認可，它與V-Ray、FinalRender、Brazil、Maxwell等渲染器配合，極大地促進了建筑可視化領域的發展。圖1-3為建筑表現圖和室內效果圖。

三維動畫也廣泛應用在動漫游戲產業。動漫游戲使用三維動畫軟件設計制作游戲場景和角色動畫，如魔獸世界、古墓麗影、細胞分裂等游戲。三維動畫在動漫游戲中的應用如圖1-4所示。

此外，在醫療衛生領域，三維動畫可以通過形象地演示人體內部組織的細微結構和變化，為醫學治療和教學演示提供便利；在軍事科技領域，可以通過三維動畫進行彈道、爆炸等動態研究以及模擬戰場進行軍事演習等；在生物化學等研究領域，也引入了三維技術用于研究生物分子的結構組成。

1.1.3 三維動畫制作流程

一個完整的三維動畫的制作總體上可以分為前期制作、動畫片段制作和后期合成三個階段。前期制作階段是指在使用計算機制作前，對動畫進行的規劃與設計；動畫片段制作階段是指根據前期設計的基礎，在計算機中通過三維制作軟件制作出三維動畫片段；后期合成階段則是使用后期合成軟件將動畫片段、聲音等素材進行加工處理，最終形成動畫文件。本書主要介紹動畫片段制作階段，以下三維動畫制作均指代動畫片段制作階段。

動畫制作流程大致分為創建模型、賦予材質、設置燈光、設計動畫、布控攝影機和場景渲染等。

創建模型就是建模，是三維動畫制作的第一步，根據前期制作階段的造型設計，通過三維制作軟件在計算機中創建三維模型，搭建三維場景。建模是三維動畫制作的基礎，建模不僅要保證每個模型的質量還要注意模型間的比例關系，確保場景的比例協調。

賦予材質就是為了模擬真實物體的質感，給模型賦予材質使其具有生動的表面特性和紋理效果，具體體現在顏色、紋理、透明度、反光度等特性上，例如可以模擬實現大理石、不銹鋼、塑料等物體的質感。

設置燈光的目的是為了照明場景、投射模型的陰影及增添場景的氛圍，同時場景中材質的效果也會受到燈光的影響。設置燈光和賦予材質同步進行，能更好地觀察效果。

設計動畫主要是設置關鍵幀，關鍵幀之間的過渡由計算機來完成，三維制作軟件將動畫信息以動畫曲線來表示，可以通過動畫曲線來設置動畫的快慢緩急，以符合運動規律。此外，三維動畫軟件還有可以實現群組動畫的粒子系統和空間扭曲。

布控攝影機是依據攝影原理在三維場景中運用攝影機工具來實現鏡頭觀察效果，攝影機位置和參數的變化也可以制作出動畫效果。

場景渲染是指在完成上述制作流程后，由計算機繪制并產生一幅靜態的畫面或一段動畫。三維動畫必須由軟件中的渲染器進行渲染輸出才能得到最終效果。

1.1.4 3ds Max簡介

3ds Max是由Autodesk公司旗下的Discreet公司開發的一款三維動畫制作軟件。3ds Max與Maya、Softimage等其他專業的三維制作軟件相比，在畫面表現和動畫制作方面毫不遜色，并具有操作簡單、易學易用的特點。此外，3ds Max還具有良好的開放性，許多專業技術公司為3ds Max提供了大量的外部插件，使3ds Max的功能更加完善。

3ds Max是集建模、材質、燈光、渲染、動畫、輸出等功能于一體的全方位三維制作軟件，可以為創作者提供多方面的選擇，滿足不同的需要。

3ds Max前身是由Discreet公司基于DOS開發的3D Studio，后來Discreet公司被Autodesk公司收購后開發的3ds Max。3ds Max功能不斷完善擴充，版本也在不斷地更新，目前最新的版本是3ds Max 2020。本書編寫使用的是3ds Max 2019，除本章以3ds Max 2019為例介紹3ds Max的工作界面外，其他章節所有實例與實訓項目不限于3ds Max 2019，也適用于其他常用版本的3ds Max，故除特殊說明外，3ds Max不代指特定版本。