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1、6.3 3D Studio Max制作采矿三维动画随着计算机三维影像技术的不断发展，三维图形技术越来越受到重视。在采矿工程中，由于地下开采的特殊性，很多因地下开采引起的现象或问题无法直接看到，三维动画就可以实现让地下开采的特殊现象呈现出来。6.3.1 3D Studio Max 3D Studio Max，常简称为3ds max或MAX，是Autodesk公司基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。被广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。1三维设计功能可利用3ds max提供的现成的可编辑修改的预置模型（用扫描法生成不规则实体）通过布尔运算生成
2、规则或不规则的三维实体；对于一些复杂的曲面，可用Nurbs（非统一有理B样条）建模技术和Patch（修补）修饰器完成（例如，用Nurbs建模技术做一个茶壶；用Patch修饰器做连绵起伏的山峰等）。但是要想提高作图效率及减少建模过程中的错误，就必须在创建三维模型时遵守一定的步骤，使整个建模过程有序且合理的进行。作图前，应规划整个建模过程，首先对模型结构进行分析，考虑各组成部分的形成方法，然后从模型的某一部分入手,逐一绘出所有的结构特征。2动画设计功能在3ds max中，动画主要分为两类：关键帧动画和动力学动画。关键帧动画是通过在不同的时间上记录对象的变化参数来实现的动画，主要涵盖了模型基本参数的
3、变化，应用修改器产生的变化，材质及灯光的变化等。动力学动画是指在空间中建立使物体变形的力，并将这些力、对象以及力与对象之间的相互关系在空间进行变动所完成的一种动画效果，主要涵盖了粒子系统，动力学动画等。3ds max的强大功能和普及性说明该软件适合制作采矿三维动画。下面以普采工作面回采支柱移动动画为例，从易到难地介绍了从三维模型到动画制作的全过程。6.3.2 初识3ds max 83ds max 8是Autodesk公司与2005年10月发布的三维建模、动画、渲染软件，它提供了一个集成化的操作环境，在图形化的界面窗口中，用户可以完成建模、渲染、动画制作等各项工作。3ds max 8是一个面向对
4、象的智能化应用软件，通过菜单选项、命令按钮等，可以实现针对对象的操作。1安装3ds max 83ds max 8系统有自动安装文件Setup.exe，在光盘中找到并双击该文件即可进行自动安装，安装过程中用户只需要按照提示操作，在必要时输入软件包中提供的软件激活号码即可。2启动3ds max 8在Windows桌面上双击3ds max 8快捷方式图标即可启动3ds max 8。注意，如果电脑配置不是很高，就需要关闭一些常驻内存的Windows程序以节省内存。有的程序有关闭命令，有的则没有，如果无法关闭，可以在启动3ds max 8之前同时按下Ctrl+Alt+Del三个键弹出Windows任务管
5、理器对话框，在应用程序中选择Windows本身以外的任何一项，单击结束任务按钮将其一一关闭。6.3.3 3ds max 8用户界面了解软件操作的界面窗口是使用软件的基础，3ds max 8虽然功能复杂，操作命令繁多，但是各命令、按钮和面板安排得井然有序，用户很容易就可以找到所需操作的功能命令、按钮和面板。启动成功的3ds max 8用户界面，如图6.3.1所示。图6.3.1 3ds max 8用户界面1菜单栏菜单栏如图6.3.2所示，位于操作界面的上方，它是标准的 Windows 菜单栏，带有典型的“文件”、“编辑”和“帮助”菜单。特殊菜单包括：图6.3.2 菜单栏的命令选项“工具”菜单：包含
6、许多主工具栏命令的重复项。用于精确的模型变换，调整对象间的对齐、镜像、阵列等空间位置。l “组”菜单：包含管理组合对象的命令。用于对组操作进行设置和管理。组操作是一种常用的操作，可以将两个或多个对象定义成一个组集作为一个对象，其作用是方便对组进行移动或旋转等变换。组允许嵌套定义，也就是说，可以将多个组再定义为更高一级的组。 l “创建”菜单：包含创建对象的命令，并与创建面板上的选项相对应，例如标准基本体、扩展基本体、粒子、图形、扩展图形、灯光、摄像机等。 l “修改器”菜单：包含修改对象的命令。例如选择次对象的编辑器、编辑样条和面片的编辑器、动画编辑器、UV坐标贴图的编辑器等。 l “视图”菜
7、单：包含设置和控制视口的命令，例如保存激活的视图、设置视图的背景图像、更新背景图像、重画所有视图等。 l “角色”菜单：有编辑骨骼、链接结构和角色集合的工具。 l “动画”菜单：包含设置对象动画和约束对象的命令。 l “图表编辑器”菜单：使您可以使用图形方式编辑对象和动画：“轨迹视图”允许您在“轨迹视图”窗口中打开和管理动画轨迹，“图解视图”提供给您另一种方法在场景中编辑和导航到对象。 l “渲染”菜单：包含渲染、Video Post、光能传递和环境等命令。 l “自定义”菜单：让您可以使用自定义用户界面的控制。 l “MAXScript（脚本）”菜单：有编辑 MAXScript（内置脚本语言
8、）的命令。2工具栏图6.3.3 工具栏工具栏位于3ds max菜单栏的下方，其中放置了常用的功能命令按钮，如图6.3.3所示。用户只需单击按钮，即可进行相关的操作。图6.3.4 命令按钮的提示效果3ds max中的功能命令按钮直观形象，通过它用户可以快速识别出相应按钮的用途，如按钮用于移动，按钮用于进行层操作。如果用户不能通过图标辨别按钮功能，则可以将光标放置在按钮上停留几分钟，即可显示出该按钮的功能提示，如图6.3.4所示。3命令面板3ds max中的命令面板位于操作界面里的右侧，其中提供了“创建”、“修改”、“层次”、“运动”、“显示”和“工具”6个命令面板，单击不同的命令面板按钮，即可实
9、现各命令面板之间的切换。用户可以通过各个面板中的展卷栏，设置操作命令的具体参数选项，如图6.3.5所示。图6.3.5 命令面板l “创建”面板：单击命令面板中的“创建”选项卡，既可打开“创建”命令面板，“创建”面板提供用于创建对象的控件。这是在3ds max中构建新场景的第一步。很可能要在整个项目过程中继续添加对象。例如，当渲染场景时需要添加更多灯光。“创建”面板将所创建的对象种类分为 7 个类别。每一个类别有自己的按钮。每一个类别内可能包含几个不同的对象子类别。使用下拉列表可以选择对象子类别，每一类对象都有自己的按钮，单击该按钮即可开始创建。“创建”面板提供的对象类别包括几何体、图形、灯光、
10、摄像机、辅助对象、空间扭曲和系统。l “修改”面板：单击命令面板中的“修改”选项卡，既可打开“修改”命令面板。该面板由上至下被分成名称和颜色、修改器列表、对象类型、子对象修改区域等部分。l “层次”面板：单击命令面板中的“层次”选项卡，既可打开“层次”命令面板。通过“层次”面板可以访问用来调整对象间层次链接的工具。通过将一个对象与另一个对象相链接，可以创建父子关系。应用到父对象的变换同时将传递给子对象。通过将多个对象同时链接到父对象和子对象，可以创建复杂的层次。该面板包括控制IK运动、枢轴点、连接信息等参数选项。 l “运动”面板：单击命令面板中的“运动”选项卡，既可打开“运动”命令面板。该面
11、板提供许多用于控制连接在一起的多个对象运动的选项。另外，还可以对动画参数、控制器等高级属性进行设置。l “显示”面板：单击命令面板中的“显示”选项卡，既可打开“显示”命令面板。该面板用于设置场景中对象的显示、隐藏等特性，包括显示颜色、冻结、显示属性、链接显示等。l “工具”面板：单击命令面板中的“工具”选项卡，既可打开“工具”命令面板。该面板主要用于3ds max中特殊参数选项的设置。如当有些插件、功能在菜单或其他面板中不能体现的时候，可在这里通过添加新功能的方法将他们加入。4视图窗口及其参数设置（1）视图窗口视图窗口是3ds max的操作区域。3ds max8默认情况下是4视图窗口结构，分别
12、是“顶”视图、“左”视图、“前”视图和“透视”视图，如图6.3.6所示。图6.3.6 视图窗口其中，顶视图、左视图、前视图是指场景在该方向上的平行投影效果，所以称为正视图，而透视视图则能够表现人视觉上观察对象的透视效果。每个视图窗口都具有如下特性。l 可以显示创建的模型对象、灯光、摄像机等。l 可以显示场景中模型对象的简单材质和简单照明效果。l 可以改变对象在视图窗口中的显示方式、如线框方式。（2）视图的参数设置图6.3.7 视图设置快捷菜单如果在视图名称上右击，会弹出试图设置快捷菜单，如图6.3.7所示。 在该快捷菜单中主要命令的功能如下。l “视图”命令：用于设置当前视图窗口的显示视图方式
13、，如设置“左”视图、“右”视图。l “平滑+高光”命令：用于使视图中的对象以平滑和光照效果方式显示。不过，该种显示模式会占用较多的系统资源。l “线框”命令：用于使对象在视图中以线的形式显示。这样就无需进行材质和光照的运算，因此比较节省系统资源。l “其他”命令：用于对视图显示对象的其他方式进行设置。l “边面”命令：用于显示其他形式的同时显示对象的线框，这样就可以清楚地了解对象的结构特征。l “透明”命令：用于设置对象被设置透明材质的显示方式。l “显示栅格”命令：视图上的栅格用于显示系统坐标。用户确定对象之间的位置等重要选项，一般都要选择显示栅格。为了更好地观察场景中模型的效果，有时也将它
14、隐藏。l “显示背景”命令：用于切换是否显示视图背景。只有在为视图指定背景以后，该功能才起作用。l “显示安全框”命令：在视口中显示多个同心矩形框。当对不匹配视口纵横比的输出进行渲染时，这一选项特别有用。l “视口剪切”命令：用于在视图中显示剪切范围，在范围以外区域会被剪切。l “纹理校正”命令：用于改善视图中显示的材质纹理效果。l “禁用视图”命令：用于在其他视图中使用同时缩放所有视图等命令时，该视图不会发生改变；而在该视图中进行这些操作时，其他视图则会一起改变。l “取消”和“重做”命令：用于取消或重做对视图进行缩放等变换操作。l “配置”命令：用于对操作界面的布局等参数选项进行设置。5提
15、示栏提示栏用于显示当前使用工具的操作提示，以及显示场景中对象的选择数目和光标的坐标位置等状态信息，如图6.3.8所示。图6.3.8 提示栏6时间滑动块图6.3.9 时间滑快如果当前制作的是动画场景，那么用户可以通过移动时间滑块确定动画时间，如图6.3.9所示。然后通过动画控制按钮设置动画。时间滑快上数值0/100，表示当前动画场景时间设置是100帧，当前时间滑快所在的位置是第0帧。7动画控制区域图6.3.10 动画控制区域动画控制区域由制作和播放的按钮组成，如图6.3.10所示。各按钮的功能如下。l “设置关键点”按钮：用于在手动设置关键点模式下将时间滑块所在时间线上的位置确定为一个动画关键点的位置。l “自动关键点”按钮：用于在时间线上移动时间滑块时，将场景中的变化自动记录为动画。l “设置关键点”按钮：用于切换设置关键点模式，通常配合按钮一起使用。图6.3.11 “时间配置”对话框l “新建关键点的默认入出切线”按钮：用于设置“轨迹视图”窗口中默认新建关键点的“入出”切线样式。l “关键点过滤器”用于确定对象在哪种变化产生关键点效果。l “转至开头”按钮和“转至结尾”按钮：用于调整时间滑块到动画起始或者结束位置。l “上一帧”按钮和“下一帧”按钮：用于设置时间滑块向前或者向后移动一个单位。l “播放动画”按
