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1、第 8 章 三维动画的制作【本章导读】3ds max 为用户提供了多种制作动画的方法，例如，可通 过记录模型、 摄影机、灯光、材质 等的参数修改情况制作动画，也可以使用动力学系统来制作物体的动力学动画。本章将从动 画制作的基础知识、高 级动 画技巧和 reactor 动画几方面入手，系统地介绍一下三 维动画制作方面的知识。【本章内容提要】 三维动画的制作原理和分类 记录动画的关键帧和调整物体的运动轨迹 各种常用动画约束和动画控制器的使用方法 reactor 动画的制作流程8.1 动画基础制作动画前需对三维动画有一个初步的的了解，本节就介绍一下三维动画的基础知识。8.1.1 动画的原理和分类首先
2、介绍一下 3ds Max 制作动画的原理以及 3ds Max 中可创建动画的分类。1. 动 画 原 理看过露天电影的人都知道，电影放映就是使用强光照射不断移动的电影胶片，将胶片上连贯的影像投射到电影银幕上。那么，为什么这些单个的阴影在连续播放时，就变成了人们看到的电影呢？这是利用了人眼的“视觉滞留”特性，某一事物消失后，其影像仍会在人眼的视网膜上滞留 0.10.4 秒。因此，只要将一系列连贯的静止画面以短于视觉滞留时间的间隔进行连续播放，在人眼中看到的就是连贯的动作，摇晃火把时看到一条光带就是这个原因。在 3ds Max 中制作动画也是利用了这一原理，但制作过程更简单，用户只需创建出动画的起始
3、帧、关键帧（记录运动物体关键动作的图像）和结束帧，系统就会自动计算并创建出动画起始帧、关键帧和结束帧之间的中间帧。最后，对动画场景进行渲染输出，即可生成高质量的三维动画。.提示.在动画中，每个静止画面称为动画的一“帧” ，每秒钟播放静止画面的数量称为“帧频”（单位为 FPS,帧每秒） 。2.动 画 分 类根据操作对象的不同，3ds Max 创建的动画大致可分为如下四种类型。 模型动画：这类动画是通过记录不同时间点模型中修改器参数的变化情况或模型位、角度、缩放程度的变化情况进行创建。图 8-1 所示为通过记录路径变形修改器的参数调整情况创建的三维文字沿路经运动动画效果。 材质动画：这类动画是通过
4、记录不同时间点材质属性的变化进行创建。 灯光动画：这类动画是通过记录不同时间点灯光的照射方向、照明效果等的变化进行创建。图 8-2 所示为使用自由聚光灯创建的灯光跟踪照射动画。 摄影机动画：这类动画是通过记录不同时间点摄影机的位置、观察方向和视角的调整情况进行创建。图 8-3 所示为使用自由摄影机创建的环游拍摄动画。实训 1 制作“舞动的音符”动画认识“关键帧”【实训目的】 了解 3ds Max 创建动画的流程。 学会记录动画的关键帧。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件“音符模型.max” ，再单击动画和时间控件中的“时间配置”按钮，在打开的“时间配置”对话框中设置动画的帧频和长度，
5、如图 8-4 所示。提示选中动画和时间控件中的“关键点模式切换”按钮时， “上一帧”按钮和“下一帧”按钮将变为“上一关键点”按钮和“下一关键点”按钮。利用这两个按钮，可在选定对象的关键帧间跳跃。 “时间配置”对话框“关键点步幅”区中的参数，用于设置单击这两个按钮时，在哪些类型的关键点间跳跃。步骤 2 单击动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，开启动画的自动关键帧模式，然后拖动时间滑块到第 0 帧，再将三个音符沿 XY 平面均匀缩放到原来的 30%，并调整其位置，创建动画的起始帧，如图 8-5 所示。步骤 3 拖动时间滑块到第 25 帧，然后将第一个音符缩放到原来的 65%，再调整第一个音符和第
6、二个音符的位置，创建动画的第一个关键帧，如图 8-6 所示。步骤 4 拖动时间滑块到第 50 帧，并将第一个音符和第二个音符分别缩放到原来的 100%和65%，然后调整三个音符的位置，创建动画的第二个关键帧，如图 8-7 所示。步骤 5 拖动时间滑块到第 75 帧，并将第二个音符和第三个音符分别缩放到原来的 100%和65%，然后调整三个音符的位置，创建动画的第三个关键帧，如图 8-8 所示。步骤 6 拖动时间滑块到第 100 帧，并将第三个音符缩放到原来的 100%，然后调整第二个音符和第三个音符的位置，创建动画的结束帧，如图 8-9 所示。至此就完成了动画中关键帧的创建，单击“自动关键帧”
7、按钮退出动画创建模式即可。步骤 7 选择“渲染”“渲染”菜单，打开“渲染场景”对话框，然后在“公用”选项卡的“公用卷展栏”中参照图 8-10 左图所示，设置渲染的时间范围和输出视频的大小。步骤 8 单击“渲染输出”区中的“文件”按钮，在打开的“渲染输出文件”对话框中设置输出视频的类型、名称和保存位置；然后单击“保存”按钮，在打开的“AVI 文件压缩设置”对话框中单击“确定”按钮，完成渲染输出文件的设置，如图 8-10 右图所示。步骤 9 在“渲染场景”对话框设置渲染视口为 Canmera01，然后单击“渲染”按钮，进行渲染输出，即可得到“舞动的音符”动画视频，效果如图 8-11 所示。.提示.
8、3ds Max 有两种关键帧创建模式，选中动画和时间控件中的“自动关键点”按钮时处于自动关键帧模式，系统会自动将场景不同时间点的变化记录为关键帧；选中“设置关键点”按钮时处于手动关键帧模式，需单击“设置关键点”按钮记录关键帧。创建完动画的关键帧后，单击动画和时间控件中的“播放动画”按钮，可以在视口中预览动画的播放效果。实训 2 制作“滚落楼梯的篮球”动画使用轨迹视图【实训目的】 了解轨迹视图中各常用工具的作用。 学会使用轨迹视图调整对象的运动轨迹。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件 “楼梯模型.max” ，再单击动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，开启动画的自动关键帧模式；然后拖动
9、时间滑块到第 0 帧，并在顶视图和前视图中调整场景中篮球的位置，创建动画的起始帧，如图 8-12 所示。步骤 2 拖动时间滑块到第 100 帧，然后在左视图中调整篮球的位置，创建篮球的移动动画。再将篮球沿左视图所在平面旋转 1800，创建篮球的旋转动画，如图 8-13 所示。最后，取消选择动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，退出动画的关键帧创建模式，完成篮球滚动动画的创建。.提示.创建篮球的旋转动画时，若通过鼠标拖动调整篮球的旋转角度，最好选中工具栏中的“角度捕捉”按钮，此时篮球的旋转增量为 5；若利用 3ds Max 状态栏（或“旋转变换输入”对话框）中的编辑框调整篮球的旋转角度，则需要调
10、整篮球的偏移值，而非绝对值，否则无法产生旋转动画。步骤 3 单击工具栏中的“曲线编辑器”按钮，打开“轨迹视图-曲线编辑器”对话框；然后单击对话框左侧参数的“X 轴旋转”项，显示出篮球 X 轴旋转值的变化轨迹；再选中轨迹曲线两端的关键点，然后单击对话框工具栏中的“将切线设置为线性”按钮，使篮球在整个动画过程中匀速旋转，如图 8-14 所示。步骤 4 在轨迹视图中显示出篮球 Y 轴坐标值的变化轨迹，然后选中轨迹曲线左端的关键点，再单击对话框工具栏中的“将切线设置为慢速”按钮，将篮球 Y 轴坐标值在该关键点附近的变化速率设为慢速；接下来，利用工具栏中的“将切线设置为线性”按钮，将篮球 Y 轴坐标值在
11、轨迹曲线右侧关键点处的变化速率设为匀速，如图 8-15 所示。步骤 5 在轨迹视图中显示出篮球 Z 轴坐标值的变化轨迹，然后单击对话框工具栏中的“添加关键点”再在 Z 轴坐标值的变化轨迹中连续单击鼠标，添加 7 关键点；接下来，选中工具栏中的“移动关键点”按钮，然后利用对话框状态栏中的编辑框以此调整轨迹曲线各关键点的位置，如图 8-16 所示。步骤 6 选中篮球 Z 轴坐标值变化轨迹中图 8-17 所示关键点，然后单击轨迹视图工具栏的“将切线设置为快速”按钮，使篮球 Z 轴坐标值在这几个关键点处的变化速率为快速。至此就完成了篮球运动轨迹的调整。步骤 7 选择 “渲染”“渲染”菜单，打开“渲染场
12、景”对话框，然后参照图 8-18 所示设置渲染的时间范围、输出视频的大小以及输出视频的类型、保存位置。最后，设置渲染视口为 Canmera01，并单击 “渲染”按钮，进行渲染即可，效果如图 8-19 所示。提示利用轨迹视图工具栏中的工具可以调整轨迹曲线的形状，即对象的运动效果。除实训中使用的几个工具外，下面在介绍几个比较常用的工具，具体如下。将切线设置为自动：单击此按钮，系统将调整选中关键点处切线的斜率，且关键点两侧将出现蓝色的虚线控制柄（用于手动调整关键点处切线的斜率） ，如图 8-20 所示。将切线设置为自定义：单击此按钮，关键点处切线的斜率不变，但关键点两侧会出现黑色的实线控制柄，如图
13、8-21 所示，用于手动调整关键点切线的斜率。将切线设置为阶跃：单击此按钮，轨迹曲线在关键点处变为阶跃曲线，如图 8-22 所示，此时参数在关键点处的变化为阶跃式的突变。将切线设置为平滑：单击此按钮，轨迹曲线中关键点两侧的线段将变为平滑的曲线段，类似于二维图形中的平滑型顶点。8.2 高级动画技巧为了便于制作动画，3ds Max 为用户提供了许多动画制作技巧，比较常用的是动画约束和动画控制器，本节就介绍一下动画约束和动画控制器方面的知识。8.2.1 动画约束概述动画约束就是在制作动画时，将物体 A 约束到物体 B 上，是物体 A 的运动受物体 B的限制（物体 A 称为被约束对象，物体 B 称为约
14、束对象，又称为目标对象） 。3ds Max 为用户提供了多种约束方式，不同的约束方式具有不同的用途，下面介绍几种比较常用的动画约束。1. 路 径 约 束路径约束就是将物体约束到指定的曲线中，使物体只能沿曲线运动。图 8-23 所示为路径约束的参数，在此介绍如下几个参数。 添加路径：该路径用于物体添加更多的路径曲线。下面的“权重”编辑框用于设置当前路径曲线对物体运动轨迹和运动范围的影响程度。 沿路经：该编辑框用于设置当前帧物体在路径区县中的位置（记录该数值在不同帧的变化情况，即可创建物体沿路径运动的动画） 。 跟随：选中该复选框时，物体在运动的过程中会自动调整自身的方向，使局部坐标系中作为跟随轴
15、的坐标轴始终与路径曲线相切（“轴”区中的参数用于设置的跟随轴） ，如图 8-24 所示；否则，物体的方向保持不变。 倾斜：选中该复选框，物体经过曲线的弯曲部分时将绕跟随旋转，主要用于模拟飞机转弯时的倾斜效果(“倾斜量 ”编辑框用于控制物体倾斜变换的快慢，数值越小，变换越快） 。 允许翻转:选中该复选框，物体将绕跟随轴顺时针旋转 90，且跟随轴的轴向发生翻转时，物体将绕跟随轴在旋转 180。 恒定速度：选中该复选框时，物体运动到路径末端后会循环回起始点（结束帧处“沿路径”编辑框的值大于 100 时才会出现此现象） 。 相对：选中该复选框时，物体由原位置开始，按路径曲线的形状运动；否则，物体在路径
16、曲线上（或路径曲线决定的区域）运动。2. 注 视 约 束注视约束是使物体 A 的某一局部坐标轴始终指向物体 B，以保持物体 A 对物体 B 的注视状态。常用于摄影机的跟踪拍摄和灯光的跟踪照射。 添加方向目标：利用此按钮可再指定多个对象作为注视约束的目标对象。此时物体 A的注视方向为所有目标对象的加权平均方向，如图 8-27 所示。 保持初始偏移：选中该复选框时，物体 A 的初始状态将返回约束前的状态。 视线长度：设置表示物体 A 注视方向的直线的长度（当选中“绝对视线长度”复选框时，编辑框的值为直线的实际长度；未选中时，编辑框的值表示直线长度占物体 A 与目标对象间距的百分比） 。 设置方向：选中此按钮后，可通过旋转操作调整物体 A 的注视方向；单击“重置方向”按钮，可取消此前对注视方向所做的调整。 选择注视轴：设置使用物体 A 自身的哪一坐标轴作为注视轴，右侧的“翻转”复选框用于翻转注视轴的轴向。 选择上部节点：该区中的参数用于
