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1、图像处理/三维动画设计实 验 指 导 书徐州师范大学计算机科学与技术学院2009 年 11 月前 言根据实验教学的需要，为了培养学生的应用软件操作技能、分析和解决问题能力特制订本实验指导书。本课程实验包括熟悉3ds Max软件操作环境、三维模型创建、材质与贴图制作和动画和动画控制器技术应用等项目，其中验证类实验三个，设计型实验两个，综合类实验二个。应至少安排18个学时，配合课程进度按时开出。本实验指导书编写时，遵循以下原则：（1）实验过程注重实验方法的指导，培养学生的实验素养。（2）实验过程要体现学生的主体性，注重学生自我训练，培养学生的分析问题、解决问题能力。（3）实验形式要根据不同课程不同
2、内容采取自主式、合作式、研究式等不同形式来完成实验。（4）实验考核突出动手能力的考核。由于时间仓促以及水平有限，错误与不足之处难免存在，敬请使用者给与批评指正！目 录实验一 熟悉3DSMAX软件操作环境（2课时）1一、实验目的1二、实验要求1三、实验内容1四、课后思考3实验二 三维建模技术练习（4课时）4一、实验目的4二、实验要求4三、实验内容4四、课后思考13实验三 三维建模技术应用（4课时）15一、实验目的15二、实验要求15三、实验内容15四、课后思考20实验四 材质与贴图制作练习（2课时）21一、实验目的21二、实验要求21三、实验内容21四、课后思考26实验五 材质与贴图的综合应用（
3、4课时）28一、实验目的28二、实验要求28三、实验内容28四、课后思考44实验六 3DS MAX 中灯光的运用（4课时）45一、实验目的45二、实验要求45三、实验内容45四、课后思考49实验七 3DS MAX动画和动画控制器技术应用（4课时）45一、实验目的51二、实验要求51三、实验内容51四、课后思考61实验八 三维动画综合实例制作（4课时）62一、实验目的62二、实验要求62三、实验内容62四、课后思考66参考文献67II实验一 熟悉3dsMax软件操作环境（2课时）一、实验目的1.熟悉3dsMax8.0用户界面。2.掌握菜单、工具、命令面板和视图的基本操作。二、实验要求1.实验前认
4、真进行预习，实验态度认真、严谨。2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。3.完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。5.设置小球的跳动动画时，注意小球在最高点和最低点时的位置，尤其是最低点时，一定注意要和作为地面的长方体相切。三、实验内容1. 打开、关闭、保存和合并文件；2. 熟悉右侧面板的操作，包括创建面板、修改面板、层级面板、运动面板、显示面板和工具面板。3. 创建几个三维基本几何体和扩展几何体。如图1-1、图1-2。图 1-1 基本几何体图 1-2 扩展几何体4. 逐个练习主工具栏上
5、各按钮的操作。5. 包括： 移动、旋转、缩放操作； 对象选择操作； 对象的复制、镜像操作。 对齐工具的使用。6. 掌握视图区的基本操作，特别是两个右键菜单（视图名称上的右键菜单和视图区的右键菜单）的操作。7. 动画控制区的使用。8. 视图控制区的使用。9. 制作简单的小球跳动的动画。（1）创建一个长方体作为地面，再创建一个小球。（2）为小球设置材质，简单设置颜色为红色。（3）根据三点布光的原则，简单布三盏灯，照亮小球场景。效果大致如图1-3所示：图1-3 示例场景（4）把当前透视图转换为摄像机视图，为场景添加一个摄像机。（5）用自动关键帧方式为小球添加跳动动画。（6）把整个动画过程渲染为一个A
6、VI动画，进行输出四、课后思考1. 3ds Max 8的工作界面主要包括哪几部分?分别有什么用途？2. 在3ds Max中常用的坐标系统有哪几种？3. 一般简单三维动画创作包含哪几个基本步骤？4. 动画控制按钮有哪些？如何设置动画时间的长短？实验二 三维建模技术练习（4课时）一、实验目的1.熟悉放样的一些基本概念。2.掌握放样物体的制作方法。3.掌握放样物体的制作方法。二、实验要求1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 预习知识主要有：Loft Object（放样）操作技术，放样物体的变形控制技术，Boolean（布尔运算）操作技术。2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。3.
7、完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。5.三维模型要精细。三、实验内容完成海螺工艺品的三维建模。1.绘制正视截面图形。在“Front（前视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，绘制如图2-1所示的图形。图 2-1 截面图形2.选择“ModifyEdit SplineSub-ObjectVertex（顶点）”命令，调整各个点直至满意。在“Top（顶视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，画一条直线作为放样路径，如图2-2所示。图 2-2 放样路
8、径3.选择“放样路径”，选择“CreatGeometryLoft ObjectsLoft（放样）”命令，单击“Get Shape（获取图形）”按钮，并选择“Instance（实例）”选项，在“Front（前视窗）”中点击截面图形；回到“Loft”面板上的“Path Parameters（路径参数）”命令条下，设置“path=50”，再选择“Get Shapes”点击截面图形；再一次设置“path=100”，再点击截面图形，得到图形如图2-3所示。图2-3 放样效果4.进入“Left（左视窗）”中，选择“Rotate（旋转）”命令，单击右键弹出旋转对话框，设置“Y=-90”，旋转结果如图2-4所
9、示。图2-4 在左视窗旋转Y轴-90度5.进入在“Top（顶视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，绘制海螺的顶视图形，如图2-5所示，作为拟合图形的X轴向图的使用。图2-5 拟合的X轴向图形6.选择“Front（前视窗）”，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，画如图2-6所示的图形，作为拟合图形的Y轴向图的使用。图2-6 拟合的Y轴向图形7.选取放样物体，选择“ModifyLoftDeformationsFit（拟合）”命令，从弹出的对话框中，点击“Display X Asix（显示X轴）”按钮，单击“Get Shape（获取图形）”按钮，在“
10、Top（顶视窗）”中点击“海螺顶视截面图形”，回到“DeformationsFit”对话框，单击“Rotate 90 CCW(逆时针旋转90度)”按钮，如图2-7所示。图2-7 X拟合变形效果8.单击“Display Y Asix（显示Y轴）”按钮，点击“Get Shape（获取图形）”按钮，在“Front（前视窗）”中，点击“海螺侧视截面图形”，结果如图2-8所示。图2-8 Y拟合变形效果9.关闭“Fit”命令对话框，打开“Skin Parameters（外皮参数）”命令条，勾选“Optimize Shape（优化图形）”和“Skin（外皮）”两个命令，结果如图2-9所示。图2-9 拟和变形
11、效果 10.在“Top（顶视窗）”中，绘制海螺体底部的凹槽。选择“CreatShapeLine（直线）和Rectangle（距形）”绘图命令，绘制如图2-10所示的图形。图 2-10 截取凹槽物体的放样图形11.选择曲线段为放样路径，进入“CreatGeometryLoft ObjectLoft（放样）”命令，分别将“Path”设置为“0”和“100”，在“Top”视窗中，分别选取这两个截面图形，结果如图2-11所示。图 2-11 截取凹槽物体放样效果12.将其放置在海螺的底部，通过“Boolean（布尔运算）”命令的“减集”，挖出一个凹槽，如图2-12所示。图2-12布尔运算效果至此，海螺形
12、体建模完成。13.进入“Top（顶视窗）”中，单击鼠标右键选择“Smooth+Highlights(高精度显示)”命令，选择“Quick Render（快速渲染）”命令，渲染出如图2-13所示的海螺图。图2-13 最终效果完成螺栓和螺母的三维建模。1重新设置系统。 2在顶视图中创建一个圆柱体Cylinder01造型。参数如图2-14所示。 图2-14 创建圆柱体13再在顶视图中创建一个圆柱体Cylinder02造型。参数如图2-15所示。图2-15 创建圆柱体24用布尔运算的Union并运算，使两圆柱体合为一体，修改名称为bolt。如图2-16所示。 图2-16 布尔运算效果5给螺栓bolt施
13、加Edit Mesh网格编辑修改器，调整其节点如图2-17所示。 图2-17 网格点编辑6在Edit Mesh网格编辑修改器下，激活Face，选择如图2-18所示的面。 图2-18 网格面编辑7在Surface Properties曲面属性栏下，单击Auto Smooth自动平滑按钮，得到如图2-19所示造型。图2-19 自动平滑效果 8制作螺纹，在顶视图中创建一螺旋线Helix01，其参数如图2-20所示。 图2-20 绘制螺旋线9在前视图中创建一多边形NGon01，其参数如图2-21所示。 图2-21 绘制多边形 10移动NGon01到图2-22所示的位置。 图2-22 多边形调整11放样
14、螺旋线Helix01，确认Helix01处于被选择状态，单击创建命令面板上的Geometry几何体按钮，选择Compound Objects复合对象选项，单击Loft放样按钮，激活放样命令面板下的Get Path图形按钮，在视图中单击NGon01完成放样，生成Loft01。 12设置Skin Parameters蒙皮参数下的参数，Shape Steps图形步数=0，Path Steps路径步数=5，不选Banking倾斜，如图2-23所示。图2-23 放样设置13单击修改命令面板Deformations变形下的Bevel倒角按钮，在弹出的对话框中，在(95，0)处插入一节点，并调整最右端节点到(100，75)，如图2-24所示。 图2-24 放样变形14确认bolt处于被选择状态，激活Boolean布尔运算按钮，对Loft01进行Subtraction减运算，生成如图2-25所示螺栓造型。 图2-25 布尔运算15制作螺母，在顶视图中创建一个圆柱体Cylinder01造型。参数如图2-26所示。图2-26 创建螺母圆柱体16修改Cylinder01名称为nut，并施加Edit Mesh编辑网格修改器，调整其节点如图2-27所示。 图2-27 螺母的网格编辑17复制螺栓bolt，生成b
