1.1 认识3ds Max

1.1.1 三维动画概述

动画是利用人类的“视觉暂留”特性，通过连续播放一系列静止画面，在视觉上造成连续变化画面的效果。根据制作手段和技术的不同，动画可以分为以手工绘制为主的传统动画和以计算机制作为主的计算机动画。根据不同的空间视觉效果，计算机动画可以分为二维动画（平面动画）和三维动画。

随着计算机软硬件技术的发展，三维动画得到广泛应用。所谓三维动画，是指使用三维动画制作软件在计算机中建立一个虚拟的三维世界，在这个虚拟世界中，按照要表现对象的形状和尺寸建立三维模型和整个场景，并为模型设置相应的材质，为场景布设灯光和摄影机，再根据要求设定模型的运动轨迹和其他动画参数或者虚拟摄影机的运动等，最后由三维动画软件自动进行渲染计算，生成动画效果。

如果将二维的平面视为一张纸，那三维的空间就类似一个盒子。三维动画是利用几何学中的透视等原理，通过计算机的计算将空间和物体准确地表现在一个二维平面上。

1.1.2 三维动画的应用范围

随着计算机软硬件技术的飞速发展，三维动画制作软件功能日益成熟强大，三维动画制作技术的应用范围也越来越广。这种利用三维动画技术模拟真实物体和场景的技术被广泛地应用于影视、建筑、医疗和教育等诸多领域。

随着数字特效在电影中的广泛应用，在影视作品中随处可见三维动画的制作效果。3ds Max以其简单易用的工具、直观高效的渲染引擎等特点，特别是具有和Discreet Flame、Inferno等电影特效软件进行方便快捷的交互功能，深受许多电影制作公司的欢迎。图1-1为影视作品中的三维动画特效。

电视栏目和产品的包装是提升栏目品牌形象和产品市场竞争力强有力的手段。在电视栏目和产品广告包装制作时通常会使用三维动画制作软件、后期特效软件、音频处理软件等，常用的三维动画制作软件有3ds Max、Maya、Softimage等。目前3ds Max自身具有强大的功能，并支持众多特效插件，在栏目和产品广告包装常用的金属、玻璃、文字、光线和粒子等特效制作上拥有不凡的效果，因而深受业界的认可。图1-2为电视栏目片头效果。

三维动画在建筑可视化领域也得到了广泛的应用。建筑可视化包括室内效果图、建筑表现图和建筑场景动画等。目前建筑可视化的应用正向虚拟现实方面发展，用户可以通过虚拟环境进行人机交互，变被动为互动式体验。3ds Max在这一领域的应用得到广泛认可，它与V-Ray、FinalRender、Brazil、Maxwell等渲染器配合，极大地促进了建筑可视化领域的发展。图1-3为建筑表现图和室内效果图。

三维动画也广泛应用在动漫游戏产业。动漫游戏使用三维动画软件设计制作游戏场景和角色动画，如魔兽世界、古墓丽影、细胞分裂等游戏。三维动画在动漫游戏中的应用如图1-4所示。

此外，在医疗卫生领域，三维动画可以通过形象地演示人体内部组织的细微结构和变化，为医学治疗和教学演示提供便利；在军事科技领域，可以通过三维动画进行弹道、爆炸等动态研究以及模拟战场进行军事演习等；在生物化学等研究领域，也引入了三维技术用于研究生物分子的结构组成。

1.1.3 三维动画制作流程

一个完整的三维动画的制作总体上可以分为前期制作、动画片段制作和后期合成三个阶段。前期制作阶段是指在使用计算机制作前，对动画进行的规划与设计；动画片段制作阶段是指根据前期设计的基础，在计算机中通过三维制作软件制作出三维动画片段；后期合成阶段则是使用后期合成软件将动画片段、声音等素材进行加工处理，最终形成动画文件。本书主要介绍动画片段制作阶段，以下三维动画制作均指代动画片段制作阶段。

动画制作流程大致分为创建模型、赋予材质、设置灯光、设计动画、布控摄影机和场景渲染等。

创建模型就是建模，是三维动画制作的第一步，根据前期制作阶段的造型设计，通过三维制作软件在计算机中创建三维模型，搭建三维场景。建模是三维动画制作的基础，建模不仅要保证每个模型的质量还要注意模型间的比例关系，确保场景的比例协调。

赋予材质就是为了模拟真实物体的质感，给模型赋予材质使其具有生动的表面特性和纹理效果，具体体现在颜色、纹理、透明度、反光度等特性上，例如可以模拟实现大理石、不锈钢、塑料等物体的质感。

设置灯光的目的是为了照明场景、投射模型的阴影及增添场景的氛围，同时场景中材质的效果也会受到灯光的影响。设置灯光和赋予材质同步进行，能更好地观察效果。

设计动画主要是设置关键帧，关键帧之间的过渡由计算机来完成，三维制作软件将动画信息以动画曲线来表示，可以通过动画曲线来设置动画的快慢缓急，以符合运动规律。此外，三维动画软件还有可以实现群组动画的粒子系统和空间扭曲。

布控摄影机是依据摄影原理在三维场景中运用摄影机工具来实现镜头观察效果，摄影机位置和参数的变化也可以制作出动画效果。

场景渲染是指在完成上述制作流程后，由计算机绘制并产生一幅静态的画面或一段动画。三维动画必须由软件中的渲染器进行渲染输出才能得到最终效果。

1.1.4 3ds Max简介

3ds Max是由Autodesk公司旗下的Discreet公司开发的一款三维动画制作软件。3ds Max与Maya、Softimage等其他专业的三维制作软件相比，在画面表现和动画制作方面毫不逊色，并具有操作简单、易学易用的特点。此外，3ds Max还具有良好的开放性，许多专业技术公司为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、材质、灯光、渲染、动画、输出等功能于一体的全方位三维制作软件，可以为创作者提供多方面的选择，满足不同的需要。

3ds Max前身是由Discreet公司基于DOS开发的3D Studio，后来Discreet公司被Autodesk公司收购后开发的3ds Max。3ds Max功能不断完善扩充，版本也在不断地更新，目前最新的版本是3ds Max 2020。本书编写使用的是3ds Max 2019，除本章以3ds Max 2019为例介绍3ds Max的工作界面外，其他章节所有实例与实训项目不限于3ds Max 2019，也适用于其他常用版本的3ds Max，故除特殊说明外，3ds Max不代指特定版本。