基于3DMAX的影视动画制作研究

蔡明辉

摘 要： 通过3DMAX技术对影视动画进行制作，人物角色能够更加生动形象地展示在观众面前，富有更强的立体感与渲染效果，极大地提升了整个画面的艺术效果。对3DMAX应用在影视动画制作的实际意义进行探讨分析，指出3DMAX功能强大，可以极大地提升动画的画面感，有效促进动画制作技术创新；介绍了3DMAX的角色建模思路，阐述了建模的步骤；最后详细介绍了3DMAX在影视动画制作过程中的运用，为今后影视动画制作水平的不断提高打下了坚实的基础。

关键词： 3DMAX； 影视动画； 技术创新； 角色建模； 动画制作； 建模步骤

中图分类号： TN911.73?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）13?0052?04

Abstract： 3DMAX technology is used to product the film and television animation to make the characters vividly displayed in front of the audience， which has strong stereo feeling and rendering effect， and can enhance the artistic effect of the whole picture greatly. In this paper， the practical significance of 3DMAX used in the film and television animation production is analyzed， the role modelling thought of 3DMAX is introduced， the modelling procedure is expounded， and the powerful function of 3DMAX is pointed out， which can enhance the image sense of the animation greatly， and promote the technology innovation of animation production effectively. The application of 3DMAX in the film and television animation production is introduced in detail， which lays a solid foundation for the unceasing improvement of the future film and television animation production level.

Keywords： 3DMAX； film and television animation； technological innovation； role modelling； animation production； modelling procedure

0 引 言

在当今科技迅猛发展的时代，3DMAX软件被越来越多地应用在建筑行业、广告行业、影视制作行业，3DMAX软件凭借自身灵活性、便捷性以及实用性迅速占领了影视动画制作市场[1?2]。3DMAX是3D Studio Max的简称，是由美国Autodesk公司研发的一款三维立体制作和背景效果渲染的软件。主要通过MCL方法实现其功能，對样本信息进行不断分析预测，不断地更新样本的种类和分布，通过对样本的近似分布，可以准确找到节点位置来提高绘图的精确性[3]。3DMAX软件通过迅速发展的计算机技术对人物及背景进行处理，将影视艺术与数字技术完美地融合在一起。该软件具有强大的建模功能，具有丰富多样的插件，并且操作简单，与其他软件无冲突。因此该软件一经面世便广泛应用于各行各业中[4]。

3DMAX技术最早应用于建筑行业，主要用于房屋户型的设计以及室内装修效果预览。比较火的电影如《阿凡达》《疯狂动物城》《神偷奶爸》等中人物及背景的塑造3DMAX功不可没。比较流行的大型游戏如《英雄联盟》《穿越火线》等中也隐藏着很多3DMAX的身影[5?6]，如图1，图2所示。

本文对3DMAX应用在影视动画制作的实际意义进行了探讨分析，指出3DMAX功能强大，可以极大提升动画的画面感，有效促进动画制作技术创新。接着，本文介绍了3DMAX的角色建模思路，阐述了建模的步骤，最后，本文详细介绍了3DMAX在影视动画制作过程中的运用，为今后影视动画制作水平的不断提高打下了坚实的基础。

1 动画制作系统开发环境

动画制作的整个系统包含硬件部分和软件部分，虚拟动画开发环境框架如图3所示。

作为硬件系统支撑环境的是一台实验室PC机，本研究使用的计算机是64位操作系统，CPU的主频在3.5 GHz以上，硬盘为1 TB，当然更高的硬件配置能够实现更加流畅的光影感受。表1为本文研究硬件系统的相关参数。

影视动画制作技术可将动画的矢量形式制作出来，并按照.swf的格式进行保存。3DMAX充分利用人眼的错觉，将原本静止的三维图片进行快速连续的播放，为观众呈现出生动活泼的动画场景，而3DMAX最重要的作用就是将影视动画中人物形象的具体细节表现出来，达到逼真、生动、活泼的效果[7]。3DMAX的基本属性由帧和时间轴、图层、元件实例三部分构成。

1） 帧和时间轴的定义。3DMAX中最小单位的一个影像画面即电影胶片上的一个镜头就是一帧，3DMAX中的帧包含普通帧、过渡帧和关键帧三种。在固定时间内通过3DMAX播放的所有帧的数量以及长度就是时间轴，利用时间轴可对3DMAX的内容进行有效排序，从而实现对动作先后顺序的控制[8]。帧在3DMAX中需要使用代码才能够进行自由控制，因此3DMAX具有很强的灵活性和功能性。关键帧在3DMAX中发挥着极其重要的作用，通过对关键帧的修改可以实现人物角色动作的转换，有利于创作者加入自身的创新内容。

2） 图层的含义。3DMAX中的图层主要用于对人物角色中包含的元素进行增减和属性的修改，实现对人物角色中元素的排列次序和重叠效果的操控，通过将图像分解为多个图层，增强图像的立体效果和氛围的渲染[9]。

3） 元件和实例的定义。3DMAX中的元件是指动画中创建的图形和影片剪辑，可以一直在影片中重复使用，元件可由创作者自己创建，也可通过外部导入的方式加入到作品中，元件一经创建就会成为当前文档内部库的一部分。实例只是对原始元件的应用，通过使用和编辑元件和实例，能够使得原始图像更易于组织，从而减少文件的大小。

古城墙遗址拍照图和扫描图分别见图4，图5。被扫描的古城墙遗址可以保存下来，并且利用3DMAX技术进行三维立体建模，输入对应数据对帧进行修改，这样就可将破损的历史遗迹进行复原，将文化历史古迹展现在观众面前。同样，通过3DMAX进行反向操作，就能够将动画虚拟信息转换为实际，使得设计的效果更加逼真、生动。

为了提高3DMAX影视动画中的展示效果和播放效果，创作者可以通过脚本语言实现对帧的播放进行操控[10]。一般做法是将Action?script脚本语言加入到NASH中以便于对代码进行操控，Action?script脚本语言属于3DMAX众多编程语言中的一种，其编写方式接近于JavaScript。通过该脚本语言编写不同的代码就能够实现3DMAX的交互特性，如下代码就是背景渐变控制代码。

Texture2D tex=renderer. material. main Texture as Texture 2D；

pixelUV.x*=tex.width；

pixelUV.y*=tex.height；

Color color=tex.GetPixel（（int）pixelUV.x，（int）pixelUV.y）；

由于所创作的动画需与外部引入程序进行很好的融合，因此该种方式极大提高了对3DMAX人物角色创作者绘画技术的要求。同时，通过random函数可以使创作出的动画图形具有一定的随机性，这也是3DMAX软件的灵活性所在。

2 3DMAX角色建模的思路

在3DMAX影视动画制作过程中，角色建模是所有工作中最重要也是最初始的步骤，一切任务角色都要以该方式作为基础，在此基础上做进一步的修改处理。角色建模主要分为分析结构的特征、确定建模的方法、三维动画模型的制作三个步骤。

2.1 分析结构的特征

角色建模的首要步骤就是要清楚地了解事物的结构特征。物体的结构特征一般分为规则物体和不规则物体，规则物体对于创作者来说比较简单，而不规则物体对于创作者的要求较高，需要创作者具有很好的经验积累和很强的学习能力，这样才能使得制作效果更加自然和逼真。

2.2 三维场景建模

3DMAX设计建模应用最多的方法有堆砌建模法、网格建模法、细分建模法和面片建模法等。堆砌建模法是指从细节到整体的建模方法，它的建模过程和盖房子很像，先建立整体的一部分，然后对这些部分进行整合；而细分建模法是先构建出物体的整体形状，然后对整体的各个细节进行细致的创作，将物体细节更加详细深刻地展示在使用者面前。

2.2.1 建立本体模型

建模之前需要对客观世界进行分类描述，例如，动画模型中有场景描述、人物描述，假设某场景中包含6个元素，并定义为：

2.3 三维动画模型的制作

在对人物角色进行结构特征分析后，选取与之相对应的建模方法，接着对人物角色的三维动画模型进行制作。动画模型制作过程主要包含3个重要的内容：灯光、材质、渲染。将这三方面做好就可达到理想效果。材质画面能够提高人物角色模型的真实性，借助光影效果，这种真实性才能更加逼真，灯光的光影效果主要通过对光的种类和阴影进行模拟实现，最终通过渲染才能够实现材质和灯光所表现的特性。目前使用最多的渲染器有两种：一种是Arnold；另外一种是皮克斯开发的Renderman。

3 3DMAX在影视动画制作中的应用过程

3.1 前期影视动画角色设计

一部优秀的影视动画作品必定包含一个或多个成功设计的人物动画角色，人物动画角色不仅是表现在观众面前的立体人物，还包括很多拟人化的事物。在对影视动画角色进行前期设计时，不但需要考虑到该角色所表现的外部形象，還需要考虑到运用的计算机技术、制作时间以及制作难度等错综复杂的外部因素，这样才能更加高效地制作出形象逼真的角色。除去角色自身形象的设计，还要对角色进行外部装饰的设计，诸如角色的服装、发饰、装饰物等。所有这些外部装饰都需要结合角色自身的特点进行设计，尤其是影视动画角色，要具有极强的角色表现张力。

如图6所示，在设计赵云这个角色时要结合《三国志》中的描写，抓住赵云雄壮威武，英姿飒爽的特点，使观众第一眼看到该角色就知道其是五虎上将常山赵子龙。因此，在对角色进行设计之前，一定要思考怎样提高角色的辨识度，如何通过搭配不同装饰来表现角色的社会地位、从事工作以及性格特点。

3.2 影视动画角色建模

在对影视动画角色进行明确的定位之后，就需要根据角色选择相应的3DMAX建模方法对角色进行建模。首先，利用3DMAX建立一个新的空白box，接着使用Spheer构建出该角色的整体模型，对模型进行分段和分比例调整。在设计的同时要尽量减少模型的面数控制，这样有助于模型的切面更改。然后通过增加线条、部位挤压、倒角等一系列操作，制作出大概模型，并且从不同角度、全方位观察对模型进行修改，使得设计出的模型能够更好地体现出影视动画角色的立体感和精致感。以制作手臂模型为例，在胸部的侧面肩至腰[12]略靠上的部位用“挤出”命令分段拉出手臂 ，如图7所示为制作的手臂模型。

3.3 后期影视动画角色合成

在最后的建模阶段，主要对人物角色进行色彩的调节以及分层渲染。这时就需要考虑到人物所处的具体社会背景、环境背景，这样人物角色就能够更好地融入到剧本中，不会表现得太过张扬。当然色彩的搭配可以通过色彩校正的方式进行修改。

分层渲染根据人物角色的要求可以分为两种类型，一种是粗略分层，主要用于对背景、道具的渲染，适用于长篇剧集；另一种是精细分层，主要用于对光照、阴影、颜色等进行渲染，这种方式适合精细的制作，如广告、电影和动画电影等。通过分层渲染能够调节画面的和谐感和色彩感，提升整个画面的表现效果。

4 结 语

本文首先对3DMAX应用在影视动画制作的实际意义进行探討分析，指出3DMAX功能强大，可以极大地提升动画的画面感，有效促进动画制作技术创新；然后介绍了3DMAX的角色建模思路，阐述了建模步骤；最后详细介绍了3DMAX在影视动画制作过程中的运用，为今后影视动画制作水平的不断提高打下了坚实的基础。

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