3D Studio MAX Release 3.1是3DS系列的一个最新的产品，它基于PC平台，是全球销量最好的建模及三维动画制作软件之一。由于运行3DS MAX（3D Studio MAX的简称）的系统配置较低，因此，它的出现牢牢地吸引了世界各地的三维制作人。
图4.1 3DS MAX应用程序窗口
1．实验环境
1）3D STUDIO MAX的硬件配置
CPU：最低200MHz intel兼容处理器。
内存：最低128M。
硬盘：250M空闲硬盘空间。
图形卡：支持1024*768*16-bit颜色。首选支持OpenGL和Direct3D硬件加速，24-bit颜色的3D图形加速卡。
2）3D STUDIO MAX的软件环境
windows98或NT4.0
2．实验介绍
本章实验制作一个有关千禧年的动画。通过七个实验部分将动画制作流程全盘介绍给大家。在实验中，我们将用到以下知识：
1）建模
2）材质编辑器的使用
3）灯光的建立和调整
4）摄像机的建立和调整
5）关键帧的制作
6）轨迹视图的使用
1 实验目的和要求
通过本实验，应了解三维动画制作软件3D STUDIO MAX的基本使用方法。并在此基础上，熟悉三维动画的具作方法，要达到以下目标：
1．了解建模分类，掌握几何体建模、型建模方法。
2．掌握材质编辑器的使用。
3．了解灯光的建立和调整
4．了解摄像机的建立和调整
5．掌握关键帧的制作
6．熟悉轨迹视图的使用
2 预备知识
1．3D STUDIO MAX的窗口组成
启动3DS MAX后，屏幕上出现3D STUDIO MAX的应用程序窗口，它由标题栏、菜单栏、视图、标签面板、命令面板、视图调整控制、动画放映控制、状态栏、提示栏、锁定选择按钮和其它按钮组成。如图4.1所示
2．建模
建模即建立模型，就像在街面上看到的捏面人。首先，把一团团的面捏成形态各异的人型，再对人型上色进行装饰美化。
我们建模也像捏面人，从简单的基本形体开始逐步修改、变形得到最终的复杂模型是建模的一项重要过程。基本模型建立参数可在模型建立之前设置，也可在建立之后进行修改。在3DS MAX中，我们可以在Create（创建）命令面板中设置模型的创建参数，或者在Modify（调整）命令面板对所选定模型的参数进行修改。在建模过程中，我们对模型的诸多修改记录被放置在Stack（堆栈）中。我们可随时修改堆栈，从中调出任意一层。
3DS MAX为我们提供的建模方法有很多，如：Geometry（几何体）建模、Shapes（型）建模、Loft（放样）建模、Mesh（网格）建模、Patch（面片）建模、NURBS建模等。在这些建模中，最基本的是几何体建模和型建模。
几何体建模即使用创建命令面板中的Standard/Extended Primitives（标准/扩展原始）建模。我们可将现实世界中的形体转化为大量的立方体、圆、圆柱、圆锥等，或对其进行扭曲、锐化、拉伸等变形。型建模是本次实验的重点。我们可点击Shapes（型）按钮进入型创建命令面板，通过点击Line（线）、Star（星）、Text（文字）等按钮创建二维形体模型。它是我们创建复杂模型的有效手段之一。
3．贴图与材质
所谓“材质”，是指物体的表面在渲染时所表现出来的性质。它主要体现在物体的Ambient（环境色）、Diffuse（漫射色）、Specular（高光色）、Opacity（透明度）、Specular Highlights（反光度）、Self-llumination（自发光）等特性。材质编辑器如图4.2所示
在3DS MAX中，材质的编辑是靠Material Editor（材质编辑器）来完成的。起初，材质是以简单的形式出现，但通过材质编辑器的编辑可使其分支变得非常复杂，好像一棵树。人们称其材质树。我们可以通过Go to Parent（去父级）和Go Forward to Sibling（去同级）按钮，或打开材质/贴图导航器，双击某级图标，到达要编辑层。
为了使物体表面具有纹理效果，我们需要为材质赋予某种图像。这种图像称作贴图（Map）。在实验中我们使用的贴图图像的类型有*.tif，*等。但对于大多数贴图来讲，若不把贴图信息准确的告诉渲染程序，渲染程序将不知如何放置图像。这一指令叫贴图坐标（Mapping Coordinations）。在3DS MAX中，贴图坐标有Plannar（平面）、Cylindrical（柱体）和Spherefy（球体），分别对应于不同的需求。我们可使用UVW贴图调整器，改变U、V、W三个方向的贴图位置参数，以调整贴图的位置。
图4.2 材质编辑器
4．灯光与摄像机
为了给动画增加一些影院特效，我们在动画中加入灯光和摄像机。
日常生活中，我们将光大体上分为自然光和人工光。
自然光就是太阳所发的光，它会因自然环境的不同而不同。
人工光，从字面理解好像是人为制造的光，其实不然，一切被非自然光照亮的环境都可以说是人工的。我们可以依据灯光在布置时所起的作用将灯光分为主光源、辅光源和背景光。主光源基本位于场景的右上方主要为场景提供光线照明，而辅助光作为主光源的补充，为场景中被主光源遗漏的部分提供照明，从而提高了场景的真实度和可信度。背景光为了突出场景中的对象被放置在主光源的对面，使被照对象从场景脱离开，以达到突出效果。
3DS MAX为我们提供了以下五种灯光：
1）Omni（泛光灯）：是五种灯光中唯一能向所有方向照射的灯光。如太阳、蜡烛等可向四面八方发射的光源。
2）Target Spot（目标聚光灯）：目标聚光灯是由灯体和目标点组成，可产生阴影，对阴影的塑造功能很强。如手电筒所发出的发散光。
3）Free Spot（自由聚光灯）：类似于目标聚光灯，只是不能分别调节灯体和目标点。自由聚光灯是一种没有目标的聚光灯，它可以作为子物体连接到另一物体上。
4）Target Direct（目标平行光）：是一种模拟自然光的灯光。如透过窗户的阳光。
5）Free Direct（自由平行光）：无法分别调节灯体和目标点的平行光。
除了泛光灯外，每个聚光灯都有Hotspot（发散角）和Falloff（过渡角）两个参数。
1）Hotspot：聚光灯发射光束的宽度。
2）Falloff：聚光灯光束向外衰减的区域。
Falloff角度≥Hotspot角度
在3DS MAX中，摄像机被分为目标摄像机和自由摄像机。
1）Target Camera（目标摄像机）：是由机身和目标点组成。机身代表观察点，目标点代表你所见物体。
2）Free Camera（自由摄像机）：是把摄像机对准物体，而不是把摄像机目标移到对象上。
5．动画制作
在3DS MAX中，制作动画非常简单，我们可以打开 Toggle Animation Mode（动画模式开关）按钮将任何能够被制作或者能够被修改的对象设置成动画。在进行动画制作时，我们必须理解帧的概念，帧就是在动画中记录对象每一个动作的画面。我们在进行动画制作时，只需设置动画的主要画面（一般是动画中动作或场景变化较大的那一瞬间）并设置关键帧，而关键帧之间的过渡由计算机来完成，最后将形成一个连续的动画。
为了方便修改动画中的对象，3DS MAX为我们提供了Track View（轨迹视窗）编辑器。我们可在标签面板点击 Track View（轨迹视窗）按钮，进入轨迹视窗编辑器。在编辑器中，上方一排是工具栏，包含了各种控制按钮，工具栏的内容会随编辑器窗口的改变而改变。左侧窗口是层次树列表，它包含了场景中所有对象和材质的内容，还有所有的动画轨迹。 动画轨迹显示了与每个对象相关联的可动画的信息，是动画中的一个通道。它的横轴为帧数，纵轴是动画值。我们可以从动画轨迹上看出场景中各个对象的动画状态，包括：时间、位置、形态、频繁程度等。编辑器的右侧窗口是编辑窗口，它可以用来移动、复制或删除代表关键帧的关键点，以及编辑功能曲线。右下角是编辑窗口的显示控制按钮，它可以用来缩放和移动编辑窗口。
在实验中，我们只需点击Objects右侧的加号，打开对象目录。从中选择需要调整的对象。在其右侧，选择相对应的行，将鼠标放在需要调整的动画轨迹的任意一端。若想延长帧，可用鼠标点击动画轨迹的左/右端点，这时端点变为白色，说明我们可以用鼠标拖动端点。将端点向背离动画轨迹的方向拖动，即可将帧数延长。若想缩短帧数，我们可将端点向动画轨迹中心拖动。
在动画制作过程中，当我们将屏幕下方的时间滚动条拖到最右侧发现已无去路时，可以点击Time Configuration（时间控制器）按钮，会出现时间控制器面板，调整Animation（动画）栏中的End Time（结束时间）。点击OK按钮，返回原视图，这时可观察到时间范围值已更改为新设定的End Time值。
动画制作结束后，要将自己的作品渲染成AVI格式的文件。在保存成一个文件时，系统要问我们将动画压缩成什么格式的AVI？根据我们不同的需要，3DS MAX为我们提供了几种压缩格式：
Microsoft Video 1：使用8位有损压缩方法压缩模拟视频，不是最高质量的压缩方法。
Cinepak Codec by Radius：采用24位压缩视频方法，压缩比高、图像质量好、播放速度快。
Intel Indeo Video R3.2：也采用24位压缩视频方法，与Cinepak Codec by Radius压缩方法不相上下。
全帧（非压缩）：画面质量高，文件数据大。
3 实验内容与步骤
一．实验内容
1．制作“千”、“禧”、“年”、“2000”四个字
用型建模生成“千”、“禧”、“年”、“2000”四个字，字号为系统默认大小。“千”、“禧”、“年”选用字体“楷体_GB2321”。“2000”制作成斜体。
2．制作背景
创建一个长宽为500，高为-8的Box。用材质编辑器为Box赋予材质与贴图。
3．创建摄像机和灯光
创建一个Target摄像机和Target Direct灯光。灯光参数控制面板中，修改Hotspot（聚光区）值和Falloff（衰减区）值改为57.0和59.0。调整灯体和目标点到合适高度（以刚刚照到“禧”字为佳）。
4．调整场景
首先，将“2000”移到背景后，然后，把“千”和“年”分别移到摄像机的右前方和左前方（摄像机的视野外），最后，将“禧”平移到摄像机的后方。
5．制作动画
在时间设置控制面板，将帧率设为25，帧数设为200。开始录制动画。在30帧时，将“千”移动到摄像机轴左前方。在60帧时，将“年”移动到摄像机轴右前方。在90帧时，将“禧”移动到摄像机轴正前方。在130帧，调整灯光参数Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）为160.0和162.0，使灯光包围三个字。在160帧，缩小灯光Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）参数值为1.0和3.0。在200帧，将“2000”移到背景前并重新选择灯光扩大Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）参数为177.0和179.0，使灯光能照见所有字。
6．调整动画
在轨迹视图中，将“千”、“禧”、“年”三个字的动画持续时间设为30帧，“2000” 的动画持续时间设为40帧（从160~200帧）。把灯光的动画范围设置成从90帧到180帧，适当的调整改变Hotspot和Falloff值时的关键帧。
7．渲染
渲染出一个播放窗口大小为320×240的AVI文件。
二．示例
1．制作文字
步骤1：在屏幕右侧Create（创建）命令面板中点击Shapes（型）按钮，进入型创建命令面板，点击Text（文字）按钮。
步骤2：在Parameters卷帘的下拉框中选择“楷体_GB2321”。
步骤3：在Text文本框中写入“千”。如图4.3所示
图4.3 字参数卷帘
步骤4：在Front视图单击合适位置以确定“千”的位置。最好一次放置成功，若字不在理想位置，可在屏幕上方选择Select and Move（选择和移动）工具将字移动到合适位置。
步骤5：点击Modify（调整）图标，进入调整命令面板，点击Extrude（拉伸）按钮。
步骤6：将Amount数值改为25，可以看见“千”字延Y轴负方向即屏幕方向拉伸了25个单位。如果将此处改为-25，那么“千”将延Y轴正方向即向背离屏幕的方向拉伸了25个单位。为方便以后的调整工作，我们把Amount数值改为25。
步骤7：点击Front视图中的空白处，使字处于非选择状态。
步骤8：仿照上述制作过程，再做出“禧”、“年”、“2000”（2000为斜体）。这四个字在系统中自动被命名为Text01、Text02、Text03、Text04。
步骤9：选择Select and Move工具和屏幕右下方视图调整控制工具中的Zoom Extents All（缩放所有区域）工具将四个字调整为如图4.4所示位置
步骤10：在菜单中选择【File】/【Save】命令，将场景保存为示例4-1.max文件。
图4.4 文字放置图
2．制作背景
步骤1：打开示例4-1.max文件，回到创建命令面板，点击Geometry（几何）按钮，来到创建几何体命令面板。在下面的按钮组中点击Box（盒子）按钮。
步骤2：在屏幕右侧的控制面板中有Height（高）、Length（长）和Width（宽）三项参数设置。在Front视图按住鼠标拖出矩形的横截面，抬起手指将鼠标向下移动，当屏幕右侧控制面板中的Height为-8时，单击鼠标以确定背景的高度。然后，将Length和Width参数值都调整为500，可观察到背景已在文字之后。
步骤3：点击标签面板中的Material Editor（材质编辑器）按钮，弹出材质编辑器面板。
步骤4：选择第一个样本槽。
步骤5：将鼠标光标移动到材质编辑器的空白处，当光标变为手形时，拖动面板露出Maps（贴图）卷帘，点击并展开它。单击Diffuse Color（漫反射）旁的None按钮。将弹出Material/Map Browser（材质/贴图浏览器）对话框。
步骤6：在Material/Map Browser对话框中选择Bitmap（位图），点击OK。
步骤7：在弹出的图像文件选择框中选择一幅事先预备好JPG或BMP类的背景图画，在这里我们选用的是一幅太空背景图。如图4.5所示
步骤8：点击Assign Material to Selection（将材质赋予所选对象）按钮和Show Map in Viewport（在视图中显示贴图）。
步骤9：选择Select and Move工具移动背景，使字体位于背景中心靠前位置。
步骤10：将场景保存为示例4-2.max。
图4.5 太空图
3．创建灯光和摄像机
步骤1：打开示例4-2.max场景文件。选择屏幕右下方的Zoom（放大）工具，点击Top视图并向下拉，缩小视图。用同样方法缩小Left视图。如图4.6所示
图4.6 字体放置图
步骤2：选择Cameras（摄像机）命令面板，点击Target（目标）按钮。
步骤3：在Top视图中间靠下位置点击鼠标左键向上拖动，拉出摄像机。如图4.7所示
步骤4：将Perspective视图转化成Camera视图。用鼠标右键单击Perspective。在弹出的菜单中选择【Views】/【Camera01】。
步骤5：选择Lights命令面板，点击Target Direct（目标平行光）按钮。
图4.7 摄像机放置图
步骤6：在Top视图中间靠下位置点击鼠标左键向上拖动，拉出灯光。
步骤7：在屏幕右侧灯光调整命令面板中，打开Directional Parameters（平行光参数）卷帘，修改Hotspot（聚光区）值和Falloff（衰减区）值改为57.0和59.0。选择Select and Move工具调整灯体和目标点到合适高度（以刚刚照到一个字为佳）。如图4.8所示“禧”字周围的蓝色圆圈为平行光的光圈，“禧”字下方的蓝色矩形代表摄像机的机身。机身与其目标点的连线垂直与前视图。
图4.8 灯光放置图
步骤8：保存场景为示例4-3.max文件。
4．调整场景
步骤1：打开场景为示例4-3.max文件。在Left视图用Select and Move（选择和移动）工具将“2000”移到背景后。
步骤2：在Top视图把“千”和“年”分别移到摄像机的右前方和左前方。
步骤3：将“禧”平移到摄像机的后方。如图4.9所示
步骤4：保存场景为示例4-4.max文件。
图4.9 场景图
5．制作动画
步骤1：打开示例4-4.max文件。在屏幕下方，点击Time Configuration（时间设置）按钮。
步骤2：选择Custom（自定义），将FPS（每秒的帧数）值改为25，也可直接选择PAL,系统将默认FPS（每秒的帧数）值改为25。修改End Time为200，点击OK。如图4.10所示
图4.10 时间控制器
步骤3：将时间滑动条拖动到30帧，激活Animate（动画）按钮，将“千”移动到摄像机轴左前方。
步骤4：拖动时间滑动条到60帧，将“年”移动到摄像机轴右前方。
步骤5：拖动时间滑动条到90帧，将“禧”移动到摄像机轴正前方。
步骤6：拖动时间滑动条到130帧，在Top视图选择灯光，调出屏幕右侧的灯光调整面板，打开Directional Parameters对话框调整Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）参数值为160.0和162.0，使灯光包围三个字。
步骤7：拖动时间滑动条到160帧，将灯光Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）参数分别设为1.0和3.0。
步骤8：拖动时间滑动条到200帧，将“2000”移到背景前。重新选择灯光并扩大Hotspot（聚光区）和Falloff（漫反射区）参数为177.0和179.0，使灯光能照见所有字。
步骤9：关闭Animate（动画）按钮。
步骤10：保存场景为示例4-5.max文件。
6．调整动画
步骤1：打开场景为示例4-5.max文件。点击屏幕上方标签栏中的Track View（轨迹视图），弹出轨迹视图面板。
步骤2：点开Objects左侧的加号，展开下面的目录。
步骤3：找到与“千”Text01相对应的动画轨迹，将右端点移动到30帧处，缩短它的动画帧数。
步骤4：找到与“禧”Text02相对应的动画轨迹，将左端点移动到60帧处。
步骤5：调整“年”Text03所对应动画轨迹，使它的动画范围由30帧到60帧处。
步骤6：把Text04所对应动画轨迹的左端点移动到160帧处。
步骤7：点击Direct01左侧加号打开目录，把灯光的动画范围设置为从90~180帧。
步骤8：点击Object（Target Directional Light）目录，在Hotspot行和Falloff行会出现8个黑点，它们代表改变Hotspot和Falloff值时的关键帧。将这8个点设置成如图4.11所示位置。
步骤9：保存场景为示例4-6.max文件。
图4.11 轨迹视图
7．渲染成AVI
步骤1：打开示例4-6.max文件。点击3DS MAX的菜单【Rendering…】/【Render】。
步骤2：点击Active Time Segment: 0 To 200单选项，激活时间段。
步骤3：选择渲染窗口大小，点击320×240钮。
步骤4：点击Files按钮，弹出文件存储对话框，保存为示例4-7.AVI。
步骤5：点击Render命令进行渲染。如图4.12所示
图4.12 渲染图
4 思考题
1．分别动画的“千”、“禧”、“年”、“2000”可否在开始时一起创建？
2．在此次实验基础上，改变摄像机的拍摄角度生成动画。
3．动画时间设置时，我们有几种方法将帧率设为25？
4．请举出3DS MAX中的几种基本建模方法？
5．什么叫材质？
6．你认为Falloff角度小于等于Hotspot角度的说法正确吗？
7．Microsoft Video 1压缩格式与Cinepak Codec by Radius压缩格式之间的区别是什么？
8：在示例4-6的基础上，将文件渲染成800×600像素的AVI文件，保存为示例4-8。下载本文
