基于3DMAX的影視動畫制作研究

蔡明輝

摘 要： 通過3DMAX技術對影視動畫進行制作，人物角色能夠更加生動形象地展示在觀眾面前，富有更強的立體感與渲染效果，極大地提升了整個畫面的藝術效果。對3DMAX應用在影視動畫制作的實際意義進行探討分析，指出3DMAX功能強大，可以極大地提升動畫的畫面感，有效促進動畫制作技術創新；介紹了3DMAX的角色建模思路，闡述了建模的步驟；最后詳細介紹了3DMAX在影視動畫制作過程中的運用，為今后影視動畫制作水平的不斷提高打下了堅實的基礎。

關鍵詞： 3DMAX； 影視動畫； 技術創新； 角色建模； 動畫制作； 建模步驟

中圖分類號： TN911.73?34 文獻標識碼： A 文章編號： 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

在當今科技迅猛發展的時代，3DMAX軟件被越來越多地應用在建筑行業、廣告行業、影視制作行業，3DMAX軟件憑借自身靈活性、便捷性以及實用性迅速占領了影視動畫制作市場[1?2]。3DMAX是3D Studio Max的簡稱，是由美國Autodesk公司研發的一款三維立體制作和背景效果渲染的軟件。主要通過MCL方法實現其功能，對樣本信息進行不斷分析預測，不斷地更新樣本的種類和分布，通過對樣本的近似分布，可以準確找到節點位置來提高繪圖的精確性[3]。3DMAX軟件通過迅速發展的計算機技術對人物及背景進行處理，將影視藝術與數字技術完美地融合在一起。該軟件具有強大的建模功能，具有豐富多樣的插件，并且操作簡單，與其他軟件無沖突。因此該軟件一經面世便廣泛應用于各行各業中[4]。

3DMAX技術最早應用于建筑行業，主要用于房屋戶型的設計以及室內裝修效果預覽。比較火的電影如《阿凡達》《瘋狂動物城》《神偷奶爸》等中人物及背景的塑造3DMAX功不可沒。比較流行的大型游戲如《英雄聯盟》《穿越火線》等中也隱藏著很多3DMAX的身影[5?6]，如圖1，圖2所示。

本文對3DMAX應用在影視動畫制作的實際意義進行了探討分析，指出3DMAX功能強大，可以極大提升動畫的畫面感，有效促進動畫制作技術創新。接著，本文介紹了3DMAX的角色建模思路，闡述了建模的步驟，最后，本文詳細介紹了3DMAX在影視動畫制作過程中的運用，為今后影視動畫制作水平的不斷提高打下了堅實的基礎。

1 動畫制作系統開發環境

動畫制作的整個系統包含硬件部分和軟件部分，虛擬動畫開發環境框架如圖3所示。

作為硬件系統支撐環境的是一臺實驗室PC機，本研究使用的計算機是64位操作系統，CPU的主頻在3.5 GHz以上，硬盤為1 TB，當然更高的硬件配置能夠實現更加流暢的光影感受。表1為本文研究硬件系統的相關參數。

影視動畫制作技術可將動畫的矢量形式制作出來，并按照.swf的格式進行保存。3DMAX充分利用人眼的錯覺，將原本靜止的三維圖片進行快速連續的播放，為觀眾呈現出生動活潑的動畫場景，而3DMAX最重要的作用就是將影視動畫中人物形象的具體細節表現出來，達到逼真、生動、活潑的效果[7]。3DMAX的基本屬性由幀和時間軸、圖層、元件實例三部分構成。

1） 幀和時間軸的定義。3DMAX中最小單位的一個影像畫面即電影膠片上的一個鏡頭就是一幀，3DMAX中的幀包含普通幀、過渡幀和關鍵幀三種。在固定時間內通過3DMAX播放的所有幀的數量以及長度就是時間軸，利用時間軸可對3DMAX的內容進行有效排序，從而實現對動作先后順序的控制[8]。幀在3DMAX中需要使用代碼才能夠進行自由控制，因此3DMAX具有很強的靈活性和功能性。關鍵幀在3DMAX中發揮著極其重要的作用，通過對關鍵幀的修改可以實現人物角色動作的轉換，有利于創作者加入自身的創新內容。

2） 圖層的含義。3DMAX中的圖層主要用于對人物角色中包含的元素進行增減和屬性的修改，實現對人物角色中元素的排列次序和重疊效果的操控，通過將圖像分解為多個圖層，增強圖像的立體效果和氛圍的渲染[9]。

3） 元件和實例的定義。3DMAX中的元件是指動畫中創建的圖形和影片剪輯，可以一直在影片中重復使用，元件可由創作者自己創建，也可通過外部導入的方式加入到作品中，元件一經創建就會成為當前文檔內部庫的一部分。實例只是對原始元件的應用，通過使用和編輯元件和實例，能夠使得原始圖像更易于組織，從而減少文件的大小。

古城墻遺址拍照圖和掃描圖分別見圖4，圖5。被掃描的古城墻遺址可以保存下來，并且利用3DMAX技術進行三維立體建模，輸入對應數據對幀進行修改，這樣就可將破損的歷史遺跡進行復原，將文化歷史古跡展現在觀眾面前。同樣，通過3DMAX進行反向操作，就能夠將動畫虛擬信息轉換為實際，使得設計的效果更加逼真、生動。

為了提高3DMAX影視動畫中的展示效果和播放效果，創作者可以通過腳本語言實現對幀的播放進行操控[10]。一般做法是將Action?script腳本語言加入到NASH中以便于對代碼進行操控，Action?script腳本語言屬于3DMAX眾多編程語言中的一種，其編寫方式接近于JavaScript。通過該腳本語言編寫不同的代碼就能夠實現3DMAX的交互特性，如下代碼就是背景漸變控制代碼。

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）；

由于所創作的動畫需與外部引入程序進行很好的融合，因此該種方式極大提高了對3DMAX人物角色創作者繪畫技術的要求。同時，通過random函數可以使創作出的動畫圖形具有一定的隨機性，這也是3DMAX軟件的靈活性所在。

2 3DMAX角色建模的思路

在3DMAX影視動畫制作過程中，角色建模是所有工作中最重要也是最初始的步驟，一切任務角色都要以該方式作為基礎，在此基礎上做進一步的修改處理。角色建模主要分為分析結構的特征、確定建模的方法、三維動畫模型的制作三個步驟。

2.1 分析結構的特征

角色建模的首要步驟就是要清楚地了解事物的結構特征。物體的結構特征一般分為規則物體和不規則物體，規則物體對于創作者來說比較簡單，而不規則物體對于創作者的要求較高，需要創作者具有很好的經驗積累和很強的學習能力，這樣才能使得制作效果更加自然和逼真。

2.2 三維場景建模

3DMAX設計建模應用最多的方法有堆砌建模法、網格建模法、細分建模法和面片建模法等。堆砌建模法是指從細節到整體的建模方法，它的建模過程和蓋房子很像，先建立整體的一部分，然后對這些部分進行整合；而細分建模法是先構建出物體的整體形狀，然后對整體的各個細節進行細致的創作，將物體細節更加詳細深刻地展示在使用者面前。

2.2.1 建立本體模型

建模之前需要對客觀世界進行分類描述，例如，動畫模型中有場景描述、人物描述，假設某場景中包含6個元素，并定義為：

2.3 三維動畫模型的制作

在對人物角色進行結構特征分析后，選取與之相對應的建模方法，接著對人物角色的三維動畫模型進行制作。動畫模型制作過程主要包含3個重要的內容：燈光、材質、渲染。將這三方面做好就可達到理想效果。材質畫面能夠提高人物角色模型的真實性，借助光影效果，這種真實性才能更加逼真，燈光的光影效果主要通過對光的種類和陰影進行模擬實現，最終通過渲染才能夠實現材質和燈光所表現的特性。目前使用最多的渲染器有兩種：一種是Arnold；另外一種是皮克斯開發的Renderman。

3 3DMAX在影視動畫制作中的應用過程

3.1 前期影視動畫角色設計

一部優秀的影視動畫作品必定包含一個或多個成功設計的人物動畫角色，人物動畫角色不僅是表現在觀眾面前的立體人物，還包括很多擬人化的事物。在對影視動畫角色進行前期設計時，不但需要考慮到該角色所表現的外部形象，還需要考慮到運用的計算機技術、制作時間以及制作難度等錯綜復雜的外部因素，這樣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設計，還要對角色進行外部裝飾的設計，諸如角色的服裝、發飾、裝飾物等。所有這些外部裝飾都需要結合角色自身的特點進行設計，尤其是影視動畫角色，要具有極強的角色表現張力。

如圖6所示，在設計趙云這個角色時要結合《三國志》中的描寫，抓住趙云雄壯威武，英姿颯爽的特點，使觀眾第一眼看到該角色就知道其是五虎上將常山趙子龍。因此，在對角色進行設計之前，一定要思考怎樣提高角色的辨識度，如何通過搭配不同裝飾來表現角色的社會地位、從事工作以及性格特點。

3.2 影視動畫角色建模

在對影視動畫角色進行明確的定位之后，就需要根據角色選擇相應的3DMAX建模方法對角色進行建模。首先，利用3DMAX建立一個新的空白box，接著使用Spheer構建出該角色的整體模型，對模型進行分段和分比例調整。在設計的同時要盡量減少模型的面數控制，這樣有助于模型的切面更改。然后通過增加線條、部位擠壓、倒角等一系列操作，制作出大概模型，并且從不同角度、全方位觀察對模型進行修改，使得設計出的模型能夠更好地體現出影視動畫角色的立體感和精致感。以制作手臂模型為例，在胸部的側面肩至腰[12]略靠上的部位用“擠出”命令分段拉出手臂 ，如圖7所示為制作的手臂模型。

3.3 后期影視動畫角色合成

在最后的建模階段，主要對人物角色進行色彩的調節以及分層渲染。這時就需要考慮到人物所處的具體社會背景、環境背景，這樣人物角色就能夠更好地融入到劇本中，不會表現得太過張揚。當然色彩的搭配可以通過色彩校正的方式進行修改。

分層渲染根據人物角色的要求可以分為兩種類型，一種是粗略分層，主要用于對背景、道具的渲染，適用于長篇劇集；另一種是精細分層，主要用于對光照、陰影、顏色等進行渲染，這種方式適合精細的制作，如廣告、電影和動畫電影等。通過分層渲染能夠調節畫面的和諧感和色彩感，提升整個畫面的表現效果。

4 結 語

本文首先對3DMAX應用在影視動畫制作的實際意義進行探討分析，指出3DMAX功能強大，可以極大地提升動畫的畫面感，有效促進動畫制作技術創新；然后介紹了3DMAX的角色建模思路，闡述了建模步驟；最后詳細介紹了3DMAX在影視動畫制作過程中的運用，為今后影視動畫制作水平的不斷提高打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 孫洪秀.三維動畫建模的創新改進探索[J].藝術科技，2015，28（4）：68.

SUN Hongxiu. Innovation and improvement of 3D animation modelling [J]. Art science and technology， 2015， 28（4）： 68.

[2] 路清.影視動畫表演思維與表演技巧的應用研究[D].西安：陜西科技大學，2013.

LU Qing. The research of performance thinking and acting skills in animation [D]. Xian： Shannxi University of Science & Technology， 2013.

[3] 陳偉強.3D技術在動漫設計中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（17）：175?176.

CHEN Weiqiang. Application of 3D technology in animation design [J]. Computer CD software and applications， 2014（17）： 175?176.

[4] 劉煒，周皓東.三維動畫角色動作逼真度的研究[J].電腦知識與技術，2013（20）：4714?4715.

LIU Wei， ZHOU Haodong. Study on the fidelity of the action of the three dimensional animation [J]. Computer knowledge and technology， 2013（20）： 4714?4715.

[5] 查俊晶.3DMAX軟件技術在動畫角色運動制作中的應用和分析[J].考試周刊，2014（59）：109.

ZHA Junjing. Application and analysis of 3DMAX software technology in animation role motion making [J]. Kaoshi Zhoukan， 2014（59）： 109.

[6] 袁永春.動畫制作中的3DMAX應用思路分析[J].藝術科技，2016，29（5）：83.

YUAN Yongchun. Analysis of 3DMAX application in animation production [J]. Art science and technology， 2016， 29（5）： 83.

[7] 郎毅.3DMAX軟件的虛擬現實技術的應用[J].青春歲月，2013（11）：84.

LANG Yi. The application of virtual reality technology in 3DMAX software [J]. Qingchun Suiyue， 2013（11）： 84.

[8] 高慧.繪畫專業3DMAX課程教學改革的探討[J].遼寧師專學報（自然科學版），2011，13（3）：26?28.

GAO Hui. Discussion on the teaching reform of 3DMAX course in painting major [J]. Journal of Liaoning Teachers College （natural science）， 2011， 13（3）： 26?28.

[9] 鄭付聯.3DMAX建模技術及其優化的研究[J].大眾科技，2010（2）：43?44.

ZHENG Fulian. Research on 3DMAX modeling technology and its optimization [J]. Popular science & technology， 2010（2）： 43?44.

[10] 章一峰，吳和平，孫敏，等.實例探究“3DMAX”動畫制作在幕墻設計中的應用[J].門窗，2012（12）：1?4.

ZHANG Yifeng， WU Heping， SUN Min， et al. A case study of the application of "3DMAX" animation in the curtain wall design [J]. Door & windows， 2012（12）： 1?4.