3D的故事

　　3D图像要算是图像家族的特殊成员，但是随着其应用的日益广泛，我们也需要对它有所了解。
　　三维动画软件创建了一个模拟的三维空间，设置有各种工具，用这些工具可以在这个软件平台上制作各种立体模型。然后设置好相应的材质并把材质赋予模型。无论材质的变化还是物体位置的变化或造型的变化都能被录制为动画。

　　3D软件的发展
　　三维软件是利用电脑制作几何模型的软件。最先只能在专业图形工作站上使用，随着PC机的飞速发展和普及，三维动画软件也纷纷被移植到PC机上。在DOS时代，美国Autodesk公司的3DS三维动画软件几乎垄断了PC机三维动画的市场。1994年Microsoft用1．3亿美元收购Softimage公司，1995年推出基于NT平台的SOFTIMAGE3D3．0版本，激荡了三维动画领域。迫于压力，为了维护3DS在三维动画领域的霸主地位，1996年（一说1997年8月4日），Kinetix公司推出3DS的WindowsNT版本3DSMAX1．0。这个版本在操作界面、组织结构和功能上都有质的飞跃，获得了巨大的成功。1998年，Maya、Alias、Houdini相继在NT平台上出现。同年，Autodesk公司奋起迎击，推出偏重于建筑设计的3DSMAXVIZ版本，该版本实际是在3DSMAX的基础上进行一些增减，增加一些与建筑有关的模块，删去一些动画功能。随着三维软件应用的迅速普及，小型三维软件也如雨后春笋般涌现出来。

　　3D软件的分类
　　3D动画软件可以按软件功能的复杂程度分为小型、中型、大型三类。
　　1、小型软件
　　整体功能较弱，或偏重某些功能，学习相对容易。小型软件很多，常见的、有特殊功能的软件如下：
　　Poser：快速制作各种人体模型。通过拖动鼠标可以迅速改变人体的姿势，还可以生成简单的动画。
　　Rhino：三维造型软件，长于NURBS曲面造型，能以三维轮廓线建立模型。
　　Cool3D：专用于立体文字制作的软件，可提供很多背景图和动态，很容易上手。
　　LightScape：渲染专用软件，只能对输入的模型进行渲染，能进行材质灯光的设定，采用光能传递算法，是最好的渲染器。多用于室内外效果图的渲染。目前为3．2版本。
　　Bryce3D：长于自然景观如山、水、天空的建造，效果很好。
　　2、中型软件
　　3DSMAX：功能强大、开放性好，集建立模型、材质设置、摄影灯光、场景设计、动画制作、影片剪辑于一体。
　　LightWave3D：功能强大、质感细腻、界面简捷明快、易学易用、渲染质感非常优秀。目前版本为5．6c。
　　3、大型软件
　　SOFTIMAGE 3D：功能极其强大、长于卡通造型和角色动画、渲染效果极好，是电影制作不可缺少的工具，国内许多电视广告公司都使用它制作电视片头和广告。
　　MAYA：功能比SOFTIMAGE 3D更强大，但更难掌握。
　　HOUDINI：将平面图像处理、三维动画和视频合成有机结合起来。
　　三维动画软件呈现一片百花齐放、百家争鸣的繁荣景象，很多都是功能强大的精品。这使我们在琳琅满目的三维软件面前有充分的选择余地；但是在纷纷登场的三维软件面前又有些晕头转向。其实只要先学好一个软件就可以了，有了这个基础，再学其他三维动画软件就容易多了。选择3DSMAX。理由有三：
　　第一、有很多一流的三维动画软件对硬件的要求很高，如Sumatra，显示器分辨率必须达到1280×1024；Maya则要求内存至少有256MB。3DSMAX对硬件的要求相对较低，多数三维动画迷都有能力配置；第二、由于3DS的缘故，现在3DSMAX的使用者也最多，教材和其他学习资料多如牛毛，有利于自学；第三、3DSMAX除渲染质感较差外，功能强大、插件众多，可以制作广播级的动画效果，对一般的广告、电视栏目、游戏的制作已完全可以胜任。

　　3D软件的应用
　　1、机械制造：利用三维动画研究机械零配件的造型，模拟它们运行时的工作情况。
　　2、建筑装潢设计：以三维的形式展现建筑物和室内外装潢的效果。不仅快捷方便，还能完整预览建筑物的各个角度的效果，且透视十分精确。
　　3、商业产品造型和包装设计：比如瓶子、盒子、玩具等的设计，可以对包装品的外观形态、色彩图案等进行设计。
　　4、影视和商业广告：很多电视栏目的片头是用3DSMAX制作的，更多的产品广告、房地产广告等都可以用3DSMAX来制作。
　　5、电脑游戏和娱乐：优美的动画画面和游戏程序同样重要。
　　其他：生物化学中用于生物分子之间的结构组成的研究，军事科技中可用于飞行员的模拟飞行、导弹飞行的动态研究，在医学中可以形象地演示人体内部组织等等，在此无法一一列举。

　　3D软件的硬件配置
　　一个入门级配置。CPU：CeleronⅡ600，主板：联想QDISX2E，内存：128MB，硬盘：Maxtor30GB，显卡：MatroxG450，显示器：Acer77C，刻录机：HP8250I。

　　和其他软件配合使用
　　1、和Photoshop的联合使用：用3DSMAX制作完成后，整个场景仍然需要补充配景。特别是室外建筑效果图，如果没有树木、花草和人物作陪衬，只有一座大厦的模型孤零零地站立在那儿，这张效果图可能就没人要。加入人物花草在3DSMAX中比较困难，增长渲染时间，这时用Photoshop就方便多了。图中的人就是后来在Photoshop中添加的。


　　2、和其他多媒体软件配合使用：主要用在片头制作中，比如几个动画频繁交叉切换，给人以眼花缭乱的感觉。这就要用到视频合成软件，如Premiere。这类软件可以把几段影片和动画以不同的方式剪接在一起，还可以加入各种出入场的特技和变形处理。

　　一个制作例子
　　下面我们设计一个“护手霜”和一个“宝宝霜”来说明3DSMAX的制作过程。
　　1、在Front视图中用Shape／Line分别勾画“宝宝霜”的瓶子和盖子剖面的1／2。打开Modify／EditSpline，并进入Sub－Object的Vertex层级，对不满意的点进行修改。按［Lathe］按钮，将剖面作旋转处理。设Segments为30，Align下点按［Min］。这样“宝宝霜”的包装瓶就完成了。
　　2、在Top视图里用Shape／Circle画个圆圈作为Shape（截面图形），用Shape／Line画一根直线作Path。打开Geometry／CompoundObject／Loft，如果这时截面图形是被选中的，那么点按［GetPath］按钮，用鼠标点按直线，完成Loft放样工作。但这时还只是个圆棒。切换到Modify，在它最下边是［Deformations］按钮，它包括5种变形控制。我们用Scale来把这个圆棒X剖面和Y剖面分别进行缩放，于是圆棒像泥一样被捏成护手霜壳。
　　3、再打开Create／Geometry／ExtendedPrimitives用ChamferCyl拉出一个带倒角的圆台做“护手霜”瓶盖。
　　4、按［M］键打开材质编辑器，选择一个样本球，设为蓝灰色，SpecularLevel设为150；Glossiness设为50，将其赋予护手霜瓶盖。选择另一个样本球，把事先用Photoshop中制作的蘑菇图片赋给宝宝霜瓶盖。
　　5、用BOX工具拉出一张桌子，给它一点反光。
　　6、设置灯光和摄影机。点按透视图后按［C］键，使透视图转换为摄影机视图。
　　7、渲染摄影机视图（如图）。


　　通过以上制作，我们知道了3DSMAX的制作一个产品造型的基本流程是：建立模型，在3DSMAX中“创建”和“修改”几乎是不可分割的，可以用二维图形经过旋转、放样、挤压等修改命令来使之转换成三维模型，直接拉出几何体后一般也要用修改工具进行修改才能完成建模工作；设置材质并赋给模型；设置灯光和摄影机；将透视图转换为摄影机视图后渲染摄影机视图。

3DSMAX与Maya

3DSMAX与Maya
计算机图形学的发展已有三十年的历史，三维图形艺术开始深入人心。随着PC机硬件性能的飞速提升，曾经在工作站显赫一时的三维软件纷纷向PC金垂青，而中低档的软件包早已开始了逐鹿之战。可以说，三维技术的推广时机已经成熟。

3D Studio MAX是国内用户最广的中档三维软件，而Maya是Alias|Wavefront公司98年新推出的大型软件。

一、概述
现在市面上见得到的三维软件很多，但所谓万变不离其宗，它们的一些概念以及制作理念是一致的，如其构成元素点、线、面，一般都包括灯光，摄像机，动画，渲染等等功能。这也是看似风马牛不相及的3DSMAX与Maya放在一起讲的原因。

二、基本概念
虚拟计算机三维世界与具象的现实世界一样都由点、线、面、体块等组合而成，而计算机图形学解决的就是这些元素的数学或程序表达。

3DSMAX的主要建模手段是多边形网格（Polygon Mesh），而Maya的主要建模方式是NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline，非均匀有理B样条）。虽然这两个软件都有这些建模方法，但下面的一些概念仅就其主要功能而言。

l 点（Point） 点是零维的表示。在由其组成的线、面或体块中，点起着构成形态的重要作用。在多边形网格中，点称作Vertex；在NURBS曲线/面中，点称作CV(Control Vertex)或EP(Edit Point)。

l 线（line） 线没有粗细，渲染是不可见。线是组成面或体块的构架。在3DSMAX的网格模型中，符合两点确定一直线的原理，术语称为Line或Edge。而在NURBS线中，由于NURBS的特殊数学表达方式，也许要三个或四个点才能确定一根线，在Maya中，NURBS曲线称为Curve或Isoparm（严格来说，isoparm并不是“线”，但在建模，能在某中程度上将它当作线使用，如移动、添加、删除）。



Maya中各元素的对应名称

3DSMAX的子物体

l 面（Surface） 面是一种三维形态，渲染时可见，是组成模型的主要方式。3DSMAX和Maya中的面都称作Surface，3DSMAX还有一种特殊的面叫作面片（Patch）。

l 体 体块是由面围合而成的三向物体，三维模型主要就是体块的操作。

l 子物体（Sub-Object）和组成成分（Component） 对一个物体（Object）而言，都有其构成的基本元素，如多边形网格的构成元素有点（Vertex）、线/边（Edge）和面（Surface）。在3DSMAX中，这些元素称为子物体。而Maya中，NURBS物体由组成成分（Component）构成，包括点（CV）、线（Curve/Isoparm）、面（Surface）等。



3DSMAX中的子物体类型
Maya的Component类型
当我们对一个物体变形修改（Deform）时，就是对这些构成元素作修改以造成物体形态的变化。

l 坐标系（Coordinate） 这两个软件都使用笛卡尔坐标系，即空间位置由X、Y、X三个数值表示。这是我们比较熟悉且直观的表示方式。使用贴图时，会碰到一种UVW坐标，用于指示表面参量和贴图坐标。

l 轴心/中心（Pivot） 每个物体都有其自身轴心。当我们选择一个物体时，显示坐标系的原点就是轴心位置。轴心是我们对物体转换（Transformation，包括平移、旋转、放缩）时的参考点。物体的轴心可以被转换修改。

l 法线（Normal） 法线和切线（Trangent）是我们比较熟悉的数学概念了。面法线（Surface Normals）指示了一个面的方向。当面法线正确时，我们就能看清这个面，而法线相反时，这个面就看不到了，形成一个空洞。这种现象在文件转化中常见到，如将DWG文件导入3DSMAX中时。法线通常不可见。


显示了法线的物体

三、变形、转换及修改（Deform、Transform & Modify）
这三种方式是我们改变物体具体形态和空间位置的手段。

l 转换

要对物体的空间位置和大小做修改时，我们需要用到这三种工具：平移（Move）、旋转（Rotate）、放缩（Scale）。


Maya中的转换工具

MAX的转换工具
计算机的三维世界是个“真空”，你大可不必担心一个物体会不稳定或者掉到某个无底洞。

l 变形和修改

执行变形和修改的工具分别为变形器（deformer）和修改器（modifier）。

在3DSMAX中，所有的修改器位于Modify面板（图），这些修改器能对物体的形态产生变化或对其子物体进行操作。而Space Warps面板提供了一些空间力场变形器，包括波纹（ripple）、爆炸（Bomb）等。

Maya提供了几种变形器： 这些变形器适于有机形态的改变甚至是肌肉的变化。




MAX的Modify面板