《动画技术》实验指导书

1《动画技术》实验指导书冯开平编写适用专业：数字媒体广东工业大学机电工程学院20015年5月2前言《动画技术》是数字媒体专业的一门重要的专业技术课。本课程旨在讲授计算机三维动画技术的基本原理，并以3dsmax7软件为开发工具，讲授三维动画设计与制作的方法与技巧，为数字媒体专业的学生将来从事虚拟现实、影视制作、游戏开发、广告与多媒体开发等工作领域打下基础。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，在理解三维动画的基本概念、原理与方法的基础上，通过设置七个实验共20个学时的课程实验，使学生熟练掌握利用3dsmax7进行三维动画设计的有关场景的创建与动画的实现以及动画的合成方法等。具体试验项目如下：实验1．三维动画制作的基本过程（4学时），实验2：二维图形的创建（2学时）实验3：三维模型的创建（2学时）实验4：灯光与材质（2学时）实验5：动画设计（2学时）实验6：动画渲染与影片后期制作（2）实验7：综合设计（6学时）其中，试验7为设计性实验。本课程是一门兼技术性和艺术性的课程，所以在教学实验中要注重培养学生实际操作能力和艺术审美能力。3目录实验一三维动画制作的基本过程……………………………4实验二二维图形的创建………………………………10实验三三维模型的创建…………………………………………13实验四灯光与材质…………………………………………18实验五动画设计…………………………………………27实验六动画渲染与影片后期制作………………………………33实验七综合设计…………………………………………38主要参考文献………………………………………………………404实验一：三维动画制作的基本过程实验学时：2实验类型：（验证）实验要求：（必修）一、实验目的通过本实验的学习，使学生初步了解3DSMAX创建三维动画的基本操作过程，为后续的动画设计与制作打下基础。二、实验内容（1）利用3DSMAX建模面板创建简单的三维基本体（2）给模型赋予材质并建立灯光和背景（3）设置动画动画长度、关键帧和动作（4）渲染动画场景并保存图1-1模型尺寸及渲染效果动画描述：如图1-1所示，如当球偏向右边时，槽失去平衡倾斜，槽中的球向下滑动，当滑到圆桌面时击中在桌面上的球，使其掉下地面做衰减的跳动。整个动画长度为250帧。20帧后开始偏斜，第100帧时击中球，第200帧球停。三、实验原理、方法和手段根据给出的实验要求，利用3DSMAX7的三维建模、编辑和动画功能，创建一个较短的动画。四、实验组织运行要求本实验要求学生在实验制定的框架下以自主训练为主的开放模式组织教学。5五、实验条件1.实验用计算机硬件要求：CPU：PentuimⅣ3.0MHz以上的机型；内存：256MB以上；显示器：彩色15英寸或以上规格；硬盘：20GB以上；输入设备：键盘和鼠标。2.安装3dsMax7.0或以上版本的软件；3.安装Photoshop7.0或以上版本的软件；4．安装AUTOCAD2002以上版本的软件。六、实验步骤1．三维场景的建模利用3DSMAX建模面板创建如图1-2所示的三维实体及相对位置。图1-2场景的模型尺寸图1-3调整场景中的2D图形位置（1）球体的创建：在创建面板中，用sphere命令创建φ30的两个球（ball1,ball2）。（2）创建带有柱面槽的长方体(sult1)：利用shape命令在front(前视图)视窗创建一个长宽分别为60，20的长方形，然后用circle命令（此时去掉startnewshape选项）创建一个φ30的圆，利用如图1-3所示的对话框调整长方形和圆的位置，并利用modify/editspline/Boolean/subtruction命令编辑生成图形，如如图1-4所示。最后利用modify/extrude命令拉伸长度为140的实体。如图1-5所示。6图1-4编辑二维图形图1-5拉伸长成的solt1实体（3）创建支撑块（pivotblock）:在left(左视图)窗口用shape/line命令创建一个宽20，高20的三角形，然后拉伸为60的三棱柱体，如图1-6所示。图1-6拉伸长成的支撑块图1-7生成的台桌（4）圆台的创建（table）:在三维创建面板用cylinder命令创建直径为圆柱体φ210，高70的圆柱体，设置heightsegments参数为20，用convertto/converttoeditablemesh命令（用鼠标右键点击圆柱体）将圆柱体转换为可编辑的网格实体。然后选取顶点（vertex）并结合scale命令缩小圆柱体，生成如图1-7所示的台桌。（5）底版的创建(box1)：用box命令生成长宽高为600，500，5的地板.（6）根据图1-2标注的尺寸，用图1-2的对话框调整各实体的相互位置，最后的场景实体如图1-8所示。图1-8最后的场景实体图图1-9颜色对话框（7）设置材质与灯光：利用图1-9的对话框给各个实体赋予简单的颜色。利用light/omni命令在场景中设置两盏泛光灯，并作适当调整。（8）用cameras/target命令在场景中创建一个目标摄像机（cameras01），并7作适当调整，将透视图中的cameras01打开,最后渲染的场景图如图1-10所示。图1-10渲染的场景图2．动画的创建（1）设定动画的总长：在右下角的时间控制栏打开TimeConfiguration对话框，如图1-11，设定length为250。（2）坐标系的设定：绑定ball1的坐标在sult1上。选取ball1，打开ReferenceCoordinateSystem对话框（如图1-12所示），点击Pick菜单，选取Sult1实体。（3）确定父子层次关系：当槽快（sult1）转动时，球也要依附在槽上跟着转动。因此要设定槽（sult1）为父，球（ball1）为子。用鼠标点击SelectandLink命令（如图1-13所示），选定ball1并拖动到槽上。图1-11设定动画的总长图1-12ball1坐标系的设定图1-13SelectandLink命令（4）设定槽块的旋转中心：在front视窗中选择槽块，利用hierarchy/affectpivotonly/命令移动旋转中心到三棱柱的顶点位置，如图1-14所示。（5）创建槽块旋转动画：在动画工具栏打开Autokey命令，选取槽块，将滑竿移动到80帧处，锁定Y轴，用selectandrotate命令旋转槽块到刚好抵触到台桌面上。（6）选择ball1，将滑竿移动到90帧处，锁定Z轴，移动球体到块的边缘（此时可以不考虑球的滚动）。再将动画帧移动到100帧处，移动球到与ball2刚接触处。如图1-15所示。8图1-14设定槽块的旋转中心图1-15创建ball1动画（7）球2(ball2)的落地动画：在front视窗创建一个二维曲线（作为ball2的动画路径），利用modify/EditSpline/vertexs对样条曲线进行编辑，结果如图1-16所示。打开motion面板，选取ball2，点击AssignController/position/,在对话框中选取Pathconstraint/Ok（如图1-17所示）,在展开pathparameter栏中点击addpath按钮，选取场景中的二维曲线。图1-16创建一个二维曲线图1-17AssignController对话（8）调整场景中的各个物体的始终动画：将ball1和sult1的动画开始调到第209帧；将ball2的动画开始设置为第100帧，结束帧为第200帧。3．渲染动画场景并保存：用rendering/render命令打开对话框，在Timeout模块勾选ActiveTime；在renderoutput模块点击files按钮，给出渲染路径和文件名（avi格式文件），按render渲染并存储动画。七、实验报告完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学提交完成动画作品，动画文件格式AVI。10实验二：二维图形的创建实验学时：2实验类型：（验证）实验要求：（必修）一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握利用3DSMAX创建二维动画的基本方法，为后续创建复杂的三维场景打下基础。二、实验内容（1)利用3DS二维绘图的命令绘制和编辑平面图形。（2)利用AutoCAD绘制二维平面图,然后导入3DSMAX进行编辑。三、实验原理、方法和手段利用3DSMAX7的二维造型命令和编辑功能创建平面图形。四、实验组织运行要求本实验要求学生在实验制定的框架下以自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件1.实验用计算机硬件要求：CPU：PentuimⅣ3.0MHz以上的机型；内存：256MB以上；显示器：彩色15英寸或以上规格；硬盘：20GB以上；输入设备：键盘和鼠标。2.安装3dsMax7.0或以上版本的软件；3.安装Photoshop7.0或以上版本的软件；4．安装AUTOCAD2002以上版本的软件。六、实验步骤1．二维绘图的绘制（1）二维图形的创建：利用Shape面板打开二维图形绘制命令，如图2-1所示。分别绘制线段，圆弧，矩形，多边形等基本图形。二维图形有样条线和NURBSCurve曲线两种。11图2-1二维图形绘制面板（2）二维图形的编辑：对创建的图形转化成Spline曲线或nurbs曲线，如图2-2所示。利用Modify/EditSpline/vertex,segment,spline对图形进行编辑。图2-2将二维图形转化为可编辑的曲线图2-3布尔运算命令（3）布尔运算：利用图2-3所示的命令对二维图形进行布尔运算。图2-4文字的创建（4）文字的创建：利用shape/text命令，在parameters展开栏中选择字体，在text12区域输入文字，然后在绘图视窗中创建二维文字，如图2-4所示。2．导入AutoCAD的图形在AutoCAD中创建二维图形，然后利用命令Files/Import/命令导入图形，并转化为可编辑的曲线进行编辑。七、实验报告完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学保存文件。13实验三：三维模型的创建实验学时：2实验类型：（验证）实验要求：（必修）一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握利用掌握利用软件开发工具进行三维模型的创建的基本方法。二、实验内容（1)利用3DSMAX三维创建命令创建三维模型。（2)在3DSMAX利用二维平面图创建三维模型。（3）导入其他三维软件工具创建的三维模型。三、实验原理、方法和手段利用3DSMAX7的造型命令和编辑功能创建三维模型。四、实验组织运行要求本实验要求学生在实验制定的框架下以自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件1.实验用计算机硬件要求：CPU：PentuimⅣ3.0MHz以上的机型；内存：256MB以上；显示器：彩色15英寸或以上规格；硬盘：20GB以上；输入设备：键盘和鼠标。2.安装3dsMax7.0或以上版本的软件；3.安装Photoshop7.0或以上版本的软件；4．安装AUTOCAD2002以上版本的软件。六、实验步骤1.利用3DSMAX三维创建命令创建三维模型（1）基本三维模型的创建：如图3-1所示，打开Geometry/stander/primitives面板创建方体、圆柱体、圆锥体、，球体等三维基本体，并通过modify修改其参数。（2）创建扩展的三维模型：如图3-2所示，打开Geometry/ExtendPrimitives14创扩展几何体。图3-1创建基本三维模型图3-2创建扩展三维模型图3-2创建复杂的三维模型（3）创建复杂的三维模型：用Geometry/CompoundObject/boolean或Geometry/CompoundObject/loft创建复杂的实体。图3-4用boolean命令造型图3-5用loft命令造型（5）用Boolean命令造型：步骤1：如图3-6所示，利用box命令创建三个盒子（box1,rib1,rib2），调整位置后利用boolean/union命令合并box1,rib1和rib2。步骤2：创建一个拱门状的形体，复制一个，并调整位置，如图3-