渲染王3ds Max三维特效动画技术

目录

第1章　三维特效动画概述

1.1　三维特效动画内涵 2

1.2　三维特效动画的应用 6

1.2.1　影视特效 6

1.2.2　建筑表现 7

1.2.3　栏目包装 8

1.2.4　游戏动画 9

1.3　我们身边的特效镜头 9

1.3.1　液体特效 9

1.3.2　烟雾特效 10

1.3.3　燃烧特效 10

1.3.4　植物特效 11

第2章　花草生长特效动画技术

2.1　效果展示及技术分析 13

2.2　制作叶片动画 13

2.3　制作花梗动画 19

2.3.1　制作花梗模型 19

2.3.2　制作花梗摇摆动画 21

2.3.3　制作花梗生长动画 24

2.4　制作花瓣动画 25

2.4.1　制作花瓣绽放动画 25

2.4.2　花瓣的绑定设置 28

2.5　调整其他单株植物生长动画 35

2.5.1　调整小白花植物组合 35

2.5.2　调整蓝花植物组合 37

2.5.3　调整草植物组合 39

2.6　使用“粒子流源”制作花草群组生长动画 40

2.6.1　制作基本场景 40

2.6.2　制作粒子动画 41

第3章　破碎炸裂动画特效技术

3.1　效果展示及技术分析 57

3.2　场景介绍 57

3.3　使用脚本插件来制作破碎效果 58

3.4　使用“粒子流源”来制作动画 62

3.4.1　使用脚本来生成粒子 62

3.4.2　创建爆炸动画 67

3.4.3　设置粒子材质 77

第4章　雨滴特写特效动画技术

4.1　效果展示及技术分析 82

4.2　场景介绍 82

4.3　使用“粒子流源”来制作动画 84

4.3.1　创建雨滴的发射范围 84

4.3.2　制作雨滴下落动画 88

4.3.3　创建碰撞动画 90

4.3.4　制作雨滴落在玻璃上停止的动画 93

4.3.5　制作雨滴划在玻璃上流淌的动画 98

4.4　使用“水滴网格”来制作雨滴动画模型 110

4.5　制作场景主要材质 114

4.5.1　制作雨滴材质 114

4.5.2　制作带有雾气效果的玻璃材质 117

第5章　游艇浪花特效动画技术

5.1　效果展示及技术分析 125

5.2　场景介绍 125

5.3　使用PhoenixFD创建波浪 127

5.3.1　制作基本场景动画 127

5.3.2　波浪计算设置 132

5.4　创建飞溅的水花及泡沫 137

5.5　设置海洋材质 139

5.6　添加摄影机及灯光 144

5.7　渲染输出 154

第6章　巧克力文字特效动画技术

6.1　效果展示及技术分析 157

6.2　制作凹陷文字模型 157

6.3　使用PhoenixFD创建液体填充文字动画 163

6.3.1　创建发射器 163

6.3.2　设置液体填充 168

6.4　巧克力材质制作 179

第7章　连续爆破特效动画技术

7.1　效果展示及技术分析 184

7.2　场景介绍 184

7.3　使用 PhoenixFD创建第一个爆炸 185

7.3.1　创建发射器 185

7.3.2　创建爆炸特效 188

7.4　制作连续爆炸 194

7.5　渲染场景 198

第8章　饮料倾倒动画特效技术

8.1　效果展示及技术分析 206

8.2　场景介绍 206

8.3　使用PhoenixFD制作液体喷射装置 208

8.3.1　创建“PHX液体”对象 208

8.3.2　设置“PHX液体”发射源 211

8.3.3　制作气泡 215

8.4　饮料材质制作 217

第9章　火把燃烧特效动画技术

9.1　效果展示及技术分析 222

9.2　场景介绍 222

9.3　火把模型制作 223

9.4　火焰燃烧效果制作 231

9.4.1　创建火焰发射装置 231

9.4.2　设置火焰燃烧的细节 237

9.5 　渲染设置 244

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第1章三维特效动画概述1.1　三维特效动画内涵随着电脑动画制作技术的不断发展及动画师们对特效动画表现的不断研究，特效动画的视觉效果已经达到了真假难辨的程度。虽然本书是一本主讲三维特效动画制作技术的书籍，但是一开始，还是有必要介绍一下什么是三维特效动画。提起特效动画，人们马上就会想起当前影院里上映影片中的各种燃烧、爆炸、烟雾弥漫、山崩地裂等特效镜头，这些特效有些可以通过实拍获取，有些则无法实拍，只能通过计算机来进行三维特效动画制作。例如电影《2012》里的楼房倒塌镜头，是绝对无法去真的爆破几栋高层楼房来进行拍摄的，如图1-1所示。《复仇者联盟》里的钢铁侠盔甲动画镜头也没法去研发一个可以变形的飞行装甲，如图1-2所示。同样，电影《博物馆奇妙夜》中的火山爆发镜头和电影《霍比特人》中的火龙喷火镜头，也只能依靠高端三维特效动画制作技术来进行特效表现制作，如图1-3、图1-4所示。　 图1-1 图1-2　 图1-3 图1-4三维动画是一门技术含量较高的动画艺术。相较于艺术类专业里的大多数专业来说，动画是一门年轻的学科，也是一门正在成长的学科，随着计算机的普及，动画艺术作品已成为当前主要的流行文化载体。三维动画根据不同的表现内容及行业标准可以分为建筑动画、角色动画、特效动画、片头动画等。世界著名的迪士尼动画公司在1930年时只有两名从事特效动画制作的员工，而在不到十年的时间内，该公司的特效部规模已达到百人以上。从1995推出的三维动画片《玩具总动员》开始，如图1-5所示，三维动画技术被广泛地应用到了迪士尼公司所生产的三维动画影片及真人动画影片中，同时，特效动画的制作技术也相应地完成了由手绘动画至三维计算机动画的转型发展。由此可见，就像大多数学科一样，特效动画也经历了一段从无到有、从被人忽视到备受瞩目的历史时期。
图1-5毫无疑问，无论是想学好特效动画技术的动画师，还是想使用特效动画技术的项目负责人，首先，都必须给予三维特效动画技术足够的重视、肯定及尊敬。提起三维特效动画，人们首先想到的是制作方便、效果逼真。的确，使用计算机来制作特效动画，不再需要像传统的手绘一样去逐帧进行绘制，例如制作一段火焰燃烧动画，特效师只要在三维软件中进行一系列的参数设置，经过一段时间的计算机计算，电脑就会生成这一镜头每帧的火焰燃烧形态，这种使用电脑来计算动画结果的制作方式，让很多人误认为当今学习计算机动画很轻松，只要学习几个参数，就可以制作一段效果逼真的燃烧特效动画。但是，三维特效动画的制作真的如此简单吗？答案当然是否定的。电脑只是帮助动画师去计算火焰的形态，而制作火焰燃烧所需要的动画设置技术却远远比人们想象的要复杂得多。图1-6所示为Pete Draper（2008）在其著作《3ds Max经典教程高级篇——创作真实世界（第3版）》一书中，为读者讲解了使用3ds Max软件的“粒子流源”对象创建的效果极佳的火焰燃烧特效所使用的粒子结构设置图，在这里，粒子操作符的使用就多达52个，当然，这还不包括场景中复杂的灯光及材质设置技术。
图1-6早在20世纪80年代左右，计算机制图技术刚刚发展，工业光魔资深视觉特效师Dennis Muren想要将计算机制图技术应用于他们所拍摄的电影中时，但是由于不懂得计算机技术，由恐慌导致的否定情绪不断产生，使得这一计划遭到了很多电影人的强烈反对。使用电脑技术来代替传统的影片拍摄手法让很多技术转型的人心存不满，甚至担心自己将来会因此而失业。在纪录片《ILM- Creating the Impossible》中，工业光魔美术师Jean Bolte表示在刚刚进行计算机绘图技术的学习时，也曾遭到了大家的很多指责，但是，数码影像后来获取了整个模型部的认可，CG技术的广泛使用最终在电影里取得了很大的成功。在后来的日子里，工业光魔将胶片时代改写为全新的数字时代，并获取了15次奥斯卡最佳特效奖和23次奥斯卡提名，如图1-7所示。
图1-7三维特效动画制作技术一直是三维软件学习中的一个难点，同时，这一技术也不仅限于之前所说的燃烧、爆炸、烟雾，还有诸如植物生长、建筑生长、破碎动画、变形动画等，都属于特效动画的技术范畴。那么，什么是特效动画呢？美国动画特效专家Joseph Gilland（2009）认为，特效动画是表现诸如地震、火山、闪电、雨水、烟尘、波浪、雪花等自然界存在的以及不存在的魔法等特殊效果的一门独立的艺术形式。这一描述也基本上涵盖了本书所要制作和讲解的表现内容，所以在本书中，三维特效动画仅狭义定义为在计算机上使用三维动画软件制作燃烧、爆炸、浪花、液体、破碎、植物生长等特殊的视觉效果动画。在各个动画公司中，三维特效部都是一个大杂烩部门，当其他部门遇到了难以制作的高难度动画镜头，最终都会一股脑儿地扔给特效部。每一种类型的特效动画制作技术都差异巨大，并且，就算是制作同一类型的特效动画，在三维软件中也需要掌握多种技术手法，才能满足不同的项目要求。所以，能在特效部坚持下来的动画师基本上每人都精通最高端、最前沿的三维动画技术。仍然以制作火焰特效动画为例，在Autodesk公司出品的旗舰级动画软件Autodesk 3ds Max中，就有多种技术手段来进行制作表现。3ds Max最早为用户提供了一种使用“大气效果”来制作火焰的动画解决方案，这一技术设置简单，但是效果却差强人意，如图1-8所示。之后，三维艺术家们发现使用“喷射”粒子来制作火焰燃烧的动画效果也不错，并广泛将其应用于游戏动画制作当中，如图1-9所示。到了3ds Max 6这一版本，新增的“粒子流源”这一工具，使得三维艺术家们对粒子的设置又有了新的认识，图1-10所示为使用“粒子流源”对象创建的火焰燃烧特效，很显然这一效果看起来更为真实一些。另外，在3ds Max中，还可以使用第三方软件公司所生产的付费插件来制作火焰燃烧的效果，如图1-11所示。
图1-8
图1-9
图1-10
图1-111.2　三维特效动画的应用三维特效动画技术如今已经发展得相当成熟，在各个行业的可视化产品中均起到画龙点睛的作用。1.2.1　影视特效当前，电影中的各种特效镜头正以非常密集的数量来吸引人们的眼球，可以说，没有特效镜头的影片就不算大片。在此基础上，一些著名的电影特效公司应运而生，例如大名鼎鼎的工业光魔（Industrial Light and Magic），从1977年《星球大战》成功以来，其电影特效技术已经代表了当今电影特效行业顶尖的制作水准，并于2005年获得了由美国总统布什所授予的国家最高科学技术奖，其代表作有《钢铁侠》《哈利波特》《变形金刚》《侏罗纪公园》等，如图1-12～图1-15所示。　 图1-12 图1-13　 图1-14 图1-151.2.2　建筑表现建筑动画里也会出现一些表现雨天、雪天、四季变换等的特效动画镜头，这些动画镜头所表现出的天气状况，会让建筑表现具有别样的画面美感，如图1-16和图1-17所示。　 图1-16 图1-17不一定所有的特效动画都源于自然，例如建筑生长动画，建筑当然不可能像其他动画那样以一种很快的节奏配合激昂的背景音乐拔地而起，但是这一特效的确是建筑动画里的一个亮点。对于建筑特效动画组来讲，这一技术已经发展得非常成熟，大多数客户都希望在他们的动画影片中添加这样的一个特效镜头，来吸引观众的视线，如图1-18所示。 图1-181.2.3　栏目包装栏目包装已经将文字类的特效动画用到了极致，例如文字组合、文字消散等动画，如图1-19所示。 图1-191.2.4　游戏动画在游戏中，特效动画的应用已经达到了一个惊人的程度，无论是射击游戏、角色扮演游戏，还是打怪升级的网络游戏，如果特效做得不好，直接会影响游戏的销售量，如图1-20和图1-21所示。　 图1-20 图1-211.3　我们身边的特效镜头要想制作出效果逼真的特效动画镜头，就必须对所要制作的效果充分了解。细心留意我们身边，就可以发现很多特效镜头，及时地将这些画面记录下来，对于学习制作特效动画意义非凡。美国特效动画专家Joseph Gilland和英国的3D艺术家Pete Draper都极力向读者推荐了使用参考照片来学习特效动画制作的重要性，他们在著作中分别向读者展示了大量自摄的火焰、水花、烟雾等参考照片。1.3.1　液体特效我们每天都会接触到液体，从早上起床开始，洗脸、刷牙、早餐等，液体特效充斥着我们的日常生活。牛奶、咖啡、比萨上的芝士、小区里的喷泉，都可以作为我们进行液体特效制作时的参考素材，如图1-22所示。
图1-22当遇见阴雨天气时，我们也可以随手抓拍到精彩的特效画面，回去细细观摩，如图1-23所示。
图1-231.3.2　烟雾特效工作闲暇之余的一支烟、工厂排放燃气的烟筒，都是用来制作烟雾特效极好的参考素材，如图1-24所示。
图1-241.3.3　燃烧特效生活离不开火，厨房里的煤气灶、燃烧的蜡烛等，都可以让我们在近处安全地观察燃烧效果。此外，在制作燃烧特效时，还需要特别考虑火焰燃烧时对周围环境物体所产生的照明影响。例如色温较低的蜡烛火苗所产生的光照颜色总是介于黄色和红色之间，而色温较高的煤气灶所产生的光照颜色则显示成为蓝色，如图1-25所示。
图1-251.3.4　植物特效春天，天气渐暖，植物开始抽芽开花，这时的植物叶片最嫩，花几天时间仔细观察植物的生长状态，可以使我们制作出更加真实、自然的植物生长动画，如图1-26所示。
图1-26