袁永美

（山東信息職業(yè)技術學院 計算機工程系，山東 濰坊 261061）

基于3DS MAX的建筑動畫制作技術

袁永美

（山東信息職業(yè)技術學院 計算機工程系，山東 濰坊 261061）

目前，建筑動畫作為建筑表現(xiàn)的一種新形式和新技術得到快速發(fā)展和廣泛應用?！敖ㄖ赢嫛闭n程開始在高職院校開設，但建筑動畫制作技術沒有統(tǒng)一標準，參考資料少，本文從建模、動畫、渲染及后期合成等方面介紹了基于3DS MAX的建筑動畫制作的關鍵技術，深入分析了各技術實現(xiàn)原理及優(yōu)缺點，為建筑動畫制作提供了有效的解決方案。

建筑動畫；生長動畫；插件；渲染

一、引言

近幾年來，房地產(chǎn)業(yè)和計算機軟硬件技術的發(fā)展帶動了“建筑動畫”的發(fā)展，所謂建筑動畫就是通過計算機制作完成，用來表現(xiàn)建筑以及建筑相關環(huán)境的動畫影片。制作者根據(jù)設計圖紙，將建筑的外觀、室內的設計、優(yōu)美的景觀、規(guī)劃的藍圖等生活場景進行演繹和展示。建筑動畫突破了效果圖的平面化布局，比靜態(tài)效果圖表現(xiàn)得更加生動，可以鳥瞰整個城市全景，立體化地了解設計方案的規(guī)劃布局。目前的建筑動畫主要被應用于房地產(chǎn)廣告宣傳、工程投標、建設項目審批、環(huán)境介紹、古建筑保護和古建筑復原等。涉及的行業(yè)范圍有房地產(chǎn)公司、規(guī)劃院、建筑設計院、政府部門、電視臺和廣告?zhèn)髅焦镜取ｋS著建筑動畫制作技術的發(fā)展，“建筑動畫”課程開始在高職院校開設，但建筑動畫技術在各個動畫公司之間還處于相對保密階段，一個建筑動畫影片需要團隊合作才能完成，筆者根據(jù)近年來的教學經(jīng)驗，從建筑動畫類型、制作思路、建模技術、動畫技術、渲染技術及后期合成等幾個方面說明基于3DS MAX軟件制作建筑動畫的關鍵技術。

二、建筑動畫制作思路

建筑動畫是諸多數(shù)字建筑表現(xiàn)形式的統(tǒng)稱。按照建筑表現(xiàn)技術可分為建筑生長動畫和建筑瀏覽動畫；按照不同的表現(xiàn)主體，可以分為室外動畫、室內動畫和環(huán)境規(guī)劃動畫等；按照項目用途，可以分為說明類、廣告類和專題類等。不同類別建筑動畫有著不同的設計思路和表現(xiàn)方法，因此在制作時要對具體項目進行具體分析，然后制訂出相應的解決方案。

建筑動畫沒有固定的制作步驟，但一般會遵循如下思路：

1.設計腳本

充分做好腳本規(guī)劃和設計，找到項目的藝術風格，確定整體表現(xiàn)與細節(jié)表現(xiàn)部分，特別要決定哪些需要在3DS MAX軟件中完成，哪些部分需要在后期軟件中合成。

2.主體建模

主體建模主要包括主體建筑和地形創(chuàng)建，主體建筑模型追求精致但要有盡量少的線面數(shù)；地形按照整體布局一般在CAD中先繪制圖紙或按照已有圖紙建模，創(chuàng)建模型后先賦一個材質球，關鍵要根據(jù)實際材料名稱給材質命名，具體材質設置在合并場景后完成。

3.動畫設置

基本模型完成后，根據(jù)腳本規(guī)劃可以設置攝像機漫游動畫、建筑生長動畫等。

4.創(chuàng)建環(huán)境

環(huán)境模型包括花草樹木、人物、汽車和噴泉等，用于豐富整個場景。

5.材質燈光

詳細設置材質貼圖效果，創(chuàng)建3DS MAX燈光，表現(xiàn)光影效果。

6.渲染輸出

渲染輸出按不同媒體播放不同尺寸的動畫文件。

7.后期合成

用After Effects軟件加入景深、霧等特效，用Adobe Premiere軟件實現(xiàn)音視頻合成和輸出影片。

三、建筑動畫關鍵技術

1.建模技術

動畫場景中模型數(shù)量較多，一般采用單模型建模最后合并場景的方法進行。應用3DS MAX基本建模技術，還要注意以下幾點：

（1）單位設置。小場景一般使用毫米，大場景可以使用米，按實際尺寸建模。如果后期要合并帶骨骼運動的人物模型，場景單位應設置為厘米，因為當前國內使用唯一的一套人物模型單位為厘米，若當前單位不是厘米，則人物模型中的蒙皮不能進行正?？s放。

（2）場景優(yōu)化。場景中的模型個數(shù)、總面數(shù)、模型貼圖與計算機刷新速度息息相關。當場景中模型個數(shù)超過2000個，總面數(shù)超過10萬，計算機（配置不同會有變化）進行刷新就有困難。除了遵循精簡建模原則，如盡量減少物體面數(shù)、單面建模、刪除不可見面、盡量使用四邊形面、用貼圖代替模型、減少模型復雜度外，場景優(yōu)化非常重要。場景合并后，將材質貼圖調整為最后效果，然后將賦予同一材質的模型合并為一個模型，再將每個模型塌陷，這樣會大大減少場景中的模型數(shù)和總面數(shù)，減少內存占用率。

（3）用插件創(chuàng)建環(huán)境模型。一般不用3DS MAX直接創(chuàng)建建筑動畫配景，而用插件快速形成。

花草樹木可用SpeedTree（快速樹）或Tree Storm（樹風暴）等插件直接創(chuàng)建，這類插件創(chuàng)建的樹為模型樹，可以修改樹的形狀，但點線面數(shù)較多，一般作為近景樹。用SpeedTree插件創(chuàng)建的植物模型及渲染后的效果如圖1所示。

Forest（森林）插件創(chuàng)建的樹為面片樹，每個對象僅是一個面片，材質需要制作者設置，分別在漫反射貼圖通道和不透明度貼圖通道添加彩色和黑白圖片實現(xiàn)花草樹木輪廓的顯示，這種樹占用空間少。設置對象始終朝著攝像機方向，可以避免出現(xiàn)漏洞，一般用于創(chuàng)建大批量遠景樹。用Forest插件創(chuàng)建的森林模型及渲染后的效果如圖2所示。

RPC全息數(shù)據(jù)庫是建筑動畫中不可缺少的插件，它的原理是用兩個交叉面片配合貼圖實現(xiàn)花草樹木、人物、噴泉、汽車等模型的顯示。能產(chǎn)生真實的投影和反射效果，渲染速度快，材質效果已設置，制作者只需簡單創(chuàng)建并設置大小即可，可以設置對象動畫效果。RPC樹模型及渲染效果如圖3所示。

（4）配樓創(chuàng)建。建筑動畫場景中的配樓一般用插件Greeble來快速創(chuàng)建。Greeble插件實際上是一個編輯修改器，可以把一個平面對象編輯成隨意分布的樓盤，可以控制樓體疏密，最后通過給樓體側面賦貼圖表現(xiàn)樓體外觀效果。這種建模方法主要通過貼圖來實現(xiàn)，如圖4所示。

2.動畫技術

在建筑動畫中可以使用3DS MAX中所有動畫技術，就建筑表現(xiàn)而言主要用到攝像機瀏覽動畫和建筑生長動畫。攝像機瀏覽動畫主要表現(xiàn)建筑場景的整體效果或局部細節(jié)，可以通過手動移動攝像機或設置攝像機移動路徑兩種方法實現(xiàn)。通過移動攝像機鏡頭或目標點記錄攝像機位置實現(xiàn)攝像機靈活運動，速度可由制作者控制。為攝像機設置運動路徑，方法簡單但運動效果略顯呆板。

建筑生長動畫是建筑動畫中最生動的部分，現(xiàn)在最常用兩種方法實現(xiàn)。簡單生長動畫可通過3DS MAX編輯工具Slice（切片）實現(xiàn)，對已創(chuàng)建建筑模型使用切片命令，隨著切片的移動實現(xiàn)建筑生長。另一種方法則是通過3DS MAX腳本語言實現(xiàn)，可以自己開發(fā)腳本代碼在3DS MAX中運行，也可以直接使用各公司推出的腳本，如聚光制造公司推出的生長動畫腳本使用簡單有效。

3.渲染技術

近年來，3DS MAX渲染效果圖常用默認掃描線渲染器和Vray渲染器，Vray渲染器渲染圖像質量高但渲染時間長，不適合在微機上渲染較長片段的建筑動畫，所以在微機上渲染建筑動畫常用默認掃描線渲染器，這就意味著材質與燈光設置必須使用3DS MAX自身材質和燈光類型。

建筑動畫場景較大，燈光設置一般采用環(huán)境光、主光和補光的打光方式，環(huán)境光一般采用復制多個目標聚光燈圍成燈光陣列完成，每個目標聚光燈亮度較弱，設置邊緣模糊的位圖陰影；主光源采用目標聚光燈，亮度值大、設置邊緣精晰的位圖陰影；補光一般為從地面向上反射的光線，不設置陰影效果。在所有燈光中注意冷暖色對比。如圖5所示為住宅小區(qū)建筑動畫場景中燈光設置效果。

建筑動畫渲染輸出的幀數(shù)多、渲染時間長，而且在渲染過程中難免會出錯，教學過程中發(fā)現(xiàn)，渲染輸出文件為TGA格式比較方便。渲染前設置輸出文件名如“住宅小區(qū)動畫”，則渲染輸出的每一幀以文件名加幀號方式命名如“住宅小區(qū)動畫001.TGA”，若渲染過程從中間某個幀斷開，下次渲染時輸出文件名不變，僅修改渲染時間段即可。一個動畫片，只要輸出文件名不變，可以分多段渲染，最后形成以幀號作為文件編號的多個TGA文件，便于后期的合成與編輯。

4.后期合成

建筑動畫在3DS MAX中渲染輸出后，一般要在Adobe After Effects和Adobe Premiere兩個軟件中完成后期合成。After Effects軟件主要完成圖像顏色校正，添加特效如霧效、運動模糊和景深效果等。Premiere軟件主要完成動畫剪輯、添加音頻和字幕等效果。

四、結束語

近年來，“建筑動畫”課程在我院成功開設，畢業(yè)生進入廣告?zhèn)髅健⒎康禺a(chǎn)等行業(yè)進行專業(yè)的建筑動畫制作崗位，與同行業(yè)中建筑平面效果圖制作崗位相比職業(yè)崗位層次高。建筑動畫兼有技術性與藝術性，是計算機技術結合電影的一個表現(xiàn)手法，一個項目就是一個復雜的工程，由各部門分工合作完成，建筑動畫制作技術也是不斷發(fā)展變化的，本文所闡述的各項技術為PC機上實現(xiàn)建筑動畫制作提供了有效的解決方案，希望對廣大建筑動畫制作者有所啟發(fā)。

[1]陳立,王文開,胡嫣,黃會祺.基于3DS MAX的三維虛擬校園動畫漫游的實現(xiàn)[J].中國教育信息化,2010（224）:81-83.

[2]水晶石數(shù)學教育學院.3ds Max建筑動畫制作[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[3]袁紊玉.建筑動畫制作實戰(zhàn)[M].北京:人民郵電出版社,2009:150-185.

（編輯：隗爽）

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1673-8454（2010）21-0067-03