3Dmax中的Biped

3DMAX技术中的角色绑定与骨骼动画

3DMAX技术中的角色绑定与骨骼动画

角色绑定是3DMAX中常用的技术之一，它能够将角色的骨骼系统与模型绑定在一起，使角色能够实现更加真实的动作表达。骨骼动画则是通过对角色骨骼进行动画控制，制作出流畅自然的动作效果。本文将探讨3DMAX技术中的角色绑定与骨骼动画的相关知识与应用。

一、角色绑定的基本原理与步骤

角色绑定是将角色模型与骨骼系统进行关联的过程。在3DMAX中，角色模型一般由多个网格对象构成，每个网格对象代表角色的一个部位，如头、身体、手臂等。而骨骼系统则由多个节点组成，每个节点代表一个骨骼，它们的层级关系与真实人体的骨骼系统相似。

角色绑定的基本步骤如下：

1. 导入角色模型和骨骼系统：首先需要导入创建好的角色模型和骨骼系统，确保它们位于同一场景中。

2. 设置角色模型的权重：在3DMAX中，每个网格对象都可以设置权重值，用于控制该部位与骨骼之间的关联程度。通常，与骨骼距离较近的网格对象应该设置较高的权重值，以实现更加真实的动作效果。

3. 绑定角色模型与骨骼系统：通过选中网格对象和对应骨骼节点，进入绑定操作界面，将每个网格对象与骨骼进行关联。绑定完成后，角色模型就能够跟随骨骼系统的动作而变化。 二、骨骼动画的制作过程

骨骼动画是通过对角色骨骼进行动画控制来实现的，其制作过程如下：

1. 创建关键帧：在时间轴上选择合适的时间点，设置角色骨骼的姿态，并创建关键帧。关键帧是指在动画中起到关键作用的帧，通过设置多个关键帧，就可以实现角色骨骼在不同时间点上的不同姿态。

2. 设置插值方式：在关键帧之间，需要通过插值方式来平滑地过渡。3DMAX中常用的插值方式有线性插值、贝塞尔插值等。不同的插值方式会产生不同的动画效果，可以根据需求进行选择。

3. 调整动画曲线：在关键帧上，可以通过调整动画曲线的形状来改变角色骨骼的运动轨迹和速度。通过对曲线的调整，可以制作出更加流畅自然的动画效果。

从3DMAX中导出文件

Gamebryo 3ds max导出选项（ Gamebryo 3ds max Export Options）

你可以在3DMAX的导出选项中选择格式来导出你的场景文件。一旦输入了要保存的文件名后，将出现下列对话框。

你所做的导出设置将在MAX文件保存时一同保存下来。这些选项作为额外数据被保存在Max

scene-graph的根节点下。这个功能有助于以后的文件导出都使用同样的设置。Max文件在导出过程中不会自动保存，因此需要在导出后再次保存Max文件以保存导出选项。

1、灯光及摄像机导出子面板（Export Options Sub-panel）：

摄像机(Cameras):如需导出摄像机，勾选此项。

灯光(Lights)：如需导出灯光，勾选此项。

注意：如果你在场景中没有创建任何灯光，3DMAX将自动创建2盏方向灯(directional light)以及1盏环境灯（ambient light）。Gamebryo 导出的Max Ambient light 的详细参数可在Rendering–>Environment–>Global Lighting options中调节（如果你不希望场景中有额外的环境灯，你可以将环境色设置为0，0，0。此时环境灯将不被导出。或者取消前的勾选，也可以达到同样的目的。） 2、贴图导出子面板（Textures Options Sub-panel）：

贴图：贴图可以在主群NIF格式、分离NIFs格式及其他原有的格式中导出。请参照贴图导出说明文档（documentation on Exporting Textures）以比较各种方式的优缺点。

附注：贴图导出说明文档（documentation on Exporting Textures）

贴图导出（Exporting Textures）：贴图可以在主要的NIF格式、特殊的NIFs格式及原始格式中导出。这些选项可以在Export dialog或者单独在Texture Conversion Custom

3DMAX8.0菜单中英文对照表 CONE圆锥体

GEOMETRY几何体 SPHERE球体

CONFORM 适配变形 GEO SPHERE几何球体

BOMB 爆炸 CYLINDER 圆柱体

MODIFIER-BASED 基于修改器 TUBE 管状体

BEND 弯曲 TORUS 圆环

NOISE 噪波 PYRAMID 四棱锥

SKEW 倾斜 TEAPOT 茶壶

TAPER 锥化 PLANE 平面

TWIST 扭曲 EXTENDED PRIMITIVES 扩展基本体

STRETCH 拉伸 HEDRA 异面体

SYSTEMS 系统 TORUS KNOT环形结

BONES 骨骼 CHAMFERBOX 切角长方体

SUNLIGHT 太阳光 CHAMFERCYL 切角圆柱体

DAYLIGHT 日光 OIL TANK 油罐

BIPED 两足动物 CAPSULE 胶囊

修改面板 SPINDLE 纺缍

SELECTION MODIFIERS 选择修改器 L-EXT L形墙

MESH SELECT 网格选择 C-EXT C形墙

POLY SELECT 多边形选择 RING EAVE 环形波

PATCH SELECT 面片选择 HOSE 软管

SPLINE SELECT 样条线选择 PRISM 棱柱

FFD SELECT FFD选择 COMPOUND OBJECTS 复合对象

SELECT BY CHANNEL 按通道选择 MORPH 变形

SURFACE SELECT（NSURF SEL）

NURBS 曲面选择 SCATTER 散布

PATCH/SPLINE EDITING 面片/样条线编辑 CONFORM 一致

EDIT PATCH 编辑面片 CONNECT 连接

EDIT SPLINE 编辑样条线 MESHER 网格化

CROSS SECTION 横截面 LOFT 放样

SURFACE 曲面 TERRAIN 地形

3DMAX的发展史3DMAX的发展史 3DMAX的发展历史 3DMAX历史简介Autodesk出品的一款著名3D动画软件，是著名软件3d Studio的升级版本。3DS MAX是世界上应用最广泛的三维建模、动画、渲染软件，广泛应用于游戏开发、角色动画、电影电视视觉效果和设计行业等领域。开发商：3d Studio最初版本由Kinetix开发，后为Discreet收购，Discreet后又被Autodesk收购。发展历史1.DOS 版本的3D Studio 诞生在80 年代末，那时只要有一台386 DX 以上的微机就可以圆一个电脑设计师的梦。2.但是进入90年代后，PC 业及Windows 9x 操作系统的进步，使DOS 下的设计软件在颜色深度、内存、渲染和速度上存在严重不足，同时，基于工作站的大型三维设计软件Softimage、Lightwave、Wavefront 等在电影特技行业的成功使3D Studio 的设计者决心迎头赶上。与前述软件不同，3D Studio 从DOS 向Windows的移植要困难得多，而3D Studio MAX的开发则几乎从零开始。3D Studio MAX 1.0，1996年4月，3D Studio MAX 1.0 诞生了，这是3D Studio系列的第一个windows版本。3.3D Studio MAX R21997年8月4日在加利福尼亚洛杉矶Siggraph 97上正式发布。新的软件不仅具有超过以往3D Studio MAX几倍的性能,而且还支持各种三维图形应用程序开发接口,包括OpenGL和Direct3D。3D Studio MAX针对Intel Pentium Pro和PentiumⅡ处理器进行了优化,特别适合Intel Pentium多处理器系统。4.3D Studio MAX R3在1999年4月加利福尼亚圣何塞游戏开发者会议上正式发布。这是带有Kinetix标志的最后版本。5.Discreet 3ds max 4：新奥尔良Siggraph 2000上发布。从4.0版开始，软件名称改写为小写的3ds max。3ds max 4 主要在角色动画制作方面有了较大提高。6.Discreet 3ds max 5：2002年6月26，27日分别在波兰，西雅图，华盛顿等地举办的3dsmax5演示会上发布。这是第一版本支持早先版本的插件格式，3dsmax 4的插件可以用在5上，不用从新编写。3DS Max 5.0在动画制作、纹理、场景管理工具、建模、灯光等方面都有所提高，加入了骨头工具(Bone Tools)和重新设计的UV工具(UV Tools)。7.Discreet 3ds max 6：2003年7月，Discreet发布了著名的3D软件3ds max的新版本3ds max 6 。主要是集成了mental ray渲染器。8.Discreet 3ds max 7：Discreet公司于2004年8月3日发布。这个版本是基于3ds max 6的核心上进化的。3ds max 7为了满足业内对威力强大而且使用方便的非线性动画工具的需求，集成了获奖的高级人物动作工具套件character studio。并且这个版本开始3dsmax正式支持法线贴图技术。9.Autodesk 3ds Max 8：2005年10月11日，Autodesk宣布其3ds Max软件的最新版本3ds Max 8正式发售。 10.Autodesk 3ds Max 9：Autodesk在Siggraph 2006 User Group大会上正式公布3ds Max 9 与 Maya 8 首次发布包含32位和64位的版本。11.Autodesk 3ds Max 2008 2007年10月17号在加利福尼亚圣地亚哥Siggraph 2007上发布，该版本正式支持Windows Vista操作系统。Vista 32 位和 64 位操作系统以及 Microsoft DirectX10 平台正式兼容的第一个完整版本。特点1、功能强大，扩展性好。建模功能强大、另外在角色动画方面具备很强的优势，外丰富的插件也是其一大亮点2、操作简单，容易上手。与强大的功能相比，3ds max可以说是最容易上手的3D软件3、和其它相关软件配合流畅应用领域1、电影作品著名的作品有加菲猫、特洛伊、蜘蛛侠2、范海辛、后天等等2、游戏动画主要客户有EA、Epic、SEGA等，大量应用于游戏的场景、角色建模和游戏动画制作3、建筑动画北京申奥宣传片等12.Autodesk 3ds Max 2009，2008年04月03日发布屡获殊荣的 Autodesk 3ds Max 2009 是一个全功能的 3D 建模、动画、渲染和视觉特效解决方案，广泛应用于最畅销的游戏以及流行电影佳作和视频内容的制作。3ds Max 2009 引入了多项重要的新功能，包括 Reveal 渲染工具包、节省时间的 UV 编辑和 Biped 功能以及 ProMaterials 材质库。3ds Max 2009 通过增强的 FBX 文件格式内存管理改进了与 Autodesk® Maya® 和 Autodesk MotionBuilder 的兼容性。。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。