第五章动画.docx
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第五章动画
动画和动画控制器
第5章
本章将讨论几个与动画相关的重要问题。
当布置完场景后，一般要创建摄像机来观察场景。
本章先介绍如何创建与控制摄像机，然后讨论如何用控制器控制摄像机的运动，最后介绍如何渲染和输出动画文件。
通过本章的学习，能够完成如下工作：
创建并控制摄像机；
使用PathConstraintPosition控制器；
•使用路径控制器控制自由摄像机：
•使用LinkConstraint控制器；
渲染输出动画文件。
5.1摄像机（Cameras）
5.1.1摄像机的类型
Cameras是3dsmax中的对象类型，它定义观察图形的方向和投影参数。
3dsmax有两种类型的摄像机——目标摄像机和自由摄像机。
目标摄像机有两个对象，即摄像机的视点和目标点，由一条线连接起来。
我们将连接摄像机视点和目标点的连线称之为视线。
对于静态图像或者不要摄像机运动的时候最好使用目标摄像机，这样可以方便地定位视点和目标点。
如果要制作摄像机运动的动画，那么最好使用自由摄像机。
这样只要设置视点的动画位置即可。
5.1.2使用摄像机
可以在Create命令面板的Cameras标签下创建摄像机。
摄像机被创建后被放在当前视口的绘图平面上。
创建摄像机后还可以使用多种方法选择并调整参数。
下面举例说明如何创建和使用摄像机。
创建摄像机
1.启动3dsmax，选取File/Open，打开本书配套光盘中的amples\ch05\ch05_01.max文件。
该文件包含一个喷气机，见图5.1。
2.激活顶视口。
3.到Create命令面板的
Cameras标签下，单击Target按钮。
4.在顶视口单击创建摄像机的视点，然后拖曳确定摄像机的目标点。
待目标点位置满意后释放鼠标键，见图5.2。
图5.1图5.2
5.单击鼠标右键，结束摄像机的创建模式。
6.在视口的空白区域单击，取消摄像机对象的选择。
7.在激活顶视口的情况下按键盘上的C键。
顶视口变成了摄像机视口。
选择摄像机
下面学习如何选择摄像机。
1.启动3dsmax，选取File/Open，打开本书配套光盘中的amples\ch05\ch05_02.max文件。
该文件仅包含一个目标摄像机，见图5.3。
2.单击主工具栏的
SelectandMove按钮。
3.在顶视口单击摄像机图标，选择它。
4.在状态栏的变换数据输入区域将Z区域的数值改为35.0
。
5.确认摄像机仍然被选择，然后在激活的视口中单击鼠标右键。
在出现的菜单中选取SelectCameraTarget，见图5.4。
图5.3图5.4
这样摄像机的目标点就被选择了。
6.确认主工具栏中的
SelectandMove按钮是激活的，然后在其上单击鼠标右键。
出现MoveTransformType-In对话框，见图5.5。
7.在MoveTransformType-In对话框的Offset:
Screen区域将Z的数值改为20，见图5.5。
图5.5
8.单击
按钮，关闭MoveTransformType-In对话框。
9.在视口的空白区域单击，取消摄像机的选择。
10.按键盘上的H键，打开SelectObjects对话框。
摄像机和它的目标显示在SelectObjects对话框的文件名列表区域。
可以使用这个对话框选择摄像机或者摄像机的目标。
11.单击Cancel按钮，关闭这个对话框。
设置摄像机视口
前面学习了如何创建和选择摄像机，下面举例说明如何设置摄像机视口。
1.启动3dsmax，选取File/Open，打开本书配套光盘中的amples\ch05\ch05_03.max文件。
该文件中包含了一个圆柱、一个角锥和一个摄像机。
2.在透视视口的视口标签上单击鼠标右键。
3.从弹出的菜单中选取Views/Camera01。
现在透视视口变成了摄像机视口。
也可以使用键盘上的快捷键激活摄像机视口。
4.激活左视口，然后按键盘上的C激活摄像机视口。
现在我们有了两个摄像机视口，见图5.6。
图5.6
5.1.3摄像机导航控制按钮
当激活摄像机视口后，视口导航控制区域的按钮变成了摄像机视口专用导航控制按钮，见图5.7。
图5.7
下面介绍这些按钮的含义。
DollyCamera（移动摄像机）按钮
使用
DollyCamera（移动摄像机）按钮可沿着摄像机的视线移动摄像机。
在移动摄像机的时候，它的镜头长度保持不变，其结果是使摄像机靠近或远离对象。
1.启动3dsmax，选取File/Open，打开本书配套光盘中的amples\ch05\ch05_04.max文件。
该文件中包含了一个圆柱、一个角锥和一个摄像机，见图5.8。
图5.8
2.在摄像机视口的视口标签上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选取SelectCamera，见图5.9。
图5.9
技巧：
如果在使用视口导航控制按钮的同时选择了摄像机，将可以在所有视口中同时观察摄像机的变化。
3.单击摄像机导航控制区域的
DollyCamera按钮，在摄像机视口上下拖曳鼠标。
场景对象会变小或者变大，好像摄像机远离或者靠近对象一样。
注意观察顶视图中摄像机的运动。
4.在摄像机视口单击鼠标右键，结束DollyCamera模式。
5.单击主工具栏上的
Undo按钮，撤消对摄像机的调整。
DollyTarget（移动目标点）按钮
使用
DollyTarget（移动目标点）按钮可沿着摄像机的视线移动摄像机的目标点，镜头参数和场景构成不变。
摄像机绕轨道旋转（Orbit）是基于目标点的，因此调整目标点会影响摄像机绕轨道的旋转。
下面我们继续使用前面的练习来说明它的使用。
1.继续前面的练习，确认仍然选择了摄像机。
2.在摄像机导航控制区域按下
DollyCamera按钮。
3.从弹出的按钮中选取
DollyTarget按钮。
4.在摄像机视口按住鼠标左键上下拖曳。
摄像机的目标点沿着视线前后移动。
5.在摄像机视口单击鼠标右键，结束DollyTarget模式。
6.按Ctrl+Z键撤消对摄像机目标点的调整。
DollyCamera+Target（移动摄像机和目标点）按钮
该按钮将沿着视线移动摄像机和目标点。
这个效果类似于DollyCamera，但是摄像机和目标点之间的距离保持不变。
只有当需要调整摄像机的位置，而又希望保持摄像机绕轨道旋转不变的时候，才使用这个按钮。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域按下
DollyCamera按钮。
3.从弹出的按钮中选取
DollyCamera+Target。
4.在摄像机视口按住鼠标左键上下拖曳。
摄像机和目标点都跟着移动。
5.在摄像机视口单击鼠标右键，结束DollyCamera+Target模式。
6.按Ctrl+Z键撤消对摄像机和摄像机目标点的调整。
Perspective（透视）按钮
使用该按钮可移动摄像机使其靠近目标点，同时改变摄像机的透视效果，从而使镜头长度变化。
35mm到50mm的镜头长度可以很好地匹配人类的视觉系统。
镜头长度越短，透视变形就越夸张，从而产生非常有趣的艺术效果；镜头长度越长，透视的效果就越弱，图形的效果就越类似于正交投影。
下面我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认仍然选择了摄像机。
2.在摄像机导航控制区域单击
Perspective按钮。
3.在摄像机视口按住鼠标左键向上拖曳。
说明：
如果透视效果改变不大，那么在拖曳的时候按下Ctrl键。
这样就放大了鼠标拖曳的效果。
当向上拖曳鼠标的时候，摄像机靠近对象，透视变形明显。
4.在摄像机视口按住鼠标左键向下拖曳，透视效果减弱了。
5.在摄像机视口单击鼠标右键，结束Perspective模式。
6.按Ctrl+Z键撤消对摄像机透视效果的调整。
RollCamera（滚动摄像机）按钮
该按钮可使摄像机绕着它的视线旋转。
其效果类似于斜着头观察对象。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域单击
RollCamera按钮。
3.在摄像机视口按住鼠标左键左右拖曳，让摄像机绕视线旋转，见图5.10。
4.在摄像机视口单击鼠标右键，结束RollCamera模式。
5.按Ctrl+Z键撤消对摄像机滚动的调整。
FieldofView（视野）按钮
该按钮的作用效果类似于Perspective，只是摄像机的位置不发生改变。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域单击
FieldofView按钮。
3.在摄像机视口按住鼠标左键垂直拖曳。
当光标向上拖曳的时候，视野变窄了,见图5.11；当鼠标向下移动的时候视野变宽了。
4.在摄像机视口单击鼠标右键，结束FieldofView模式。
5.按Ctrl+Z键撤消对摄像机视野的调整。
图5.10图5.11
TruckCamera（滑动摄像机）按钮
使用该按钮可使摄像机沿着垂直于它的视线的平面移动，只改变摄像机的位置，而不改变摄像机的参数。
当给该功能设置动画效果后，可以模拟行进汽车的效果。
场景中的对象可能跑到视野之外。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域单击
TruckCamera按钮。
3.在摄像机视口按住鼠标左键水平拖曳，让摄像机在图形平面内水平移动。
4.在摄像机视口按住鼠标左键垂直拖曳，让摄像机在图形平面内垂直移动。
5.在摄像机视口单击鼠标右键，结束TruckCamera模式。
6.按Ctrl+Z键撤消对摄像机滑动的调整。
技巧：
当滑动摄像机的时候，按住Shift键可将摄像机的运动约束到视图平面的水平或者垂直平面。
OrbitCamera（绕轨道旋转摄像机）
使用该按钮，可使摄像机围绕着目标点旋转。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域单击
OrbitCamera按钮。
3.按下Shift键，在摄像机视口水平拖曳摄像机。
摄像机在水平面上绕目标点旋转。
4.按下Shift键，在摄像机视口垂直拖曳摄像机，让摄像机在垂直面上绕目标点旋转。
5.在摄像机视口单击鼠标右键，结束OrbitCamera模式。
6.按Ctrl+Z键撤消对摄像机的调整。
PanCamera（平移摄像机）按钮
该按钮是OrbitCamera下面的弹出按钮，它使摄像机的目标点绕摄像机旋转。
我们继续使用前面的练习来演示这个功能。
1.继续前面的练习，确认摄像机仍然被选择。
2.在摄像机导航控制区域按下OrbitCamera按钮。
3.从弹出的按钮中选取
PanCamera。
4.在摄像机视口按下鼠标左键上下拖曳。
5.按下Shift键，在摄像机视口水平拖曳摄像机。
摄像机的目标点在水平面上绕摄像机旋转。
6.按下Shift键，在摄像机视口垂直拖曳摄像机。
7.摄像机的目标点在水平面上绕摄像机旋转。
8.在摄像机视口单击鼠标右键，结束PanCamera模式。
9.按Ctrl+Z键撤消对摄像机的调整。
其它两个按钮的解释参见1.10。
5.1.4关闭摄像机的显示
有时我们需要将场景中的摄像机隐蔽起来，下面继续使用前面的例子来说明如何隐藏摄像机。
1.确认激活了摄像机视口。
2.在摄像机的视口标签上单击鼠标右键，从弹出的右键菜单上选取SelectCamera按钮。
3.到
Display命令面板，取消HidebyCategory卷展栏中Cameras的复选，见图5.12。
图5.12
这样将隐藏场景中的所有摄像机。
如果用户只希望隐藏选择的摄像机，那么可以单击Hide卷展栏中的HideSelected按钮。
5.2使用PathConstraint控制器
在第4章中，已经使用了默认的控制器类型。
在这一节，将学习如何使用PathConstraint控制器。
PathConstraint控制器使用一个或者多个图形来定义动画中对象的空间位置。
如果使用默认的BezierPosition控制器，需要打开Animate按钮，然后在非第0帧变换才可以设置动画。
当应用了PathConstraint控制器后，就取代了默认的BezierPosition控制器，对象的轨迹线变成了指定的路径。
路径可以是任何二维图形。
二维图形可以是开图形也可以是封闭的图形。
5.2.1PathConstraint的主要参数
在3dsmax6中，PathConstraint控制器允许指定多个路径，这样对象运动的轨迹线是多个路径的加权混合。
例如，如果有两个二维图形分别定义曲曲弯弯的河流的两岸，那么使用PathConstraint控制器可以使船沿着河流的中央行走。
PathConstraint控制器的PathParameters卷展栏见图5.13。
下面介绍它的主要参数项。
图5.13
Follow（跟随）选项
Follow选项使对象的某个局部坐标系与运动的轨迹线相切。
与轨迹线相切的默认轴是X，也可以指定任何一个轴与对象运动的轨迹线相切。
默认情况下，对象局部坐标系的Z轴与世界坐标系的Z轴平行。
如果给摄像机应用了PathConstraint控制器，可以使用Follow选项使摄像机的观察方向与运动方向一致。
Bank（倾斜）选项
Bank选项使对象局部坐标系的Z轴朝向曲线的中心。
只有复选了Follow选项后才能使用该选项。
倾斜的角度与BankAmount参数相关。
该数值越大，倾斜的越厉害。
倾斜角度也受路径曲线度的影响。
曲线越弯曲，倾斜角度越大。
Bank选项可以用来模拟飞机飞行的效果。
Smoothness（光滑）参数
只有当复选了Bank选项，才能设置Smoothness参数。
光滑参数沿着路径均分倾斜角度。
该数值越大，倾斜角度越小。
ConstantVelocity（匀速）选项
在通常情况下，样条线是由几个线段组成的。
当第一次给对象应用PathConstraint控制器后，对象在每段样条线上运动速度是不一样的。
样条线越短，对象运动得越慢；样条线越长，对象运动得越快。
复选该选项后，就可以使对象在样条线的所有线段上的运动速度一样。
控制路径运动距离的选项
在PathParameters卷展栏中还有一个%AlongPath选项。
该选项指定对象沿着路径运动的百分比。
当选择一个路径后，就在当前动画范围的百分比轨迹的两端创建了两个关键帧。
关键帧的值是0到100之间的一个数，代表路径的百分比。
第1个关键帧的数值是0%，代表路径的起点；第二个关键帧的数值是100%，代表路径的终点。
就像对其它关键帧操作一样，Percent轨迹的关键帧也可以被移动、复制或者删除。
5.2.2使用PathConstraint控制器控制沿路径的运动
当一个对象沿着路径运动的时候，可能需要在某些特定点暂停一下。
假如给摄像机应用了PathConstraint控制器，使其沿着一条路径运动，有时就需要停下来四处观察一下。
可以通过创建有同样数值的关键帧来完成这个操作。
两个关键帧之间的间隔就代表运动停留的时间。
暂停运动的另外一种方法是使用Percent轨迹。
在默认的情况下，百分比轨迹使用的是BezierFloat控制器。
这样，即使两个关键帧有同样的数值，两个关键帧之间的数值则不一定相等。
为了使两个关键帧之间的数值相等，需要将第一个关键帧的Out切线类型和第二个关键帧的In切线类型指定为线**。
下面举例说明如何使用PathConstraint控制器控制沿路径的运动。
1.启动3dsmax，在菜单栏选取File/Open，然后从本书的配套光盘中打开Samples\ch05\ch05_05.max文件。
场景中包含了一个茶壶和一个有圆角的矩形，见图5.14。
2.在透视视口单击茶壶，选择它。
3.到
Motion命令面板，在Parameters标签中打开AssignController卷展栏。
4.单击Position:
BezierPosition，选定它，见图5.15。
图5.14图5.15
5.在AssignController卷展栏单击
AssignController。
出现AssignPositionController对话框，见图5.16。
6.在AssignPositionController对话框中，单击PathConstraint，然后单击OK按钮。
在Motion命令面板上出现PathParameters卷展栏，参见图5.13。
7.在PathParameters卷展栏单击AddPath按钮，然后在透视视口中单击矩形。
8.在透视视口单击鼠标右键结束AddPath操作。
现在矩形被增加到路径列表中，见图5.17。
图5.16图5.17
9.反复拖曳时间滑动块，观察茶壶的运动。
茶壶沿着路径运动。
现在茶壶沿着路径运动的时间是100帧。
当拖曳时间滑动块的时候，PathOptions区域的%AlongPath数值跟着改变。
该数值指明当前帧时完成运动的百分比。
下面学习使用Follow选项。
1.单击动画控制区域的
PlayAnimation按钮。
注意观察在没有打开Follow选项时茶壶运动时的方向。
茶壶沿着有圆角的矩形运动，壶嘴始终指向正X方向。
2.在PathParameters卷展栏，选定Follow复选框。
现在茶壶的壶嘴指向了路径方向。
3.在PathParameters卷展栏选择Y，见图5.18。
现在茶壶的局部坐标轴的Y轴指向了路径方向。
4.在PathParameters卷展栏选择Flip，见图5.19。
图5.18图5.19
局部坐标系Y轴的负方向指向运动的方向。
5.单击动画控制区域的
StopAnimation按钮。
下面学习使用Bank选项。
1.启动3dsmax，在菜单栏中选取File/Open，然后从本书的配套光盘中打开Samples\ch05\ch05_06.max文件。
场景中包含了一个茶壶和一个有圆角的矩形。
茶壶已经被指定了控制器并设置了动画。
2.在透视视口单击茶壶，选择它。
3.到
Motion命令面板，打开PathParameters卷展栏中PathOptions区域的Banks选项，见图5.20。
4.单击动画控制区域的
PlayAnimation按钮。
茶壶在矩形的圆角处向里倾斜。
但是倾斜得太过分了。
5.在PathOptions区域将BankAmount设置为0.1，使倾斜的角度变小。
前面已经提到，BankAmount数值越小，倾斜的角度就越小。
矩形的圆角半径同样会影响对象的倾斜。
半径越小，倾斜角度就越大。
6.单击动画控制区域的
StopAnimation按钮。
7.在透视视口单击矩形，选定它。
8.到
Modify面板的Parameters卷展栏，将CornerRadius改为10.0，见图5.21。
图5.20图5.21
9.来回拖曳时间滑动块，以便观察动画效果。
茶壶的倾斜角度变大了。
下面我们来改变一下Smoothness参数。
1.在透视视口单击茶壶，选定它。
2.到
Motion命令面板，在PathParameters卷展栏的PathOptions区域，将Smoothness设置为0.1。
3.来回拖曳时间滑动块，以便观察动画效果。
茶壶在圆角处突然倾斜。
见图5.22。
图5.22
5.3使摄像机沿着路径运动
当给摄像机指定了路径控制器后，通常需要调整摄像机沿着路径运动的时间。
可以使用轨迹栏或者轨迹视图来完成这个工作。
如果使用轨迹视图调整时间，最好使用曲线模式。
当使用曲线观察百分比曲线的时候，可以看到在两个关键帧之间百分比是如何变化的（见图5.22），这样可以方便动画的处理。
图5.22
一旦设置完成了摄像机沿着路径运动的动画，就可以调整摄像机的观察方向，模拟观察者四处观看的效果。
下面将创建一个自由摄像机，并给位置轨迹指定一个PathConstraint控制器。
然后再调整摄像机的位置和观察方向。
1.启动3dsmax，在菜单栏中选取File/Open，然后从本书的配套光盘中打开Samples\ch05\ch05_07.max文件。
场景中包含了一条样条线，见图5.23。
该样条线将被用作摄像机的路径。
说明：
作为摄像机路径的样条线应该尽量避免有尖角，以避免摄像机方向的突然改变。
下面给场景创建一个自由摄像机。
可以在透视视口创建自由摄像机，但最好在正交视口创建自由摄像机。
自由摄像机的默认观察方向是激活绘图平面的负Z轴方向。
创建之后必须变换摄像机的观察方向。
2.到Create命令面板的
Cameras标签，单击ObjectType卷展栏下面的Free按钮。
3.在Left视口单击，创建一个自由摄像机，见图5.24。
图5.23图5.24
4.在前视口单击鼠标右键结束摄像机的创建操作。
接下来给摄像机指定一个PathConstraint控制器。
由于3dsmax是面向对象的程序，因此给摄像机指定路径控制器与给几何体指定路径控制器的过程是一样。
1.确认选择了摄像机，到
Motion命令面板，打开AssignController卷展栏。
2.单击Position:
PositionXYZ，见图5.25。
3.在AssignController卷展栏中，单击
AssignController按钮。
4.在AssignPositionController对话框，单击PathConstraint，然后单击OK按钮，关闭该对话框。
5.在命令面板的PathParameters卷展栏，单击AddPath按钮。
6.按键盘上的H键，打开PickObject对话框。
在PickObject对话框单击CameraPath，然后单击Pick按钮，关闭PickObject对话框。
这时摄像机移动到作为路径的样条线上，见图5.26。
7.来回拖曳时间滑动块，观察动画的效果。
现在摄像机的动画还有两个问题。
第一是观察方向不对，第二是观察方向不随着路径改变。
首先来解决第二个问题。
8.在PathParameters卷展栏的PathOptions区域复选Follow。
9.来回拖曳时间滑动块，以观察动画的效果。
现在摄像机的方向随着路径改变，但是观察方向仍然不对。
下面就来解决这个问题。
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