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1、第 8 章 三维动画的制作【本章导读】3ds max 为用户提供了多种制作动画的方法，例如，可通过记录模型、摄影机、灯光、材质等的参数修改情况制作动画，也可以使用动力学系统来制作物体的动力学动画。本章将从动画制作的基础知识、高级动画技巧和 reactor 动画几方面入手，系统地介绍一下三维动画制作方面的知识。【本章内容提要】三维动画的制作原理和分类 记录动画的关键帧和调整物体的运动轨迹 各种常用动画约束和动画控制器的使用方法 reactor 动画的制作流程 8.1 动画基础 制作动画前需对三维动画有一个初步的的了解，本节就介绍一下三维动画的基础知识。8.1.1 动画的原理和分类 首先介绍一下
2、3ds Max 制作动画的原理以及 3ds Max 中可创建动画的分类。1.动画原理 看过露天电影的人都知道，电影放映就是使用强光照射不断移动的电影胶片，将胶片上连贯的影像投射到电影银幕上。那么，为什么这些单个的阴影在连续播放时，就变成了人们看到的电影呢？这是利用了人眼的“视觉滞留”特性，某一事物消失后，其影像仍会在人眼的视网膜上滞留 0.10.4 秒。因此，只要将一系列连贯的静止画面以短于视觉滞留时间的间隔进行连续播放，在人眼中看到的就是连贯的动作，摇晃火把时看到一条光带就是这个原因。在 3ds Max 中制作动画也是利用了这一原理，但制作过程更简单，用户只需创建出动画的起始帧、关键帧（记录
3、运动物体关键动作的图像）和结束帧，系统就会自动计算并创建出动画起始帧、关键帧和结束帧之间的中间帧。最后，对动画场景进行渲染输出，即可生成高质量的三维动画。.提示.在动画中，每个静止画面称为动画的一“帧”，每秒钟播放静止画面的数量称为“帧频”（单位为 FPS,帧每秒）。2.动画分类 根据操作对象的不同，3ds Max 创建的动画大致可分为如下四种类型。模型动画：这类动画是通过记录不同时间点模型中修改器参数的变化情况或模型位、角度、缩放程度的变化情况进行创建。图 8-1 所示为通过记录路径变形修改器的参数调整情况创建的三维文字沿路经运动动画效果。材质动画：这类动画是通过记录不同时间点材质属性的变化
4、进行创建。灯光动画：这类动画是通过记录不同时间点灯光的照射方向、照明效果等的变化进行创建。图 8-2 所示为使用自由聚光灯创建的灯光跟踪照射动画。摄影机动画：这类动画是通过记录不同时间点摄影机的位置、观察方向和视角的调整情况进行创建。图 8-3 所示为使用自由摄影机创建的环游拍摄动画。实训 1 制作“舞动的音符”动画认识“关键帧”【实训目的】了解 3ds Max 创建动画的流程。学会记录动画的关键帧。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件“音符模型.max”，再单击动画和时间控件中的“时间配置”按钮，在打开的“时间配置”对话框中设置动画的帧频和长度，如图 8-4 所示。提示 选中动画和时
5、间控件中的“关键点模式切换”按钮时，“上一帧”按钮和“下一帧”按钮将变为“上一关键点”按钮和“下一关键点”按钮。利用这两个按钮，可在选定对象的关键帧间跳跃。“时间配置”对话框“关键点步幅”区中的参数，用于设置单击这两个按钮时，在哪些类型的关键点间跳跃。步骤 2 单击动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，开启动画的自动关键帧模式，然后拖动时间滑块到第 0 帧，再将三个音符沿 XY 平面均匀缩放到原来的 30%，并调整其位置，创建动画的起始帧，如图 8-5 所示。步骤 3 拖动时间滑块到第 25 帧，然后将第一个音符缩放到原来的 65%，再调整第一个音符和第二个音符的位置，创建动画的第一个关键帧，
6、如图 8-6 所示。步骤 4 拖动时间滑块到第50帧，并将第一个音符和第二个音符分别缩放到原来的100%和 65%，然后调整三个音符的位置，创建动画的第二个关键帧，如图 8-7 所示。步骤 5 拖动时间滑块到第75帧，并将第二个音符和第三个音符分别缩放到原来的100%和 65%，然后调整三个音符的位置，创建动画的第三个关键帧，如图 8-8 所示。步骤 6 拖动时间滑块到第 100 帧，并将第三个音符缩放到原来的 100%，然后调整第二个音符和第三个音符的位置，创建动画的结束帧，如图 8-9 所示。至此就完成了动画中关键帧的创建，单击“自动关键帧”按钮退出动画创建模式即可。步骤 7 选择“渲染”
7、“渲染”菜单，打开“渲染场景”对话框，然后在“公用”选项卡的“公用卷展栏”中参照图 8-10 左图所示，设置渲染的时间范围和输出视频的大小。步骤 8 单击“渲染输出”区中的“文件”按钮，在打开的“渲染输出文件”对话框中设置输出视频的类型、名称和保存位置；然后单击“保存”按钮，在打开的“AVI 文件压缩设置”对话框中单击“确定”按钮，完成渲染输出文件的设置，如图 8-10 右图所示。步骤 9 在“渲染场景”对话框设置渲染视口为 Canmera01，然后单击“渲染”按钮，进行渲染输出，即可得到“舞动的音符”动画视频，效果如图 8-11 所示。.提示.3ds Max 有两种关键帧创建模式，选中动画和
8、时间控件中的“自动关键点”按钮时处于自动关键帧模式，系统会自动将场景不同时间点的变化记录为关键帧；选中“设置关键点”按钮时处于手动关键帧模式，需单击“设置关键点”按钮记录关键帧。创建完动画的关键帧后，单击动画和时间控件中的“播放动画”按钮，可以在视口中预览动画的播放效果。实训 2 制作“滚落楼梯的篮球”动画使用轨迹视图【实训目的】了解轨迹视图中各常用工具的作用。学会使用轨迹视图调整对象的运动轨迹。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件“楼梯模型.max”，再单击动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，开启动画的自动关键帧模式；然后拖动时间滑块到第 0 帧，并在顶视图和前视图中调整场景中篮球
9、的位置，创建动画的起始帧，如图 8-12 所示。步骤 2 拖动时间滑块到第 100 帧，然后在左视图中调整篮球的位置，创建篮球的移动动画。再将篮球沿左视图所在平面旋转 1800，创建篮球的旋转动画，如图 8-13 所示。最后，取消选择动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，退出动画的关键帧创建模式，完成篮球滚动动画的创建。.提示.创建篮球的旋转动画时，若通过鼠标拖动调整篮球的旋转角度，最好选中工具栏中的“角度捕捉”按钮，此时篮球的旋转增量为 5；若利用 3ds Max 状态栏（或“旋转变换输入”对话框）中的编辑框调整篮球的旋转角度，则需要调整篮球的偏移值，而非绝对值，否则无法产生旋转动画。步骤
10、3 单击工具栏中的“曲线编辑器”按钮，打开“轨迹视图-曲线编辑器”对话框；然后单击对话框左侧参数的“X 轴旋转”项，显示出篮球 X 轴旋转值的变化轨迹；再选中轨迹曲线两端的关键点，然后单击对话框工具栏中的“将切线设置为线性”按钮，使篮球在整个动画过程中匀速旋转，如图 8-14 所示。步骤 4 在轨迹视图中显示出篮球 Y 轴坐标值的变化轨迹，然后选中轨迹曲线左端的关键点，再单击对话框工具栏中的“将切线设置为慢速”按钮，将篮球 Y 轴坐标值在该关键点附近的变化速率设为慢速；接下来，利用工具栏中的“将切线设置为线性”按钮，将篮球Y 轴坐标值在轨迹曲线右侧关键点处的变化速率设为匀速，如图 8-15 所
11、示。步骤 5 在轨迹视图中显示出篮球 Z 轴坐标值的变化轨迹，然后单击对话框工具栏中的“添加关键点”再在 Z 轴坐标值的变化轨迹中连续单击鼠标，添加 7 关键点；接下来，选中工具栏中的“移动关键点”按钮，然后利用对话框状态栏中的编辑框以此调整轨迹曲线各关键点的位置，如图 8-16 所示。步骤 6 选中篮球 Z 轴坐标值变化轨迹中图 8-17 所示关键点，然后单击轨迹视图工具栏的“将切线设置为快速”按钮，使篮球 Z 轴坐标值在这几个关键点处的变化速率为快速。至此就完成了篮球运动轨迹的调整。步骤 7 选择“渲染”“渲染”菜单，打开“渲染场景”对话框，然后参照图 8-18 所示设置渲染的时间范围、输
12、出视频的大小以及输出视频的类型、保存位置。最后，设置渲染视口为 Canmera01，并单击“渲染”按钮，进行渲染即可，效果如图 8-19 所示。提示 利用轨迹视图工具栏中的工具可以调整轨迹曲线的形状，即对象的运动效果。除实训中使用的几个工具外，下面在介绍几个比较常用的工具，具体如下。将切线设置为自动：单击此按钮，系统将调整选中关键点处切线的斜率，且关键点两侧将出现蓝色的虚线控制柄（用于手动调整关键点处切线的斜率），如图 8-20 所示。将切线设置为自定义：单击此按钮，关键点处切线的斜率不变，但关键点两侧会出现黑色的实线控制柄，如图 8-21 所示，用于手动调整关键点切线的斜率。将切线设置为阶跃
13、：单击此按钮，轨迹曲线在关键点处变为阶跃曲线，如图 8-22 所示，此时参数在关键点处的变化为阶跃式的突变。将切线设置为平滑：单击此按钮，轨迹曲线中关键点两侧的线段将变为平滑的曲线段，类似于二维图形中的平滑型顶点。8.2 高级动画技巧 为了便于制作动画，3ds Max 为用户提供了许多动画制作技巧，比较常用的是动画约束和动画控制器，本节就介绍一下动画约束和动画控制器方面的知识。8.2.1 动画约束概述 动画约束就是在制作动画时，将物体 A 约束到物体 B 上，是物体 A 的运动受物体 B 的限制（物体 A 称为被约束对象，物体 B 称为约束对象，又称为目标对象）。3ds Max 为用户提供了多
14、种约束方式，不同的约束方式具有不同的用途，下面介绍几种比较常用的动画约束。1.路径约束 路径约束就是将物体约束到指定的曲线中，使物体只能沿曲线运动。图 8-23 所示为路径约束的参数，在此介绍如下几个参数。添加路径：该路径用于物体添加更多的路径曲线。下面的“权重”编辑框用于设置当前路径曲线对物体运动轨迹和运动范围的影响程度。沿路经：该编辑框用于设置当前帧物体在路径区县中的位置（记录该数值在不同帧的变化情况，即可创建物体沿路径运动的动画）。跟随：选中该复选框时，物体在运动的过程中会自动调整自身的方向，使局部坐标系中作为跟随轴的坐标轴始终与路径曲线相切（“轴”区中的参数用于设置的跟随轴），如图8-
15、24 所示；否则，物体的方向保持不变。倾斜：选中该复选框，物体经过曲线的弯曲部分时将绕跟随旋转，主要用于模拟飞机转弯时的倾斜效果(“倾斜量”编辑框用于控制物体倾斜变换的快慢，数值越小，变换越快）。允许翻转:选中该复选框，物体将绕跟随轴顺时针旋转 90，且跟随轴的轴向发生翻转时，物体将绕跟随轴在旋转 180。恒定速度：选中该复选框时，物体运动到路径末端后会循环回起始点（结束帧处“沿路径”编辑框的值大于 100 时才会出现此现象）。相对：选中该复选框时，物体由原位置开始，按路径曲线的形状运动；否则，物体在路径曲线上（或路径曲线决定的区域）运动。2.注视约束 注视约束是使物体 A 的某一局部坐标轴始
16、终指向物体 B，以保持物体 A 对物体 B 的注视状态。常用于摄影机的跟踪拍摄和灯光的跟踪照射。添加方向目标：利用此按钮可再指定多个对象作为注视约束的目标对象。此时物体 A的注视方向为所有目标对象的加权平均方向，如图 8-27 所示。保持初始偏移：选中该复选框时，物体 A 的初始状态将返回约束前的状态。视线长度：设置表示物体 A 注视方向的直线的长度（当选中“绝对视线长度”复选框时，编辑框的值为直线的实际长度；未选中时，编辑框的值表示直线长度占物体 A 与目标对象间距的百分比）。设置方向：选中此按钮后，可通过旋转操作调整物体 A 的注视方向；单击“重置方向”按钮，可取消此前对注视方向所做的调整
17、。选择注视轴：设置使用物体 A 自身的哪一坐标轴作为注视轴，右侧的“翻转”复选框用于翻转注视轴的轴向。选择上部节点：该区中的参数用于指定注视约束的上部节点对象，默认为世界坐标（取消选择“世界”复选框后可使用“NONE”按钮指定上部节点对象）。.提示.选中“上部节点控制”区中的“注视”单选钮时，只要注视轴与上部节点对象的轴心在同一直线上，物体 A 就绕注视轴翻转 180；选中“上部节点控制”区中的“轴对齐”单选钮时，只要注视轴与上部节点对象局部坐标中“对齐到上部节点轴”区指定的坐标轴一致，物体 A 就绕注视轴翻转 180。3.方向约束 方向约束是使物体 A 的方向与物体 B 相比配，并保持一致。
18、约束后，旋转物体 B 时，物体 A 将随之发生相同的旋转。图 8-28 所示为方向约束的参数，在此着重介绍如下几个参数。将世界作为目标对象添加：单击此按钮可以将世界坐标系添加为目标对象。变换规则：当方向约束指定到层次物体后，利用该区中的单选钮可以设置方向约束的影响方式（选中“局部-局部”单选钮时，被约束对象的方向与目标对象的方向对齐，且只受目标对象方向的影响；选中“世界-世界”单选钮时，被约束对象的方向与目标对象父层级物体的方向对齐，且受目标对象或其父层级物体方向的影响）。.提示.利用工具栏中的“选择并链接”按钮将物体 A 接到物体 B（图 8-29 所示为链接的操作）后，物体 A 和物体 B
19、 之间就具有层级关系。B 为 A 的父层级物体，A 为 B 的子层级物体。父层级物体的变换影响子层级物体，但子层级物体的变换不影响父层级物体。一个物体可以有多个子层级物体，但只能有一个分层级物体。4.位置约束 位置约束就是将物体 A 的轴心与物体 B 的轴心对齐，并保持二者的相对位置不变。当物体 A 有多个目标对象时，其位置为所有目标对象的加权平均位置。5.附着约束 附着约束就是将物体 A 附着与物体 B 的表面，以约束物体 A 的移动范围（此时物体 A只能在物体 B 的表面移动）。需要注意的是，物体 B 必须是网格对象或能转换为网格对象的对象，否则无法进行附着约束。图 8-30 所示为附着约
20、束的参数，在此着重介绍如下几个参数。拾取对象：此按钮用于更改物体 A 的附着对象。单击选中此按钮，然后单击场景中的对象即可。对齐到曲面：选中该复选框后，物体 A 局部坐标的 Z 轴始终与附着曲面的发现方向对齐。位置：该区中的参数用于调整当前关键帧处物体 A 的附着位置。其中，“面”编辑框用于设置物体 A 附着物体 B 的哪一网格面；“A”和“B”编辑框用于设置物体 A 在网格面中的位置（单击选中“设置位置”按钮，然后用鼠标拖动物体 A，可调整其附着位置）。TCB：该区中的参数用于调整当前关键帧处物体 A 位置变化轨迹的形状。其中，“张力”编辑框用于调整当前关键帧处轨迹曲线的尖锐程度；“连续性”
21、编辑框用于调整关键帧两侧轨迹曲线的曲率；“偏移”编辑框用于调整轨迹曲线在当前关键帧处的偏移方向和偏移程度；“缓入”、“缓出”编辑框用于放慢或加快物体 A 接近和离开当前关键帧的速度；下方的显示窗口显示了调整后轨迹曲线的形状。6.曲面约束 曲面约束也是将物体 A 约束到物体 B 的表面。需要注意的是，物体 B 的表面必须能用参数来表示（符合条件的三维对象有球体、圆锥体、圆柱体、圆环、四边形面片、方样对象和 NURBS 对象）。另外，创建曲面约束后，不能为物体 B 添加修改器或转换为可编辑对象，否则曲面约束将不能正常使用。图 8-31 所示为曲面约束的参数，在此着重介绍如下几个参数。U 向/V 向
22、位置：设置物体 A 在物体 B 表面的 U 向和 V 向坐标，以调整物体 A 的位置。不对齐/对齐到 U/对齐到 V：这三个单选钮用于设置物体 A 的局部坐标是否与物体 B 的表面坐标对齐。选中“对齐到 U”（或“对齐到 V”）单选钮时，物体 A 的 X 轴始终与物体 B 表面的 U 轴（或 V 轴）对齐，Z 轴始终与物体 B 表面的法线方向对齐。翻转：翻转物体 A 局部坐标 Z 轴的方向（选中“不对齐”单选钮时，该复选框不可用）。实训 1 创建“随波逐流的树叶”动画【实训目的】掌握路径约束、附着约束和注视约束的使用方法。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件“湖泊模型.max”，并选中
23、场景中的树叶，然后选择“动画”“约束”“附着约束”菜单，并单击湖泊，将树叶附着到湖泊表面；再调整附着约束的参数，使树叶位于摄影机的拍摄视野中，如图 8-32所示。步骤 2 单击动画和时间控件中的“自动关键点”按钮，开启动画的自动关键帧模式；然后拖动时间模块到第 150 帧，在单击选中“运动”面板“附着参数”卷展栏中的“设置位置”按钮（不选中该按钮无法调整树叶的位置）；接下来，设置“面”编辑框的值为 90900，调整树叶在湖泊中的位置，如图 8-33 所示。步骤 3 拖动时间滑块到第 89800 面片中，至此就完成了树叶飘动动画的创建。步骤 4 退出动画的自动关键帧模式，并拖动时间滑块到第 0
24、帧；然后选中场景中的摄影机，并选择“动画”“约束”“注视约束”菜单，再单击工具栏中的“按名称选择”按钮，利用打开的“拾取对象”对话框拾取场景中的树叶，将摄影机的拍摄方向约束到树叶中，如图8-34 所示。步骤 5 参照图8-35所示调整注视约束的参数，使摄影机保持最初的观察状态。步骤 6 确认摄影机被选中，然后选择“动画”“约束”“路径约束”菜单，再单击场景中的曲线，将摄影机的运动轨迹约束到该曲线中，如图 8-36 左侧两图所示；接下来参照图 8-36 右图所示调整路径约束的参数，使摄影机保持最初的观察状态。步骤 7 选择“渲染”“渲染”菜单，打开“渲染场景”对话框，然后参照图8-37 所示调整
25、渲染的范围、输出视频的宽度、高度、保存位置和保存类型。最后，设置渲染视口为 Camera01，并单击“渲染”按钮进行渲染。动画在不同时间点的效果如图 8-38 所示。8.2.2 动画控制器概述 动画控制器主要用于控制物体的运动或附加其他动画效果。例如，为移动的球体添加噪波控制器后，球体在移动的同时会不规则的躁动；为球体的移动参数添加表达式控制器后，可使用参数表达式控制球体的移动轨迹。3ds Max 为用户提供了许多用途不同的控制器，在此着重介绍如下几种控制器。Beizer 控制器：该控制器是许多参数的默认控制器，它在各关键帧之间创建一条可调整的 Bezier 曲线，调整各关键点处曲线的曲率即可
26、调整关键帧之间的插值。TCB 控制器：该控制器也是用来调整两个关键帧之间的插值，但它是通过调整关键点处的张力、连续性和偏移值进行调整，图 8-39 所示为该控制器的参数。线性控制器：为动画参数添加该控制器后，轨迹曲线各关键点之间的线段将变为直线段，参数在两个关键点之间线性变化。动画参数在各关键点间的变化比较规则或均匀时，常使用该控制器。例如，一种颜色过渡到另一种颜色，机械运动等。噪波控制器：为动画参数添加该控制器后，该参数将在指定范围内随即变化。常利用该控制器创建具有特殊效果的动画。如图 8-40 所示为该控制器的参数。列表控制器：如图 8-41 所示该控制器时一个合成控制器，它可以将多个控制
27、器组合在一起，按从上到下的排列进行计算，产生组合的控制效果。音频控制器：该控制器可以讲声音文件的振幅或实时声音波形转换为可供动画参数使用的数值。运动捕捉控制器：为动画参数添加该修改器后，可以利用外部设备控制参数的变化，可以使用的外部设备有鼠标、键盘、游戏杆和 MIDI 设备。表达式控制器：为动画参数指定该控制器后，可以使用数学表达式控制参数的变化。实训 2 制作“转动的钟表”【实训目的】掌握为对象添加动画控制器的方法。学会使用表达式控制器令物体自动旋转 学会使用参数关联创建关联动画。【操作步骤】步骤 1 打开本书提供的素材文件“闹钟模型.max”，并选中闹钟的秒钟；然后单击命令面板中的“动画”
28、标签，打开“动画”面板。步骤 2 单击选中“指定控制器”卷展栏动画参数列表，“变换”参数中“旋转”参数下的“Y 轴旋转：Bezier 浮点”项，然后单击“指定控制器”按钮，利用打开的“指定旋转控制器”对话框为指定参数分配“浮点表达式”控制器，如图8-42 左侧两图所示。步骤 3 在“表达式控制器”对话框的“表达式”文本框中输入“-(F/50)*pi”（即时间滑块每移动50 帧，闹钟的秒针绕自身Y 轴旋转-180），然后单击“计算”按钮，使表达式生效，如图 8-42 右图所示。至此就完成了表达式控制器的设置，关闭对话框后预览动画可发现，秒针自动绕自身 Y 轴顺时针旋转。.提示.如图需要继续调整控
29、制器的参数，只需在“运动”面板的“指定控制器”卷展栏中选中添加了控制器的参数项，然后右击鼠标，从弹出的快捷菜单中选择“属性”项，即可重新打开控制器的参数对话框。步骤 4 选择“动画”“关联参数”“参数关联对话框”菜单，打开“参数关联”对话框；然后再对话框左侧的参数树中选中分针的“Y 轴旋转：Bezier 浮点”项，在右侧的参数树种选中秒针的“Y 轴旋转：浮点表达式”项，如图 8-43左图所示。步骤 5 设置“参数关联”对话框左下方编辑框中的表达式为“-Y-轴旋转/6”，然后依次单击“单向连接：右参数控制左参数”按钮，和“连接”按钮，在两个参数间建立单向参数关联，如图 8-43 右图所示。至此就
30、完成了分针和秒针间的参数关联，此时预览动画可发现，分针将随秒针顺时针旋转，且秒针旋转 6 圈时，分针旋转 1 圈。步骤 6 参照前述操作，在时针和秒针间创建单向参数关联，时针侧的参数表达式为“-Y-轴旋转/12”。至此就完成了转动的钟表动画的创建。单击动画和时间控件中的“播放”按钮，在透视图中即可观察到分针和时针随秒针转动的动画，如图 8-44 所示。.提示.为了便于观察效果，本实训随意设置了秒针与时针和分针的关联参数。现实中，秒针每转 60 圈，分针转一圈，秒针每旋转 720 圈，时针转一圈，即分针的旋转角度为秒针的 1/60，时针的旋转角度为秒针的 1/720。8.3 reactor 动画
31、 为了方便用户制作物体的各种动力学动画（例如，物体的碰撞，物体在在外力下的变形等），3ds Max 为用户提供了一个功能强大的动力学插件reactor。本节就介绍一下使用reactor 制作动力学动画的知识。8.3.1 reactor 简介 Reactor 是 3ds Max 中一个功能强大的动力学插件，利用该插件为运动物体添加各种物理属性（像摩擦力、弹力等），可以快速简单地模拟各种复杂的物理运动，像碰撞、弹跳和摩擦运动等。另外，它还可以模拟布料和各种流体的运动，以及枢连物体的约束和关节的活动。配合风和马达等反应器对象还可以模拟风和马达的物理行为。使用 reactor 插件模拟物体动力学动画的
32、操作通常分为四步：创建运动场景、创建 reactor对象并与场景中的物体相关联、设置物体的动力学属性、预览模拟效果并生成关键帧。下面以“风吹窗帘”动画为例，介绍一个 reactor 插件的使用方法。步骤 1 打开本书提供的素材文件“窗帘模型.max”场景效果如图 8-45 所示。步骤 2 右击单击“Create Rigid Body Collection”按钮，并在左视图中图 8-46所示位置单击鼠标，创建一个刚体集合。步骤 3 选中“步骤 2”创建的刚体集合，然后单击“修改”面板“RB Collection Properties”卷展栏中的“Add”按钮，通过打开的“Select rigid
33、 bodies”对话框将场景中的窗户和窗帘架添加到刚体集合中，如图 8-47 所示。.提示.使用 reactor 模拟动力学动画时，首先要创建集合对象，并将场景中的物体添加到集合中，以区别物体的类型。3ds Max 为用户提供了刚体、布料、软体、绳索和变形网格五种集合（reactor 工具栏中的、和 按钮分别用于创建这几种集合），刚体集合中的物体不会因外力的影响而变形；布料集合中的物体在外力作用下回产生布料等薄物体的变形；软件集合中的物体类似于橡胶类物体，受外力作用时总是力图保持原来的形状；绳索集合中的物体类似于绳索，只能拉伸，无法进行压缩；变形网格集合中的物体随角色的运动而产生变形，主要用于
34、模拟动物和人体的衣物、毛发等。步骤 4 选中场景中任一窗帘，为其添加“reactor Cloth”修改器，然后在“Properties”卷展栏中设置“Mass”编辑框的值为 0.5（即窗帘的重量为 0.5kg），如图 8-48 所示。步骤 5 设置 reactor Cloth 修改器的修改对象为“Vertex”，然后再前视图中选中窗帘顶部的两行顶点，并单击“Constraints”卷展栏中的“Fix Vertices”按钮；固定这两行顶点，使窗帘在模拟动画中不会因重力的作用而掉落下来，如图 8-49所示，.提示.将物体添加到织物、软体或绳索集合中前，需先为其添加 reactor Cloth、r
35、eactor SoftBody 或 reactor Rope 修改器，否则无法添加到这几种集合中；另外，使用 reactor 模拟动力学动画时，需指定运动物体的重量，否则在模拟时无法产生运动效果。步骤 6 参照前述操作，为另一个窗帘添加“reactor Cloth”修改器，然后设置其重量，并固定顶部的两行顶点。步骤 7 选中场景中的两个窗帘，然后单击 reactor 工具栏中的“Create Cloth Collection”按钮，此时系统会创建织物集合并将窗帘添加到其中，如图 8-50 所示。步骤 8 单击 reactor 工具栏中的“Create Wind”按钮，然后再左视图中图 8-51
36、左图所示位置单击，创建 reactor 的风对象；再调整风的吹动方向（即箭头的指向），使其直吹窗帘，如图 8-51 所示。步骤 9 参照图 8-52 所示设置风的参数，完成风的调整。其中，“Wind Speed”编辑框用于设置风速，选中“Perturb Speed”复选框时风速随时间变化，“Variance”编辑框用于设置风速的最大变化量，“Time Scale”编辑框用于设置风速的变化频率。步骤 10 单击 reactor 工具栏中的“Preview Animation”按钮，在打开的“reactor Real-Time preview”对话框中选择“Simulation”“Play/Pau
37、se”菜单，即可预览reactor 动画的模拟小姑，如图 8-53 所示。步骤 11 单击 reactor 工具栏中的“Create Aninmation”按钮，生成动力学动画的关键帧，至此就完成了风吹窗帘动画的创建。参照图 8-54 所示设置渲染参数，然后设置渲染视口为 Camera01，并单击“渲染”按钮进行渲染即可，效果如图8-55 所示。.提示.使用 reactor 插件模拟物体的动力学动画时，需要注意：设置好物体的重量后，在重力作用下物体将自动下落。此时可利用质量为 0 的刚体作为地面，来阻止物体下落。另外，3ds Max 还为用户提供了多种约束对象，以约束物体的运动，具体如下：铰链
38、约束：用于模拟门窗合叶的效果，模拟时，运动物体（又称为子对象）的转轴始终与约束目标对象（又称为父对象）的转轴保持匹配，而且运动物体只能绕约束目标对象的转轴转动。碎布玩偶约束：用于模拟身体各关节（如肩膀、脚踝）的活动。点到点约束：用于将物体的运动约束到某一物体或世界坐标的某一点。棱柱约束：用于将物体的运动约束到一条直线中（即子对象物体与父对象物体轴点的连线）。车轮约束：用于模拟车轮的运动效果；点到路径约束：用于将物体的运动约束到指定曲线。实训 1 制作“转动的风车”动画【实训目的】熟悉 reactor 动画的制作流程 掌握 reactor 插件中马达、铰链约束和约束解算器的使用方法。【操作步骤】
39、步骤 1 打开本书提供的素材文件“风车模型.max”场景效果如图 8-56 所示。步骤 2 选中风车的主体和风叶，然后单击 reactor 工具栏中的“Create Rigid Body Collection”按钮，此时系统会自动创建一个刚体集合，并将风车主体和风叶添加到其中，如图 8-57 所示。步骤 3 选中风车的风叶，然后单击 reactor 工具栏中的“Open Property Editor”按钮，在打开的“rigid Body properties”对话框中设置风叶的 Mass（重量）为 5，代理几何体为 Bounding Box，如图 8-58 所示。步骤 4 参照“步骤 3”所
40、述操作，设置风车主体的重量为 0，代理几何体为Bounding Box，至此就完成了刚体物理属性的设置。步骤 5 选中风叶，然后单击 reactor 中的“Create Motor”按钮，此时系统会创建一个马达对象，并设置旋转物体为风叶，如图 8-59 所示。.知识库.在“Rigid Body Properties”对话框中，“Physical Properties”卷展栏的参数用于设置物体的物理属性；“Simulation Geometry”卷展栏中的参数用于设置模拟过程中物体使用的代理几何体，以加快模拟速度。区中，“Mass”、“Friction”和“Elasticity”编辑框分别用于设
41、置物体的重量、摩擦系数和弹性；“Bounding Box”和“Bounding Sphere”分别表示使用长方体和球体作为代理几何体，模拟速度快，但不够真实；“Concave Mesh”表示使用物体的实际网格作为代理几何体，模拟速度慢，但效果真实。步骤 6 参照图 8-60 所示调整马达的 Ang Speed（角速度）、Gain（推力）和Rotation Axis（旋转轴），完成马达旋转力的调整。步骤 7 单击 reactor 工具栏中的“Create Hinge Constraint”按钮，然后再视图中单击鼠标，创建一个铰链约束；在利用铰链约束“properties”卷展栏中的“Parent
42、”按钮和“Child”按钮，设置风车主体和风叶分别为约束的父对象和子对象，如图 8-61 所示。步骤 8 单击 reactor 工具栏中的“Create Constraint Solver”按钮，然后再视图中单击，创建一个约束结算器；再利用“修改”面板“properties”，卷展栏中的“Pick”按钮拾取前面创建的铰链约束，利用“RB Cllection”按钮拾取铰链约束的解算。.提示.添加约束后，需调整子对象和父对象的约束点位置和约束轴方向。在“修改”面板中设置约束对象的修改对象为“Chid Space”或“Parent Space”。然后利用移动和旋转操作即可调整子对象和父对象的约束点位
43、置和约束轴方向。默认情况下，父对象和子对象的约束轴对齐于子对象的轴心处。本实训中，风车风叶的轴心已事先做好调整，因此无需再进行约束点和约束轴的调整。另外需要注意，使用约束对象物体的运动时，必须使用约束解算器进行约束解算，否则约束对象无效。步骤 9 单击 reactor 工具栏中的“Preview Animation”按钮，在打开的“reactor Real-Time Preview”对话框中预览模拟的效果（参见图 8-63），然后单击 reactor工具栏中的“Create Animation”按钮，生成 reactor 动画的关键帧。最后，参照图 8-64 所示设置场景的渲染参数，进行渲染输
44、出，即可生成转动的风车动画，效果如图 8-65 所示。.知识库.本实训中使用马达为风叶提供旋转力。在 reactor 系统中，马达属于反应器对象，它可以使用运动物体以指定转速绕转轴旋转。除马达外，3ds Max 还为用户提供了平面、弹簧、线性缓冲器、角度缓冲器、玩具车、风、断裂和水等 8 种反应器对象，用途如下。平面：使用 reactor 工具栏中的按钮可创建平面。当平面属于刚体时，在模拟动画中，任何物体无法逆向穿过平面。常使用平面的这一特性来限制物体的运动（例如，作为自由落体运动的地面、作为运动场景的墙壁等）。弹簧：使用 reactor 工具栏中的阿牛可以创建弹簧。为弹簧指定连接对象并调整其
45、物理属性，即可模拟现实中弹簧两端物体的运动。线性缓冲器和角度缓冲器：使用 reactor 工具栏综合功能的按钮和可以分别创建线性缓冲器和角度缓冲器。其中，线性缓冲器类似于长度为 0、阻尼很大的弹簧，它保持连接在它上面的对象间的相对位置不变（对象可以绕连接点自由旋转）；角度缓冲器用于约束两个刚体间的相对方向。风：使用 reactor 工具栏中的按钮可以创建风。风用于为场景添加线性外力，以模拟现实世界中风的效果。玩具车：使用 reactor 工具栏中的按钮可以创建玩具车。玩具车用于快速的创建和模拟汽车类物体的运动，而不必设置过多约束。破裂：使用 reactor 工具栏中的按钮可以创建破裂。破裂用于
46、模拟对象碰撞后碎裂并产生小碎片的动画。水：使用 reactor 工具栏中的按钮可以创建水。水用于模拟自然界中的液体，以及物体在液体表面浮沉、生成波浪和涟漪的效果。综合实训制作飞机飞行动画 在实训中，我们将创建图 8-66 所示的“飞机飞行”动画。读者可以通过此例进一步熟悉一下动画关键点的创建方法，以及动画约束和动画控制器的使用方法。创建时，首先使用路径约束创建飞机沿路径飞行的动画；然后使用 TCB旋转控制器和方向约束创建飞机的翻滚动画；最后，使用注视约束创建摄影机的跟踪拍摄动画。步骤 1 打开本书提供的素材文件“飞机模型.max”然后单击“辅助对象”创建面板“标准”分类中的“虚拟对象”按钮，再
47、在顶视图中飞机模型附近单击并拖动鼠标，创建一个虚拟对象，如图 8-67 所示。步骤 2 单击工具栏中的“选择并链接”按钮，然后单击飞机模型并拖动鼠标到前面创建的虚拟对象上，在释放鼠标左键，将飞机模型链接到虚拟对象中，如图 8-68 所示。知识库 将运动物体链接到虚拟对象后，运动物体将随虚拟对象产生相同的运动，且渲染时虚拟对象不会渲染出图像。制作复杂动画时，通常将动画分解为几个简单动画，然后使用虚拟对象创建出各简单动画，再将运动物体链接到虚拟对象即可。步骤 3 选中虚拟对象，然后选择“动画”“约束”“路径约束”菜单，再单击场景中的曲线，将虚拟对象约束到曲线上，并调整路径约束的参数，如图8-69
48、所示。至此就完成了飞机沿路飞行动画的创建。步骤 4 参照前述操作，使用“虚拟对象”工具在顶视图中飞机模型附近再创建一个虚拟对象，并链接到“步骤 1”创建的虚拟对象中，如图 8-70 所示。步骤 5 利用工具栏中的“对齐”按钮，将“步骤 4”所建虚拟对象的局部坐标与“步骤 1”所建虚拟对象的局部坐标对齐，以防止后面进行方向约束时飞机的方向发生偏移。“对齐当前选择”对话框的参数设置如图 8-71 所示。步骤 6 选中场景中的飞机模型，然后选择“动画”“约束”“方向约束”菜单，再单击“步骤 4”创建的虚拟对象，使飞机的方向始终与虚拟对象想匹配。步骤 7 选中“步骤 4”创建的虚拟对象，然后打开“运动
49、”面板，选中“制定控制器”卷展栏中的“旋转：Euler XYZ”项，再单击“指定控制器”按钮，利用打开的“指定旋转控制器”对话框为虚拟对象指定“TCB 旋转”控制器（若不指定该控制器，在后续操作中无法旋转虚拟对象），如图 8-72 所示。步骤 8 选中动画和时间控件中的“设置关键点”按钮，开启动画的手动关键帧模式；然后拖动时间滑块到第 0 帧，并单击“设置关键点”按钮，记录当前帧为关键帧。在拖动时间滑块到第 110 帧，并记录当前帧为关键帧，如图 8-73 所示（此时，从第 0 帧到第 110 帧，飞机沿路径曲线正常飞行）。步骤 9 如图 8-74 所示，拖动时间滑块到第 130 帧，然后在局
50、部参考坐标系中将“步骤 4”创建的虚拟对象绕 Y 轴旋转 180，并记录当前帧为关键帧（此时，从第 110 帧到第 130 帧，飞机沿路径飞行的同时绕 Y 轴旋转 180）。步骤 10 拖动时间滑块到第 150 帧，然后再局部参考坐标系中将“步骤 4”创建的虚拟对象绕Y 轴再旋转 180，并记录当前帧为关键帧（此时，从第 130 帧到第 150 帧，飞机在沿路径飞行的同时将绕 Y 轴再旋转 180）。至此就完成了飞机翻转动画的创建，单击“设置关键点”按钮退出动画的手动关键帧模式即可。步骤 11 选中摄影机，然后选择“动画”“约束”“注视约束”菜单，再单击飞机，设置摄影机的注视目标为飞机，注视约