基于3DS MAX制作动画课件文档格式.docx

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课件；

频分复用；

AutoCAD；

3DSMAX

TheMakingofAnimationCoursewarebasedon3DSMAX

Abstract

Alongwiththedevelopmentofcomputerandnetworktechnology,wehaveenteredinanageofinformation,world-shakingchangeshavetakenplaceinthestylesofpeoples'

life,studyandwork.Inthemodernteaching,thetraditionalPPTcoursewaregraduallycouldn'

tmeetthedailyneeds,soanimationcoursewareiscomingtotheforefrontwithitsillustrationsandpictures,musicandpicturesaswellasillustratedbeautifulcoordination.Throughtheanimationdemonstrateing,itcanbeeasierforstudentstounderstandsomeknowledgewhichismoretheoreticalandabstract.

Thisthesis,mainlyresearchtheworkingprinciple,realization,andpracticalapplicationofFDM（frequencydivisionmultiplexing）inPrinciplesofCommunicationsaswellasshowthisprocessbymakingAutoCADmodeland3DSMAXanimation.ThisthesiswillintroduceprincipleanddetailedapplicationprospectsofFDM,modeling,trimming,keyframesetting,theallocationoftime,andlaterrenderingof3DSMAX,suchastexture,mapping,camera,etc.ItwillalsouseVRayrenderertorendermaterials.Finally,beenappendedsomespecialeffects,itwillcometobeananimationcourseware.

Keywords:

animation,courseware,FDM,AutoCAD,3DSMAX

目录

摘要I

AbstractII

1.前言1

2.开发工具介绍1

2.1AutoCAD2008简介1

2.23DSMAX简介1

2.3VRay渲染器的特点2

3.频分复用介绍2

3.1频分复用的技术要点2

3.1.1复用的概念2

3.1.2频分复用的原理和特点3

3.1.3正交频分复用4

3.2频分复用的应用4

3.2.1主要应用4

3.2.2广播电视4

4.制作FDM原理动画5

4.1创建CAD模型5

4.1.1创建图层5

4.1.2绘制图形5

4.2创建动画模型6

4.2.1导入CAD模型6

4.2.2创建各个模型6

4.3材质9

4.3.1制作材质9

4.3.2赋予材质11

4.4动画12

4.4.1创建摄像机12

4.4.2关键帧的创建13

5.制作FDM应用动画16

5.1建模17

5.1.1建立所有的模型17

5.2材质18

5.2.1创建普通材质19

5.2.2创建VRay材质19

5.2.3赋予材质21

5.3动画21

6.总结22

参考文献23

致谢24

1.前言

传统的教学模式是：

通过已经发生或做过的事，对现在的知识进行学习，进而理解、掌握，也就是把过去的东西学会、弄懂。

这种学习模式在一定程度上会带来教育的滞后性。

当社会需要某种人才时，可能会无法提供这种人才。

而经过一段时间的培训后，人才是培训出来了，可能社会又不需要这种人才了。

因此，传统的教学模式就是能满足当前的教学需求了。

多媒体教学就在这样的大背景下应运而生了。

运用多媒体制作的课件，无疑会让学生们产生耳目一新的感觉。

多媒体课件能够让学生对课程产生更浓厚的兴趣，对所学的知识有更直观的感受。

而用3DSMAX制作的课件，更是将这种优势发挥地淋漓尽致。

3DSMAX具有PPT、Flash等传统多媒体课件所不具有的特性——效果非常逼真。

2.开发工具介绍

2.1AutoCAD2008简介

AutoCAD是Autodesk公司的主要产品之一，在工程制图、工业制图、服装加工、建筑设计、电子工业等领域有着非常广泛的应用,是世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第一。

用CAD绘图不仅能加快作图的速度，还能提高绘图的精度。

CAD的主要功能就是平面绘图、编辑图形和三维绘图。

但更侧重于平面绘图和编辑图形，三维绘图因其编辑和渲染能力有限，用得并不广泛。

CAD广泛用于辅助建模。

需要注意的是，文件另存格式的版本不能太高，太高的话，低版本的CAD就打不开了。

习惯上保存为2008版本的。

2.23DSMAX简介

3DSMAX是美国Autodesk公司开发的一个编辑处理三维图像的软件。

经过近十几年的发展，它已经成为了一个业内广泛使用的三维制作设计软件。

业内习惯称之为MAX。

MAX已经广泛应用于工业、展示、建筑环境、影视动画特效、虚拟现实等领域。

[1]

相对于它所提供的功能，其价格并不算高，所以它的性价比是非常高；

MAX与其他软件容易配合，尤其是CAD。

在CAD绘制平面图，再导入MAX进行建模，已经成为了业界普遍的模式；

最后，MAX拥有庞大的用户基数，并且在网上可以找到非常丰富的资源，为我们的自学和与别人交流提供了很大的方便。

2.3VRay渲染器的特点

（1）真实性：

VRay的作品可以得到非常精美的照片级效果，阴影真实，材质表现很到位。

这一点，对制作室内表现图来说，是有很高的实用价值的。

（2）全面性：

VRay的适用面相当广泛，几乎可以涵盖所有领域，诸如室内采光、建筑渲染、建筑建模、工业设计、影视动画制作等。

（3）灵活性与高效性：

可以自由地调整参数，来达到自己想要的效果，修改起来非常方便。

3.频分复用介绍

3.1频分复用的技术要点

3.1.1复用的概念

复用就是若干个信号在同一时间使用同一个信道进行通信的过程。

当一条信道的传输能力可以满足多路信号的需求时，这条信道就可以被多路信号使用了。

电话系统就是一个很好的例子。

通常情况下，它的主干线都会有数千甚至上万个信号在同一根光纤或同轴电缆中传输。

复用的目的就是为了充分地利用信道的频带或时间资源，从而提高信道的利用率。

信号的复用通常有两种方法，即时分复用（timedivisionmultiplexing，TDM）和频分复用（frequencydivisionmultiplexing，FDM）。

时分复用在固定电话网中被广泛采用，是长途电话的一种标准体制。

原则上时分复用可以用来传送任意时间离散信号，但是电话骨干网，必须遵循国际标准。

国际电报电话咨询委员会（CCITT）为时分复用的信号格式、群路结构制定了详细标准。

[2]频分复用主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。

3.1.2频分复用的原理和特点

（1）原理：

频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。

在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道），每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。

在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。

图3.1.2给出了频分复用的原理框图。

图3.1.2频分复用系统组成原理框图

在发送端，首先使各路基带话音信号通过低通滤波器（LPF），以便限制信号的最高频率。

然后将各路的信号调制到不同的载波频率上，使得各路信号搬移到各自的频段范围内，合成后送入信道传输。

在接收端，采用一系列不同中心频率的带通滤波器分离出各路已调信号，它们被解调后即恢复出各路相应的基带信号。

为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率

，

，…，

，以使各路已调信号频谱之间留有一定的防护频带。

[3]

（2）特点：

1　相邻载波之间的间隔为：

，式中

为已调带宽，

为防卫（防护）带宽。

2　频分复用的优点比较明显，就是它允许复用的路数很多，信道的复用率高，分路也很方便，技术比较成熟。

3　频分复用的缺点是设备太复杂，需要很多的元器件，还要求接收端必须提供相干载波。

滤波器的制作比较繁琐，并且在复用、传输、调制、解调等过程中或多或少地会引入非线性失真，从而对各路信号产生相互干扰。

[4]

3.1.3正交频分复用

正交频分复用（OFDM）能够让数据以相对高的速率在延迟比较严重的信道中传输。

OFDM的宗旨是把一个高速的数据流分解成许多低速的子数据流，并让它们以并行方式在多个子信道上传输。

这样，在每个子信道上，码元持续时间比信道的最大延迟小，从而达到消除码元干扰的目的。

[5]

3.2频分复用的应用

3.2.1主要应用

FDM技术主要用于模拟信号，普遍应用在如载波电话系统，调幅广播，调频广播，广播电视，卫星直播电视，闭路电视（CATV）广播，模拟移动电话，通信卫星中的频分多址（FDMA）等系统中。

下面简要介绍一下广播电视的原理。

3.2.2广播电视

由电视塔发射的电视节目称广播电视，也称地面广播电视。

OFDM最先在数字广播电视系统中等到应用，数字音频广播（DAB）最先正式使用OFDM标准。

OFDM可以有效提高抗干扰能力，满足电视系统的传输要求。

[6]

电视技术是传送图像的技术，电视广播系统实际上是单方向传播图像信息的通信系统。

电视传送图像的过程从根本上讲是光和电互相转换的过程。

作为一个图像通信系统，电视传送图像的系统框图如图3.2.2所示。

[7]

图3.2.2电视传送图像的系统框图

4.制作FDM原理动画

4.1创建CAD模型

4.1.1创建图层

为了区分不同层次的图形，就需要创建新的图层。

单击图层前的“图层特性管理器”对话框，在对话框的左上角，单击“新建图层”即可创建一个新的图层。

尽量给每个物体都创建图层，这样在导入MAX后，可以将不同的物体分隔开来。

如图4.1.1所示。

[8]

图4.1.1创建图层

4.1.2绘制图形

本次平面图的绘制首先将图3.1.2的简化，得到如图4.1.2所示的图形。

图4.1.2画出框图

4.2创建动画模型

4.2.1导入CAD模型

启动MAX，执行菜单栏中的“文件”/“导入”命令，将“毕设.dwg”文件导入到场景中。

如图4.2.1所示。

图4.2.1导入的CAD文件

4.2.2创建各个模型

（1）将各图层分别选中，在修改面板中，将“在渲染中启用”和“在视口中启用”前的复选框勾上。

如图4.2.2所示。

图4.2.2a启用渲染

（2）创建信号模型。

打开顶视图，创建一个长方体，长、宽、高都为9，作为信号模型。

对照三个视图，将其调整到适当位置。

按住shift键，移动即可复制，选择。

如图4.2.2b所示。

4.2.2b创建并复制信号模型

（3）创建带通滤波器模型。

在顶视图创建一个长方体，长、宽、高分别为5、10、3，分段为4、6、4。

在修改器面板加入“编辑多边形”，选择“顶点模式”，在左视图，框选中间的顶点，调整顶点的分布。

再选择“多边形模式”，选择中间四个面，挤出，设置挤出高度为0.5。

另外一侧也是同样的做法。

如图4.2.2c所示。

图4.2.2c调整并挤出面

（4）创建一个管状体1，半径1为1，半径2为0.5，高度为2。

再创建一个管状体2，半径1为2，半径2为0.9，高度为1。

将管状体2和管状体1对齐，对齐方式为Y轴中心对齐。

如图4.2.2d所示。

图4.2.2d对齐

（5）选定管状体1，在“基本标准体”的下拉列表中选择“复合对象”，选择“布尔”，“拾取操作对象B”，作布尔运算。

如图4.2.2e所示。

图4.2.2e布尔运算

（6）6.在顶视图创建长方体，长、宽、高分别为2、4、0.1，复制一份，并将这两份分别与图4.2.2e的模型对齐，对齐方式分别为Y轴的最小对最小和最大对最大。

选中两块长方体，设置角度捕捉为60度，进行旋转复制。

效果如图4.2.2f所示。

4.2.2f旋转复制

（7）将中间的管状体分别与这6块长方体做布尔运算，做出一个类似螺母的模型。

效果如图4.2.2g所示。

图4.2.2g螺母

（8）在前视图，沿X轴将将螺母镜像一份。

将两个螺母调整到合适的位置，并将这三个模型再复制两份，生成另外两个带通滤波器的模型。

如图4.2.2h所示。

图4.2.2h完成带通滤波器

（9）总体结构的建模完成增加MAX文本后，效果如图4.2.2i所示。

4.2.2i整体效果

4.3材质

4.3.1制作材质

（1）打开MAX的材质编辑器，选择一个空白的材质球，打开贴图卷展栏，在“漫反射颜色”右边的贴图类型上点击添加位图。

如图4.3.1a所示。

图4.3.1a材质编辑器

（2）在弹出的“材质/贴图浏览器”中选择“位图”，弹出“选择位图图像文件”对话框，在“选择位图图像文件”对话框中选择对应的材质文件夹中的“信道.jpg”的图片，点击“打开”，即可为材质添加位图。

如图4.3.1b所示。

4.3.1b选择位图图像

（3）同样的道理，可以制作带通滤波器、螺母的材质，这里就不一一赘述了。

4.3.2赋予材质

（1）在透视图中将已经创建好的材质球直接拖拽到对应的模型上即可。

注意，应该把“在视口中显示贴图”点击选中，否则，在视图中就看不到贴图了。

如图4.3.2所示。

图4.3.2a赋予材质

（2）所有对对象都被赋上材质后，渲染的效果。

如图4.3.2b所示。

图4.3.2b渲染效果图

4.4动画

4.4.1创建摄像机

（1）进入创建面板，选择摄像机栏，点击“目标”按钮，在顶视图中创建摄像机。

将视图切换到摄像机视图，查看效果并调整，如图4.4.1a所示。

[9]

图4.4.1调整摄像机位置

（2）打开摄像机的修改面板，调整摄像机参数，设置镜头参数和视野大小，勾选手动剪切，调节远距剪切和近距剪切，进入摄像机视图查看效果，参数设置，如图4.4.1b所示。

图4.4.1b摄像机参数和景深参数

4.4.2关键帧的创建

（1）开启自动关键点。

将时间滑块拖至第0帧，调整摄像机的视角，使模型为远景。

按下“设置关键点”按钮。

因为是远景，透视图中几乎看不到模型。

如图4.4.2a所示。

图4.4.2a第0帧

（2）依次将时间滑块拖到第50、100、150、200、240帧，再调整摄像机视角，产生拉近的图像。

这样就可以形成摄像机逐渐拉近模型的动画。

如图4.4.2b所示。

4.4.2b第240帧

（3）将时间滑块拖到第290帧，调整摄像机，让整个模型中正平直。

从290帧开始，摄像机就静止了。

运动的是信号模型和波形模型。

如图4.4.2c所示。

图4.4.2c摄像机静止前

（4）将除了信号模型和波形模型的所有模型都冻结了，这样可以减轻电脑的负担。

将时间滑块拖到289帧，将信号模型摆放在正确的位置。

将坐标04这个层的“对象属性”中的“可见性”设为0，而01-03这三个层的“可见性”设置为1。

按下“设置关键点”。

如图4.4.2d。

图4.4.2d设置可见性

（5）将时间滑块拖到第409帧，即信号模型进入加法器之前。

信号模型移到适当位置，01-03这三个层的“可见性”仍为1，04层的可见性仍然为0。

如图4.4.2.e所示。

图4.4.2e进入加法器

（6）将时间滑块拖到444帧，这时，信号模型已经通过了加法器，三个信号模型要叠加在一块。

把三个都在Y轴上压缩到原来的1/3，再把三个信号模型堆叠起来。

01-03这三个层的“可见性”变为0，04层的可见性变为1。

并把三个波形模型搬移到04层这个坐标上。

如图4.4.2f。

图4.4.2f第444帧

（7）将滑块拖到559帧，在信号模型通过带通滤波器之后。

信号模型还是按照信道的轨迹运动。

但这时，三个信号的波形已经不在同一个坐标上了。

所以01-03这三个层的“可见性”变为1，04层的可见性变为0。

并把三个波形模型重新搬回到01-13层这三个坐标上。

如图4.4.2g。

如图4.4.2g第559帧

（8）将滑块拖到600帧，这时，信号模型已经经过乘法器，波形模型又回到了最初的位置。

如图4.4.2h所示。

图4.4.2h第600帧

5.制作FDM应用动画

5.1建模

5.1.1建立所有的模型

（1）建立房间模型。

分别在顶视图、前视图、左视图建立长方体。

建立类似房间效果的模型。

效果如图5.1.1所示。

[10]

图5.1.1a房间模型

（2）建立简易摄像机模型。

镜头外壳和把手要用可编辑多边形调整外形。

在左视图调整镜头外壳的外形，在顶视图调整把手的外形。

用到的是可编辑多边形中的顶点模型。

效果如图5.1.1b所示。

图5.1.1b摄像机模型

（3）利用立方体，可以建立简易的电视机模型。

红色部分是电视机的logo。

效果如图5.1.1c所示。

图5.1.1c电视模型

（4）建立信号发射塔和信号的模型。

塔身部分，加入可编辑多边形，选择多边形模型，选择顶面，做5次倒角，每次倒角的高度为5，轮廓量为-0.1。

这样就可以得到越来越尖的塔身模型了。

效果如图5.1.1d所示。

图5.1.1d发射塔模型

（5）至此，建模已经完成。

整体效果如图5.1.1e所示。

图5.1.1e整体效果图

5.2材质

5.2.1创建普通材质

将地板设置成草坪的材质，侧墙设置成为渐变色的材质，前方的墙设置为渐变色和竹子的材质。

摄像机身设置为普通的贴图材质，镜头设置成为镜头贴图。

电视的边框和logo也设置成为相应的材质。

如图5.2.1所示。

图5.2.1创建材质

5.2.2创建VRay材质

（1）电视的画面材质要用到VRay材质编辑器。

先选择一个材质球，点击“Standard”按钮，在弹出的“材质/贴图浏览器”中选择“VRayLightMtl”。

如图5.2.2所示。

图5.2.2aVRay材质面板

（2）给VRay赋贴图。

将材质编辑器里的贴图拖拽到VRay材质球的Opacity里，方法选择“复制”。

如图5.2.2b所示。

图5.2.2b复制贴图

（3）添加VRayMtlWrapper。

点击“VRayLightMtl”，在弹出的“材质/贴图浏览器”中选择“VRayMtlWrapper”，选择“将旧材质保存为子材质”。

如图5.2.2c所示。

图5.2.2c添加VRayMtlWrapper

（4）解决材质暴光问题。

使VRayMtlWrapper产生Generate（积压）效果。

将Generate的值设置为2，再点击“标准_24（VRayLightMtl）”，回到VRayLightMtl面板，设置Color为0.5。

如图5.2.2d所示。

[11]

图5.2.2d解决暴光问题

5.2.3赋予材质

将各个模型的材质分别拖拽，赋予它们。

效果如图5.2.3所示。

图5.2.3材质赋予

5.3动画

实现两个画面的切换。

这里的动画与前面4.3动画的内容相似，在相应的关键帧设置对象的“可见性”即可，就不再赘述了。

完成所有动画的渲染后，用AE（AdobeAfterEffect）将视频片段加入一些特效后，合成为一个完整的动画课件。

下面是一些视频的效果截图。

如图5.3。

图5.3动画效果

6.总结

多媒体课件作为教师的好帮手，广泛运用在平时的教学过程中，现在已经逐渐成熟。

这同时也推动了多媒体课件的发展。

尤其是3DSMAX这个强大的软件的加入，使得多媒体课件更有前景。

3DSMAX课件可以将一个物体表现得最接近真实效果，这是传统的课件，诸如Flash课件、PPT课件等实现不了的。

MAX还有很多的插件，能提供各种不同的需求。

比如本次论文中使用的VRay插件。

它比MAX自带的渲染器要好很多，在本论文中，可以得到一个类似于电视荧屏的效果，而MAX自带的材质，就没有这么好的效果。

使用MAX制作课件，就要表现出MAX的优势，否则，还不如用PPT或者Flash做课件。

我们有理由相信