基于3DS MAX的建筑动画制作技术

袁永美

（山东信息职业技术学院 计算机工程系，山东 潍坊 261061）

基于3DS MAX的建筑动画制作技术

袁永美

（山东信息职业技术学院 计算机工程系，山东 潍坊 261061）

目前，建筑动画作为建筑表现的一种新形式和新技术得到快速发展和广泛应用。“建筑动画”课程开始在高职院校开设，但建筑动画制作技术没有统一标准，参考资料少，本文从建模、动画、渲染及后期合成等方面介绍了基于3DS MAX的建筑动画制作的关键技术，深入分析了各技术实现原理及优缺点，为建筑动画制作提供了有效的解决方案。

建筑动画；生长动画；插件；渲染

一、引言

近几年来，房地产业和计算机软硬件技术的发展带动了“建筑动画”的发展，所谓建筑动画就是通过计算机制作完成，用来表现建筑以及建筑相关环境的动画影片。制作者根据设计图纸，将建筑的外观、室内的设计、优美的景观、规划的蓝图等生活场景进行演绎和展示。建筑动画突破了效果图的平面化布局，比静态效果图表现得更加生动，可以鸟瞰整个城市全景，立体化地了解设计方案的规划布局。目前的建筑动画主要被应用于房地产广告宣传、工程投标、建设项目审批、环境介绍、古建筑保护和古建筑复原等。涉及的行业范围有房地产公司、规划院、建筑设计院、政府部门、电视台和广告传媒公司等。随着建筑动画制作技术的发展，“建筑动画”课程开始在高职院校开设，但建筑动画技术在各个动画公司之间还处于相对保密阶段，一个建筑动画影片需要团队合作才能完成，笔者根据近年来的教学经验，从建筑动画类型、制作思路、建模技术、动画技术、渲染技术及后期合成等几个方面说明基于3DS MAX软件制作建筑动画的关键技术。

二、建筑动画制作思路

建筑动画是诸多数字建筑表现形式的统称。按照建筑表现技术可分为建筑生长动画和建筑浏览动画；按照不同的表现主体，可以分为室外动画、室内动画和环境规划动画等；按照项目用途，可以分为说明类、广告类和专题类等。不同类别建筑动画有着不同的设计思路和表现方法，因此在制作时要对具体项目进行具体分析，然后制订出相应的解决方案。

建筑动画没有固定的制作步骤，但一般会遵循如下思路：

1.设计脚本

充分做好脚本规划和设计，找到项目的艺术风格，确定整体表现与细节表现部分，特别要决定哪些需要在3DS MAX软件中完成，哪些部分需要在后期软件中合成。

2.主体建模

主体建模主要包括主体建筑和地形创建，主体建筑模型追求精致但要有尽量少的线面数；地形按照整体布局一般在CAD中先绘制图纸或按照已有图纸建模，创建模型后先赋一个材质球，关键要根据实际材料名称给材质命名，具体材质设置在合并场景后完成。

3.动画设置

基本模型完成后，根据脚本规划可以设置摄像机漫游动画、建筑生长动画等。

4.创建环境

环境模型包括花草树木、人物、汽车和喷泉等，用于丰富整个场景。

5.材质灯光

详细设置材质贴图效果，创建3DS MAX灯光，表现光影效果。

6.渲染输出

渲染输出按不同媒体播放不同尺寸的动画文件。

7.后期合成

用After Effects软件加入景深、雾等特效，用Adobe Premiere软件实现音视频合成和输出影片。

三、建筑动画关键技术

1.建模技术

动画场景中模型数量较多，一般采用单模型建模最后合并场景的方法进行。应用3DS MAX基本建模技术，还要注意以下几点：

（1）单位设置。小场景一般使用毫米，大场景可以使用米，按实际尺寸建模。如果后期要合并带骨骼运动的人物模型，场景单位应设置为厘米，因为当前国内使用唯一的一套人物模型单位为厘米，若当前单位不是厘米，则人物模型中的蒙皮不能进行正常缩放。

（2）场景优化。场景中的模型个数、总面数、模型贴图与计算机刷新速度息息相关。当场景中模型个数超过2000个，总面数超过10万，计算机（配置不同会有变化）进行刷新就有困难。除了遵循精简建模原则，如尽量减少物体面数、单面建模、删除不可见面、尽量使用四边形面、用贴图代替模型、减少模型复杂度外，场景优化非常重要。场景合并后，将材质贴图调整为最后效果，然后将赋予同一材质的模型合并为一个模型，再将每个模型塌陷，这样会大大减少场景中的模型数和总面数，减少内存占用率。

（3）用插件创建环境模型。一般不用3DS MAX直接创建建筑动画配景，而用插件快速形成。

花草树木可用SpeedTree（快速树）或Tree Storm（树风暴）等插件直接创建，这类插件创建的树为模型树，可以修改树的形状，但点线面数较多，一般作为近景树。用SpeedTree插件创建的植物模型及渲染后的效果如图1所示。

Forest（森林）插件创建的树为面片树，每个对象仅是一个面片，材质需要制作者设置，分别在漫反射贴图通道和不透明度贴图通道添加彩色和黑白图片实现花草树木轮廓的显示，这种树占用空间少。设置对象始终朝着摄像机方向，可以避免出现漏洞，一般用于创建大批量远景树。用Forest插件创建的森林模型及渲染后的效果如图2所示。

RPC全息数据库是建筑动画中不可缺少的插件，它的原理是用两个交叉面片配合贴图实现花草树木、人物、喷泉、汽车等模型的显示。能产生真实的投影和反射效果，渲染速度快，材质效果已设置，制作者只需简单创建并设置大小即可，可以设置对象动画效果。RPC树模型及渲染效果如图3所示。

（4）配楼创建。建筑动画场景中的配楼一般用插件Greeble来快速创建。Greeble插件实际上是一个编辑修改器，可以把一个平面对象编辑成随意分布的楼盘，可以控制楼体疏密，最后通过给楼体侧面赋贴图表现楼体外观效果。这种建模方法主要通过贴图来实现，如图4所示。

2.动画技术

在建筑动画中可以使用3DS MAX中所有动画技术，就建筑表现而言主要用到摄像机浏览动画和建筑生长动画。摄像机浏览动画主要表现建筑场景的整体效果或局部细节，可以通过手动移动摄像机或设置摄像机移动路径两种方法实现。通过移动摄像机镜头或目标点记录摄像机位置实现摄像机灵活运动，速度可由制作者控制。为摄像机设置运动路径，方法简单但运动效果略显呆板。

建筑生长动画是建筑动画中最生动的部分，现在最常用两种方法实现。简单生长动画可通过3DS MAX编辑工具Slice（切片）实现，对已创建建筑模型使用切片命令，随着切片的移动实现建筑生长。另一种方法则是通过3DS MAX脚本语言实现，可以自己开发脚本代码在3DS MAX中运行，也可以直接使用各公司推出的脚本，如聚光制造公司推出的生长动画脚本使用简单有效。

3.渲染技术

近年来，3DS MAX渲染效果图常用默认扫描线渲染器和Vray渲染器，Vray渲染器渲染图像质量高但渲染时间长，不适合在微机上渲染较长片段的建筑动画，所以在微机上渲染建筑动画常用默认扫描线渲染器，这就意味着材质与灯光设置必须使用3DS MAX自身材质和灯光类型。

建筑动画场景较大，灯光设置一般采用环境光、主光和补光的打光方式，环境光一般采用复制多个目标聚光灯围成灯光阵列完成，每个目标聚光灯亮度较弱，设置边缘模糊的位图阴影；主光源采用目标聚光灯，亮度值大、设置边缘精晰的位图阴影；补光一般为从地面向上反射的光线，不设置阴影效果。在所有灯光中注意冷暖色对比。如图5所示为住宅小区建筑动画场景中灯光设置效果。

建筑动画渲染输出的帧数多、渲染时间长，而且在渲染过程中难免会出错，教学过程中发现，渲染输出文件为TGA格式比较方便。渲染前设置输出文件名如“住宅小区动画”，则渲染输出的每一帧以文件名加帧号方式命名如“住宅小区动画001.TGA”，若渲染过程从中间某个帧断开，下次渲染时输出文件名不变，仅修改渲染时间段即可。一个动画片，只要输出文件名不变，可以分多段渲染，最后形成以帧号作为文件编号的多个TGA文件，便于后期的合成与编辑。

4.后期合成

建筑动画在3DS MAX中渲染输出后，一般要在Adobe After Effects和Adobe Premiere两个软件中完成后期合成。After Effects软件主要完成图像颜色校正，添加特效如雾效、运动模糊和景深效果等。Premiere软件主要完成动画剪辑、添加音频和字幕等效果。

四、结束语

近年来，“建筑动画”课程在我院成功开设，毕业生进入广告传媒、房地产等行业进行专业的建筑动画制作岗位，与同行业中建筑平面效果图制作岗位相比职业岗位层次高。建筑动画兼有技术性与艺术性，是计算机技术结合电影的一个表现手法，一个项目就是一个复杂的工程，由各部门分工合作完成，建筑动画制作技术也是不断发展变化的，本文所阐述的各项技术为PC机上实现建筑动画制作提供了有效的解决方案，希望对广大建筑动画制作者有所启发。

[1]陈立,王文开,胡嫣,黄会祺.基于3DS MAX的三维虚拟校园动画漫游的实现[J].中国教育信息化,2010（224）:81-83.

[2]水晶石数学教育学院.3ds Max建筑动画制作[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[3]袁紊玉.建筑动画制作实战[M].北京:人民邮电出版社,2009:150-185.

（编辑：隗爽）

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1673-8454（2010）21-0067-03