張錦鴻 楊勝斌

摘 要： 三維虛擬場景正廣泛應用于各行各業(yè)，包括科學模擬、城市規(guī)劃、影視娛樂、產品制造、游戲設計、廣告宣傳等。以肇慶工商職業(yè)技術學院三維虛擬校園場景為設計基礎，運用生動有趣的建筑生長動畫技術來展示校園文化與環(huán)境氛圍，深入探討了基于3DS MAX來實現(xiàn)三維場景生長動畫的理論依據和設計方法。通過詳細介紹三維場景生長動畫的生長方式，揭示三維虛擬校園場景中建筑生長動畫的具體制作過程，為推進數(shù)字校園和數(shù)字城市的應用提供了實例參考。

關鍵詞： 虛擬場景； 3DS MAX； 生長動畫； 三維校園； 數(shù)字城市

中圖分類號：TU205 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）02-22-03

Design and implementation of scene growth animation based on 3DS MAX

Zhang Jinhong， Yang Shengbin

（Zhaoqing Business and Vocational Technical College， Zhaoqing， Guangdong， 526020， China）

Abstract： 3D virtual scene is widely used in life， including science simulation， urban planning， the film and television entertainment， product manufacturing， game design， advertising， etc. Based on 3D virtual campus scene of Zhaoqing Vocational Technical College as the design basis， the lively and interesting buildings growth animation are used to show the campus culture and environment atmosphere. Realizing 3D scene growth animation based on 3DS MAX and design methods are explored. A detailed introduction of 3D scene growth animation is presented. A 3D virtual campus scene construction growth animation of the specific production process is revealed in order to promote the digital campus and provide reference for the further application of digital city.

Key words： virtual scene； 3DS MAX； growth of animation； three dimensional campus； digital city

0 引言

所謂場景生長動畫，就是運用3D虛擬技術展現(xiàn)物體從無到有、從少到多、從離到合的一種動態(tài)構建過程，通過一定的藝術加工從不同視覺角度，生動巧妙地賦予建筑場景具備“生命氣息”。在生長動畫中，場景里的鋼筋、水泥、樓板、門柱、玻璃、磚石、道路等無生命的材料瞬時變得生機勃勃，開始展現(xiàn)它們活靈活現(xiàn)的一面[1]。場景生長動畫，為今后的空間模擬、場景動畫、虛擬彷真、建筑模擬及特效制作等三維制作行業(yè)添加上重要的一員[2]。下面我們分三大部分來介紹場景生長動畫的表現(xiàn)方式，以及如何使用生長插件來制作生長動畫。

1 場景生長動畫的生長方式

在設計“三維虛擬校園漫游動畫”項目中，經過大量時間、人力、精力的制作后，我們總結出三維場景生長動畫中的生長方式，大致可分以下幾種。

1.1 旱地拔蔥式

從很多廣告或者影視片里面，可以看到這種較新的方式。大致是：一棟新的建筑，奇跡般地如同升降機一樣，從地面開始生長，或者是從地下迅速地冒出來，好像是建筑物預先就是在地底下已經建好了，然后搭乘電梯直接升上來。這種建筑生長動畫的魅力，除了便于演示，最直觀的感受就是善于營造出讓人驚嘆的“奇跡感”，令人印象深刻，如圖1、圖2所示。

圖1 圖2

1.2 高空飄落式

就像天空下雨，然而此時下的不是雨水，而是建筑材料從天而降，也類似于空中的起重機吊裝，把一個建筑物分成幾個大版塊，它們從空中懸浮著飄過來。然后這幾個大版塊如同立體的“俄羅斯方塊”，從天空自動地落下、拼合，組成一座或幾座完整的建筑[3]。當前生長動畫又有一些更加神奇的演化，此時建筑材料被演繹成一群好奇的蜜蜂，朝著某個深深吸引它們的花壇成群地飛去，最后筑成一棟摩天大廈。如圖3、圖4為高空飄落式。

圖3 圖4

1.3 地基翻轉式

地基翻轉式基本有兩種形式，第一種：建筑物整體如同原地空翻跟頭的魚（簡稱鯉魚打挺），它就這樣翻一下，大樓就出現(xiàn)在面前。第二種比較震撼一點，是把建筑物連同地基當成整體，而地面則是一個沒有地基的深坑。建筑以地基為軸，在深坑里如同蹺蹺板翻轉一下。只不過，這個蹺蹺板翻轉了180度，出現(xiàn)一棟建筑物[4]。一般可以根據不同的翻轉軸得到不同的翻轉方向，也可以是原本一棟舊樓，經過180度的翻轉，得到另外一棟新樓，這時的翻轉應該快速一點，以達到偷天換日的視覺效果。如圖5、圖6為地基翻轉生長方式。

圖5 圖6

1.4 層疊上升式

層疊上升式也是經常被引用的，主要因為它比較符合物體的生長形式。建筑物按照一定的層次從地基開始一節(jié)節(jié)往上拉升，就像地面賦予它無限的生命力使得它迅速茁壯成長，同時建筑的玻璃、門窗或者磚墻也如同多米諾骨牌似地節(jié)節(jié)往上翻，能給人如同鮮花怒放的視覺沖擊。如圖7、圖8所示。

圖7 圖8

1.5 迷霧障眼式

迷霧障眼式是比較讓人抓狂且無厘頭的生長方式。就類似于武俠片中的決斗時刻，劍拔弩張之際，其中一個角色說：“嘗嘗我的煙霧彈！”瞬時，他就逃跑消失不見了。在建筑生長動畫中的體現(xiàn)大致如下：已經有了好多種生長方式，想再加一些新鮮點又引人注目的方式，然而又不想用太復雜的技術，此時可以讓鏡頭前出現(xiàn)眼花繚亂的光線或者煙霧繚繞的效果，它的眩光和迷霧效果消失后，一棟新的建筑，堂而皇之地出現(xiàn)在大家的眼前。這種方法在卡通動畫片里面也運用得非常多，如動畫片里夸張地表現(xiàn)一個人被一堆人毒打，被打之前好好的，七手八腳的畫面過后，那人的樣貌就直接變成殘缺破損的模樣了[5]。

1.6 無中生有式

該方式最早可能是從一些汽車的廣告短片里演繹出來的。汽車的各個零件，散落在環(huán)境的各個局部，然后它們受到某種召喚，類似于變形金剛的各部分零件，通過拼接、組合還原成一個整體。比如在建筑動畫里面，就好像是建筑的各個較小的局部散落于大環(huán)境的各個地方，還原、組合成一個新的建筑，在這個過程中，建筑物的各個零件可以通過各種不同的運動方式前來組合，配合上一定的節(jié)奏感就可以產生讓人驚嘆的眩目效果。如圖9、圖10所示。

圖9 圖10

以上的幾種方式，如果用于設計比較大的場景，因建筑物比較多，要讓整個動畫更生動，更壯觀地生長，就需要把多種生長形式相結合，這樣的生長方式不僅能讓人大飽眼福，還能讓人感嘆這世界的變化之大，可謂是滄海桑田。

場景生長動畫，一開始多用于房地產項目，由于其特殊的動畫形式，逐漸受到各大設計領域的青睞，比如影視特效、產品廣告、建筑工程模擬、游戲動畫等都開始更多地應用。在我們的三維校園漫游動畫里運用到多種生長動畫方式，給整個校園場景添加不少的視覺沖擊力[6]。建筑本是死物，它是由各種鋼鐵，水泥，玻璃等構成的無機世界；建筑又是有生命的，它也有表情，它的形態(tài)和出場方式，能夠帶給我們激情、歡樂、幽默、驚嘆等多種情緒。

2 場景生長動畫插件的使用方法

以上我們分析了場景生長動畫的生長方式，下面我們來介紹生長動畫插件的操作界面以及它的使用方法。

場景生長動畫要求設計不同的生長方式，需要添加大量的關鍵幀[7]，每一小塊建筑物材料都會產生相應的運動，因此人工的逐一添加關鍵幀是不可能完成的，需要一個能大大提高我們工作效率的插件，聚光制作的一個生長插件是當前非常熱門的場景生長插件。我們通過3DSMAX中運行腳本來安裝插件，最終該生長插件的界面如圖11所示。

插件中主要通過幾種變換命令來實現(xiàn)模型的生長，將這幾種變換命令合理地進行組合即可產生多種生長方式，以下介紹這幾種變換命令。

⑴ 可視化變換命令：可視化即是它的透明度，它是制作物體從無到有最普遍的形式，場景中的模型原本就已經創(chuàng)建好，然后把它的透明度打上關鍵幀，讓它的透明度從零漸變到透明度百分之百，這樣物體就從完全透明過度到完全可視。

⑵ 移動變換命令：物體從別的地方移動過來?？梢允荴YZ任何的一個方向軸，讓人們感覺物體就像是從別的地方千里迢迢趕來。

⑶ 旋轉變換命令：物體旋轉能較大程度提高動畫的觀賞性，所以適當?shù)刈龀鲆恍┬D動畫能給場景添加更多的亮點。

⑷ 縮放變換命令：縮放生長是最符合物體生長規(guī)律的，畢竟好多物體的生長都是從小到大的生長，這樣讓物體的生長更具真實性。

以上四種變換命令只有相互結合、合理使用，才能產生形式各異的多種生長方式，而如果要制作出炫目的場景生長動畫，還需要非常熟練地把握好關鍵幀里的時間間隔，這樣最終才能輸出連貫順暢的動畫。

圖11 生長插件界面

3 場景生長動畫制作演示

有了生長動畫插件，我們再來演示一下最終動畫的制作，以旱地拔蔥為例：一整排的建筑物要依次拔地而起，在3DSMAX中，我們首先要確定每一棟建筑物它是一個可編輯多邊形，然后將這多個可編輯多邊形全部選中，點擊3DS MAX菜單下的創(chuàng)建組[8]，我們創(chuàng)建一個生長組，同時在創(chuàng)建組時給它命名為：“學生宿舍”。這個組就是我們在生長插件里要拾取的生長動畫組，按照預期想好的生長順序，比如建筑物由遠到近的生長，將它的參數(shù)設置為如圖12所示的結果。

圖12 學生宿舍生長參數(shù)設置

此時只要點擊操作面板中的“拾取”，將鼠標選中已經創(chuàng)建好的“學生宿舍”組，因為這里只做拔起這么一個動畫，它只包含物體在Z軸上的位移運動，所以我們勾選“移動”復選框，在軸的復選框中選Z軸，運動持續(xù)時間與時間間隔都設置為10，即是10幀，而距離即是建筑物拔起的高度，這里會根據系統(tǒng)原先設計的單位大小而定。最終我們點擊面板中的“創(chuàng)建”，即可完成這次拔動的生長動畫。如果拔起的高度、速度不是我們預期的結果，這時可以選中剛產生的所有關鍵幀，按鍵盤上的Delete鍵，再回到生長插件面板，重新設置參數(shù)，再次點擊“創(chuàng)建”按鈕即可，一定要達到滿意的效果才進行其他動畫的設置。

制作整排學生宿舍按照由遠到近的次序依次拔地而起，生長前后的圖片對比如圖13、圖14所示。

圖13 圖14

4 結束語

三維場景生長動畫展現(xiàn)了各種主體建筑和景觀的生長變化過程，將凝固的、不變的場景空間動態(tài)化、生動化、趣味化，使得空間表現(xiàn)出豐富的層次，如果再加上相應節(jié)奏變化，就更能把建筑動畫推向更高層次的藝術效果，這種特殊的表現(xiàn)形式能極大豐富人們的視覺感受，讓觀眾更能清晰地觀賞到場景中建筑及景觀的構建原理和演變過程，將場景生長動畫應用于不同的領域，能突顯該行業(yè)的繁榮發(fā)展，正如校園生長動畫就能很好地展現(xiàn)校園的生機勃勃、飛速發(fā)展的現(xiàn)狀。

參考文獻：

[1] 王富偉.基于3dmax和VRP Builder平臺的數(shù)字校園虛擬漫游系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].中國科技信息，2009.24.

[2] 林軍政.3DSMax+vRay建筑動畫表現(xiàn)技法[M].清華大學出社，2009.

[3] 蔣子龍.三維虛擬場景人機交互與漫游技術研究[D].沈陽工業(yè)大學碩士論文，2010.

[4] 邱有春.虛擬校園場景建模和漫游系統(tǒng)實現(xiàn)[D].電子科技大學碩士學位論文，2009.

[5] 李芳，肖紅.楊波.三維數(shù)字校園的設計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真技術，2010.1.

[6] 劉藝，張坤.3ds max在虛擬校園立體圖制作中的應用[J].大眾科技，2011.7.

[7] 施貴剛，程效軍.網絡虛擬校園三維建模方法研究與實現(xiàn)[J].工程圖學學報，2008.2.

[8] 廖毅.3ds max建模技術在虛擬現(xiàn)實中的應用[J].中國科技創(chuàng)新導刊，2011.18.