毕业设计（论文）-基于Maya的轨道实训基地三维动画设计.docx

五邑大学本科毕业设计五邑大学毕业设计说明书毕业设计题目： 基于Maya的轨道实训基地 三维动画设计全套设计加扣3012250582 院 系 信息工程学院专 业 轨道交通自动化学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2016年5月21日摘要Maya是Autodesk旗下的一款著名的用来制作三维模型以及三维动画的软件。本毕业设计，“基于Maya的轨道实训基地三维动画设计”，其目的是把五邑大学校区内的轨道交通实训基地通过立体建模的方式呈现出来。同时为了使做出来漫游动画的效果更加逼真、接近现实，本设计采用了“红蓝”色差来实现立体视觉效果。本设计主要从建模、贴图、渲染以及视频合成部分来介绍如何从零开始将五邑大学的部分校区通过三维漫游的方式呈现出来。建模部分介绍由建立基本体开始，到搭建需要的模型，以及如何进行一些细节的细微调整。材质设定部分介绍分析了建模模型各部分的不同材质、贴图制作的原理以及要求，使用不同方法实现最终的目标效果及模型。对于动画制作、渲染输出以及视频合成部分的介绍，本设计从动画制作部分开始，就参数以及如何设置关键帧部分作出了相应说明；并介绍了渲染输出部分的格式、参数调节等方面，并利用视差的“红蓝”合成立体渲染效果动画。同时本设计还对视频合成部分做了后期的视频编辑处理，得到了最终的动画漫游效果。通过本设计的实践工作，实现了红蓝3D眼镜下的基于Maya的轨道实训基地三维动画设计，设计工作达到了预期效果。关键词 Maya；三维建模；立体视觉AbstractMaya is one of famous software from Autodesk Co. ltd which is used to build 3D model and 3D animation.This paper, 3D animation design of Railway Transportation training station based on Maya, its purpose to show the Railway Transportation training station of WU YI university by 3D model. At the same time, for the more real effect, the design used chromatic aberration of red & blue to achieve virtual reality effect.This design introduce how to show the Railway Transportation training station of WU YI university with 3D roaming effect by modeling, texture, rendering and video synthesis. During modeling part, it starts from how to build a base model and how to build the architecture, moreover it introduces how to adjust the details. In material setting part, it analyses the principles and requirements with different material and texture of modeling part, and it uses different way to achieve the final effect and model. For animation of rendering and video synthesis part, the paper build corresponding note about how to set key frame and parameter from the beginning to the end of animation; It introduces output format and parameter adjustment of animation part, and used chromatic aberration of red & blue to synthesis animation with virtual reality effect. Moreover, this design build a 3D video by synthesis to get the final virtual reality 3D animation.Through the practice of the design work, the paper realized the 3D animation design of Railway Transportation training station with red & blue 3D glasses and the design work has reached the expected effect.Key words: Maya, 3D model, Virtual reality,目录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 Maya的发展11.2 Maya的现状及前景11.3 本设计的主要内容1第2章 MAYA2015的主要功能及辅助软件22.1 Maya2015的基本界面介绍22.2 基本建模32.3 材质赋予32.4 环境建立32.5 动画设计32.6 渲染32.7 后期辅助软件42.8 本章小结4第3章 模型的建立53.1 工程文件的建立53.2 大致场景的布局及建立53.3 和谐号车棚模型的建立73.4 运动场讲台模型的建立193.5 大学赛艇会模型的建立233.6 铁路及其设备模型的建立273.7 大学赛艇会中的车头模型的建立333.8 和谐号模型的建立363.9 韶山3型车头模型的建立373.10 东风4型车头模型的建立433.11 游泳池模型的建立463.12 本章小结47第4章 材质赋予及模型贴图484.1 认识“材质”及“贴图”484.2 材质及颜色的调节484.3 UV及贴图504.4 本章小结57第5章 周围环境场景的制作585.1 周围远景的制作585.2 天空及大地的制作585.3 本章小结59第6章 动画的制作606.1 红蓝立体视频的原理606.2 摄像机及关键帧606.3 动画检查及设置立体参数616.4 本章小结63第7章 后期制作647.1 后期制作软件介绍647.2 制作单侧摄像机视频657.3 合成红蓝立体视频667.4 片头、片尾的制作687.5 本章小结69结论与发展展望70参考文献71致谢7279第1章 绪论1.1 Maya的发展自1998年推出的Maya1.0起，Maya就不断地创新、优化，力求成为三维制作行业中的一颗耀眼的明星。时至今日，Maya已经成为了三维制作行业中最重要的角色之一，其在影视广告、动画角色、电影特效等方面的出色表现获得了世界的认同，可以说，这一成果是巨大的。而其最新版本也更新到了Maya2016版，添加了更多的人性化操作以及做到了更高的资源利用率和更加出色的效果。1.2 Maya的现状及前景现在的Maya可以说得上是三维影视广告制作等方面的首选软件，这无疑要归功于它优秀的动力学系统、毛发系统、粒子学系统以及动画渲染等。而随着人们对生活质量追求的上升，三维立体制作无疑是一个拥有广阔前景的行业。就像我们最初接触到的黑白电影到现在5D电影，最初的黑白游戏到现在的各种逼真的大型游戏以及精彩逼真的宣传片段，还有近几年开始热门起来的Virtual Reality（即虚拟现实，简称“VR”），这些都需要三维建模、渲染等技术，而Maya就是可以带动这些发展的一个重要软件，所以说Maya的现状及前景都是非常乐观的。1.3 本设计的主要内容本设计的目的是要实现对五邑大学中的“轨道实训基地”这一区域制作仿真的立体漫游视频，所以要通过实地考察及拍照，对场地进行分析及了解大体的场景布置，然后就是分别对每一个细节的部分进行模型的建立，当模型建立完成后则需要对模型进行材质的选择以及进行贴图这一步骤，这样一个完整的模型就算制作完成了。紧接着就是对环境进行设置，如：天空、大地、周围环境和景物、灯光等，当这些完成了以后只需要架设好虚拟的摄像机并且选好拍摄的镜头就可以通过软件制作动画了，在设置好所需要的动画之后，就可以通过“渲染”，把动画通过“帧”的形式保存下来，最后再把这些“帧”通过视频编辑加工软件来合并、修改成最终所需要的视频。当然，我也希望通过这次的毕业设计来提升自己的技能与知识，让自己变得更加优秀。第2章 Maya 2015的主要功能及辅助软件2.1 Maya 2015的基本界面介绍在这里首先要说下我选择Maya 2015版本的一些理由，虽然Maya现在的最新版本已经更新到Maya 2016了，但是由于版本太新，会出现未知问题的可能性就会相对加大，而且更新的版本意味着更高的配置要求。而相对其他更早的版本来说，Maya2015的优化、界面等都进行了很大的改变，变得更加的直观以及添加了更多的人性化设置，便于刚接触的人群上手，而且由于推出的时间是在2014年，所以说版本相对成熟，不容易发生未知的错误。所以说，根据自己的需求以及自己的电脑配置来选择相应的软件版本是一件非常重要的事情。下面就让我们一起来了解一下Maya2015的基本的界面。图2-1 Maya 2015基本界面图2-1所示即为Maya2015中文版的默认基本界面，如图所示，我们基本可以把这个界面分为6个常用的部分。标“1”的部分为菜单栏，Maya的所有命令以及功能都可以在里面找到；标“2”的部分为工具架，相当于一个便捷化的菜单栏，一些常用的工具都以按钮的形式放置在上面；标“3”的部分为面版工具栏，主要是用于对当前的视图进行控制以及对显示的对象进行管理；标“4”的部分为工具箱，我们可以通过上面的按钮选定对象，或者选择对选定的对象进行移动、旋转、缩放等操作；标“5”的部分为通道盒编辑器，我们可以通过这一编辑器对选定的对象进行精细的编辑或者约束，例如移动的距离、缩放的比例、旋转的角度等，都可以进行精确的操作；标“6”的部分为时间滑块，主要是用于后期的动画制作部分，可以进行精细的操作；而中间有栅格的窗口部分就是我们可以看到的对模型进行各种操作的部分。2.2 基本建模三维软件的复杂模型都是通过对一些简单的立体模型如：立方体、球体、圆柱体、圆锥等进行编辑、组合而成的，而在Maya中，创建这些简单的立体模型可以通过工具架以及菜单栏或者快捷组合键实现。顺带一提的是，在Maya中有两种建立简单立体模型的方法：1、直接生成一个缩放值为“1”的标准模型；2、先建立一个任意拉伸的面，再从这个面把模型“拉拽”出来。2.3 材质赋予在我们建立完一个模型之后，它默认是一个灰色的哑光材质，为了让这个模型看起来更加的真实，同时达到我们预期的效果，我们就可以为这个模型赋予上各种各样的材质。这样，一个模型就可以说是基本完成了。而在材质的赋予这部分其实是可以分为两个部分的：1、通过软件自带的各种默认材质球来为模型添加材质，只需要调节相应的参数就可以达到预期的效果，一般用于纯色的模型；2、先通过绘画贴图来指定材质球的材质、颜色、纹理等，再通过调节材质球的各种参数来达到效果，一般用于有图案标志、纹理标识的模型部分。2.4 环境建立在建立完一个场景之后，我们需要做的就是为这个场景建立一个环境，目的是为了在设置动画的时候看起来更加像是在真实的场景中一样，而不是看到软件的工作环境部分。环境的建立包括几个大的部分：1、天空和大地的部分，这部分是为了给一个最基本的空间支持，因为我们真实的场景是在地球表面上可以观察到的，而天空和大地则是地球表面上到处都可以看到的；2、周围的景物部分，这一部分是为了制造一个类似屏风的效果，而这个“屏风”上面是有图案的，目的是为了把场景跟软件工作环境隔开，模拟一个真实的场景，一般都是使用贴图把一些远景的东西赋予到一个平面上；3、灯光，这一部分则是为了模拟真实的太阳光在场景中的作用，让我们的场景看起来更加自然，但是灯光的使用及其参数的调整是Maya中比较难的一个部分，需要使用者具有一定的经验才能较好地把握各个方面灯光的平衡，否则容易弄巧成拙。2.5 动画设计动画的设计可以说是整个流程里面比较轻松的一个部分了，因为在Maya里有一个叫做“关键帧”的概念，只要我们选好了动画的关键帧，那么软件就会自动地在我们的关键帧之间填补我们需要的其他帧，让整个镜头的变化形成一个流畅的动画。而我们需要做的仅仅只是设置关键帧以及设定动画的长度，所以说这一个很方便的功能。2.6 渲染在所有的动画都设置好了之后，那么就到了最后一步，那就是渲染。渲染是根据之前我们建立的模型、环境、动画等所有东西的参数进行一个总的计算，然后通过帧的形式把场景以图片的形式作为输入的方式，所以最后得到的结果可能会与我们在工作视图看到的效果有所差别，这就需要我们在调整参数时有意识地通过渲染来观察最终所得到的效果。2.7 后期辅助软件虽然Maya的三维建模以及动画制作功能是十分的强大，但是这是一款具有专业性的软件，所以说它并不是万能的，要想制作出一个精美的动画，还必须通过其他软件的配合才可以。对于贴图的制作，我这里选用的是Adobe公司的Photoshop软件，这是一款强大的图片编辑、制作软件，而且它跟Maya在文件的兼容性以及协同能力方面的表现是十分优秀的。在最后的视频制作方面我选用的同样是Adobe公司的Premiere Pro（简称PR）和After Effects（简称AE）这两款软件，PR是一款专注视频编辑的软件，它能批量地导入Maya渲染出来的序列帧文件，从而合成一个完整的视频文件；而AE则是用于制作视频特效的一款软件，通过对视频文件进行红、蓝通道的处理，则可以把普通的视频转变为红蓝立体视频了。2.8 本章小结这一章节主要介绍了Maya的基本用法以及制作一个动画所需要的基本流程，其中也包括一些需要特别注意的事项。相信通过这一章节，大家对Maya这款三维制作软件都有了一个初步的了解，对如何从零开始制作一个动画也有了一个初步的认识，同时也知道了该如何选择适合自己的软件版本以及需要哪些后期的辅助软件等。第3章 模型的建立3.1 工程文件的建立在建立模型之前，我们需要先建立一个工程文件，这是为了方便我们管理整个场景里面所包含的所有内容，包括：模型、贴图、UV、帧等等。图3-1 工程文件的建立如图3-1所示，先选择菜单栏的文件，再点选项目窗口，这时就会出现图中右边显示的“项目窗口”，在这个窗口中我们可以对需要的工程文件进行编辑修改。“当前项目”指的是这个工程文件夹的名字，而“位置”指的是这个工程文件夹的所在位置。要注意的是，虽然我使用的是中文版，但是为了稳定，我们的文件夹命名以及路径的选择最好都是使用英文，并且尽量不要使用空格，而是用下划线代替。当设定好之后，只需点击接受就可以了。3.2 大致场景的布局及建立为了明确我们建立模型的方向以及对全局有一个大概的把握，便于我们后期做模型的定位摆放，我们需要对这个场景的整体先做一个简单的大致模型建立，这样我们就能知道具体需要哪些模型，再按要求制作。因为我们需要建立的是一个简易的大致模型，不需要精细，只需要把需要的模型标示出来就可以了，所以我们使用简单的立体模型来代替具体的模型。创建简单立体模型的方式有两种。图3-2 菜单创建图3-3 工具架创建如图3-2所示为通过菜单栏创建，点选创建，然后根据需要创建的立体模型的特性选择NURBS基本体或者多边形基本体，再在子菜单中选择需要创建的形状即可。一般使用多边形基本体。而图3-3所示则为通过工具架创建，这种方式较为直观方便，但是因为工具架需要占据一定的工作窗口，所以熟练以后一般都是把工具架隐藏，使用菜单栏创建的。还有一种高阶的创建方法是通过使用组合热键“Ctrl+Shift+鼠标右键”来启动快捷菜单创建，但是可以创建的简单立体模型仅限于多边形基本体，这里就不过多讲述。图3-4 整体布局实景图通过图3-4所示的整体布局，我们就能基本确定需要建立的模型了，接着就是通过建立简单的立体模型把这一场景复制到我们的工程文件中去。最后得出的大致场景布局效果如图3-5所示。图3-5 大致场景布局3.3 和谐号车棚模型的建立之所以先选择制作这部分模型是因为和谐号车棚结构相对简单，比较适合刚接触这类三维制作软件的人入手。图3-6 和谐号车棚实景参考图1图3-7 和谐号车棚实景参考图2图3-8 和谐号车棚实景参考图3通过对图3-6、图3-7、图3-8的观察，可以发现和谐号车棚基本是由一些简单的长方体组合而成。先建立一个立方体，然后利用图3-9所示的工具箱中的缩放工具或者直接按下键盘的“R”键，改变成长方体，如图3-10所示。图3-9 缩放工具图3-10 长方体在调整好形状之后，选中长方形，然后点选菜单栏的“编辑”，点击“特殊复制”后面的方格，出现图3-11所示窗口。图3-11 特殊复制窗口图3-11中与“平移”、“旋转”、“缩放”分别对应的三个参数从左往右依次为“X”、“Y”、“Z”轴的参数，“副本数”就是需要复制的个数。在确定参数之后只需要点击“特殊复制”就可以生成了。在“特殊复制”完成之后，选定所有的长方体，然后点击键盘上的“E”键或者点击工具箱上的“旋转”工具（如图3-12所示），再利用键盘上的“W”键和“R”或者工具箱中的“移动”、“缩放”工具（如图3-13所示），还有“特殊复制”功能作相应的调整，就可以得到如图3-14所示的栅格棚顶了。图3-12 旋转工具图3-13 移动、缩放工具图3-14 栅格棚顶周围支柱也是使用同样的方法进行创建。但是需要注意的是在支柱的底部有四个三角形的片，我们只需要创建一个平面，然后在右边的通道编辑器里把细分宽度和细分高度改为“1”就可以得到一个正方形（如图3-15所示），然后按住鼠标右键，选择“顶点”，把其中一个顶点删除就可以得到一个三角形了（如图3-16所示）。但是这时候我们的选择模式是被改变了的，所以我们需要先点击“按组件类型选择”按钮，再点击“按对象类型选择”按钮才能变为对象选择模式（如图3-17所示）。以同样的方法使得每根支柱下方都有4个三角面，最后只需要在栅格的顶部和支柱的下部分别加上两个薄的长方体作为玻璃棚顶和地基就可以了。最后效果如图3-18所示。图3-15 平面参数调整图3-16 三角面图3-17 选择模式转换图3-18 和谐号车棚楼梯部分，先建立一个立方体，并且调整形状，在通道编辑器中根据需要修改“深度细分数”的数值，达到图3-19所示效果。图3-19 楼梯基座创建按住鼠标右键，选择“面”模式，把需要向上提起的面选中，然后点击菜单栏的“编辑网格”中的子菜单中的“面”部分的“挤出”（如图3-20所示），或者使用组合热键快捷键“Shift+鼠标右键”，选择“挤出面”，然后拖动箭头把面“拉”起来。如图3-21所示。图3-20 “挤出”菜单图3-21 挤出楼梯阶级之后按住“Ctrl”键点选不需挤出的面，再按“G”重复操作“挤出面”，并向上拉起，直到达到理想效果即可。如图3-22所示。图3-22 楼梯基地楼梯的扶手部分则是通过圆柱体的搭建来组合成我们想要的形状。而弯曲的部分则是通过先添加循环边（如图3-23所示），再添加一个非线性的弯曲变形器来改变的（如图3-24所示）。图3-23 插入循环边工具图3-24 添加弯曲变形器插入循环边是为了在变形的时候可以变得更加的圆滑，而不会过于生硬。变形器的调节是通过右边通道编辑器来控制的。如图3-25所示，“曲率”是指弯曲的程度，“上限”、“下限”指的是两边弯曲的轴的长度，都是通过按住鼠标中键左右移动鼠标来进行直观操作的，也可以通过直接输入数值来实现精确的调整。图3-25 变形器参数调节最后效果如图3-26所示。图3-26 和谐号车棚楼梯而车棚前方的“轨道交通综合实训基地”石碑则是通过对长方体进行面的挤出完成的。如图3-27所示。图3-27 “轨道交通综合实训基地”石碑最后再把这三个部分按照实景图片的位置、大小来调整摆放好，和谐号的车棚这部分的建模就完成了，效果如图3-28所示。图3-28 和谐号车棚基本模型3.4 运动场讲台模型的建立由于这部分的模型是一个左右对称的结构。所以我们可以通过先制作一半的模型，然后再使用镜面复制的方式来复制出另外一半模型的方式来减少工作量。首先把基底的部分通过“挤出面”的方式来制作一半的模型，然后选择“面”模式，把中间的面选中并且删除，得到如图3-29所示的模型。图3-29 一半的基底模型选中这个模型，可以看到缺少的一半所在的轴向，这时候点击菜单栏的“网格”，选择子菜单中的“镜像几何体”后面的方形按钮，就可以看到如图3-30所示的镜像几何体窗口。图3-30 镜像操作窗口这时候只需要根据我们需要进行镜像的方向选择就可以了，按下“镜像”按钮就能自动生成一个完整、对称的模型了（如图3-31所示）。图3-31 完整基底长椅部分只需要通过长方体之间的简单组合就能完成了。栏栅的部分也是通过一些长方体的特殊复制和简单的组合完成的。主要的支架部分也是具有对称结构的，因此可以通过圆柱体的组合以及特殊复制完成整个的架构。如图3-32所示为整个模型的基本架构，现阶段只差顶部的遮阴棚部分。先创建一个平面，按需要在右边的通道编辑器中调整细分的高度和宽度，按住鼠标右键，选择“顶点”模式，把中间的点拉起来，形成凸起（如图3-33所示），这时按下键盘的“3”键，可以发现模型变得光滑起来，过渡变得平滑、自然（如图3-34所示），这是因为“3”键是控制显示“平滑效果”的按钮。图3-32 整体架构图3-33 平滑前的效果图3-34 平滑后的效果之后只要根据我们的实际需要把其他的顶点通过拉动的方式来改变模型的整体形状来达到我们预想中的效果就可以了。制作完一个棚顶之后，只需要通过特殊复制就可以制作出其他的两个了，或者可以通过使用组合热键“Ctrl+D”来实现对选定物体的单次复制，但是复制出来之后的模型还是在原来的位置上，需要按“W”键使用移动工具把物体的位置进行移动、调整。复制出来的棚顶只需要根据位置进行细微的调整就可以达到预期的效果了（如图3-35所示）。图3-35 运动场讲台基本模型3.5 大学赛艇会模型的建立先创建一个长方体，设置好细分的宽度、深度、高度，然后创建一个弯曲变形器，调节弯曲变形器的轴向旋转以及曲率使长方体产生一定的弯曲，并且把“上限”数值改为“0”，出现如图3-36所示效果。图3-36 弯曲变形器单边效果创建另一个弯曲变形器，调节好旋转轴向以及输入与第一个弯曲变形器同样的曲率，把“下限”的数值改为“0”，出现图3-37所示效果。图3-37 双弯曲变形器效果调整模型的整体形状，使得模型更加接近真实场景。按住鼠标右键，选择“面”模式，把模型中部的对应两个的面选中（按键盘的“4”键可以更改为显示线框模型，按键盘的“5”键可以更改为显示常规模式），点击菜单栏中的编辑网格，选择子菜单中的“桥接”选项，这时选中的面消失，出现图3-38所示情况。图3-38 初步桥接这时候我们只要在图3-38右边所示的通道编辑器中更改桥接偏移的值就可以了，最后效果如图3-39所示。图3-39 桥接调整后建立一个圆柱体，根据平滑需要调整轴向细分数，按住鼠标右键，选择“线”模式，按住“Shift”键，双击选取侧面一半的线，按住“Ctrl+Delete”把线删除，变成如图3-40所示模型。图3-40 半圆柱体按住鼠标右键，选择“面”模式，选中删除线之后出现的面，再使用“挤出”命令调整模型，直到达到图3-41所示模型效果。图3-41 挤出面效果建筑主体部分的其他细节则是由简单的立方体组合而成，玻璃窗部分则是通过使用“挤出”命令使得面产生内陷而形成的，而车棚部分与和谐号车棚大致相同。而车站中的屏蔽门以及建筑的大门部分，则是通过先建立一个立方体，再调节形状使得其接近门的框架，然后按住鼠标右键，选择“面”模式，选取两边的面，使用“挤出”命令，调节偏移值，形成图3-42所示效果。图3-42 门最后根据实际的场景对模型进行细节的调整就可以了，基本模型效果如图3-43所示。图3-43 大学赛艇会基本模型3.6 铁路及其设备模型的建立如图3-44所示，铁路部分是由铁轨跟轨枕两个部分组成的，轨枕是直接使用半个圆柱体，再把两端修整、收缩形成。而铁轨部分则先是建立立方体，然后通过缩放、移动等操作，修改成图3-45所示的大致形状，需要注意的是，图3-45图中红圈部分的循环边是根据最终效果选择添加的，目的是为了让加线的部分显得有棱角，不会过于平滑。图3-44 铁路部分图3-45 铁轨部分在添加好循环边之后，只需按键盘上的“3”键，铁轨就会显示为平滑效果，变得更加真实。效果如图3-44所示。图3-46所示的电线杆的主支干部分是通过对立方体进行缩放、移动等操作之后，再进行面的桥接、平滑显示等操作制作的。图3-46 电线杆1而图3-47所示的受电弓部分中的圆环，则是通过改变图3-48所示的通道编辑器中的参数调节形状，然后再通过特殊复制形成一个复数的组合体的。图3-47 电线杆上的受电弓部分图3-48 单个圆环如图3-49所示为信号机的模型，其底座是通过对一个立方体进行面的“挤出”操作完成的，同样地，灯座部分也只需对立方体进行简单的“缩放”以及“挤出”操作，最后再进行“平滑显示”即可达到图示效果。而灯罩部分则是通过创建“管道”模型，并且对模型的厚度进行调整，最后选择“线”模式，将一端的线调整出图3-50所示的效果，再进行平滑显示即可。图3-49 信号机图3-50 灯罩部分如图3-51所示为应答器及转辙机模型，其底座均和信号机的底座相同，只需复制信号机的底座部分，然后按需要改变底座的大小、长度即可。而应答器与转辙机的机身部分则只需要通过对立方体进行简单的“挤出”操作即可达到图3-51所示效果。值得一提的是应答器中的螺丝部分（如图3-52所示）。图3-51 应答器及转辙机模型图3-52 螺丝螺丝部分的螺纹是通过创建一个“螺旋线”，并且通过右边的通道编辑器把“轴向细分数”改为“3”，其他参数按需要调整来制作的（如图3-53所示）。之后创建两个圆柱体，把其中一个的“轴向细分数”改成“6”，然后把这三个部分按照比例需要组合起来就可以达到图3-52所示的效果了。图3-53 螺纹部分调整如图3-54所示，从右至左分别是电线杆、站台以及铁路末端的停车石块。由于图3-54中的电线杆与图3-46中的电线杆的细节部分基本相同，所以就不过多讲述。而站台与停车石块部分均是以一个立方体为基础，通过缩放、移动、挤出等指令进行简单操作即可达到图示效果。图3-54 电线杆2及站台部分模型3.7 大学赛艇会中的车头模型的建立由于这部分的建模取景较为困难，一些细节方面的模型没办法拍摄到，而且车头的型号及制造厂商也无法确定，所以在建模方面的难度会相对较大。图3-55所示为基本模型的最终效果。图3-55大学赛艇会车头模型首先制作的是车头的外壳部分，这部分的制作可以通过转换视图窗口来获得更好的调整视角，如图3-56所示，可以通过标示的工具箱中的两个按钮来快速地转换视图窗口，或者使用“空格键”来使视图窗口变为三视图外加立体视图，当需要只观察某一个视图的时候，只需要移动鼠标到该视图窗口，然后再按下“空格键”就可以了。图3-56 视图窗口转换通过图3-56所示的视图窗口我们可以发现，在这种视图窗口下调整模型的点、线、面的话，可以获得更加确定的效果，而不会造成在三维视图窗口下的各个角度看起来都不一样的情况。由于这辆车头是存在前后、左右都是对称的情况，所以在我们使用“挤出”命令来制作出侧面的车门效果的时候，我们可以先把车体一侧的面都选中并且删除（如图357所示），在完成车门及车窗等侧面细节之后再通过“镜面”命令来复制出另一侧的车体。使用这种方法制作这一类的模型不仅可以减少我们的工作量，而且不容易出现纰漏。图3-57 删除一半车体图3-58 对车体进行镜像复制通过图3-58可以看到，在对车体进行完镜像复制之后，有一些平行线出现了合并到一个点上的情况。这种情况一般是由于这些平行线之间过于接近所造成的，这个时候我们只需要更改图3-58所标示出的通道编辑器中的“合并阈值”一项就可以解决这个问题了，一般是取值为“0.01”。还有一个需要注意的问题就是车体前后的车窗部分，这部分使用“挤出”命令进行制作的时候最好是在镜像完一个完整的车体的时候进行，这样可以避免在模型的中间部分出现多余的面，对模型造成不必要的影响。因为没有具体资料可以参考，所以这个车头的转向架部分只能够通过拍摄到的图片进行一个简单的创作，并且细节部分做得也比较简单，是一个比较可惜的地方。如图3-59及图3-60所示。图3-59 转向架图3-60 转向架细节部分模型两侧的电箱以及前后的雨刷、连接装置都是由一些简单的立体模型通过缩放、移动、挤出等操作进行细节的添加，最后再组合而成的，因为前面已经介绍过相关的操作，这里就不再详细说明。3.8 和谐号模型的建立如图3-61所示为和谐号的基本模型效果，由于实物的拍摄角度及距离有限，所以细节部分也没有太多的修饰。图3-61 和谐号基本模型由于和谐号的模型也具有左右对称的结构，而且车体表面多为平滑，所以基本制作方法与大学赛艇会中的车头大致一样，这边就不详细说明。但是值得一提的是，考虑到后期贴图的便捷性，建议在模型的布线分配允许的条件下，尽量地制作出可以直接模拟实物纹理的面（如图3-62红框所示），以方便后期的贴图、上色部分工作，做到减少工作量的效果。图3-62 后期贴图布线的安排3.9 韶山3型车头模型的建立由于实物拍摄的限制性，以及网上资料的缺乏，所以韶山3型车头的模型是通过实物图片以及一些相似车型的资料作为参考制作出来的。如图3-63所示为韶山3型车头的基本模型。图3-63 韶山3型车头基本模型由于韶山3型的车头也是具有前后、左右的对称结构，而且前后的车窗是左右对称并且中间是断开的，所以我们在模型建立的时候可以把整个车头删减到剩下四分之一的结构（如图3-64所示），然后由这四分之一的结构通过两次的镜像复制来制作一个完整的车体外壳。图3-64 四分之一车体外壳车体外壳需要注意的部分如图3-65所示。图3-65 车体外壳图3-65中红框部分之所以制作出凸起的结构是因为在实物上有这种结构，虽然可以在后期的贴图工作部分通过绘画把这种黑框画出来，但是为了使模型更加精确，同时减少后期贴图部分的工作量，使得贴图绘画变得更加简单，所以我认为有必要把这种结构做出来。而图3-65的黄色框选中的部分，在实物上是整个的栏栅，虽然可以把这种结构通过模型做出来，但是考虑到这种重复量大，且体积小的栏栅需要生成数量庞大的面，这样会使得模型变得累赘，同时又会对电脑的运算造成较大的负担，所以这里采用的是通过后期贴图来表现的方式，目的是为了减少电脑的负担，同时使模型变得更加简洁。车体外壳上的其他零件，如：把手、雨刷、车灯、护栏、受电弓等，均是通过对简单基本体进行缩放、移动、挤出等操作再通过组合而成的，这边就不再详细描述。图3-66 韶山3型转向架如图3-66所示为韶山3型的转向架结构。这部分的结构由于没有详细的资料、图片可以参考，只能通过对比、猜想,还有结合一些专业知识来做出大致相似的结构，可能与实物具有一定差别。如图3-67所示为车轮的支撑结构，与减震器相连。图3-67 车轮支撑结构图3-67所示的车轮支撑结构由于其具有特殊的形状，如果我们使用多边形基本体来制作的话明显不容易制作，而且时间周期也会变长很多。像这种特殊的结构，我们一般都是使用CV曲线来制作的。首先， 我们先转换到“X轴”的视图，然后点击菜单栏中的“创建”，选择“CV曲线工具”，在工作区域描绘出想要的大致形状的侧面视图，如图3-68所示。图3-68 描绘出大致形状这时我们可以发现曲线还没有封闭，如图3-69所示，在黄色框所选位置选择“曲面”一项，然后在菜单栏选择“编辑曲线”，选择图中红框所示的“开放/闭合曲线”，这时候我们所创建的CV曲线就会自动地把首、末两端连接起来。图3-69 闭合CV曲线由于我们所需要的是创建一个“面”，所以接下来需要先选择创建的CV曲线，然后选择菜单栏中的“曲面”一项，选择子菜单中的“倒角+”。然后我们切回到三维视角，可以发现我们的CV曲线由一条封闭的曲线变为一个立体的模型了，如图3-70所示。同时，我们可以通过改变图3-70所示的右边的通道编辑器的数值来调整我们的模型的细节。图3-70 对CV曲线进行“倒角”操作以上为创建具有不规则形状的模型的一般方法。对于如图3-71所示的向不同方向均有弯曲的管道，我们同样可以通过使用CV曲线的方法来创建，这样可以方便调整，便于节约时间。图3-71 车头护栏部分同样是使用“CV曲线”工具描绘出线条，通过不同轴向的视角调整好角度，然后点击菜单栏中的“创建”，选择子菜单中的“NURBS基本体”，选择“圆形”，然后按住“Shift”键，点选已经画好的CV曲线（注意先后顺序），然后选择菜单栏中的“曲面”，选择子菜单中的“挤出”命令，出现图3-72所示情况。图3-72 使用“挤出”命令由图3-72可以发现，我们所描绘的CV曲线的周围出现了“管道”模型，但是其大小、半径等并不是我们的预期效果，这时候我们只需要调整“圆形”的大小或者在右边的通道编辑器中直接修改参数就可以实现对“管道”的大小、半径等的控制了，效果如图3-73所示。图3-73 对“圆形”进行大小调整的效果通过这种方法我们就可以较为容易地得到图3-71所示的车头护栏部分了。图3-74 减震弹簧如图3-74所示为减震弹簧部分，其主要是由一个螺旋线以及上下两个圆形的外壳组成。而转向架的其他部分基本是以简单的立体模型为基础，通过调整、组合而成，这里就不详细说明了。3.10 东风4型车头模型的建立图3-75 东风4型车头基本模型如图3-75所示为东风4型车头模型，与韶山3型车头相同的是，由于拍摄图片的角度、距离等受限，而且资料有限，所以对东风4型车头的模型有部分细节是按照自己的想象进行添加、修改的。同时，通过与图3-63所示的韶山3型车头模型的对比，可以发现两个车头有许多地方结构是基本一样的，所以我们只需要以韶山3型的模型作为参考，再进行一些修改就可以完成东风4型的车头模型了。在外壳部分，明显不同的就是外形部分了，而值得一提的是外壳的车顶部分的结构。如图3-76所示，可以发现车顶部分是具有双层结构的，为了让这两层的结构能够拥有良好的贴合性，我采用的是通过复制面的方法。图3-76 车顶的双层结构首先，通过“面”模式选择整个的车顶，如图3-77所示。图3-77 选择车顶部分的面然后如图3-78所示，黄框的部分选择“多边形”，在菜单栏中选择“编辑网格”，选择“面”中的“复制”，把复制出来的面向上移动适当距离，并调整好相应大小。图3-78 复制车顶的面对复制出来的面使用“挤出”命令，使其具有一定的厚度即可。最后调整其与车体外壳的距离，达到图3-76所示效果即可。转向架的部分由于考虑到东风4型的转向架较高，所以对其转向架的内部部分也做了相应的调整与修改，如图3-79所示。图3-79 转向架部分其它修改的部分还有如图3-80所示的车轮支撑结构部分、图3-81所示的动力系统部分、图3-82所示的车头护栏部分等。图3-80 车轮支撑部分图3-81 动力系统部分图3-82 车头护栏部分其他部分与韶山3型基本相同，这边就不详细说明了。3.11 游泳池模型的建立如图3-83所示为游泳池的基本模型。图3-83 游泳池基本模型由于游泳池部分只是作为一个近景的模型存在，只是为了在漫游角度的变化中发生变化，所以并没有太多的细节部分，只是通过简单的搭建完成。主体建筑与大学赛艇会的主体一样，通过对长方体添加“弯曲变形器”来制造弯曲的效果。泳池的水的部分是通过对一个平面进行材质赋予表现的，在后期的贴图、渲染部分可以看见。3.12 本章小结首先，在模型的建立部分有很多情况、模型是相似的，所以在建立模型的时候可以互相借鉴以及学会利用已有的一些资源去节省我们的时间和工作量；其次，对于同一种、同一类模型的建立，其实方法是有很多的，但是我们要学会分析，使用最合适、最省时省力的方法，只有这样才能事半功倍；最后，模型该如何建立以及对细节的取舍是十分重要的，因为在后期的动画制作部分很有可能因为镜头、比例、时间等问题，虽然细节部分做了很多，但是却不能表现出来，这就是对资源、时间、精力的一种浪费。就像我在很多模型中都添加了细小的螺丝、滑动结构等细节，但是却不能被表现出来，这就造成了系统的负担，同时浪费了我的时间和精力。所以说如何合理地规划是十分重要的一环。第4章 材质赋予及模型贴图4.1 认识“材质”及“贴图”在我们创建模型的时候，默认地都会被赋予上一个叫“lambert”的材质球，这是一种哑光的材质，并且不带有任何贴图（如图4-1所示），表现的是质感效果，如：“lambert”、“blinn”、“Phong”等常用的材质,它们都具有一些自己特有的特性，根据需要的不同，选择哪种材质球的情况也会不同，一个好的作品往往是需要多种材质球的互相配合的；而贴图呢，顾名思义，就是把一张图片贴到我们指定的模型上面，从而达到需要的效果，表现的是色彩效果，并且与绘画具有很大关联的，只有画得好，帖上去的图才能准确地表现出效果。图4-1 默认材质球简单地来说，“材质”主要是用于表现物体表面的质感的，而贴图主要用来表现物体表面的颜色和图案。4.2 材质及颜色的调节在Maya中，材质以及颜色是可以对模型的某一个或多个面进行单独的赋予的，而并非要对整个模型都使用同一种材质及颜色。如图4-2所示，其中的玻璃材质是使用“Blinn”材质球调整出来的。图4-2玻璃门点击菜单栏中的“窗口”，选择“渲染编辑器”，选择“Hypershade”，如图4-3所示，出现材质球窗口。图4-3 材质球窗口图4-3所示左边的“创建”子窗口是选择我们需要创建的材质球的材质以及需要附加的其他效果的，而右边的“材质”子窗口就是我们现在所创建了的材质球，当我们需要修改某一个材质球的参数或效果的时候，我们只需要在“材质”这窗口中双击我们选中的材质球，就会在右侧的通道编辑器中出现如图4-4所示的参数调整窗口。图4-4材质球参数调整4.3 UV及贴图在一般的模型中，都会出现一些规则、简单、有条理的图案或者配色，这时候我们只需要通过简单的材质、颜色调整就可以达到预期效果。但是对于一些复杂的图案或者是对模型的精度要求比较高的时候，我们往往需要通过贴图来给模型赋予上颜色、图案，以达到更加高的标准。这里就以“东风4型”火车头来说明如何给模型进行贴图。如图4-5所示为“东风4型”火车头完成贴图工作之后的效果图。通过图片我们可以看到其车身图案是存在弯曲、大小变化以及专有图标的，所以说如果只是通过对面进行颜色、材质的更改是基本难以实现的。图4-5 东风4型火车头效果图要想达到图4-5的效果，对模型进行UV拆分以及贴图是必不可少的。先选择菜单栏中的“编辑UV”，然后再选择子菜单中的“UV纹理编辑器”，这样就打开了如图4-6所示的UV纹理编辑器窗口。图4-6 UV纹理编辑器“UV纹理编辑器”的基本操作是与Maya的主窗口操作一样的。首先我们先要进入“线模式”，选择好模型中需要被切开的地方（选线的准则是切开后模型能够展开成平面，同时切线应尽量选择看不见的部分。），然后选择“沿选定边分离UV”，如图4-7所示。图4-7 切割UV值得一提的是，在完成UV分割和贴图后，模型还是可以通过镜像复制来完成具有对称结构、图案的模型的，所以在这里我是通过删除模型的一半来减少工作量和降低出错率以及工作难度的。在完成了切割UV的步骤之后，选择模型，按住“Shift+鼠标右键”，选择“映射”，根据模型的位置以及展开的方便与否来选择映射的方向，我这里选择的是“平面映射X”，UV纹理编辑器中就会自动生成展开的UV图了，这时候我们只需要对图像进行调整，使其便于我们添加上图案即可。结果如图4-8所示。图4-8 UV的平面映射在完成了平面映射之后，选择模型，按住鼠标右键，选择“UV”，再选择子菜单中的“UV”，然后把模型上的点全部选中，点击UV纹理编辑器中的“多边形”，选择“UV”快照，然后设置好路径及参数，“图像格式”选择“Targa”,点击“确定”即可。如图4-9所示。图4-9 UV快照到这里UV的拆分部分就算是全部结束了，接下来是制作贴图的部分。需要用到的是Photo Shop（以下简