长篇影视创作理论14

3DS MAX3.0 NURBS建模超级手册
第一章 NURBS概念
　　NURBS是一种非常优秀的建模方式，在高级三维软件当中都支持这种建模方式。NURBS能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度，从而能够创建出更逼真、生动的造型。NURBS曲线和NURBS曲面在传统的制图领域是不存在的，是为使用计算机进行3D建模而专门建立的。在3D建模的内部空间用曲线和曲面来表现轮廓和外形。它们是用数学表达式构建的，NURBS数学表达式是一种复合体。在这一章里，只是简要地介绍一下NURBS的概念，来帮助了解怎样建立NURBS和NURBS物体为什么会有这样的表现。
1.1 NURBS的定义
NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写，是非统一有理B样条的意思。具体解释是：
.Non-Uniform(非统一）：是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。当创建一个不规则曲面的时候这一点非常有用。同样，统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说这是一个严重的缺陷。
.Rational(有理）：是指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。
.B-Spline(B样条）：是指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内插值替换的。
简单地说，NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的，所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。就是因为这一特点，我们可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果，如人的皮肤，面貌或流线型的跑车等。
1.2 度数和连续性
所有的曲线都有Degree(度数）。一条曲线的度数在表现所使用的等式里面是最主要的指数。一个直线的等式度数是1，一个二次的等式度数是2.NURBS曲线表现是立方等式，度数是3.可以把度数设得很高，但通常不必要这样做。虽然度数越高曲线越圆滑，但计算时间也越长。一般只要记住Degree(度数）值越高曲线越圆滑就可以了。
曲线也都有Continuity(连续性）。一条连续的曲线是不间断的。连续性有不同的级别，一条曲线有一个角度或尖端，它的连续是是C0。一条曲线如果没有尖端但曲率有改变，连续性是C1。如果一条曲线是连续的，曲率不改变，连续性是C2，如图所示。
一条曲线可以有较高的连续性，但对于计算机建模来说这三个级别已经够了。通常眼睛不能区别C2连续性和更高的连续性之间的差别。
连续性和度数是有关系的。一个度数为3的等式能产生C2连续性曲线。NURBS造型通常不需要这么高度数的曲线。
一条不同片断的NURBS曲线可以用不同级别的连续性。具体来说，在同样的位置或非常靠近的地方放置一些可控点，会降低连续性的级别。两个重叠的可控点会使曲率变尖锐。三个重叠的可控点会在曲线里建立一个有角度的尖角。附加一个或两个可控点会在曲线的附近联合它们的影响力。
从可控点中删除一个离开它们，就增加了曲线的连续性的级别。在3DMAX里，Fuse(熔化）可控点会在曲线里建立一个假象的曲率或尖角。如果要恢复原状，Unfuse(反熔化）那个点就可以了。
1.3 Refine(精炼)曲线和曲面
精炼一条NURBS曲线的方法是在上面加更多的可控点。精炼能更精细地控制曲线。当在3DMAX里精炼一条曲线的时候，软件会保持原始的曲率（从技术上说，它保持着统一的节点矢量）。换句话说，曲线的形状不会改变，但是相邻的可控点会从新加的可控点那里移开。
NURBS曲面与NURBS曲线本质上有一亲的属性。
1.4 点曲线和点曲面的概念
在3DMAX里可以用点曲线和点曲面来建立模型。控制这些物体的点是被强制依附于曲线或曲面上的。它没有黄色的虚线控制格和重量控制。这是一个比较简单的界面，初学者可能更喜欢用。这并不是说高级用户就用不上了，如果是那样的话开发商就不会把它加到3DMAX中去了。可以用基础点来构建一条曲线，然后构建从属曲面。
可以使用按钮来把点曲线或点曲面转换成独立的可控曲线或可控曲面。另一方面，尽量不要把可控曲线或曲面转换成点曲线或曲面，因为这样会有多种点的解决方案，会有难以遇料的结果。
1.5 Tolerance(容差）
这里先介绍一个容差的概念，以后将要用到。容差是指在3DMAX所使用的度量单位里的一个距离。如果连接的曲线间的间距大于这个值，3DMAX实际上是先建立一条融合曲线，然后再把三个部分连接在一起形成一条完整的曲线。如果间距小于这个值，则3DMAX不建立融合曲线。
先在两条曲线间建立一条Blend(融合）曲线，然后把三条曲线连接在一起形成一条单个的曲线，这是一种比较好的方法，得到的结果与父曲线匹配得很好。
当有一个距离，但是它太小的时候会出现问题。在这种情况下，3DMAX要产生融合，但是因为那里没有足够的空间给它，结果曲线会有一个环形在那里。要避免这个环形，把Tolerance(容差）设置得比间距大就可以了。如果设置容差为0，3DMAX会为它选择一个值。
NURBS建模实用技巧
在3DSMax学习过程中，建立模型是所有工作的开始，这对于初学者来说这往往也是最初引起学习兴趣的东西，因为3DSMax提供了很多快捷、方便的建模方法，但很多学习者只停留在初级阶段，这是因为3DSMax的高级建模方法相对复杂，初学者往往找不到学习的门径。可是如果想要成为个中高手，3DSMax的高级建模方法又是必经之路，下面我就借一个小例子，与大家一起研究3DSMax的高级建模方法：NURBS建模。
　　NURBS的意思是非均匀有理B样条曲面，它的非均匀性是指它的每个控制点的控制影响范围可以改变，有理是指NURBS模型都可以用数学表达式来定义。这种建模方法通过点、线、面的组合完成建模，点、线、面的控制方式灵活，可以生成任意复杂的模型，，在相互连接的表面里不会产生直角，形成的表面光滑，较适合于工业产品的多表面设计和复杂的生物模型。
　　NURBS建模时通常遵循以下步骤，先建立模型轮廓，可以由面片物体转化或直接由NURBS曲线轮廓围成曲面。然后进入变动（Modify）命令面板在次级物体层级勾画出模型细部。需要注意的是在一个NURBS模型中，次物体从其相互关联方面的性质可分为从属次物体和独立次物体，从属次物体被显示为绿色，在执行命令时产生的次物体多数此类，它不能独立编辑，可通过修改它从属的对象来修改它。独立次物体显示为白色，可进行独立编辑。从属次物体可通过Make Iependent命令转化为独立次物体。这个命令在NURBS建模时经常用到。但很多从属次物体是对其从属对象起到形状限制作用，对它们使用该命令会引起从属对象外形的变化，应小心使用。

三维动画影片后期制作
动画作品在最初制作完毕后，动画是以单一片段的形式分别独立存在的，并非象我们在电影或影片等媒体上看到的那样，是一部完整的作品，各个片段经过剪接或者特效处理等许多工作后，才能成为一部完整的作品。这种在影片结束后才进行的编辑操作，就是所谓的影片后期制作过程。用于影片后期制作的软件有很多，如adobe的preimere或者micromedia的director等都是用来进行影片后期制作的。在3d studio max中，也有影片后期处理的功能，主要就是在video post窗口中进行。要调用此工具，可从菜单栏中rendering的下拉菜单中选取video post命令，调出video post窗口，对图像或是动画进行各项功能的设定。下面我们主要以3d studio max中的video post工具为例来完成对影片的后期制作处理，使之达到我们的要求.
一、静态图像的合成技术
所谓的图像合成技术就是将两个以上的影像重叠在一起，然后通过透明的设定，使彼此都能显现出来。
　　在3d studio max的 video post工具中提供了许多种影像合成方式，主要使用alpha通道，alpha通道是指在24位真彩色图像上增加8位图像资料，用来描述256级灰度，以控制256级透明度的值，当两个图像合成到一起时，第二张图像中的alpha资料决定如何将这张图像合成到第一张图像上，产生新的合成颜色，3d studio max根据不同图像输出格式可以产生包含alpha通道的32位图像文件，合成影像时，alpha通道最主要功能之一就是抗剧齿的能力，在合成边缘上自动产生渐层效果，产生过渡的中间色，消除剧齿。
下面我们来简单地介绍一下video post合成器：
主要由五部分组成，位于最上方的工具行用于对图像进行增减或编辑操作，左侧的的空白栏显示的是图像合成的层级关系，右侧的窗口用来编辑合成影像的范围，最下面的状态行用于显示当前操作的命令、状态等，右下角的几个工具用来对编辑区域进行移动或放缩操作，以方便编辑操作。
1、建立场景文件,进入3dmax，选择主菜单file／reset，复位应用程序到初始状态。在命令面板上单击create钮，单击teapot，在top视图中创建一个茶壶。单击camers/target，在top视图中创建一架摄影机，同时激活perspective(透视图)，按下c键，将透视图转换为摄影机视图.
　　2、加入背景层（风景图片），单击菜单栏中的rendering，在其下拉菜单中选择video post项，打开video post窗口，点击工具栏上的add image input event，然后在弹出的窗口中点击files，在弹出的窗口中选择一个风景图片作为底图，单击OK钮。加入中间层图像（茶壶），单击add scene event钮，在弹出的窗口中，在下拉栏中选择camers项，并单击OK钮。按下键盘上的ctrl键，在左侧窗口中选择我们刚刚加入的两个层级，单击工具栏上的add image layer event钮，在其窗口的下拉列表中选择alpha compositor项，加入透明层级。加入上层图片框（镜框），单击工具栏中的add image input event钮，在弹出的窗口中单击files，在弹出的窗口中选择图片框文件，这里需要说明的是，并不是所有的图片框都能显示出下层图像，这个图片框必须要含有alpha通道，这里我给大家提供了一张带有alpha通道的图片，这张图处框是在photoshop中制作的，具体的制作方法这里就不细讲了。
　　3、加入另一个透明层级，按下键盘上的ctrs键，选择左边窗口中的第一项和最后加入的图片框，单击工具栏上的add image layer event钮，在其窗口的下拉列表中选择alpha compositor项，加入透明层级.
　　4、加入输出图像层级，在工具栏中单击add image output event钮，在弹出的窗口中点选files钮，给文件起一个文件名，同时设置好文件存放的路径，并单击OK钮。最后单击工具栏上的execute sequence钮即可生成效果。
　　二、动态影像合成技术
下面我们通过一个实例来说明一下动态影像合成技术。首先我们先来看下面例子：球体在运动的过程中撞到了木板上，木板从直立的状态倒下了，在这个动画过程中，我们将看到一个由顶视图逐渐过渡到透视图的动画过程。
进入3dmax，选择主菜单file／reset，复位应用程序到初始状态。调入场景文件，选取rendering下拉栏中的video post命令，打开video post窗口。
1、在场景中点击add scene event钮，新增场景事件，在下拉栏中选取top视图，然后点击OK钮。
2、在场景中再新增一场景事件，点击add scene event钮，在下拉栏中选取perspective视图，然后点击OK钮。
3、按下键盘上的ctrl键，选取刚刚加入的两下事件，点取工具栏上的add image layer event钮，新增层次事件，在下拉栏中选取cross fade transition方式，然后单击OK钮。
4、点击工具栏中的add image output event钮，新增一image output event事件，在弹出的窗口中点击files钮，设定文件名和存贮文件的路径，然后单击OK钮。设定操作范围为0－100帧，输出尺寸为320＊240，最后单击工具栏上的execute sequence命令，操作完毕后即可得到一从俯视图渐褪至透视图的动画文件。
小结：在影视后期制作合成中，video post的功能可以说是非常的强大，经常用到，不但用于影像合成，而且还大量的应用于场景中，尤其是一些光影特效滤镜，这些强大的功能需要我们在实践中逐渐研究进一步掌握，这将为我们的作品增色不少。

3DS MAX中主灯光设置效果概述
在3DS MAX中，灯光的设置可以说是至关重要，它直接关系到最后作品的效果，同时也是一个难点，现将本人对主灯光设置的一些看法与大家分享。
　　主灯光可以放置在场景中的任何地方，但实际应用中有几个经常放置主灯光的位置，而且每个位置都有其渲染物体的独特方式，下面我们来分别介绍。
　　1、 FRONT（前向）照明：
　　在摄象机旁边设置主灯光会得到前向照明，实际的灯光位置可能比摄象机的位置要高一些并且偏向一些。前向照明产生的是平面型图象和扁平的阴影，由于灯光均匀照射在物体上并且离摄象机很近，所以得到的是一个二维图形，前向照明会最小化对象的纹理和体积，使用前向照明不需要进行灯光建模。
　　2、 BACK（后向）照明：
　　将主灯光放置在对象的后上方或正上方，强烈的高亮会勾勒出对象的轮廓，BACK照明产生的对比度能创建出体积和深度，在视觉上将前景从背景中分离出来。同时经过背后照明的对象有一个大的、黑色的阴影区域，区域中又有一个小的、强烈的高亮，强烈的背光有时用于产生精神上的表现效果，随着发生过滤和漫射网的使用，物体周围的明亮效果更强了，这种技术因为其对形态的提取而常用来产生神秘和戏剧性的效果。
　　3、 SIDE（侧向）照明：
　　侧向照明是将主灯光沿对象侧面成90度放置，包括左侧放置和右侧放置，侧向照明强调的是对象的纹理和对象的形态，在侧向照明中，对象的某一侧被完全照射，而另一侧处于黑暗中。侧向照明属于高对比度的硬照明，最适合于宽脸或圆脸，因为光线使脸的宽度变小并不显示脸的圆形轮廓，主要用于产生内心的表现和影响，侧向照明也会导致相应变形，因为脸部不是严格对称的。
　　4、 REMBRANDT照明：
　　REMBRANDT照明是将主灯光放置在摄象机的侧面，让主灯光照射物体，也叫3/4照明、1/4照明或45度照明。在REMBRANDT照明中，主灯光的位置通常位于人物的侧上方45度的位置，并按一定的角度对着物体，因此又叫高侧位照明，当主灯光位于侧上方时，REMBRANDT照明模拟的是早上或下午后期的太阳位置，主灯光在这种位置是绘画和摄影中常用的典型位置，被照射后的物体呈三维形状并可以完全显现轮廓。

　　5、 BROAD（加宽）照明：
　　加宽照明是REMBRANDT照明的变体，起变化包括位置的变化和照射出比3/4脸部更宽的区域，主灯光以和摄象机同样的方向照射物体，加宽照明通常用于窄脸形拉长和加宽，加宽照明不适合于圆脸和宽脸，因为灯光位置使脸部扩大。
　　6、 SHORT（短缩）照明：
　　短缩照明是与BROAD 照明相对的照明方法，在这种照明中主灯光的位置是从较远处照射3/4脸部区域的侧面，因为照射的是脸部的一个狭窄的区域，所以叫SHORT照明，因为短缩照明通过宽的侧面添加阴影，使脸部看起来尖瘦，所以短缩照明最适合于圆脸或宽脸型。
　　7、 TOP（顶部）照明：
　　在顶部照明中，主灯光位于对象的上方，也可以放置在侧上方，但是光的方向要通过顶部。顶部照明类似于中午的太阳，顶部照明会在对象上形成深度阴影，同时被照射的侧面很光滑，他不能用于圆脸对象，因为顶部照明会使对象的脸部加宽。
　　8、 UNDER或DOWN（下部）照明：
　　是将主灯光放置在对象的下方，下部照明一般向上指向物体以照明物体的下部区域，产生一种奇异的神秘的隐恶的感觉。
　　9、 KICKER照明：
　　KICKER照明有两种主灯光放置位置，一种位于物体的上方，一种位于物体的后面，当这两个主灯光照到物体的侧面时，物体的脸部处于阴影之中，然后该阴影区域在被反射光照亮，KICKER照明用于创建物体的高度轮廓。
　　10、 RIM照明：
　　RIM照明设置主灯光于物体的后面并稍稍偏离物体一段距离以创建一种光线轻拂物体表面的特殊效果，主灯光来自物体的后面，创建的是一个显示物体轮廓的亮边，同时相对的处于阴影之中，RIM照明通常将灯光放置在和物体相同的高度，并且设置其具有更强的亮度，RIM照明用于强调对象的形状和轮廓的场合。