1.1 3ds Max软件介绍
3D Studio Max，简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。自从3ds Max被推出以来，就以全面的功能、低廉的价格被广泛应用于各个领域，是目前PC机上最流行、使用最广泛的三维动画软件。
它的前身是3D Studio。1996年3D Studio MAX 1.0诞生，在后来的开发中，3ds Max不断地补充和完善自身的功能，更新到3ds Max 9时，它已经成为一个功能齐全、操作简单、性能稳定和界面友好的大型三维创作软件了。到了第10个版本，Autodesk公司开始以软件发布的下一个年份作为版本名称，于2007年推出了3ds Max 2008，该软件从此进入了一个新的发展时代，直到现在的3ds Max 2016。
为了增强软件的兼容性，Autodesk公司重新设计了操作界面，进一步统一了软件的操作方式，实现了模型、材质、动画和渲染之间的数据共享，可以支持更多的软件格式。与其他的高端三维软件相比，对于初学者而言，3ds Max制作的流程简洁、高效，更容易上手。
1.1.1 3ds Max行业应用
由于具有使用方便、功能强大、上手较快等特点，3ds Max被广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、辅助教学，以及工程可视化等多个领域。
1．影视特效
用3ds Max制作的影视作品更有立体感，写实能力强，表现力也非常强，能轻而易举地表现一些结构复杂的形体，并且能产生惊人的真实效果。如图1-1所示为两幅电影截图，图中的模型均为3ds Max制作的作品。
图1-1
2．电视栏目包装
3ds Max广泛应用于电视栏目包装，许多电视节目的片头均为设计师使用3ds Max及后期编辑软件制作而成，如图1-2所示。
图1-2
3．游戏角色设计
目前，由于3ds Max自身的特点，它已成为全球范围内应用最为广泛的游戏角色设计与制作软件。除制作游戏角色外，还被广泛应用于制作游戏场景，如图1-3所示即为某游戏场景中的角色。
图1-3
4．广告动画
用动画形式制作广告是目前很受厂商欢迎的一种商品促销手段。使用3ds Max制作三维动画更能突出商品的特征和立体效果，从而吸引观众，以达到销售产品的目的。
5．室内及建筑外观效果图
室内设计与建筑外观表现是目前国内应用3ds Max最广泛的领域，大多数学习3ds Max的人员首要的工作目标就是这两类效果图的制作。
如图1-4所示为室内效果图。对于建筑物的结构，通过三维制作进行表现是一个非常好的方法，这样可以在施工前按照图纸要求将实际地形与三维建筑模型相结合，以观察竣工后的效果，如图1-5所示为建筑的外观效果图。
图1-4
图1-5
6．机械制造及工业设计
3ds Max已成为产品造型设计中最为有效的技术手段之一，它可以极大地拓展设计师的思维空间。同时，在产品和工艺开发中，它可在生产线建立之前模拟实际工作情况以检测实际的生产线运行情况，以免因设计失误而造成巨大损失，如图1-6所示为汽车的设计效果。
图1-6
7．虚拟场景设计
虚拟现实是三维技术发展的方向，在虚拟现实发展的道路上，虚拟场景的构建是必经之路。通过使用3dsMax可将远古或未来的场景表现出来，从而能够进行更深层次的学术研究，并使这些场景所处的时代更容易被大众接受。在不远的将来，成熟的虚拟场景技术加上虚拟现实技术能够使观众获得身临其境的真实感受，如图1-7所示为虚拟场景。
图1-7
8．军事科技及教育
在军事上可以用三维动画技术来模拟战场、进行军事部署或演习等，其效果如图1-8所示。
图1-8
9．虚拟人物
使用三维软件可以制作出足以乱真的三维虚拟人物，并可应用于电影、电视、娱乐等多个方面。例如，在电影《最终幻想》中三维艺术家就使用了高超的技术制作出了逼真的电影角色，如图1-9所示。另外，在近期中央电视台六套的节目中也出现了虚拟的主播—“小龙”。
图1-9
如图1-10所示为使用3ds Max制作的虚拟人物。
图1-10
10．动画片
目前在国内外有许多动画片采用了全三维的制作手法。虽然从制作经费上讲，全三维制作的费用非常昂贵，但能获得逼真的效果，从而对剧情的发展与表现起到很好的作用，因此使用三维手法制作动画片将有望成为动画界的主流，如图1-11所示为某动画片的一段连续镜头。
图1-11
1.1.2 3ds Max 2016的系统要求
由于3ds Max在功能上的不断完善，导致软件变得越来越复杂，对于计算机的硬件要求也越来越高。如果计算机的硬件达不到基本配置的要求，3ds Max 2016将不能安装并正常运行；如果计算机的硬件达到建议或更高的配置要求，软件将会以更高的运行效率完成更为复杂的三维动画制作任务。表1-1是3ds Max 2016程序运行的基本配置要求。
表1-1 3ds Max 2016程序运行的基本配置要求
1.1.3 3ds Max 2016中的新功能
3ds Max 2016版本提供了迄今为止最强大的多样化工具集。无论行业需求如何，这套3D工具都能给美工人员带来极富灵感的设计体验。3ds Max 2016中纳入了一些全新的功能，让用户可以创建自定义工具并轻松共享其工作成果，因此更有利于跨团队协作。此外，它还可以提高新用户的工作效率，增强其自信心。
凭借基于节点的全新编程系统，用户可以扩展3ds Max的功能，并与其他用户共享新创建的工具；此外，XRef革新使跨团队协作及在整个制作流程中开展协作变得更容易；借助Autodesk® A360渲染支持和新的物理摄像机，3ds Max用户可以更轻松地创建真实的照片级图像；还有，通过新的OpenSubdiv支持和双四元数蒙皮，美工人员可以更高效地建模，新的摄像机序列器可以更有条理地控制内容呈现；新的设计工作区提供基于任务的工作流，方便用户使用软件的主要功能；新的模板系统为用户提供了基线设置，因此可以更快速地开始项目，渲染也更顺利。
1．易用性方面的新功能
（1）全新的设计工作区。
随着越来越多的人使用3ds Max创建逼真的可视化效果，我们引入新的设计工作区，为3ds Max用户提供更高效的工作流程。设计工作区采用基于任务的逻辑系统，可以轻松地访问3ds Max中的对象放置、照明、渲染、建模和纹理工具。现在，通过导入设计数据，快速创建高质量的静止图像和动画会变得更为轻松，如图1-12所示。
图1-12
（2）新模板系统。
新的按需模板为用户提供标准化的启动配置，这有助于加快场景的创建过程，如图1-13所示。使用简单的导入/导出选项，用户可以在各团队之间快速共享模板。用户还能够创建新模板或修改现有模板，从而为各个工作流程自定义模板。内置的渲染、环境、照明和单位设置可以更快、更准确地获得3ds Max项目结果。
图1-13
（3）多点触控支持。
3ds Max 2016具有多点触控三维导航功能，让美工人员可以更自由地与3D内容进行交互。支持的设备包括Wacom® Intuos 5触摸板、Cintiq 24HD、Cintiq Companion及Windows 8触控设备。通过这些设备，可以一只手握笔进行自然交互，同时另一只手通过多手指手势环绕、平移、缩放或滚动场景，如图1-14所示。
图1-14
（4）工作流程改进。
3ds Max 2016在许多方面进行了工作流程改进：ShaderFX实时视觉明暗器编辑器的增强功能提供扩展明暗处理选项，并改善了3ds Max、Maya和Maya LT之间的明暗器互操作性，以便美工人员和编程人员可以更轻松地创建和交换高级明暗器；由于【场景资源管理器】性能和稳定性的提高以及【层管理器】的改进，现在处理复杂场景更加容易；Nitrous视图增强功能可以改善性能和视觉质量。
（5）用户请求的小功能—SURFs。
3ds Max 2016设计者明白小的问题可能会引发大的后果，因此解决了多达10个被客户认为是高优先级的工作流程小障碍。其中包括新的视图选择预览、剪切工具改进，以及可视化硬边和平滑边功能。客户可以提出功能建议，并通过User Voice论坛对当前建议进行投票。
2．场景管理中的新增功能
（1）外部参照对象更新。
凭借新增支持外部参照对象中的非破坏性动画工作流且其稳定性的提高，现在团队之间和整个制作流程中的协作变得更加轻松。3ds Max用户现在可以在场景中参照外部对象，并在源文件中对外部参照对象设置动画或编辑材质，而无须将对象合并到场景中。在源文件中所做的更改将自动继承到其本地场景中。用户可以在所需的节点上发布可设置动画的参数，并根据需要组织参数。其他用户可以外部参照具有可设置动画参数的内容来填充其场景，这样有助于节省时间，并为其提供有关要使用的关键参数的指导。
（2）改进的层处理和场景/层资源管理器更新。
新选项让用户能够选择如何处理合并场景中的传入层层次，也可以选择重调整合并的数据（如果需要）。
新的【场景资源管理器】功能允许用户在本地（保存和加载单独的场景）和全局（可用于所有场景）之间切换类型，这使用户能够自定义特定项目和子项目的场景资源管理器实例。
场景资源管理器还提供新工具栏按钮，以用于管理对象层次。
3．基于节点的编程中的新功能
3ds Max 2016提供了Max Creation Graph，这是一个基于节点的工具创建环境，提供User Voice（客户可以建议功能以及对当前建议进行投票的在线论坛）上呼声最高的功能之一。Max Creation Graph通过在类似于Slate材质编辑器的可视环境中创建图形，为用户提供符合逻辑的现代方式，通过新的几何体对象和修改器来扩展3ds Max的功能。用户可以从数百种不同的节点类型（运算符）中进行选择，这些节点类型可连接在一起以创建新工具和视觉效果。另外，用户还能够通过保存称为复合的图形创建新节点类型。用户创建的新工具可以轻松打包并与其他用户共享，从而帮助他们扩展其工具集。
技术要点：
Max Creation Graph可从【脚本】菜单（以前称为MAXScript）进行访问，通过该菜单还可访问3ds Max脚本功能。
4．建模中的新增功能
（1）OpenSubdiv。
通过扩展1中首次引入的对OpenSubdiv的全新支持，用户现在可以在3ds Max中使用由Pixar开源提供的OpenSubdiv库表现细分曲面。库并入了来自Microsoft Research的技术，旨在帮助充分利用平行CPU和GPU架构，使具有较高细分级别的网格获得更好的性能。此外，采用CreaseSet修改器和折缝资源管理器的高效折缝建模工作流，用户可以在更短的时间内创建复杂的拓扑。使用Autodesk FBX资源交换技术，美工人员可以更轻松地将模型传输到支持OpenSubdiv的其他包，以及从这些包传输模型，并实现一致的外观。通过全新的3ds Max，OpenSubdiv功能自从在扩展1中引入以来提高了其速度和质量。OpenSubdiv现在还在视图中以及渲染时提供对自适应细分的支持。美工人员可以在编辑或发布模型时查看效果，从而提高效率而不降低质量，如图1-15所示。
新的折缝修改器与OpenSubdiv相关联，使你可以指定从堆栈程序式折缝的边和顶点，而CreaseSet修改器使你可以管理子对象组的折缝，甚至可以跨多个对象进行管理。
图1-15
（2）切角修改器。
新的切角修改器使你可以在堆栈上应用顶点和切角操作，其选项包括：
+ 对边执行切角操作时，可以选择仅生成四边形输出，并且能够控制切角区域的拉伸或曲率。
+ 各种输入选项包括【从堆栈】【选定面的边】和【已平滑的边】。
+ 为生成的面设置材质ID。
+ 通过限制程序式设置的【数量】的效果，防止泛光化边。
+ 通过指定面之间的最小和最大允许的角，限制进行边切角的区域。
+ 将平滑延伸到与切角区域相邻的面。
四边形切角也是一个新选项，具有可编辑的多边形对象和【编辑多边形】修改器，如图1-16所示。
图1-16
各部分含义如下：
+ 1：初始边选择。
+ 2：四边形切角：拐角处的新多边形都是四边形。
+ 3：标准切角：拐角处的新多边形是四边形和三角形。
（3）硬边和平滑边。
现在，通过可编辑多边形对象和【编辑多边形】修改器可以更轻松地创建硬边和平滑边，无须手动管理平滑组。软件还新增了一个选项，以便在视图中可视化硬边，如图1-17所示。
图1-17
（4）规格化样条线。
【规格化样条线】修改器现在具有新的精度参数。
（5）镜像工具。
【镜像】工具新增了一个【几何体】选项，这对于建模非常有用。这使你可以镜像对象，而无须重置其可能产生反转法线的变换。
（6）文本样条线现在支持OpenType字体。
文本样条线现在可以使用OpenType字体，以及TrueType和类型1的PostScript字体。
技术要点：
可以使用Windows字体管理器在C:\Windows\fonts\文件夹中安装TrueType和OpenType字体。
5．角色动画中的新功能—双四元数蒙皮
3ds Max平滑蒙皮与双四元数结合使用的效果会更好，因为它专门用于避免网格在扭曲或旋转变形器时丢失体积的【蝴蝶结】或【糖果包裹纸】效果，如图1-18所示。这在角色的肩部或腕部最常见，这种新的平滑蒙皮方法有助于减少不必要的变形瑕疵。作为【蒙皮】修改器中的新选项，双四元数允许用户调整蒙皮将对曲面产生的影响量，以便他们可以在需要时使用它，在不需要时将其逐渐减少为线性蒙皮权重。
图1-18
6．硬件渲染中的新增功能
（1）增强的ShaderFX。
ShaderFX实时视觉明暗编辑器的增强功能提供扩展明暗处理选项，并改善了3ds Max、Maya和Maya LT之间的明暗器互操作性，以便美工人员和编程人员可以更轻松地创建和交换高级明暗器。ShaderFX现在提供新的节点图案（波形线、voronoi、单一噪波和砖），以及新的凹凸工具节点和可搜索的节点浏览器。
（2）Stingray明暗器。
用户还可以创建Stingray明暗器。Stingray基于物理的明暗器（PBS)遵循物理法则和能量守恒。通过它，用户可以使用粗糙度、法线和金属贴图来平衡散射/反射和微曲面详图/反射率。
7．摄像机中的新特性
（1）物理摄像机。
新的物理摄像机为Autodesk与V-Ray制造商Chaos Group共同开发，可为美工人员提供新的渲染选项，可模拟用户熟悉的真实摄像机设置，例如快门速度、光圈、景深和曝光。新的物理摄像机使用增强型控件和其他视图内反馈，可以更轻松地创建真实照片级图像和动画，如图1-19所示。
图1-19
（2）摄像机序列器。
现在使用新的摄像机序列器，可通过高质量的动画可视化，使动画和电影制片更加轻松地讲述精彩故事，从而使3ds Max用户可以更多地进行控制，如图1-20所示。通过此功能，能够轻松地在多个摄像机之间剪辑，修剪和重新排序动画片段且不具有破坏性—保留原始动画数据不变，同时让用户可以灵活地进行创意。
图1-20
8．渲染中的新功能
（1）Autodesk A360渲染支持。
3ds Max使用与Autodesk Revit软件和AutoCAD软件相同并且用户已经开始依赖的技术，为签订Autodesk Maintenance Subscription维护合约（速博）和Desktop Subscription维护合约（速博）的客户提供Autodesk A360渲染支持。用户现在可以直接在3ds Max中访问A360的云渲染。A360利用云计算的强大功能，使3ds Max用户可以创建令人印象深刻的高分辨率图像，而无须占用桌面或者需要专门的渲染硬件，帮助他们节省时间和降低成本。另外，Subscription维护合约（速博）客户可以创建日光研究渲染、交互式全景、照度模拟，通过以前上载的文件重新渲染图像，以及与其他团队或同事轻松地共享文件。
（2）添加了对新的iray和mental ray增强功能的支持。
利用大量受支持的NVIDIA iray和mental ray增强功能，渲染真实照片级图像将更轻松：
+ iray增强功能：iray光线路径表达式LPE目前已经扩展，可以使美工人员能够根据对象的层名称将灯光和几何体隔离到LPE渲染元素，这会大大提高美工人员在后期制作中为特定对象调整特定灯光或探索设计选项的能力。新的iray Irradiance渲染元素为建筑师和照明设计师提供了模型中照明级别的反馈，同时支持iray的剖切平面，使设计师能够轻松查看他们的设计，而无须复杂的建模。
+ mental ray的增强功能：mental ray现在包括灯光重要采样LIS和新的环境光阻挡渲染元素。LIS可以在复杂的场景中生成更快、更高质量的图像。新的AO渲染元素具有GPU加速功能，可以使用CPU作为可靠的支持。mental ray渲染器现在使用的版本为3.13。
（3）最新支持Backburner错误报告。
新提供的Windows环境变量可用于指定Backburner报告是否作为错误或警告包含渲染作业中某些丢失的文件。
9．视图新功能—Nitrous视图中的选择预览
将鼠标移动到Nitrous视图中的对象上，黄色轮廓显示可以通过单击进行选择的对象。选择对象后，蓝色轮廓会显示选中的内容，如图1-21所示。
图1-21