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摘 要： 三维虚拟场景正广泛应用于各行各业，包括科学模拟、城市规划、影视娱乐、产品制造、游戏设计、广告宣传等。以肇庆工商职业技术学院三维虚拟校园场景为设计基础，运用生动有趣的建筑生长动画技术来展示校园文化与环境氛围，深入探讨了基于3DS MAX来实现三维场景生长动画的理论依据和设计方法。通过详细介绍三维场景生长动画的生长方式，揭示三维虚拟校园场景中建筑生长动画的具体制作过程，为推进数字校园和数字城市的应用提供了实例参考。
关键词： 虚拟场景； 3DS MAX； 生长动画； 三维校园； 数字城市
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
所谓场景生长动画，就是运用3D虚拟技术展现物体从无到有、从少到多、从离到合的一种动态构建过程，通过一定的艺术加工从不同视觉角度，生动巧妙地赋予建筑场景具备“生命气息”。在生长动画中，场景里的钢筋、水泥、楼板、门柱、玻璃、砖石、道路等无生命的材料瞬时变得生机勃勃，开始展现它们活灵活现的一面。场景生长动画，为今后的空间模拟、场景动画、虚拟彷真、建筑模拟及特效制作等三维制作行业添加上重要的一员。下面我们分三大部分来介绍场景生长动画的表现方式，以及如何使用生长插件来制作生长动画。
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图1 图2
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图3 图4
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图5 图6
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图7 图8
图9 图10
以上的几种方式，如果用于设计比较大的场景，因建筑物比较多，要让整个动画更生动，更壮观地生长，就需要把多种生长形式相结合，这样的生长方式不仅能让人大饱眼福，还能让人感叹这世界的变化之大，可谓是沧海桑田。
场景生长动画，一开始多用于房地产项目，由于其特殊的动画形式，逐渐受到各大设计领域的青睐，比如影视特效、产品广告、建筑工程模拟、游戏动画等都开始更多地应用。在我们的三维校园漫游动画里运用到多种生长动画方式，给整个校园场景添加不少的视觉冲击力[6]。建筑本是死物，它是由各种钢铁，水泥，玻璃等构成的无机世界；建筑又是有生命的，它也有表情，它的形态和出场方式，能够带给我们、欢乐、幽默、惊叹等多种情绪。
场景生长动画要求设计不同的生长方式，需要添加大量的关键帧[7]，每一小块建筑物材料都会产生相应的运动，因此人工的逐一添加关键帧是不可能完成的，需要一个能大大提高我们工作效率的插件，聚光制作的一个生长插件是当前非常热门的场景生长插件。我们通过3DAX中运行脚本来安装插件，最终该生长插件的界面如图11所示。
插件中主要通过几种变换命令来实现模型的生长，将这几种变换命令合理地进行组合即可产生多种生长方式，以下介绍这几种变换命令。
⑴ 可视化变换命令：可视化即是它的透明度，它是制作物体从无到有最普遍的形式，场景中的模型原本就已经创建好，然后把它的透明度打上关键帧，让它的透明度从零渐变到透明度百分之百，这样物体就从完全透明过度到完全可视。
⑵ 移动变换命令：物体从别的地方移动过来。可以是XYZ任何的一个方向轴，让人们感觉物体就像是从别的地方千里迢迢赶来。
⑶ 旋转变换命令：物体旋转能较大程度提高动画的观赏性，所以适当地做出一些旋转动画能给场景添加更多的亮点。
⑷ 缩放变换命令：缩放生长是最符合物体生长规律的，毕竟好多物体的生长都是从小到大的生长，这样让物体的生长更具真实性。
以上四种变换命令只有相互结合、合理使用，才能产生形式各异的多种生长方式，而如果要制作出炫目的场景生长动画，还需要非常熟练地把握好关键帧里的时间间隔，这样最终才能输出连贯顺畅的动画。
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图11 生长插件界面
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图12 学生宿舍生长参数设置
此时只要点击操作面板中的“拾取”，将鼠标选中已经创建好的“学生宿舍”组，因为这里只做拔起这么一个动画，它只包含物体在Z轴上的位移运动，所以我们勾选“移动”复选框，在轴的复选框中选Z轴，运动持续时间与时间间隔都设置为10，即是10帧，而距离即是建筑物拔起的高度，这里会根据系统原先设计的单位大小而定。最终我们点击面板中的“创建”，即可完成这次拔动的生长动画。如果拔起的高度、速度不是我们预期的结果，这时可以选中刚产生的所有关键帧，按键盘上的Delete键，再回到生长插件面板，重新设置参数，再次点击“创建”按钮即可，一定要达到满意的效果才进行其他动画的设置。
制作整排学生宿舍按照由远到近的次序依次拔地而起，生长前后的图片对比如图13.tif>
图13 图14
参考文献：
王富伟.基于3dmax和 Builder平台的数字校园虚拟漫游系统的设计与实现[J].中国科技信息，2009.24.
林军政.3Dax+vRay建筑动画表现技法[M].清华大学出社，2009.
[3] 蒋子龙.三维虚拟场景人机交互与漫游技术研究[D].沈阳工业大学硕士论文，2010.
[4] 邱有春.虚拟校园场景建模和漫游系统实现[D].电子科技大学硕士学位论文，2009.
[5] 李芳，肖红.杨波.三维数字校园的设计与实现[J].系统仿真技术，2010.1.
[6] 刘艺，张坤.3ds max在虚拟校园立体图制作中的应用[J].大众科技，2011.7.
[7] 施贵刚，程效军.网络虚拟校园三维建模方法研究与实现[J].工程图学学报，2008.2.
[8] 廖毅.3ds max建模技术在虚拟现实中的应用[J].中国科技创新导刊，2011.18.
关键词： 虚拟场景； 3DS MAX； 生长动画； 三维校园； 数字城市
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
所谓场景生长动画，就是运用3D虚拟技术展现物体从无到有、从少到多、从离到合的一种动态构建过程，通过一定的艺术加工从不同视觉角度，生动巧妙地赋予建筑场景具备“生命气息”。在生长动画中，场景里的钢筋、水泥、楼板、门柱、玻璃、砖石、道路等无生命的材料瞬时变得生机勃勃，开始展现它们活灵活现的一面。场景生长动画，为今后的空间模拟、场景动画、虚拟彷真、建筑模拟及特效制作等三维制作行业添加上重要的一员。下面我们分三大部分来介绍场景生长动画的表现方式，以及如何使用生长插件来制作生长动画。
1 场景生长动画的生长方式
在设计“三维虚拟校园漫游动画”项目中，经过大量时间、人力、精力的制作后，我们总结出三维场景生长动画中的生长方式，大致可分以下几种。1.1 旱地拔葱式
从很多广告或者影视片里面，可以看到这种较新的方式。大致是：一栋新的建筑，奇迹般地如同升降机一样，从地面开始生长，或者是从地下迅速地冒出来，好像是建筑物预先就是在地底下已经建好了，然后搭乘电梯直接升上来。这种建筑生长动画的魅力，除了便于演示，最直观的感受就是善于营造出让人惊叹的“奇迹感”，令人印象深刻，如图1、图2所示。
1.2 高空飘落式
摘自：毕业论文评语www.udooo.com
就像天空下雨，然而此时下的不是雨水，而是建筑材料从天而降，也类似于空中的起重机吊装，把一个建筑物分成几个大版块，它们从空中悬浮着飘过来。然后这几个大版块如同立体的“俄罗斯方块”，从天空自动地落下、拼合，组成一座或几座完整的建筑[3]。当前生长动画又有一些更加神奇的演化，此时建筑材料被演绎成一群好奇的蜜蜂，朝着某个深深吸引它们的花坛成群地飞去，最后筑成一栋摩天大厦。如图3、图4为高空飘落式。
1.3 地基翻转式
地基翻转式基本有两种形式，第一种：建筑物整体如同原地空翻跟头的鱼（简称鲤鱼打挺），它就这样翻一下，大楼就出现在面前。第二种比较震撼一点，是把建筑物连同地基当成整体，而地面则是一个没有地基的深坑。建筑以地基为轴，在深坑里如同跷跷板翻转一下。只不过，这个跷跷板翻转了180度，出现一栋建筑物[4]。一般可以根据不同的翻转轴得到不同的翻转方向，也可以是原本一栋旧楼，经过180度的翻转，得到另外一栋新楼，这时的翻转应该快速一点，以达到偷天换日的视觉效果。如图5、图6为地基翻转生长方式。1.4 层叠上升式
层叠上升式也是经常被引用的，主要因为它比较符合物体的生长形式。建筑物按照一定的层次从地基开始一节节往上拉升，就像地面赋予它无限的生命力使得它迅速茁壮成长，同时建筑的玻璃、门窗或者砖墙也如同多米诺骨牌似地节节往上翻，能给人如同鲜花怒放的视觉冲击。如图7、图8所示。
1.5 迷雾障眼式
迷雾障眼式是比较让人抓狂且无厘头的生长方式。就类似于武侠片中的决斗时刻，剑拔弩张之际，其中一个角色说：“尝尝我的烟雾弹！”瞬时，他就逃跑消失不见了。在建筑生长动画中的体现大致如下：已经有了好多种生长方式，想再加一些新鲜点又引人注目的方式，然而又不想用太复杂的技术，此时可以让镜头前出现眼花缭乱的光线或者烟雾缭绕的效果，它的眩光和迷雾效果消失后，一栋新的建筑，堂而皇之地出现在大家的眼前。这种方法在卡通动画片里面也运用得非常多，如动画片里夸张地表现一个人被一堆人毒打，被打之前好好的，七手八脚的画面过后，那人的样貌就直接变成残缺破损的模样了[5]。1.6 无中生有式
该方式最早可能是从一些汽车的广告短片里演绎出来的。汽车的各个零件，散落在环境的各个局部，然后它们受到某种召唤，类似于变形金刚的各部分零件，通过拼接、组合还原成一个整体。比如在建筑动画里面，就好像是建筑的各个较小的局部散落于大环境的各个地方，还原、组合成一个新的建筑，在这个过程中，建筑物的各个零件可以通过各种不同的运动方式前来组合，配合上一定的节奏感就可以产生让人惊叹的眩目效果。如图9、图10所示。图9 图10
以上的几种方式，如果用于设计比较大的场景，因建筑物比较多，要让整个动画更生动，更壮观地生长，就需要把多种生长形式相结合，这样的生长方式不仅能让人大饱眼福，还能让人感叹这世界的变化之大，可谓是沧海桑田。
场景生长动画，一开始多用于房地产项目，由于其特殊的动画形式，逐渐受到各大设计领域的青睐，比如影视特效、产品广告、建筑工程模拟、游戏动画等都开始更多地应用。在我们的三维校园漫游动画里运用到多种生长动画方式，给整个校园场景添加不少的视觉冲击力[6]。建筑本是死物，它是由各种钢铁，水泥，玻璃等构成的无机世界；建筑又是有生命的，它也有表情，它的形态和出场方式，能够带给我们、欢乐、幽默、惊叹等多种情绪。
2 场景生长动画插件的使用方法
以上我们分析了场景生长动画的生长方式，下面我们来介绍生长动画插件的操作界面以及它的使用方法。场景生长动画要求设计不同的生长方式，需要添加大量的关键帧[7]，每一小块建筑物材料都会产生相应的运动，因此人工的逐一添加关键帧是不可能完成的，需要一个能大大提高我们工作效率的插件，聚光制作的一个生长插件是当前非常热门的场景生长插件。我们通过3DAX中运行脚本来安装插件，最终该生长插件的界面如图11所示。
插件中主要通过几种变换命令来实现模型的生长，将这几种变换命令合理地进行组合即可产生多种生长方式，以下介绍这几种变换命令。
⑴ 可视化变换命令：可视化即是它的透明度，它是制作物体从无到有最普遍的形式，场景中的模型原本就已经创建好，然后把它的透明度打上关键帧，让它的透明度从零渐变到透明度百分之百，这样物体就从完全透明过度到完全可视。
⑵ 移动变换命令：物体从别的地方移动过来。可以是XYZ任何的一个方向轴，让人们感觉物体就像是从别的地方千里迢迢赶来。
⑶ 旋转变换命令：物体旋转能较大程度提高动画的观赏性，所以适当地做出一些旋转动画能给场景添加更多的亮点。
⑷ 缩放变换命令：缩放生长是最符合物体生长规律的，毕竟好多物体的生长都是从小到大的生长，这样让物体的生长更具真实性。
以上四种变换命令只有相互结合、合理使用，才能产生形式各异的多种生长方式，而如果要制作出炫目的场景生长动画，还需要非常熟练地把握好关键帧里的时间间隔，这样最终才能输出连贯顺畅的动画。
3 场景生长动画制作演示
有了生长动画插件，我们再来演示一下最终动画的制作，以旱地拔葱为例：一整排的建筑物要依次拔地而起，在3DAX中，我们首先要确定每一栋建筑物它是一个可编辑多边源于：查抄袭率本科毕业论文www.udooo.com
形，然后将这多个可编辑多边形全部选中，点击3DS MAX菜单下的创建组[8]，我们创建一个生长组，同时在创建组时给它命名为：“学生宿舍”。这个组就是我们在生长插件里要拾取的生长动画组，按照预期想好的生长顺序，比如建筑物由远到近的生长，将它的参数设置为如图12所示的结果。此时只要点击操作面板中的“拾取”，将鼠标选中已经创建好的“学生宿舍”组，因为这里只做拔起这么一个动画，它只包含物体在Z轴上的位移运动，所以我们勾选“移动”复选框，在轴的复选框中选Z轴，运动持续时间与时间间隔都设置为10，即是10帧，而距离即是建筑物拔起的高度，这里会根据系统原先设计的单位大小而定。最终我们点击面板中的“创建”，即可完成这次拔动的生长动画。如果拔起的高度、速度不是我们预期的结果，这时可以选中刚产生的所有关键帧，按键盘上的Delete键，再回到生长插件面板，重新设置参数，再次点击“创建”按钮即可，一定要达到满意的效果才进行其他动画的设置。
制作整排学生宿舍按照由远到近的次序依次拔地而起，生长前后的图片对比如图1
3、图14所示。
4 结束语
三维场景生长动画展现了各种主体建筑和景观的生长变化过程，将凝固的、不变的场景空间动态化、生动化、趣味化，使得空间表现出丰富的层次，如果再加上相应节奏变化，就更能把建筑动画推向更高层次的艺术效果，这种特殊的表现形式能极大丰富人们的视觉感受，让观众更能清晰地观赏到场景中建筑及景观的构建原理和演变过程，将场景生长动画应用于不同的领域，能突显该行业的繁荣发展，正如校园生长动画就能很好地展现校园的生机勃勃、飞速发展的现状。参考文献：
王富伟.基于3dmax和 Builder平台的数字校园虚拟漫游系统的设计与实现[J].中国科技信息，2009.24.
林军政.3Dax+vRay建筑动画表现技法[M].清华大学出社，2009.
[3] 蒋子龙.三维虚拟场景人机交互与漫游技术研究[D].沈阳工业大学硕士论文，2010.
[4] 邱有春.虚拟校园场景建模和漫游系统实现[D].电子科技大学硕士学位论文，2009.
[5] 李芳，肖红.杨波.三维数字校园的设计与实现[J].系统仿真技术，2010.1.
[6] 刘艺，张坤.3ds max在虚拟校园立体图制作中的应用[J].大众科技，2011.7.
[7] 施贵刚，程效军.网络虚拟校园三维建模方法研究与实现[J].工程图学学报，2008.2.
[8] 廖毅.3ds max建模技术在虚拟现实中的应用[J].中国科技创新导刊，2011.18.