3DSMAX与AutoCAD结合进行三维技术建模及动画制作方法

文章编号：1008-3499( 2000) 02-0027-04

3DS MAX与AutoCAD结合进行三维技术建模 及动画制作方法

阎伟

(淮海工学院计算机中心，江苏连云港 数五字多换替)

摘 要:分析了 3DS MAX与AutoCAD结合进行三维技术建模的方法,并讲述了二者的特点，各自 建模过程中的优点和缺点，及如何将二者结合起来进行三维建模，最后讲述了使用3DS MAX进行 动画设计的要，邑

关键词：3DS MAX; AutoCAD?三维;建模；动画

中图分类号：TP391. 41 文献标识码：B

0引言

3DS MAX是一个集三维建機动画制作为一 体功能十分强大的应用软件，它以其便宜的价格、优 良的性能,赢得了广大微机用户的青睐 AutoCAD 是当今世界上流行最广的图形软件包，不仅有一套 完整的二维CAD功能，而且还具有真正的三维制 作功能在CAD行业中，三维动画技术对产品的设 计、制作等方面引起了重大的变革利用动画技术， 可以模拟机构运动的轨迹并可对其进行动态检验， 进行新产品设计方案的即时修改和旋转显示，模拟 机器的装配过程，用有限元软件对主要零部件进行 强刚度分析计算,并可以对最终产品进行广告展示、 现场模拟等。而这些都是以三维实体建模为基础的， 三维造型技术是CAD/CAM综合系统的核心技术， 对机械设计及广大工程技术人员来说，了解和掌握 三维建模的基本方法和动画制作技术十分必要

1 3DSMAX与 AutoCAD的结合

3DS MAX提供给用户--个功能强大的三维建 模环境，它有着良好的用户界面，提供了能够精确建 模的工見AutoCAD具有精确的三维建模能力，可 以处理大量相对信息的复杂结构，但其三维建模环 境不如3DS MAX,亦没有3DS MAX中丰富的建 模工具，并且它不具备象3DSMAX所具有的顶级 渲染和动画制作能力。

1.1二者结合使用的原因

尽管3DS MAX有很强的建模能力，但对于三 维技术建模来说，还需要和CAD程序结合使用，这 有以下几个方面的原因：

(1) 使精确建模更容易 对三维技术建模来讲， 要求三维对象外观及其空间位置的高度精确.AutoCAD 按双精度存储数据，而3DSMAX为提高速 度采用单精度方式有时，使用AutoCAD建模比用 3DS MAX建模可以更快的达到需要的精度

(2) 利用大量已存在的模型信息在AutoCAD 中，包含有很多的结构和详细的制造部件，可能有需 要的信息大量的制造者提供了很多的AutoCAD 模型，可以直接加以使甩

(3) 利用特殊的AutoCAD应用程序。与3DS MAX相比，AutoCAD有着开放的体系 可以在其 上开发许多特殊的程序,完成各种行业的复杂任务。 当在3DS MAX中需要完成类似的任务时,应了解 AutoCAD是否已将类似问题做过优化，能引用并 做进一步处理

(4) 结合二者长短，能够更迅速方便的建橈

1. 2如何将3DS MAX与AutoCAD结合使用

3DSMAX与 AutoCAD都是 Autodesk公司的 产品,二者之间的坐标系精确配合，信息、数据能够 正确快速的转换目前有三种文件格式可以在3DS MAX与AutoCAD间交换几何数据：.dwg, . dxf, .3ds应在何时使用何种格式，分述如下：

(1) .dwg格式 这种格式能提供3DS MAX与

AutoCAD间几何上和组织方法上的转变,但它不 转换材质或贴图信息y这种格式能够在3DS MAX 与AutoCAD的转换过程中保持几何体在两种环境 中可能具有的最高精度如果希望最大限度的保持 几何体在转换中的精确、尽可能参数化及希望数据 在3DS MAX与AutoCAD间来回转换，可使用这 种格式

(2) .dx略式 它为众多的CAD和建模程序间 的一般信息转换建立了一个标准其优点是能将 AutoCAD的模型直接转换为网格对象，并能"加 盖'封闭实依如希望完全转换为显式网格时，使用. dxf格式比较理想

(3) . 3ds格式这是DOS环境下3D Studio产 品的基本格式，并且也是当前从二者之间转换材质 和贴图的唯一方法,如想保留或从AutoCAD中引 入材质和贴图，或想从AutoCAD向3DS MAX输 出ARX对象，应使用这种格式

(4) 3DS MAX与 AutoCAD的 File菜单上有 Import和Export选项.Import是从外部输入其它 格式文件的选项，Export是将文件存为另外文件格 式的选顼信息在二者之间的转换是不能做到毫无 损失的，具体可查相应的转换表

2 3DS MAX与AutoCAD建模方法

3DS MAX与AutoCAD有很强的三维实体建 模能力，概括起来，主要有以下几种技术建模方法： 2. 1基本体素法

这是一种用基本儿何形体来构造复杂实体的造 型方法.即用系统所提供的基本几何形体通过布尔 运算来构造复杂造型使用这种造型方法时，设计者 应先在自己头脑中想好被设计的形体，将此形体拆 成若干相应的基本体素，它一般用于相对简单的形 体，若形体复杂，则需用另外方法或和其他方法结合 使用。

3DS MAX与AutoCAD二者都提供了丰富的 基本几何形体，如圆柱、圆台、圆锥、棱柱、棱台、棱 锥、球、楔块、立方侬圆环等，充分利用这些形体，通 过布尔操作，可以使建模过程快速有效

3DS MAX中布尔算法有一些基本的限制，这 种操作常常失败导致失败的问题常有以下几个方 面的原因：

。重合，但没有合并的节点

。参与布尔交运算的任何一个边界属于单个面

。邻接且平行面的法线方向相反

。多个凹入的交叉点

由于这些原因，在3DS MAX中，经常使用的建 模方法如旋转法得到的形体通常不能进行布尔运 算需多次运用布尔操作建模时，可能后几次的运算 不能进行，操作结果往往不是欲想得到的。进行布尔 操作前，最好先合并两个运算对象的所有节点，这样 可增加成功的可能性而使用AutoCAD进行布尔 操作,几乎没有上面所提到的限制，且其运算速度也 较快=从上面可以看出,若某一造型需进行多次布尔 运算,最好到AutoCAD中进行建模.然后再将结果 输入到3DS MAX中进一步处理示例如下：

图1基本体素法建模一例

Fig. 1 An example of using elementary objects for modeling

2.2拉伸旋转扫描变换法

这种造型的基本思想是一个点、一条线、一个面 或一个形体沿某一路径运动而产生形体通常是用 二维操作技术形成一个有效面,也就是横截面，通过 拉伸或旋转生成物体的造型通过拉伸得到的造型, 必须给出相应第三个尺寸或坐标，对旋转来说，则须 给出旋转轴和旋转角度，从而形成一个完全或仅是 扇形的旋转体，再通过布尔操作，得到所需要的几何

形依

因为AutoCAD可以快速、准确绘制二维图形， 可以用AutoCAD先生成二维横截面，再输入到 3DS MAX进行拉伸或旋转应注意的是，3DS MAX不能对旋转生成的形体进行布尔运算，这是 很大限制，因为很多模型可以通过旋转快速得到，如 用旋转法来造型,最好在AutoCAD中进行，造型完 毕之后，再到3DS MAX中进一步处理 各举一例：

Fig. 2 An example of extruding a shape for modeling

图3旋转法建模一例

Fig. 3 An example of revolving a shape for modeling

2. 3放样法

3DS MAX中的放样造型是功能极为强大的一 种造型方法，能够对极为复杂的形体进行造型，如 车、船、飞机等，对其他方法不可能造型的形体几乎 都可以通过放样得至山它的思想是将-些二维图形 通过一定的路径扫描从而生成三维造型

放样中复杂的二维图形可以到AutoCAD去绘 制.因为AutoCAD绘制二维图形时既快速.又准 确＞ 放样路径是一条曲线，完全是三维的，一般在 3DS MAX绘制。放样之后的造型亦可以进行布尔 运算得到复杂的形体

牡例如下:

5个型截面和直线放样路径

Five shapes and a line path

放样得到的造型

The object by lofting

图4放样法建模一例

布尔减操作得到的结果

The result of subtracting an object

Fig. 4 An example of lofting an object

2.4点线面结合法

这种建模的基本思想是任何物体都由点、线、面 构成，有限个面（平面或曲面）组合起来即构成形依

对于由-些面构成的不规则形状的形体，尤其 是平面构成的体，可以先确定空间三维点的位置，绘 出空间直线,然后形成平面或曲面.从而形成所需要

图5点线面结合法建模一例

Fig. 5 An example of usinu vertexes, edges

and faces together for modeling

2.5混合使用法

对于非常复杂的造型，一般不仅仅使用上述的 某一种方法，而需先使用上述某种方法各自构造形 体，然后将所构造的各个形体合并得到所需造型在

构造一个复杂形体的几个部分时，可先建立独立的 文件，最后将所建好的各个造型文件合并到同一场 景中。

2.6充分利用建模工具

3DS MAX和AutoCAD二者都提供了丰富的 建模修改工具，使用这些编辑修改器,可以提高建模 速度，并能得到所需要的细节，如倒角、对齐、旋转、 阵列、拷贝、移动、缩放、镜像等，熟练使用这些编辑 修改器很有必要。

2. 7建模技巧

在三维造型时，应首先构思出欲建立造型的形 状，分析一下用何种造型方法最合适可以用放样造 型则最好使用它来造型如所举的放样法造型例子, 如用基本体素法也能够建立，但需要进行多次布尔 运算,效果也不理想可使用拉伸或旋转造型的，就 不要使用基本体素法生成技巧的目的是，以尽可能 少和简单的操作,在尽可能少的CPU时间内满足 设计要求但这也是相对的，有时使用很少的步骤创 建复杂或者难以创建的造型时.是不可能完成的，这 时就应考虑是否需要多步来完成这个实体的造型

3动画制作要点

3DS MAX的动画制作功能非常强大,它提供 了完全的面向对象功能下面讲述一下使用3DS M AX进行动画制作的要点

(1) 制作脚本 在动画制作之前.根据要求，制 作脚本.是非常重要的第一步。要清楚动画的主要内 容是什么，如何布置重要的场景,动作如何描述，音 响效果等。可以先画每一场景或动作快速大概的草 图，没有合理的准备就进入一个动画项目，结果会造 成混乱的工作和无用的努九

(2) 材质 材质编辑是3DS MAX动画制作重 要环节之一材质描述物体的表面特性，影响物体表 面的颜色、光亮程度和不透明度等。3DS MAX有丰 富的材质库和贴图，用好这二者，才能使物体具有真 实感

(引用光 调好材质后，必须将场景中配上光才 能看出其真实的效果材质和灯光是相互联系的，是 建立三维环境最为重要的一面，设置好场景光源类 型、强度、色彩及其相应的位置和角度，才能创造出 良好的环境氛围。

(4) 对场景设置背景。好的背景,能够烘托出良 好的氛围《

(5) 动画运动的设置，动画的核心是运动，调整 好材质和光后就要设置物体的运动了。3DSMAX 中设置运动的方法有关键帧法、变形法和关节法在 技术动画中，一般使用关键帧法和关节法＞ 3DS MAX中儿乎所有参数,如物体参数、体光材质等 的变化，都可以创建关键帧机械运动和由物理规律 制约的运动并不需要有多少关键帧就能使画面栩栩

如生关节法亦是很重要的方法，在一个合理的物体 层次树的基础上，才能正确的设定正向运动和反向 运动，它们都是机械运动动画中很常用的方法

(6)渲染 上述设置完成之后,就可进行渲染 了。根据目的，可以渲染成图像或动画文件,设置好 需要的分辨率，保存文件。

4结束语

随着生产的发展,三维造型技术将越来越重要， 现已有软件能在三维实体的基础上，自动生成二维 视图。三维造型和动画技术的发展，将使广大的工程 技术人员从呆板、机械的方法中解放出来，将主要精 力用于产品设计本身，其应用前景是十分广阔的。

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作者简介：阎伟(1974-)，男.江苏连云港人.淮海工学 院计算机中心教师.硕士在读.主要从事于计算机图形学及 图象处理方面的研究工作。

The Method of Using 3DS MAX and AutoCAD Together for Three-dimensional Modeling and Animation

YAN Wei

(The Computer Centre, Huaihai Institute of Technology. Lianyungang 数五字多换替, China)

Abstract Analysis is made on the method of using 3DS MAX and AutoCAD together for three-dimensional modeling and on the peculiarities of the two popular products respectively to present their advantages and disadvantages・ In the end, the main points to conduct animation design by 3DS MAX are introduced・ Key Words 3DS MAX; AutoCAD three-dimension; modeling; animation

(本文责任编校:褚金红)