一、序言

　　三維動畫作為電腦美術的一個分支，是建立在動畫藝術和電腦軟硬體技術發展基礎上而形成的一種相對的獨立新型的藝術形式，其發展起來所依靠的三維製作技術，即 3D 技術，是隨著計算機軟硬體技術的發展而產生的一門新興技術。

　　自上個世紀七十年代後期，隨著計算機圖形學應用的空前發展，歐美國家以電腦做工具，開始追求技術上的最大發揮，將人物造型和環境以三維形式展現。1982年，迪斯尼(Disney)推出了第一套電腦動畫的電影：Tron(電腦爭霸)。作為三維動畫的開山之作，它為後來的三維動畫的發展開了很好的頭。

　　隨著相關三維動畫技術理論研究的不斷深入，三維動畫技術很快進入了蓬勃發展的時代，許多公司陸續推出強大的三維製作軟體工具。下面，我將著重介紹 Maya、3ds Max、ZBrush 這三款三維動畫製作軟體。

二、簡介

　　Maya

　　Maya 是美國 Alias|Wavefront 公司出品的世界頂級的三維動畫軟體，應用物件是專業的影視廣告，角色動畫，電影特技等。Maya 集成了 Alias/Wavefront 最先進的動畫及數字效果技術。它不僅包括一般三維和視覺效果製作的功能，而且還與最先進的建模、數字化布料模擬、毛髮渲染、運動匹配技術相結合。Maya 功能完善，工作靈活，易學易用，製作效率極高，渲染真實感極強，是電影級別的高階製作軟體、製作者夢寐以求的製作工具。

　　3ds Max

　　3ds Max 是一款由 Discreet 公司開發的（後被Autodesk公司合併）基於 PC 系統的三維動畫渲染和製作軟體，其前身是基於DOS作業系統的 3D Studio 系列軟體，現正式更名為 Autodesk 3ds Max，是當前世界上銷售量最大的三維建模，動畫及渲染解決方案。3ds Max 首先開始運用在電腦遊戲中的動畫製作，後更進一步開始參與影視片的特效製作。因為 3ds Max 是基於PC系統的低配置要求三維製作軟體，它的出現實現了 CG 軟體製作平臺紛紛由 Unix 工作站向基於網路的 PC 平臺的轉移。

　　ZBrush

　　ZBrush 是 Pixologic 公司開發推出的一個數字雕刻和繪畫軟體，一種極其高效的建模器。設計師可以通過手寫板或者滑鼠來控制 ZBrush 的立體筆刷工具，隨意將腦中的形象雕刻成實物，至於拓撲結構、網格分佈一類的繁瑣問題都交由 ZBrush 在後臺自動完成。它進行了相當大的優化編碼改革，還可以實時的進行不斷的渲染和著色。它將三維動畫中間最複雜最耗費精力的角色建模和貼圖工作變得簡單，能夠輕易塑造出皺紋、髮絲、青春痘、雀斑之類的面板細節，包括這些微小細節的凹凸模型和材質，真正實現從 2D 到 2.5D 的轉變。

　　作為一款商業軟體，這三類三維製作軟體都是收費的， 且正版購買費用並不低，但它們的公司也鼓勵將其旗下的產品用於教育，以教育為目的來購買產品可聯絡其經銷商獲取教育優惠，且 Autodesk 公司對學生提供三年免費使用許可期，學生可充分利用時間進行學習實踐。

　　遺憾的是，我至今未通過官方路徑安裝這三個軟體。大二時，我以選修《三維動畫製作技術》這門課為契機第一次接觸 Maya 軟體，那時 Maya 官網還未給學生提供三年免費使用許可，僅有對所有潛在使用者適用的30天免費試用期，為了能完成該門選修的作業順利結課，我還是選擇從官網下載軟體，從網路搜尋序列號破解。後來，我又選修了《影視動畫與特效》，學習了 3ds Max 和 ZBrush 的運用，同樣使用了搜尋序列號破解的方式。現在，Autodesk 公司為教育事業的進步，免費為學生提供充足的時間去學習使用它，有了這個保證，我建議想學習這方面技術的同學走官方渠道獲取這些軟體的使用許可。

三、版本釋出

四、功能對比

　　Maya 作為視覺設計領域中最為流行的頂級三維動畫軟體，其主要利用多邊形建模工具，為動畫製作提供了模擬、效果、動畫、建模、著色渲染和特效等功能。同 3ds Max 相比，Maya 軟體主要應用於動畫片製作、電影製作、電視欄目包裝、電視廣告、遊戲動畫製作等。作為高階的 3D 製作軟體，其使用者需具備一定的美術功底和對生物骨骼結構的理解要達到一定深度。Maya 提供的動力學系統使動畫的世界更加真實，其渲染精度可達電影級，高階的蒙皮技術和骨骼繫結技術使得角色動畫的實現更加容易，是電影、電視、遊戲等領域開發、設計、創作的不二選擇。

　　3ds Max 軟體提供的 CAD 匯入模式，方便的模型匯入和匯出操作，使得使用者在面向建築動畫，建築漫遊及室內設計等方面的工作變得更加得心應手。作為中端 3D 製作軟體，它易學易用，使用門檻較低，即使美術功底相對薄弱，也能夠快速上手。

　　ZBrush 是一款基於 ZSphere 球的用筆刷來雕刻模型的繪製工具，它的特點是在 2D 繪圖手法不變的基礎上用計算機構建三維的立體模型，但由於其缺乏攝像機和動畫模組的內容，不能構建相機的運動路徑，不能從360度視角真實地觀察這個立體模型，而只能渲染一面，故其生成的只能算是偽三維模型，又叫 2.5D 模型。ZBrush 實現的是 2D 到 2.5D 世界的轉變。因為其本質上還是用筆刷進行繪圖，其潛在使用者需要有較強程度的美術功底。

　　這三個軟體在基本功能上有所重疊，但又有各自的側重點，像 Maya 側重於角色的骨骼繫結、動力學模擬和動畫的連貫輸出，3ds Max 則側重於大型場景的模型構建，而 ZBrush 則側重於對物理模型的細節雕刻，每一個軟體都有其存在的意義，因為三維構建技術本來就不是一個軟體就可以搞定的事兒，有針對性地選擇趁手的工具就行。

五、軟體應用

　　通過《三維動畫製作技術》這門課，我用 Maya 做出了一個一分鐘左右的動畫短片，包括動畫環境的搭建、人物模型的構建、人物的蒙皮處理和骨骼繫結，最後調整動畫引數和攝像機的執行軌跡逐幀渲染出作品；通過 3ds Max 搭建大型三維立體場景匯出模型後，匯入到 VRML 程式中製作了特定場景三維虛擬漫遊程式，還可作為遊戲場景匯入到 Unity 3D 行三維遊戲的開發；ZBrush 則幫助我更好地進行人物三維原型設計。

六、改進

　　三維製作技術是依託於計算機軟硬體技術的發展而產生的，它運用了大量的圖形影象處理技術的知識，其操作速率嚴重依賴於 GPU 技術的提升和優化。現在看來，渲染影象需要花費的時間開銷還是相當巨大，一個一分鐘的短動畫需要大約 2 個小時進行渲染輸出，這方面還有很大的進步空間。且輸出的內容為圖片序列，我需要將圖片序列匯入視訊處理軟體手動連線後匯出視訊格式，才算製作完最終的短動畫效果。如果這些軟體能自動後臺處理該步驟，將減少不必要的人工投入。