Softimage 3D 基础教程之简介

在电脑动画兴起和发展的十多年历史中，Softimage 3D一直都是那些世界上处于主导地位的影视数字工作室用于制作电影特技、电视系列片、广告和视频游戏的主要工具。
　　由于Softimage 3D所提供的工具和环境为制作人员带来了最快的制作速度和高质量的动画图像，使它在获得了诸多荣誉的同时成为世界公认的最具革新的专业三维动画制作软件。
　　Softimage 3D是由专业动画师设计的强大的三维动画制作工具，.它的功能完全涵盖了整个动画制作过程，包括：交互的独立的建模和动画制作工具、SDK和游戏开发工具、具有业界领先水平的mental ray生成工具等。Softimage 3d系统是一个经受了时间考验的、强大的、不断提炼的软件系统，它几乎设计了所有的具有挑战性的角色动画。98年提名的奥斯卡视觉效果成就奖的全部三部影片都应用了Softimage 3D的三维动画技术，它们是《失落的世界》中非常逼真的让人恐惧又喜爱的恐龙形象、《星际战队》中的未来昆虫形象、《泰坦尼克号》中几百个数字动画的船上乘客。这三部影片是从列入奥斯卡奖名单中的七部影片中评选出来的，另外的四部影片《蝙蝠侠和罗宾》、《接触》、《第五元素》和《黑衣人》中也全部利用了Softimage 3D技术创建了令人惊奇的视觉效果和角色。
　　Softimage 3D目前的最新版本是3.91版，在新版本中增加的动画序列器工具提供了一个用于角色动画的高级界面，用户可以使用各自独立的动画工具组在一个场景中为任意角色进行定义，然后一起排列在一个时间轴上，使复杂角色动画管理变得非常容易。用户可以快速容易地在多个蒙皮之间拷贝蒙皮重力，包括不同分辩率的蒙皮，使角色创作的时间大大减少。.另外反向运动学和蒙皮计算提供的最明显的作用就是使系统性能大大提高。Softimage 3D 3.91版本为声音数据提供了Dope级支持，用户可以独立地操纵用于同步的声音和动画数据。它的新的游戏开发特性加快了游戏开发的速度。背后的交互式多边形消减工具使用户能够保持表面属性，如材料、纹理和重量，消除了一旦一个模型被消减曾引起的所有属性的重新加载。

Softimage 3D系统的特点
1．造型模块
与Alias相比，Softimage软件的造型功能相对弱一些，但对一般的影视制作来说，其造型功能已能基本能够满足用户需求。对一些复杂的模型，Softimage提供了许多接口应用程序，用户可方便地将一些其它软件的造型数据输入到该系统中。Softimage 3D的造型方法也采用由点生成线，再由线生成面，进而由面生成体的构造方法。系统提供的曲线形式有：折线、Bezier样条曲线、B样条曲线和Cardinal样条曲线，用户也可随意地对输入的曲线进行修改。由曲线生成曲面的工具有：由多条平面曲线构成带孔的平面区域、旋转面、skin曲面、由四边生成面、拉伸面等。它提供的元球隐式曲面造型工具使得我们能方便逼真地模拟肌肉、液体等表面。另外，Softimage 3D系统提供了功能较强大的多边形网格操作工具，这些工具使得用户能方便地实现物体的编辑、布尔运算、倒角过渡、模型合并和简化、基于FFD和轴线的变形等操作。利用这些工具，用户可生成一些复杂的模型。
2. 动画模块
动画模块是Softimage 3D最为强大的部分。几乎物体的所有材料属性、光源属性、摄像机参数、大气环境及景深效果均可设置动画。所有场景参数的变化曲线均可方便地在功能曲线窗口中进行修改、编辑，以调整参数的变化速度。当对景物的位置进行关键帧插值时，系统自动生成一条景物的运动路径(Cardinal样条)。这样，用户可以在运动时间保持不变的情况下，对景物的运动路径交互修改，以达到所需的运动效果。
在关节链的运动控制方面，Softimage 3D系统提供了功能强大的工具。一方面，它可基于正、逆向运动学原理来生成骨架的运动，并由骨架来驱动赋在骨架上的肌肉表面（皮肤）的变形。另一方面，Softimage 3D系统在骨架链结构上引入了动力学物理属性（如密度、摩擦系数、转动惯量等）和外力（如重力、风力），使得骨架链结构的运动可方便地由动力学方程自动生成。同时，系统还提供了外力的模拟工具。这些动力学模型被进一步推广以处理一般物体的运动控制，并设计了高效的碰撞检测、.连接约束等工具。
Softimage 3D系统拥有很强的变形工具。这些变形工具有：基于关键帧插值的metaball变形技术、完善的自由变形技术(FFD)、易于控制的景物沿曲线、曲面变形技术及传统的形状过渡技术。利用这些工具，用户可以生成许多有趣的景物变形效果。另外，Softimage 3D系统还为用户提供了方便的群体动画和水波纹运动工具。所有这些，保证了Softimage 3D系统具有与Maya系统相近的动画功能，由于其操作非常简便，因而受到了用户的欢迎。 3. 绘制模块
Softimage 3D系统提供了完善的景物表面材料及二、.三维纹理的定义工具，在利用已知图象来生成表面纹理方面，该系统的功能非常强大。尽管Softimage 3D系统也提供了云彩、木纹和大理石三类三维纹理的生成模型，但与Alias和Maya系统相比，该系统自身构造纹理的能力相对较弱。
Softimage 3D系统的绘制算法非常快速，它将扫描线算法和基于空间分割技术的光线跟踪算法有机地结合起来。算法首先用扫描线算法绘制场景，然后对可见点所在表面为镜面和透射面的象素转入光线跟踪程序进一步跟踪场景。试验表明，Softimage 3D的绘制算法比Alias的光线跟踪绘制算法快得多。
早期版的Softimage绘制算法并不支持介质的绘制，在3.0版后，系统将德国Mental Ray公司开发的体绘制算法加入了其绘制模块，使得该系统处理特殊效果的能力大为提高。总之，Softimage 3D系统以其优越的性能，简便的操作，在短短的几年时间内，拥有了大量的用户。但与Alias等软件相比，Softimage系统的可靠性有待进一步提高。
SOFTIMAGE技术特点： 
工作流程：遵循动画制作的自然工作流程。
模型操作模式：实时可视的旋转、移动和体积变化。
照相机存储：照相机位置、焦点、张角等。
自定义热键。
键盘加速器：快速访问菜单，不需使用鼠标。
Spreadsheet：可进行复杂的查询，使用500个不同变量进行查询，包括模型、素材、材质、光照等。
动画播放：从任意帧播放、正反放。
可扩展的数据库工具。
图像浏览：高效的交互浏览方式。
造型：高交互的造型工具包，支持的数据类型包括：polygon、 patch、NURBS、MetaClay geometries。
几何造型：Face、Polygonal mesh、Polygon、patch、Bezier/Linear/Cardinal/Free Form/B-spline/NURBS spline。
二维/三维基本模型库：弧、圆、圆锥、圆柱、立方体、十二面体、变形点阵、二十面体、null, 八面体、 正方形、球形、螺旋形、环面、四面体。
高级NURBS曲线：Full Quadratic/Cubic modeling support包括：Trim/Project/Blend NURBS surfaces、Curve extrusion、 Blending。
字体：支持完整的truetype字体，包括20个字体库。
一般操作：包括基于动画的对称复制、排列、倒角、 转换、简化、fractalize、 延伸、打碎、变形点阵、皱纹、polyskin、点/坐标编辑、冻结、翻转、网格合并、面合并、排序、平面切割、旋转、细化、缩放、细分, 对称复制、选点、伸缩连接、皮肤、绕转、四边patchs、均衡造型和位移（border和pipe效果）。
布尔运算：支持二维、三维布尔运算：交集、差集、并集。多边形模型操作：多边形体、三点平面约束、assignable centroid reference、多个多边形选择、多边形细化、延伸、 绕转、多边形翻转、PolygonDetatch、多边形信息、 以选点方式选择多边形。
变形球*：有密度的有机器官和雕塑造型。
Instantiation：多次复制一个或一组与原物体有关联的几何体。
Cluster Center：提供强有力的表面动画。
关联造型： 在物体和其演变的原型之间建立永久的关联。
交互式多边形简化功能：可选择TAG点和多边形，保留表面属性如材质、点颜色、UV贴图坐标，在一个模型被消减时不会引起所有属性的重新加载（ShrinkWrap）。 动画：赋予角色真实的运动、个性和表达方式。
基本控制：路径、功能曲线、关键帧、网格、变形点阵、动作捕获。
动画序列器：通过Dopesheet存取的角色动画的高级界面，可调入、存储和管理“Actions”（动画曲线组）非常容易地管理复杂的角色动画。 
动画编辑器：功能曲线、DopeSheet、Spreadsheet。
声音支持：在Dopesheet级支持声音文件。
动画效果：毛发、水波、爆炸、粘连物、雪片, 抖动、limit,、锁定、磁铁、Polyshrink。
运动关联：位置、定位、方向、限制面、 路径切线、照相机正向矢量、多边形法线方向、object to cluster、 cluster to object,、三点平面控制、 两点线段控制。
功能：变形、旋转、缩放、延伸、移动。
表达式方式：定义物体间相关性，修改现存的功能曲线或通道（传感器）输入/输出。
变形：多种方式的变形工具使物体很容易随时间变形，包括 clusters、 控制点, 曲线、面、变形点阵。
模拟仿真：碰撞、 密度、弹力、风扇、摩擦、阻力、引力、风力动力、 动态/静态摩擦力、mass、nail。
挤压和延伸变形Q-Stretch：由速度和加速度引起的变形。
角色制作工具： 二维和三维反向和正向运动学，包括角度限制。
骨骼生成：使用模型作为骨骼结构。
灵活的包皮：受关节骨骼作用影响。
皮肤：自动/局部/整体/作用力。.
皮肤受力：自动受关节作用力影响。
不受分辨率限制的蒙皮工具：在不同分辨率或交叉边界的蒙皮之间拷贝蒙皮重力。
标准骨骼：在工作界面中可使用19和55个自由度骨骼固定包皮。 

运动捕捉/控制（传感器控制）。
数据输入设备：使用输入设备输入原形和动画。 
动画控制器：鼠标、麦克风、传感器、MIDI、游戏手柄、捕捉跳舞、打斗、运动等。
输出通道：Export animation for events triggering、external robotics、MIDI、sound or motion camera rig control。
纹理/材料控制。
RenderMap*：可预先计算所有环境属性并赋予贴图（如灯光、阴影）。
Vertex 颜色生成。
明暗类型：Blinn、Constant、Lambert、Phong、Shadow。
光感： 环境、高光、过渡。
材料属性： 折射、直射、溶合、散射、环境色、反射、阴影、高光、静态虚化、透明、发射元素。
纹理映射：二维和三维纹理包括：凹凸、圆柱体、 光线跟踪/非光线跟踪、球状、反射、UV、 XY/XZ/YZ、 贴图、立方体、UV纹理遮盖控制、圆柱/球体的UV转换。
摄像机投影：将投影静帧或实拍的活动画面贴图到一个来自摄像机视野的场景中。
颜色系统：RGB、HLS、HSV。
三维固体纹理：云、大理石、木材。
Masks：Alpha 通道、RGB密度。
效果：环境、景深、 淡入淡出、雾层、 运动虚化。
UV纹理：在网状物体上编辑和存储UV纹理坐标，将纹理转换为UV映射。
效果（可设置）：去锯齿、边缘模糊、场生成、线生成、运动虚化、特殊点/曲线。
预设置：400多个纹理（图像光盘中）。

照相机和光照参数。
场景深度：光圈、长宽比、焦距。
视窗：场、帧、线框图、solo-region、 tags、 z 通道。
光照类型：无限光、点光源、聚光灯, 可选择的光照物体、太阳光。
光照参数：颜色、扩散角度、衰减，灰度、亮度、位置、饱和度、照明光、阴影（光线跟踪、深度映象、柔化）、太阳位置（经纬度、时间）等。
Mental Ray 生成工具* 。
照片真实效果：最高质量光线跟踪的照片效果。
FXDirector：允许快速生成和预演光圈效果。
动作虚化：从摄像机视点来计算动作虚化。
ToonAssistant：二维图像生成工具。
预置程序：70多种包括鱼眼、柱光、大气层、volumetric、星星、闪烁效果、头发、毛发、烟雾等。
并行和分开生成：可通过工作站的不同处理器以及网络之间进行分开生成（Windows NT和SGI）。
直角视图：生成自由变形的纹理映射。
点颜色生成。
高质量的场生成以及运动虚化。
交互工具：为交互式游戏或环境设计的特殊工具。
平台支持：可为每个平台进行结构图转换、动画压缩、材质传播和镶嵌、形状动画和转换（N64、NIFF、HMD、ASCII）。在游戏平台上可查看模型（拖动、缩放、旋绕、摄像机移动等）、材质、贴图和动画。具有用于VRML、ASCII、NIFF、HMD、N64、GameFilter的预演选项。具有交互式的时间轴控制。
降色。
浏览：边看原始图像，边看降色图像。 多种调色板生成方式：从场景数据库或序列图像中生成调色板（具有alpha支持）。
灵活的选项：颜色交换、反转、拷贝、贴图、恢复/重复、颜色锁定等。
显示：可浏览所使用过的多种颜色以及调色板的输入参数。
二维/三维绘画。
在多边形、NURBS、Patchs和MetaClay上可进行完全交互的三维绘画。
42种绘画效果：如波纹、木炭画、粗麻状等。
交互式多边形UV纹理坐标编辑（移动/拷贝/贴图）。
UV轮廓标记和抓取控制。
新图像创建以及重新设置大小。 
独立的通道绘画。
交互式三维Vertex点绘画。
支持真彩和以颜色索引的图像操作模式。
在纹理和调色板之间进行图像直观操作（剪切/拷贝/贴图）。
用于透明度控制的Alpha通道支持。
绘画：快速的绘画工具，如F1=pen、F2=spray、 F3=luma。
用Raycast选择纹理。
粒子系统 *：用于模拟自然界现象的交互工具包 
粒子生成器：生成具有真实世界的模拟仿真效果，如雪、火焰、火花、爆炸、烟雾、雾。
多种功能：局部和整体受力效果、关键帧和所有数据都可设置不规则参数、基于动态的粒子动画、三维几何模拟粒子喷发、碰撞、分散、突变、点/轴/面/空间粒子生成模式，三维几何障碍。
预设置包括火、火箭烟雾、苏打水泡、树叶等等
支持各种格式。.
图像格式：Artisan、Alias/Wavefront、Aurora、 Everest、RGB、RGBA、SGI、Targa、Targa 16-bit、TIFF、PIC、Vertigo、YUV、AVI、DIP （Windows NT only）、 JPEG、GIF、IFL、DMP、 FLC、FLI、CEL、KODAK Cineon（FIDO）。
生成文件格式：Softimage、 SGI、 Quantel/Abekas、 PostScript RGB 8-bit、Alias 8-bit（Mental Ray only）Zpic。
几何模型格式：3D Studio、IGES、DXF、OBJ（包括UV支持）。
Softimage SDK应用程序接口。
支持第三方开发的应用程序完全地与Softimage 3D集成，并独立地运行Softimage 3D的用户界面。
Softimage GDK游戏开发工具。