作者：刘洋,陈英杰,张帆
出版社：清华大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
Cinema 4D完全实战技术手册试读：
前言
Cinema 4D软件简介Cinema 4D软件是德国MAXON公司的代表作。该软件是集建模、渲染、动画等多种功能于一身的综合性高级三维设计软件。在众多的三维设计软件中，Cinema 4D以其高速图形计算能力著称，并有着令人惊奇的渲染器和粒子系统。正如它的名字所体现的含义（Cinema 4D的字面含义可理解为四维电影院），Cinema 4D在众多CG行业中发挥着至关重要的作用。本书内容安排
本书为Cinema 4D软件的完全学习手册，以通俗易懂的语言文字，循序渐进的内容讲解，全面细致的知识结构和经典实用的实战案例，帮助读者轻松掌握软件的使用技巧和具体应用方法。全书共分13章，内容结构编排如下。本书写作特色
总体来讲，本书具有以下特色。本书配套素材和下载
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本书由沈阳化工大学刘洋、张帆、陈英杰编写。其中第1～6章由刘洋编写，第7～10章由张帆编写，第11～13章由陈英杰编写。在编写本书的过程中，我们以科学、严谨的态度，力求精益求精，但疏漏之处在所难免，如果有任何技术上的问题，请扫描下方的二维码，联系相关的技术人员进行解决。资源下载编者2019年5月第1章 走进Cinema 4DCinema 4D是目前比较流行的设计软件，无论是在影视制作后期领域，还是工业设计、平面设计领域，Cinema 4D都得到了广泛的应用。本章将详细介绍Cinema 4D的基础知识，让读者对该软件有一个初步的认识。1.1 Cinema 4D概述
不同于Photoshop、AutoCAD、3ds Max这些大众熟知的软件，Cinema 4D在很长时间并不为人所知。然而，就出现时间来讲，Cinema 4D并不逊色，这款软件诞生于1989年。
Cinema 4D软件是德国MAXON公司的代表作，它是集建模、渲染、动画等多种功能于一身的综合型高级三维设计软件。在众多的三维软件中，Cinema 4D以其高速图形计算能力著称，并有着令人惊奇的渲染器和粒子系统。Cinema 4D在参与的各类电影中都有着很强的表现力。它的渲染器在不影响速度的前提下可以大幅提高图像品质，在影视行业中发挥着至关重要的作用，如图1-1所示。图1-1
与其他3D软件类似（如Maya、Softimage XSI、3ds Max等），Cinema 4D具备高端3D动画软件的各种功能。不同的是，在研发过程中，Cinema 4D的工程师更加注重工作流程的流畅性、舒适性、合理性、易用性和高效性。现在，无论用户是拍摄电影、电视包装、游戏开发、医学成像、工业和建筑设计、视频设计或印刷设计，Cinema 4D都将以其丰富的工具包，为广大用户带来比其他3D软件更多的帮助和更高的效率。因此，使用Cinema 4D会让设计师在创作设计时感到非常轻松，在使用过程中更加得心应手，从而有更多的精力置于创作之中，即使是新用户，也会觉得Cinema 4D软件非常容易上手。1.2 Cinema 4D的主要功能
Cinema 4D是一款综合性高级三维设计软件，因此具备了多种复合功能，无论是建模、渲染、动画设计，还是后期合成，都可以独当一面。1.2.1 建模功能
在Cinema 4D中，有通过参数调节的基本几何形体，这些参数化几何形体可以转换为多边形，以此来创建复杂的对象。而立方体、球体、圆锥、圆柱、多边形、平面、圆盘、管道、地形等原始几何体的创建也非常方便，因为这些原始几何体都是系统预先定义好的模型，用户只需单击相应的创建工具或命令，即可创建这些预定义的模型。大量的变形工具和其他生成器都可以与模型对象联合使用。使用Cinema 4D创建的复杂模型如图1-2所示。图1-2
Cinema 4D中的样条曲线工具可以用来执行调整、挤压、放样和扫描等操作，而所有的这些操作都有单独的参数可以调节，有的甚至可以自动生成动画。Cinema 4D软件在未来将会支持导入和导出更多的文件格式，以此来适应各种不同的工作环节。1.2.2 材质贴图功能
现在几乎绝大多数的三维设计软件都会带有添加材质功能，并提供大量的材质供用户选择，Cinema 4D也不例外。从渲染原理上看，这些软件创建材质的途径都是通过控制颜色通道来为模型进行贴图或者指定颜色进行调节的。因此，就渲染技术层面来讲，Cinema 4D与其他软件相比并无太大差异。
目前国内外开始流行的扁平化设计风格开始在各个设计领域广泛运用，包括平面设计、工业设计、建筑设计、室内设计、动画设计等。其独特的未来感和浪漫气息，恰好可以通过Cinema 4D的渲染库和渲染效果来表现。Cinema 4D的渲染球类型非常多，可以满足各种材料的渲染需求。总体来讲，Cinema 4D的材质贴图功能有以下5种实现方法。1．基本材质
无论用户要创建的对象是人工制造的还是天然的，Cinema 4D都提供了丰富的预设材质库，此外还有大量参数供用户修正对象的表面属性。Cinema 4D甚至还提供了一个堪称业界标准的3D绘制工具，从而实现更高级的纹理绘制，如图1-3所示为Cinema 4D创建的纹理效果。图1-3
此外，Cinema 4D中各种高级的2D和3D体积着色器，允许用户快速模拟一些复杂材质，诸如车漆、玻璃、金属、木料以及草地，如图1-4所示。借助滤镜和图层着色器，用户可以将图像、着色器以及某些滤镜效果结合起来，以得到更出色的结果。图1-42．材质通道
Cinema 4D的材质系统提供了14种不同的通道，用户甚至可以自定义通道来满足某些特殊需求，例如游戏引擎。Cinema 4D支持绝大多数流行的图片格式，包括带有图层的PSD文件，用户甚至可以使用图片或视频来作为贴图使用。也可以使用一些高级着色器，例如次表面散射或者背光。
高级的材质通道，如反射通道，允许用户使用多个图层来定义材质的粗糙度、反射、高光、凹凸和颜色等属性。几乎每个属性都可以添加纹理遮罩，这样就可以模拟出高度真实、复杂的表面。基于真实导体计算而来的菲尼尔和各向异性参数，可以创建出华丽的金属表面效果或金属车漆效果，而使用Irawan这个独特的反射类型，可以很好地模拟布料表面，如图1-5所示。图1-5
用户还可以将每个反射层渲染为单独的多通道图层，以在后期软件中实现对于反射的完全控制。3．贴图管理器
在Cinema 4D中，用户可以根据名称、材质、通道以及图层，对大量贴图进行显示和管理。只需要选中包含贴图的单个文件夹，即可轻松将数百个贴图重新链接。通过对贴图路径进行查找替换，用户可以在低分辨率贴图和高分辨率贴图之间进行切换。无论场景多么复杂，用户都可以轻松管理贴图并修复断开的贴图链接，如图1-6所示。图1-64．数字绘景（Projection Man）
无论是创建数字遮罩，还是给很多对象绘制贴图，数字绘景（Projection Man）都大幅简化了工作流程，更容易进行初始绘制，甚至在必要时也更容易对遮罩进行修正。数字绘景根据对象和摄影机在三维场景中的位置，计算出一个基础信息。接着用户就可以使用Cinema 4D内置的绘制工具或者Photoshop绘制纹理贴图了，然后在Cinema 4D相对应的材质通道载入。数字绘景可以将图片实时投射到对象上，示意图如图1-7所示。图1-75．UV贴图
UV坐标对于实现高质量的贴图绘制来说非常重要，无论用户是要调整游戏低模的UV，或是进行高分辨率的Matte Painting，Cinema 4D都提供了丰富的UV编辑解决方案，从而确保贴图可以被正确投射到模型之上，如图1-8所示为Cinema 4D的渲染模型。图1-81.2.3 灯光功能
Cinema 4D提供了诸多灯光和阴影类型，足以应对复杂的渲染场景。Cinema 4D的照明系统提供了很多选项来控制灯光的颜色、亮度、衰减以及其他属性，还可以调整每个阴影的密度和颜色。用户可以调整很多灯光设置，例如对比度、镜头反射、可见光或者体积光、噪波，用户甚至可以使用Lumen或者Candela来控制亮度值，这些都可以提供非常真实的照明结果，如图1-9所示。图1-9
此外，Cinema 4D提供的物理天空功能允许用户轻松创建自然户外环境，该功能提供了很多预设选项，包括云、雾、大气和其他天气状况，从而帮助用户创建合适的环境，如图1-10所示。图1-101.2.4 动画制作
Cinema 4D是一款出色的动画制作软件，贴图功能和运算功能都是该软件的优点，它有着高速的运算引擎，能够在众多专业的3D动画软件中引领风骚。Cinema 4D中有着易学易用的建模工具、专业的灯光材质预设、流畅的动态设定以及高速的绘图能力，能让动画师在短时间内制作出绚丽的3D动画。Cinema 4D中包含了PyroCluster、Thinking Particles、Hair、MoGraph等模块，通过使用这些模块可以创作出相当出色的效果，如烟雾、火焰、灰尘或云朵等，如图1-11所示。
在角色动画方面，Cinema 4D拥有全新的基于关节系统的骨骼系统、全新的IK算法（反向骨骼关节运动）和自动蒙皮权重等完整独立的角色模块，它不仅吸取了目前XSI与Maya两大角色动画软件的骨骼系统的优点，而且还简化了搭建骨骼的流程，再配合功能强大的约束系统，Cinema 4D完全可以在不用编写任何表达式、脚本的基础上，就能搭建出非常高级且复杂的角色运动动画，而Maya和XSI等软件在某些情况下就必须借助于MEL、插件或其他的脚本工具了。图1-111.2.5 内容浏览器
内容浏览器中提供了大量已经创建好的预设项目，包括模型、材质、场景和灯光等。打开Cinema 4D的内容浏览器，借助这些优秀的模型、材质或动画等预设，用户可以快速开始几乎任何一个项目。只需要从内容浏览器中将预设拖至场景，就可以马上得到非常惊艳的结果，如图1-12所示。图1-12
预设包括各种从抽象到写实、从2D到3D的模型，同时还包括各种办公家具（桌子、椅子、书架、货柜、讲台等）、客厅家具（桌子、沙发、台灯、椅子等）以及浴室装备（浴缸、水盆、马桶、镜子等）。另外，还有一系列实用的室外模型（交通路灯、长椅、巴士站等）。对于产品可视化，Cinema 4D提供了一些完美的摄影棚照明预设。只需要将用户的模型拖进来，调整一下灯光设置，就可以得到非常漂亮的效果，如图1-13所示中所有的模型、材质和场景都经过了优化，直接调用即可。Cinema 4D的高端材质可以轻松实现完美的渲染结果，在不影响质量的前提下，模型也经过优化使内存使用量最小化。图1-131.3 Cinema 4D的特点
Cinema 4D对于创作者来说非常友好，尤其是在界面上就可以完成很多操作，简化了很多烦琐的步骤。Cinema 4D把很多需要后台运行的程序都进行了图形化和参数化设计，这无疑让用户体验倍感舒适。1.3.1 简单明了的操作界面
在Cinema 4D中，各个功能界面的设置都很合理，几乎每个工具和菜单命令都有相对应的图标，用户可以很直观地了解到每个图标的功能，这样，用户操作起来就会更加得心应手。此外，Cinema 4D软件中几乎所有命令都得到了汉化处理，并将中文界面内置到了软件设置中，而且软件内核本身也支持中文的文件路径，极大方便了中国用户的学习和使用。1.3.2 高效的渲染速度
Cinema 4D在其更新研发的过程中不断吸取了3ds Max、Maya、Photoshop等各类软件的优秀设计经验，使有其他三维软件使用经验的用户，在操作时更加快捷和便利。Cinema 4D拥有目前业界最快的算图引擎，在其他传统的三维软件中需要两三倍渲染时间才能渲染出来的画面效果，在Cinema 4D中只需很短的时间就能渲染完成，而且渲染出来的效果非常真实，如图1-14所示。图1-141.3.3 强大的兼容性
现在国际上主流的三维软件工程文件都可以在Cinema 4D中打开，Cinema 4D更有V-Ray、FinalRende等多种高级渲染器可供选择，它还支持多种多样的插件，其自带的After Effect、Combustion等接口能够使Cinema 4D与后期软件更加全面地结合起来。通过After Effect接口可以导出包含Cinema 4D摄像机动画和三维物体运动信息的After Effect文件，大大方便了在After Effect中进行三维合成的操作，如图1-15所示。图1-151.3.4 人性化的操作模块
Cinema 4D在菜单的操作上进行了优化，尽量简化了用户的操作。在其他三维软件中需要很多步骤才能实现的效果，在Cinema 4D中可能只需简单的几步便可以实现。而且Cinema 4D软件的设置自由度很高，软件的界面、快捷键等都可以自由定义，快捷键支持组合设定，用户甚至可以把Cinema 4D的快捷键设定为Photoshop的快捷键。1.3.5 与其他建模软件的区别
Cinema 4D在国内起步比较晚，但Cinema 4D的开发年代和Maya、3ds Max相差无几。在欧美一些国家，Cinema 4D流行已久，用户非常多。以前在国内很少有设计师关注Cinema 4D，可如今Cinema 4D已经成为众多设计师广泛学习使用的优秀软件。
3ds Max和Maya都是综合性软件，功能很全面，3ds Max的插件非常多，可以实现很多复杂的视觉效果，目前在国内，3ds Max主要定位在游戏和建筑行业，此外在电视栏目包装中也有应用。相比之下Maya也有侧重点，其侧重点在动画和特效方面。1.4 Cinema 4D的应用领域
Cinema 4D软件的功能强大，可以使工作的流程效率得以提高，并能让展现出来的效果更加逼真，目前Cinema 4D的应用范围越来越广，逐渐涉及各行各业，包括栏目包装、影视制作、建筑设计、产品设计等。1.4.1 电视栏目包装与广告制作
Cinema 4D软件应用在数字电视内容创作流程中，是制作动态图像的重要解决方案，可以以最低成本得到最高效益。Cinema 4D在全球被很多广播产业公司公认为最佳应用于三维设计的软件，包括The Weather Channel、ESPN、BBC等。
当今广告设计师需要可靠、快速且灵活的软件工具，使他们在长期紧迫的工作压力下，仍然可以制作出优质的视频内容，如图1-16所示。Cinema 4D软件拥有很强的结合能力、品质与稳定性，被公认为业界最适用的软件之一。图1-161.4.2 影视后期特效制作
Cinema 4D从最初的工业建模与渲染应用到后来涉及影视特效的制作，如今已经在很多影片的特效中得到了充分的体现。例如，在荣获“第80届奥斯卡金像奖最佳视觉效果奖”的电影《黄金罗盘》中，就大量应用了Cinema 4D软件，该电影中的装甲熊、动作特效等均是使用Cinema 4D和其他强大的后期软件一起制作完成的。类似的还有电影《普罗米修斯》中的宇宙飞船、外星生物等，如图1-17所示。图1-171.4.3 建筑设计
Cinema 4D有着专业的3D绘图能力，其针对建筑和室内设计所推出的Cinema 4D Architecture Bundle更迎合了使用者的需求，提供了专用的材质库和家具库。完整的功能搭配和极具亲和力的操作界面，让设计师使用得更加得心应手。无论是平面、动画还是虚拟的建筑场景，都可以直接输出，如图1-18所示。图1-181.4.4 产品设计
Cinema 4D强大的建模功能备受设计师们喜爱，设计师们可以使用Cinema 4D创作出多种多样的产品模型，其制作出来的产品效果、精细程度和流畅感往往令人叹服。这得益于Cinema 4D中强大的材质和灯光效果，它们可以使产品的质感更为真实。利用Cinema 4D制作的产品类型成千上万，小到珠宝首饰、家居用品，大到汽车、轮船等大型机械，均可以使用Cinema 4D来制作产品的效果图，如图1-19所示。图1-19第2章 Cinema 4D基本操作在深入学习Cinema 4D之前，本章首先介绍Cinema 4D的启动与退出、操作界面、视图的控制和工作空间等基本知识，使读者对Cinema 4D及其操作方式有一个全面的了解和认识，为熟练掌握该软件打下坚实的基础。2.1 Cinema 4D的启动与退出
要使用Cinema 4D进行工作，首先必须启动该软件。而在完成建模之后，应保存文件并退出该软件，以节省系统资源。2.1.1 启动Cinema 4D
安装并运行Cinema 4D后，首先出现的是软件的启动界面，其中显示当前Cinema 4D的版本号与加载进程，如图2-1所示。图2-1提示一般来说，Cinema 4D的启动时间应该在1分钟之内，如果启动时间过长，则是内存不足或后台程序太多，会极大地影响Cinema 4D软件的操作，因此，建议读者在使用Cinema 4D时尽量使用配置较高的计算机，并减少其他程序的运行，已达到最佳的操作环境。本书所使用的软件版本为Cinema 4D R18，读者可根据自己计算机的配置自行选择版本。
启动Cinema 4D的方法有以下几种。“开始”菜单：单击“开始”按钮，在菜单中选择“所有程序”|MAXON|CINEMA 4D命令，如图2-2所示。直接双击与Cinema 4D相关联的格式文件：双击打开扩展名为.c4d的文件，如图2-3所示。快捷方式：双击桌面上的快捷启动图标，如图2-4所示。图2-2图2-3图2-4相关链接Cinema 4D启动后即可进入最初的操作界面，将在本书的2.2节进行详细介绍。2.1.2 退出Cinema 4D
在完成模型的创建和编辑后，退出Cinema 4D的方法有以下几种。菜单栏：选择“文件”|“退出”命令，如图2-5所示。标题栏：单击标题栏右上角的“关闭”按钮，如图2-6所示。快捷键：按快捷键Alt+F4。
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