基础篇 | 在Fusion合成中建立三维场景
本帖最后由 BMD 于 2024-5-8 23:59 编辑本期看点
我们在做视觉特效的时候，常常要去模拟现实世界的一些特征，比如透视、景深、前后景的关系等等，如果这些细节处理不好，就会看起来很“假”，没有逻辑。
我们可以使用二维合成来创建这些效果，但在三维合成环境中，它们更加容易实现。本期我们将分享在Fusion页面建立三维场景的相关内容，初步认识三维场景的基本结构，以及专门为生成三维视觉特效和动态图形而设计的一系列工具。
主要内容：
[*]准备工作
[*]将元素放到三维环境中
[*]在三维视图中查看
[*]创建“地球”和“月球”
[*]让三维对象动起来
[*]添加灯光
[*]建立与设置摄像机动画
准 备 工 作
如何创建Fusion合成？
创建Fusion合成的方法有很多，我们可以根据时间线来创建，还可以在媒体夹中创建，这种创建方法适用于还没有准备好将它剪辑到时间线中，但又需要为项目开始创建动态图形的情况。
1 切换到“剪辑页面”，打开媒体池，在素材文件夹里，右键，选择“New Fusion Composition(新建Fusion合成)”。
2 在弹出的对话框中，将Fusion合成片段命名为“Breaking News”(突发新闻)，点击“创建”。
3 鼠标右键单击媒体夹中的“Breaking News”片段，选择“在Fusion页面中打开”选项。
4 如果当前Fusion页面只配置了单检视器，可以点击下图中的按钮，改为双检视器，这样便于在两个检视器中查看三维对象。
操 作 演 示
将元素放到三维环境中
准备工作已经就绪。现在，在节点编辑器中只有一个“Media Out1”节点，默认在检视器2中显示，我们可以添加媒体池中的素材来进行三维合成了。
1. 添加地图元素
1 从媒体池导入素材。
从媒体池中将一张带有Alpha通道的地球贴图“Earth.tif”拖拽到“节点编辑器”的空白区域，然后按数字“1”键在检视器1中显示。
2 为节点重命名。
地图导入节点编辑器后，名称自动识别为“Media In 1”，我们可以选中该节点，按“F2”键，将图像重命名为“Earth”，便于后面管理节点。
这里有一个知识点，我们的视频片段、静帧图像或二维生成器如何才能成为三维场景中的一部分呢？可以把它们先连接到“Image Plane 3D(图像平面3D)”节点或“Shape 3D(形状3D)”节点上。
3 添加“Shape 3D(形状3D)”节点。
选中“Earth”节点，按“Shift+空格键”，在弹出的“选择工具”搜索栏里输入“Shape 3D”，选择“Shape 3D(形状3D)”工具，点击“添加”。然后按数字“1”键，在三维检视器中查看“Earth”图像。
4 这时候，“Earth”图像就被放置在三维图像平面上了，可以从任何角度来旋转查看它。
在任何检视器中显示三维节点后，这个检视器将成为三维检视器，同时也是透视图，它可以让我们在三维空间中从任意角度查看图像。而且我们并不是旋转图像本身，只是改变了视图而已，就像在图像周围走动一样。
2. 添加网格元素
1 从媒体池导入素材并给节点重命名。
从媒体池中将网格素材“grid.tif ”拖拽到“节点编辑器”的空白区域，选中“Media In1”节点，按“F2”键，重命名为“Grid”，然后按数字“2”键在检视器2中显示。
2 添加“Shape 3D(形状3D)”节点。
选中“Gird”节点后，打开“特效库”，从“Tools(工具)” > “3D”类别中，点击“Shape 3D(形状3D)”工具。按数字“2”键可在检视器2中的三维视图中查看网格。
3. 将三维图像合并到同一个三维场景中
经过前面的操作，网格同样也显示在了三维检视器中，但这两个图像都没有互相连接，各自存在于自己三维场景中，没法实现交互。这时候，我们可以使用工具栏中的“Merge 3D(合并3D)”节点，将三维图像都合并到同一个三维场景中。
正如“Merge(合并)”节点是基本的二维合成工具一样，“Merge 3D(合并3D)”节点是基本的三维合成工具。
1 添加“Merge 3D(合并3D)”节点。
在节点编辑器中，从地球的“Shape 3D1”节点的输出端口拖拽出一条线，连到网格的“Shape 3D2”节点的输出端口，会自动在“Shape 3D2”节点后添加“Merge 3D1”节点（也可以点击工具栏中的“Merge 3D(合并3D)”工具进行添加）。
此时，两个图像叠加显示在了检视器中。如果想获得更真实的三维视图场景，我们可以启用默认灯光。
4. 启用默认灯光
1 启用默认灯光。
在检视器2中点击鼠标右键，然后选择“三维选项” > “灯光”。
2 预览灯光效果。
左侧是未启用灯光的视图，右侧是启用了默认灯光的视图
默认灯光实际上是来自三维场景右上角的柔和平行光。灯光对象不能在检视器或检查器中显示，它只是为对象提供了一些默认的着色，让它们看起来更加立体。
在三维视图中查看
与标准的二维合并节点不同，三维合并节点可以连接多个片段和图像。
“Merge（合并）”节点
“Merge 3D（合并3D）”节点
“Merge 3D(合并3D)” 节点没有前景与背景的区别，因为在检视器中所看到的元素顺序由它们Z轴位置的数值来决定。
那么，我们如何在三维空间中查看和移动元素呢？
1 在“节点编辑器”中，选中网格的“Shape 3D2”节点。然后在“检查器”中，点击“Transform(变换)”选项卡。
在Fusion页面的三维场景中，坐标系的原点位于场景中心位置(X = 0,Y = 0,Z =0)。我们添加到三维场景中的每个元素都会从这个（0,0,0）的位置开始。
如果要在三维空间中移动图像，可以使用“Shape 3D(形状3D)”节点或“Image Plane 3D(图像平面3D)”，它们可以调整三维位置、旋转和轴心和缩放。
2 在检查器中，拖动“X轴”平移，可以将网格稍微向左或向右移动。
同样可以使用检视器中的红色箭头（X轴平移)）执行相同的操作。其他颜色的箭头将对象上下移动(绿色 Y轴平移)或前后移动(蓝色 Z轴平移)。
* “Command+K”可以显示或者隐藏屏幕控制
在三维检视器中工作时，以下键盘与鼠标的组合按键非常有用。
[*]平移：按住鼠标中键进行拖动。
[*]旋转：按住鼠标中键，同时按住“Option”键(macOS)或“Alt”键(Windows)进行拖动。
[*]放大与缩小：按住“Command”键(macOS)或“Ctrl”键(Windows)并滚动鼠标的滚 轮进行缩放。
如果正在使用的是苹果系统的触控板，查看三维视图的操作技巧如下：
[*]按住“Shift”键，双指同时向上或向下或向左或向右滑动，可以绕到顶部或底部或左侧或右侧查看图像。
[*]按住“Command”键，双指向左或向右滑动，可以将图像拉近或推远。
3 重置坐标。
在检查器中，点击“X轴”、“Y轴”、“Z轴”平移控制下方的灰色小点，将它们重置为0.0。
4 使用“透视图”。
除了使用组合键来改变视图，检视器左下角的“Perspective(透视图)”坐标轴也可以用来控制查看的角度。透视图的默认视图是处于三维场景中的前视图，绿色箭头指向上方，红色箭头指向右侧，蓝色箭头直接指向我们。
创建“地球”和“月球”
“Shape 3D(形状3D)”节点是一个非常灵活的节点，可以让我们绕着基本的三维形状来包裹视频或图像，就像地球仪那样。我们可以在三维场景中把网格和地球图像应用到一个球体上，并在三维空间当中去练习移动它们。
1. 使用三维形状
1 选择网格的“Shape 3D2”节点，在右侧“检查器”中点击“Controls(控制)”选项卡，可以选择不同的基本三维几何体形状来包裹在图像四周。
2 从“Shape(形状)”菜单中，选择“Sphere(球体)”。此时，网格从平面变成球体，而且这个球体非常大，不仅包含了地球的整个图像，还阻挡了它的视线。
3 拖动“Radius(半径)”滑块，直到网格够小，并足以显示地球图像。
4 在“节点编辑器”中，选择地球的“Shape 3D1”节点，在检查器“Controls(控制)”选项卡的“Shape(形状)”菜单中，选择“Sphere(球体)”。
此时地球被映射到一个围绕着较小网格的球体形状上。地球图像中包含的Alpha通道创建了一些可以看到网格的透明区域。
5 在检视器2中，按“Command+F”键，将检视器调整到适配大小，配合“+”、“-”快捷键放大或缩小视图，直到能清楚地看到地球球体的顶部和底部。
Fusion页面为我们提供了一个真正的三维环境，它具有三维形状、旋转以及对象深度。现在，网格所在的球体位于地球球体内部，因为两个对象都占据了三维场景的中心位置，即X、Y和Z轴坐标均为（0,0,0）。
2. 移动到合适的位置
假如，我们把网格的球体当做月球，现在我们把它移动到一个更像真实的月球位置。
1 在“节点编辑器”中，选中网格的“Shape 3D2”节点，使用检视器中的坐标箭头，向右拖动红色的X轴平移箭头，直到网格的球体与地球有一段距离。
现在，就有了一个科技感的地球和它的网格“月球”，位置也很适中。接下来我们为它们制作简单的动画。
让三维对象动起来
若要达到真实效果，地球还需要旋转起来。地球需要绕着自己的坐标轴旋转，网格需要绕着自己的坐标轴旋转的同时，也要绕着地球旋转。
1. 使用简单的表达式让地球转起来
1 选择地球的“Shape 3D1”节点，在“检查器”中点击“Transform(变换)”选项卡。
表达式可以是简单的条件语句、数学公式，也可以是关联到其他做过动画的参数。在《基础篇 | 使用关键帧和修改器设置动画》中，带圆点的虚线动画就是使用“拾取功能”实现的。这里，我们直接在表达式输入框中输入简单的表达式，来创建旋转动画。该表达式会基于项目当前帧来创建一个链接，这个链接会应用到地球的Y轴旋转角度上。
2 在“Y轴”旋转数字输入框中，输入=(等号)，然后按“Return”或“Enter”回车键来打开表达式输入框。
3 输入简单的表达式。
在表达式输入框中点击一下，当光标出现后，输入time*10，然后按“Return”或“Enter”回车键确定，播放动画并查看地球在Y轴坐标上旋转的效果。
* 时间表达式始终以小写形式编写。
这个动作有点快，只需要稍加修改，就可以轻松地改变表达式并尝试新的速度。
4 点击表达式输入框，然后将数字从10修改到1。即使在播放动画时也可以这么做，这样就很容易尝试多种不同的值，来确定哪种速度是合适的。
2. 将网格与地球的运动关联起来
要为网格设置动画，最简单的方法就是将网格的旋转与地球的旋转关联起来。
1 在“检查器”的右上角，点击“Pin(固定)”按钮，防止在选择其他节点的同时关闭了地球的形状检查器，这样我们在选择另一个节点时，可以同时查看两个节点的控制。
2 在“节点编辑器”中，选择网格的“Shape 3D2”节点。网格的“Shape 3D2”控制显示在检查器的顶部，地球的“Shape 3D1”控制在它下面的检查器中仍保持打开状态。
3 在网格的“Shape 3D2”控制中，点击“Transform(变换)”选项卡。在Y轴旋转滑块右侧的数字输入框中，输入一个“=”号，然后按“Enter”回车键打开旋转控制下方的表达式输入框。
4 使用“拾取功能”将两个参数链接在一起。
在“检查器”的顶部，网格的“Shape 3D2”控制中，从表达式输入框左侧的加号图标拖拽到地球的“Shape 3D1”控制的Y轴旋转标签中。
5 播放合成来查看链接后的动画。
我们发现网格在缓慢地旋转，我们希望它的旋转速度比地球的旋转速度要快一点，旋转更明显一些。通过修改使用“拾取功能”添加的表达式，可以轻松地实现。
6 调整使用“拾取功能”添加的表达式。
在表达式输入框中，在这段表达式的末尾插入*2。符号“*”代表乘号。这里的操作就是将网格的旋转速度提升到地球旋转速度的2倍。
7 查看合成效果。
播放工程文件查看旋转速度。现在，这些旋转元素看起来都不错。由于现在不再链接其他任何参数，我们可以从检查器中取消固定地球的“Shape 3D1”。
通过表达式动画可以在没有关键帧的情况下设置动画。而且，无论我们如何修改自己的合成，旋转动画继续沿着自己的路线重新计算，继续往后旋转。
3. 为网格创建多轴旋转
网格除了自转还要绕着地球旋转，所以网格还需要一个轨道中心和旋转轴。在三维环境中有一个和二维合成相似的变换工具——“Transform 3D(变换3D)”节点，它可以用来控制旋转和轴心。
1 添加“Transform 3D1”节点。
选中网格的“Shape 3D2”节点，从“特效库”面板找到“Tools(工具)”>“3D”类别，点击“Transform 3D(变换3D)”工具，添加“Transform 3D1”节点。
网格本身有自己的轴心点，添加“Transform 3D(变换3D)”节点后，会为网格添加第二个轴心点，该轴心将作为网格的轨道中心。
这里，要引入“父子级”的概念。
将两组“变换”连接到一个对象来创建一个层级关系，以便其中一个变换可以控制或影响另一个变换。控制其他变换的这个称为“父级”，而被控制的那个变换称为“子级”。
在这个工程文件中，父级是上图中的“Transform 1(变换)”节点，而子级就是“Shape 3D2”节点。当我们移动或旋转“Transform 3D1”节点时，会移动或旋转网格，但移动或旋转“Shape 3D2”节点时并不会影响“Transform 3D1”节点。
* 在单个轴向上只旋转一个对象时，可以使用轴心控制来偏移对象旋转的轴心。
2 设置轨道旋转速度。
选中“Transform 3D(变换3D)”之后，在“Transform(变换)”选项卡中，双击“Y轴”旋转输入框并按“=”号，之后按“Return”或“Enter”回车键来确定。在表达式输入框中，输入time*1.5，然后按“Play(播放)”按钮来查看轨道旋转。
基于“Transform 3D(变换3D)”的轴心位置，网格从地球的右侧开始旋转，并绕着自己的轴心旋转。我们只需通过增加或减少度数来修改位置，就能改变轨道的起始点。
3 修改轨道起始点。
如果我们从轨道的起点减去90度，此时它应该从地球的前面开始始。这里我们只需要在表达式输入框的末尾，输入“-90”，然后按“Return”或“Enter”回车键确定，播放工程文件可以查看球体的旋转效果。
“Fusion页面”中的三维场景也可以像在真实世界中那样使用摄像机和灯光来取景和照亮对象。
添加灯光
无论何时创建三维合成，都会在检视器中自动显示所使用的透视图与默认灯光。它们的主要目的是让我们可以看到对象并从不同角度来查看它们，而不需要在最终渲染中使用。这里，我们将使用新的“Merge 3D(合并3D)”节点来连接灯光。
1 添加“Merge 3D2”节点。
从工具栏中，将新的“Merge 3D(合并3D)”节点拖拽到“节点编辑器”的空白区域。
与标准的二维合并工具类似，我们可以将“Merge 3D(合并3D)”节点连接在一起，创建一个更方便管理、更加灵活，而且它们仍然在同一个三维场景中的节点图。
2 添加“Directional Light 平行光”节点。
选中“Merge 3D2”节点，在“特效库”中，从“Tools(工具)” > “3D”类别中选择“Light(灯光)”子类别，点击“Directional Light(平行光)”工具，将它添加到“节点编辑器”中，并和“Merge 3D2”节点连接。然后将“Merge 3D2”节点的输出端口拖拽到“Merge 3D1”节点上完成连接。
3 选中“Merge 3D2”节点，然后在“检查器”中点击“Pass Through Lights(直通灯光)”复选框。这时候，连接到“Merge 3D2”的任何灯光都将照亮“Merge 3D1”中的所有对象。
4 选中“Directional Light 1”节点，在检查器“Transform(变换)”选项卡中，使用“Y轴”和“Z轴”旋转控制将灯光方向设置为画面的右上角。
平行光的效果会让和灯光方向相反区域的场景变得很暗。我们可以添加环境光来弥补这些很暗的区域。
5 添加“Ambient Light 环境光”节点。
再次选中“Merge 3D2”节点，在“特效库”中点击“Ambient Light(环境光)”工具，添加并选中“Ambient Light 1”节点，然后调整灯光“Intensity(强度)”。
现在，整个三维场景使用了两盏灯光来照明，接下来我们通过导入摄像机来合成画面。
知识拓展：认识不同的灯光类型
Fusion页面包含四种可以添加到场景中的灯光，每个灯光都有自己的特点:
[*]Ambient Light (环境光)
是照亮整个场景，类似于整体添加了增益亮度，而且它没有位置和旋转参数，主要用来弥补其他灯光留下的过暗区域。
[*]Directional Light (平行光)
有明确的方向，但缺乏具体的来源位置。我们可以不控制它的位置，但可以使用旋转控制来表示灯光来自场景中的哪个位置。这种光源类似于阳光，因为不管对象有多远，都不会有灯光衰减。
[*]Point Light (点光源)
在空间中有一个清晰的位置，可以向各个方向发光，因此，可以用它的位置来影响灯光，而不是用旋转参数。灯泡就是点光源一个很好的例子，与环境光和平行光不同的是，点光源可能会随着距离的增加而衰减。
[*]Spot Light (聚光灯)
它来自一个特定的点，有一个明确定义的圆锥体，并从该圆锥体的边缘衰减，它是一个能够投射阴影的灯光。
建立与设置摄像机动画
对于这段动画，我们将在摄像机上创建一个简单的后拉效果。
1 在节点编辑器中，选中“Merge 3D1”节点，点击工具栏中的“Camera 3D(摄像机3D)”工具并把它添加到“Merge 3D1”节点上。然后使用检视器左下角的“Perspective(透视图)”坐标轴标签，将检视器设置为摄像机输出显示。
现在，我们就可以在检视器2中看到摄像机输出的画面了，类似透过摄像机取景器观看到的画面。
因为我们还没有给摄像机取景，所以它位于地球球体内部三维场景的中心位置，这不是我们想要的摄像机位置。我们可以将透视图视角复制到摄像机上来重新定位摄像机，而不是调整大量的参数来匹配透视图的位置。
2 在检视器2的左下角，鼠标右键点击“Perspective(透视图)”坐标轴标签，从菜单中选择“Perspective(透视图)”。再次鼠标右键点击“Perspective(透视图)”坐标轴标签，接着选择“将视角复制到” > “Camera 3D1”，画面就会切换回“Camera 3D1”视图。
这就是使用两个检视器方便的地方。如果检视器1向我们展示的是透视图，我们可以在这个空间里面操控摄像机的位置，而检视器2则展示摄像机输出的结果，这样一来将更容易地去设置摄像机的动画。
3 在“节点编辑器”中，选择“Merge 3D1”节点，然后按数字“1”键将它显示在检视器1中。然后在检视器1中，再次鼠标右键点击“Perspective(透视图)”坐标轴标签，然后选择“Perspective(透视图)”。
4 按“Command+[”键，将播放头快速移动到渲染范围的首帧；
5 选中“Camera 3D1”节点，在“检查器”中点击“Transform(变换)”选项卡，然后点击“Z轴”平移参数右侧的“关键帧”按钮。
6 按“Command+]”键，将播放头移动到渲染范围的尾帧，使用检查器来移动摄像机参数或者直接在检视器中更改摄像机的位置，这里我们想把摄像机往后移动一点，所以拖动检视器1中的“Z轴”平移蓝色箭头，会自动为这个动画添加一个结束关键帧。
7 播放工程文件来查看摄像机的动画。
本期内容就到这里了。下一期我们将通过添加三维文本来完成这个新闻栏目包装设计。
学 习 资 料
下载DaVinci Resolve软件及课程文件
Blackmagic Design官方推出的《DaVinci Resolve Fusion视觉特效指南》，不仅能帮助学习者了解节点知识和工作原理，还提供了丰富的素材资料便于学习者做实例练习。
1 DaVinci Resolve软件下载
①可前往Blackmagic Design网站
www.blackmagicdesign.com支持页面下载DaVinci Resolve。
②也可通过以下网盘链接下载：
https://pan.baidu.com/s/19O1IGYwlQbeKJrrwbFTeoA?pwd=club
提取码: club
Fusion独立版本也同步更新在该文件夹内。
2 软件安装完成后，访问官网-培训页面：
www.blackmagicdesign.com/cn/products/davinciresolve/training
3 滚动页面，直到找到《DaVinci Resolve 17Fusion视觉特效指南》。
注意：《DaVinci Resolve 18Fusion视觉特效指南》英文PDF已经发布，用户可根据需要自行下载学习。
4 点击“课程文件第1部分”链接，下载课程文件（约6GB）。
5 下载后双击解压，就能开始学习了。
延 伸 阅 读
Fusion：人人都可以免费学的特效合成软件
基础篇 | Fusion页面工作流程及操作技巧
基础篇 | 如何保持片段的分辨率和控制Fusion合成的分辨率
基础篇 | 如何在Fusion页面制作滚动的片尾字幕(上)
基础篇 | 如何在Fusion页面制作滚动的片尾字幕(下)
基础篇 | 在Fusion页面制作个性化的标题模版(上)
基础篇 | 在Fusion页面制作个性化的标题模版(下)
基础篇 | 如何使用平面跟踪器和画笔工具替换标志和屏幕
基础篇 | 使用关键帧和修改器设置动画
技巧篇 | 如何在Fusion页面绘制虚线
基础篇 | 在Fusion页面进行绿幕合成（上）
基础篇 | 在Fusion页面进行绿幕合成（下）
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