毕业论文---动画设计与制作.docx

广州大学华软软件学院 本科毕业论文论文题目 pirates（建模、绑定） 动画设计与制作 专 业 数码媒体系 班 级 动 画 姓 名 黎衍潭 学 号 0840325141 指导教师 曾维佳 广州大学华软软件学院数码媒体系 2012年 4 月摘要 动画是一门幻想艺术，更容易直观表现和抒发人们的感情，可以把现实不可能看到的转为现实，扩展了人类的想象力和创造力。 许多人认为，动画片拍摄的对象不是真实存在的，它要么是动画师绘制出来的，要么是通过电脑生成出来的，总之，是一些凭空创造出来的东西。实际上，动画本身与其拍摄对象并无必然联系，而真正区别动画和电影电视技术（特指由连续摄影机和摄像机拍出的活动影像技术）的关键是它的拍摄方式。动画指动画技术。在三维动画出现以前，对动画技术比较规范的定义是：采用逐帧拍摄对象并连续播放而形成运动的影像的技术。不论拍摄对象是什么，只要它的拍摄方式是采用的逐格方式，观看时连续播放形成了活动影像，它就是动画。我主要工作为：编剧，总监督，美术监督，人物绑定，场景建模，动画，动检，贴图，灯光。关键词 动作，绑定，渲染，建模abstract animation is a fantasy art, the more easily shown visually and express the feelings of people, cant see reality to the reality, and expanded the humans imagination and creativity. many people think, cartoon shot of the object is not real, it is either the animator mapped out, either through the computer generated out of, in short, is created out of some of the things. in fact, animation itself and its subjects and there is no necessary link, and the real difference between film and television animation and technology (especially for the camera and the camera by the activity image technology) is key to its shooting mode. animation refers to animation techniques. in the three dimensional animation was developed, in the animation technology is more normative definition is: the subjects and frame by frame for broadcast and the formation of movement of the image technology. no matter what the object is taken, as long as it is the way of the shooting by case way, watching continuous play formed activity image, it is the animation. my main job is to: writers, total supervision, art supervision, the character binding, scene modeling, animation, dongjian, map, lightkey words painting, divided the mirror, bound, and rendering, modeling目录1.前 言41.1动画的概念41.2pirates设计理念52.pirates制定82.1故事制定82.2 故事参考对象92.3 表达内容93.建模3.1 maya建模介绍3.2 角色建模的流程4.绑定 4.1 人物的绑定设置5.渲染145.1分uv145.2 绘制贴图15 5.3 准备渲染6.渲染155.1渲染器mentalray155.2渲染成像概念16 5.3pirates渲染设置7.结论16参考文献17致谢181.前 言1.1动画的概念动画是一种综合艺术门类，是工业社会人类寻求精神解脱的产物，它集合了绘画、漫画、电影、数字媒体、摄影、音乐、文学等众多艺术门类于一身的艺术表现形式。动画在国内的发展中已经发展到了不仅仅是小孩子喜爱的东西，很多80后也把看动画片当做一种休闲娱乐的日常项目。英文有：animation、cartoon、animated cartoon、cameracature。其中，比较正式的 animation 一词源自于拉丁文字根的anima，意思为灵魂；动词animate是赋予生命，引申为使某物活起来的意思。所以animation可以解释为经由创作者的安排，使原本不具生命的东西像获得生命一般的活动。早期， 中国将动画称为美术片，现在，国际通称为动画片。 动画是一门幻想艺术，更容易直观表现和抒发人们的感情，可以把现实不可能看到的转为现实，扩展了人类的想象力和创造力。 许多人认为，动画片拍摄的对象不是真实存在的，它要么是动画师绘制出来的，要么是通过电脑生成出来的，总之，是一些凭空创造出来的东西。实际上，动画本身与其拍摄对象并无必然联系，而真正区别动画和电影电视技术（特指由连续摄影机和摄像机拍出的活动影像技术）的关键是它的拍摄方式。动画指动画技术。在三维动画出现以前，对动画技术比较规范的定义是：采用逐帧拍摄对象并连续播放而形成运动的影像的技术。不论拍摄对象是什么，只要它的拍摄方式是采用的逐格方式，观看时连续播放形成了活动影像，它就是动画。 广义而言，把一些原先不活动的东西，经过影片的制作与放映，变成活动的影像，即为动画。“动画”的中文叫法应该说是源自日本。第二次世界大战前后，日本称以线条描绘的漫画作品为“动画”。动画是通过把人、物的表情、动作、变化等分段画成许多画幅，再用摄影机连续拍摄成一系列画面，给视觉造成连续变化的图画。它的基本原理与电影、电视一样，都是视觉原理。医学证明，人类具有“视觉暂留”的特性，就是说人的眼睛看到一幅画或一个物体后，在0.34秒内不会消失。利用这一原理，在一幅画还没有消失前播放下一幅画，就会给人造成一种流畅的视觉变化效果。因此，电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄和播放，电视采用了每秒25幅（pal制，中国电视就用此制式）或30幅（ntsc制）画面的速度拍摄、播放。如果以每秒低于10幅画面的速度拍摄播放，就会出现停顿现象。 动画不在于使用的材质或创作的方式，而是作品是否符合动画的本质。时至今日，动画媒体已经包含了各种形式，但不论何种形式，它们具体有一些共同点：其影像是以电影胶片、录像带或数字信息的方式逐格记录的；另外，影像的“动作”是被创造出来的幻觉，而不是原本就存在的。 动画发展到现在，分了二维动画和三维动画两种，用flash等软件制作成的就是二维动画，而三维动画则主要是用maya或3d max制作成的。尤其是maya这个三维动画制作软件近年来在国内外漩起三维动画、电影的制作狂潮，涌现出一大批优秀的、震撼的三维动画电影，如玩具总动员、海底总动员、超人总动员、怪物史莱克、变形金刚、功夫熊猫等。3.浅谈maya建模介绍一、建模之前的考虑（一）maya多边行建模介绍其实在建模之前,我们心里面要自己想想思考它的结构，要对这个模型有一定的了解，如果对自己的建造的模型一概不知的话，那对建出来的模型会不够真实，缺乏细节，建模有很多种方法，如基础建模：基础建模是多边形模型，随后它将被转化成细分表面模型。可以使用maya的conver poly to subdivision sufacem命令来完成。 细分表面模型：细分表面模型的英文简写是sub-d,我这里所指的细分表面模型是又基础模型转化而来的细分表面模型。不管你是用的是哪一种建模技术，nurbs或者多边形还是细分表面，他们都各有优点和缺点。但是，如果要制作一个复杂的生物体模型，细分表面技术比nurbs技术要有优势。 首先，细分表面技术既可以让我们以多边形模型的方法进行工作，又可以得到像nurbs模型一样的平滑表面，而无需想nurbs模型那样，需要进行复杂的编程工作，才能维持各个之间的连接性。其次，使用细分表面技术可让整个模型保持为单一模型表面的同时，仍然拥有非常复杂的细节。这可以大大简化随后的角色装配和贴图绘制工作（当然，如果需要，也可以把模型分成若干个部分）。比如，可以使用一张uv贴图覆盖整个模型表面。而不象nurbs模型那样，要为每个模型面片分配uv贴图。在细分表面模型上，既可以任意地布置网格线的拓扑结构，也可以专门定制它们，使得整个模型得到最大的优化，而不象nurbs模型那样比较难于控制。这种优化的直接结果就是，模型比较简洁。在这里，简洁的含义就是这个模型的数据量比较小。经过特别设计的模型网格拓扑结构还可以使模型表面产生比较平滑的变形结果，而不象nurbs模型那样需要很密集的模型面片。最后，由于细分表面模型是由多边形模型转化而来，这意味着既可以使用基础模型（多边形模型）构建大致形状，又可以通过较高的细分层级修改细节。而不象nurbs模型那样任何对细节的修改，都会影响到整体的形状和网格线拓扑结构。（二）maya建模的几种方法我要介绍的第一种建模方法是逐一地创建多边形面片，从而构建出一个整体模型的方法。尽管这种方法不是最快速的但却是非常有效的。使用这种方法时，先用create polygon tool创建一个多边形面片，然后可以使用extrude edges命令添加多边型面片，使用append polygons命令等填补空洞等。还可以使用extrude face命令、split polygon命令等等。再结合使用移动工具、旋转工具和缩放工具、duplicate命令、combine和merge vertices命令以及所有你需要的工具。我就是使用这样的方法进行建模工作的。但是，非常重要的一点就是你必须从一开始就仔细考虑好模型的拓扑结构。事先计划好一些事情会节省你大量的时间。第二种方法是挤压法，或者叫方盒建模法。这种方法也不需要使用太多的工具。首先创建一个多边形立方体，使用extrude face命令挤压相应的面片，用移动或缩放工具沿x轴的正、负方向编辑、修改，直到满意为止。这种方法的特点是快速，并且能保证所有的面片都是4变形面片，所用到的工具也很少。此外还有一个非常有用的脚本工具spinfaces.mel可以给你很大帮助。这个工具可以让你选择一些具有共享边界的多边形面片，旋转共享边界的方向，帮你修改编辑模型的拓扑结构。当然你也可以只使用maya提供的工具，删除共享边界，用split polygon tool重画边界来达到同样的目的，只不过稍微麻烦一些。 第三种方法叫做自适应式建模法。如果你对maya的工具有比较全面深入的了解，这种方法的限制性最小。你可选择你最适合完成工作的工具来操作。建模的质量和速度则根据你对各种工具掌握的熟练程度和事先对模型拓扑结构的计划而定。唯一的限制是你对各种工具的熟练程度还有编写、开发mel脚本工具的能力。 还有一种方法是使用nurbs曲线作为开始，然后使用放样工具（lofting）构建初始模型，这是一种非常有效的方法。如果你最终的目的是将它转换成细分表面模型，你就不必过多地考虑nurbs模型的连续性问题，只把注意力集中在拓扑结构上。你甚至可以在这种模型上留下一些空洞区域，这在将来转换成多边形模型或者细分表面模型后很容易修补。还可以将原始的nurbs曲线保存起来，为以后构建类似的其他模型作参考。但是这种方法的一个问题是，在模型的某些区域上会有过于密集的网格线，而实际上却并不需要如此，对于nurbs模型来说，这是一个经常要碰到的问题，因为在nurbs模型上，在某些区域经常需要较多的等参线才能维持表面的连续性。这样制作出来的模型并不是在拓扑结构上最优化的模型，但优点是可以使模型表面的面片总数较少。二、角色建模的流程（一）绘制二视图首先肯定是角色整体比例的把握，你要确定你的角色是几头身的我们看到人物的建模可以从四个视角以平面的形式来理解。在ps中手绘特种兵的三视图保存成jpg格式后，打开maya软件，view=image plane=import image将人物模型的正面、侧面、背面导入maya界面的前、左视图后调整图与图之间的距离位置。（二）创建基础模型 首先是考虑角色的外貌和怎么把概念转化到动画的角色中去。角色模型前我需要去考虑我模型预计面数、模型拓扑、装备摆放和贴图大小。一旦我有了大概的技术框架和范围，我就开始创建角色的身体。在细致模型中，我开始创建身体和头。我把头作为单独的一个模型以便我可以在后面容易地分开导出进行烘焙。一旦我确定的基础模型，在模型的面上和每个我想雕刻细节的地方我有了足够的环边。因为这是为后续雕刻准备的，所以我尽量避免三角面，并让面分布比较均匀。 （三）ploygon建模构建 polygon多边形在窗口中创建一个cube的polygon对象，将长宽高调整跟头部大小相似将此cube利用meshsmoth来细分，在smoth option里面的divison levels依照建模需要选择要细分的程度，在这边的设定为2，之后在三视图中，用放大缩小工具调整模型大小，使大略符合角色人头的大小。接着将模型的左半部删除，并调整模型的vertex，将模型形状调整为了雕刻脸部大致轮廓，因此再利用edit meshinsert edge loop tool或split polygon tool来多加些线条，并调整模型的vertex，将模型形状调整接着在前视图使用split polygon tool来新增割线，并调整模型vertex位置来建出眼睛、鼻子和嘴巴的大略位置和形状接着再新增鼻子的割线，并调整vertex位置选择鼻子底下的faces，使用edit meshextrude两次来创建鼻孔（但记得在使用extrude之前，要到edit mesh下将faces get together选取勾选），到此鼻子算是大致完成利用split polygon tool来增加眼睛和脸部的割线，并删除黑色的割线再用split polygon tool以眼睛为中心绕圆来切割，为何要这样切割呢？这是因为人的眼睛和嘴巴周围的肌肉都是环绕圆形的轮匝肌所构成，因此我们模仿肌肉真实排列的情形来圆形切割建模，有助于日后作表情动画时眼睛和嘴巴的开合动作。最后再稍微调整模型vertex位置再继续新增割线增加眼睛细节，并删除黑色的割线最后调整模型vertex位置用exturde来作出眼窝，当然若想再作精细点，可以使用split polygon tool在眼睛周围再切割出眼皮绉折的地方在眼窝的部位增加一个sphere的polygon对象，并以此sphere为参考物，调整眼睛的vertex位置，使每个vertex都能顺沿着sphere的弧度，这步骤很重要，若没增加sphere当参考物来调整，则眼睛部位最后的形状可能会怪怪的，眼睛建模到这边就大致完成了。在嘴巴和下巴的部分新增割线并将黑色的割线删除继续再新增割线在嘴巴部分新增割线，并将上下唇相接的一条edge割成两条edge，这样我们就可以将此两条edge所构成的细缝使用exturde往内凹，并建构口腔，嘴唇为中心绕圆来切割，并稍微移动嘴巴附近的vertex位置来调整形状在嘴巴附近的新增割线（为何这两条割线要以嘴巴为中心作放射状切割呢？这是因为这样的割线在日后作脸部动画时，方便嘴巴的开阖，跟作眼睛的原理是一样的），最后移动下巴附近的vertex位置来调整形状继续以嘴唇为中心绕圆来新增割线，并使用merge 将红色的点合并起来。最后在稍微调整一下vertex的位置，以调整模型的形状。再新增割线如下图，并删掉黑色的edge。接着我们稍为调整一下嘴巴和下巴及头部底部的vertex位置，将头部的形状调整在头部底部新增一个割线，准备制作脖子的部分。选择头部底部的面，并用extrude挤出新的面要注意的是用extrude挤出面的同时也会在中间部分新增面（face），我们必须把这些面删除掉，以免到时候用duplicate复制出另一边的模型时会产生多余的面接下来由于我们要开始制作脖子的部分，选择头部底部的面，并用extrude挤出新的面，要注意的是用extrude挤出面的同时也会在中间部分新增面我们必须把这些面删除掉，以免到时候用duplicate复制出另一边的模型时会产生多余的面.接下来由于开始制作脖子的部分，将参考图往后挪一点，在outliner窗口点选front摄影机，接着在右边的channels里面的inputs的imageplane1里面点选centerz，在里面输入一个负的数值将参考图往后挪，只要在前视图里不要遮到脖子的模型即可，按照以上的方法再接着增添耳朵的模型。到这边头部模型大致完成了选择半边的头部模型，然后在editduplicate special的进阶选项里，将geometry type选择copy，并将scale里面的x轴设定会-1，之后按下duplicate special产生另一半边的模型。接着选择两半边的模型，在mesh中选择combine，之后在front视图里选择中间连接的vertex然后在edit命令中meshmerge将这些点merge起来。此时模型看起来有陵有角，并不平顺，我们可以选择模型，再到normals里按下soften edge，此时就可以再不增加面数的情况下将模型便平顺，以减少系统资源的浪费，但此时也会发现有些轮廓也被平滑化了，此时我们可以在要加强轮廓的地方再割一条edge来增强轮廓，此时就算再用soften edge，这条轮廓也不会被平滑掉了，同样的方法可以应用在制作五官、身体、四肢、道具等其他地方。三、酒吧场景的流程方法跟人物建模的概念是一样的，甚至比人物建模还要简单。举例说一张凳子，构建polygon多边形在窗口中创建一个cube的polygon对象参照人物的比例大小，在cube上面执行interactive split tool命令分别在cube的四边都添加环切线，点选面，执行extude命令往下挤压形成四根脚，然后再次添加interactive split tool命令在需要变形的地方选择vertex向外执行缩放命令，令到椅脚有一定的造型。接着就是椅子的靠背，同样执行extude命令向上挤压出两根柱子，添加interactive split tool命令添加环切线到靠背顶端理想的位置，然后执行删除面命令，再执行append to polygan命令将靠背之间的连接做出来形成一个靠背的造型，然后在靠背上添加interactive split tool命令调节点，形成一个弯弯的感觉，再次调节点，进行外观的调整。桌面上的酒瓶上的蜡烛是运用了subdive primitives菜单下的creat cube命令创建出一个细分的长方体，然后从subdive 模式切换到polygon模式下进行extrude挤压命令进行逐步的缩放再挤压再缩放最后进行调点达到造型的要求。4.介绍maya绑定人物的绑定手部控制绑定分两个控制一个是ik另一个是fk控制，如果要对ikfk进行控制就要进行一定的设置过程，首先创建四根骨骼对齐人物手部相应的位置，然后进行重名命，这对后面刷权重起到非常大的作用。创建跟重命名骨骼完成之后就可以进行手部的设置了 。首先先设置手部的ik控制，执行aninaton菜单下的skeleton下的ik handle tool命令点选l_should再点选l_fc，接着点选ik手柄执行hypergrah:hierarchy进入超图点选 然后移动中心轴到手腕l_wrist的骨骼，这样一个ik控制手臂就完成了，点选ik非常的麻烦所以我创建了一个ik控制器，方法很简单，创建一个方行的curves然后旋转90度吸附到l_wrist处，点选curves然后再点选ik手柄执行aninaton菜单下的constrain的point命令，这样可以达到curves控制ik手柄的效果，然后创建字母l进行肘部的控制，命令是点选l然后再点选ikaninaton菜单下的constrain的手柄执行pole vectotr进行极向量约束。接着就是创建手指头的骨骼设置，在手指那里创建4根骨骼进行重命名，然后p给l_wrist进行父子关系，然后在每根手指骨骼上面设置驱动跟控制器，使得往后k动作时候方便操作。然后到fk控制器的设置，点选fk控制器然后选择ik blend改成1，这样的话ikfk就进行了互换，进入了fk控制后，设置fk控制器，同样的创建两个curves叫l_fk_should跟l_fk_elow,分别吸附到l_should跟l_elow中，点选l_should骨骼再点选l_fk_should选择point命令，同样的点选l_elow骨骼再点选l_fk_should选择point命令，这样curves控制器就固定在骨骼上。然后是用curves控制fk的控制，点选l_fk_should再点选l_should，选择aninaton菜单下的constrain的orient命令，使得curves能控制fk骨骼的旋转，同样的l_fk_elow用同样的操作来控制l_elow的旋转，手臂跟肘部都有控制旋转的了，剩下的就是手腕的控制，创建一个curves吸附到手腕重命名为l_tc，点选l_tc再点选l_wrist骨骼选择aninaton菜单下的constrain的orient命令，这样l_tc曲线就可以控制l_wrist骨骼的旋转了。但是问题出现了，你会发觉胳膊的控制器旋转肘部跟手腕的控制不会跟着动。解决的方法就是，给他们父子约束关系。点选l_fk_should再加选l_fk_elow按p键，然后点选l_tc打个组命名为l_twist_grp，点选l_fk_elow再点选l_twist_grp执行aninaton菜单下的constrain的parent命令，这个fk就被这三个曲线分别控制了。接着就是设置ikfk两个切换。点选l_tc创建一个新的属性，打开l_tc属性栏打开edit下面的add attribute给这个属性命名为fkik然后设置它的最大值为1设置最小值为0，设置完以后按确定，这个时候l_tc曲线就会出现一个新建的属性栏叫ikfk。点选ikfk这个属性设置驱动，点中ikfk然后点edit下面的set driven key设置驱动，点选下面的load driver设置成主驱动，点选手部的ikhandle返回set driven key这个菜单里面点选load driver设置成被驱动，点选ikfk在属性栏中打1，点选ikhandle的ik blend改成1，返回然后点选set driven key菜单上面的ikfk然后点选下面的ik blend按key按钮。反过来点选ikfk在属性栏中打0，点选ikhandle的ik blend改成0，返回然后点选set driven key菜单上面的ikfk然后点选下面的ik blend按key按钮。这样在l_tc曲线属性的ikfk切换1或者0就可以随意切换ikfk的控制。为了使手腕的旋转更加贴近真实状态手腕的转动会连带附近肌肉的一些转动。所以我再次设置了l_fc跟l_wrist两个骨骼的关系。点选l_fc里的rotate x选择edit里面的expression editor书写一个表达式让手腕的l_wrist骨骼转动上级l_fc骨骼也跟着动，进去expression editor菜单后，点选l_fc然后点选右边attributes下面的rotate x然后在下面expression下面的框格书写表达式：l_fc.rotatex=r_twist_con1|l_tc.rotatex*0.3;。手臂的设置基本上是这样子完毕了。腿部绑定腿部创建5根骨骼，4根反向骨骼，正向骨骼依次顺序是l_thight，l_knee,l_ankle,l_ball,