毕业设计（论文）-基于maya的漫游动画设计与制作.doc

基于maya的漫游动画设计与制作计算机科学系 数字媒体艺术专业【摘 要】随着时代的不断发展进步，虚拟数字世界也随着时代的脚步一起蓬勃的更新，如今在我们很多的生活习惯中，比如游戏娱乐，电影资讯，生活产品都与其息息相关。正是随着时代这样的发展，计算机软件和计算机硬件技术的不断更新升级，从而使得三维动漫产业的的发展有了质的飞跃。三维漫游动画是借助着Maya，3dmax等一系列的三维制作软件的开发、发展而形成的漫游动画形式，在计算机三维软件中模拟并且产生具有三维空间效果的人物角色、物体道具、场景道具等多方面元素通过材质贴图、关键帧的动作设置、灯光布景的烘托，再进行三维制作软件模拟计算机拍摄的过程，渲染出动画所需要的运动场景。三维动漫产业有着自身许多优点，它不需要很高的能源，没有什么重大的危险、还能轻易的进行修改，经济效益比较高。世界各地的许多发达城市已经形成了比较完善的产业链并衍生了更多不一样的商业模式。自1995年以来，中国针对自己的动漫产业也进行了一系列政策和资金项目的优化调整，并给予了大力的支持，中国的动漫产业现在处于发展的时期。【关键词】三维动画；Maya建模；三维动画的发展1. 引言1.1. 课题研究意义与目的虚拟数字世界的不断更新发展，大规模的三维动画在我们的生活中不断的涌现，不管是电影视频，资讯广告，游戏娱乐，等一些特效视频都运用到了一些三维效果，如今的市场对其需求也达到了一定的高度。基于maya这款三维设计软件，制造出来的三维漫游动画，比平面的二位动画更加有质感，更加逼真，他不在是单方面的平面动画，而是更加的立体，更加形象，更能带入主题的动画。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为了一个十分有用的制作工具，由于其具有准确性、真实性和简洁的可修改性，易于操作性。此次运用三维软件技术对古城进行漫游动画的还原，通过Maya软件进行建模，材质贴图，灯光渲染使其进一步模拟还原古代城市，使古城能还原其本来面貌。1.2. 三维动画发展和现状现如今科技的迅捷发展，我国的三维动画技术也随着潮流不断更新换代，在许多二维动画片中，三维技术已经成为其不可或缺的重要部分。我国高校于2000年开办了三维动画设计专业 ，但其起步远慢于国外的一些高校，在就业方面，国内的从事动画行业的也相对较少，在对比韩国与日本这些国家，远远满足不了如今的市场上所要的需求 。随着计算机科学技术在电影视频这发面的不断延伸和三维设计软件的大幅度增加，计算机三维动画的技术可操作性和灵便更深一步的解决了电影视频在拍摄上所遇到的一些困难，它从根本上解决了摄像机摆设角度的普遍问题，而且更重要的是大大降低了投资商的成本，使投资商不用花费大成本进入人员拍摄的花销中，在与人工拍摄相比较，更大程度的减少了人力与财力的消耗，面对多变的气候问题人工拍摄的时间就比较局限，在许多进行外拍场景时，每次摄影师都要担心气候和季节带了的诸多不便这些不便导致时间的延期，光照强度的影响，雨天带来的不便等等一些内外因素，与之相比，三维制作的的便捷也就不言而喻了。现如今用于制作影视特效动画的计算机设备硬件都是3d数字工作站，未来的三维动画将进入一个新的时代，数字化的发展更新也进入了新的阶段。1.3. 基于Maya漫游的动画设计1.3.1. 前期准备在制作三维动画场景前我们需要进行对其进行大量的准备。首先，就是要确定好场景的风格，一个场景的风格影响到整个画面的表现关系这视频出来后的最终效果，确定之后进行建筑模型相对应的图片搜集，确定建筑模型的创作风格；然后，对建筑模型进行仔细的策划、设计场景位置以及准备制作相应的场景模型；从网络上，图书馆中收集创作过程中所需的图像素材、声音素材，文字素材，并进行后期整合，得到场景动画所需的基本素材，这些基本素材要和建筑的风格搭配起来。对后期动画近一步的测试，对镜头的选取、画面的切换，配乐与动画的协调等做调整。最后，为保证视频的流畅，带进行作品的在播放器中进行预演，确保无误之后完成作品。三维动画在设计所需要注意的一些问题，一些小的细节问题会影响到视频的质量。1、为表现出更为真实的场景，在软件进行模型的建模过程中，需要对模型的细化，一个模型的质量高低，在前期应该多观察所收集图片的设计结构，在制作完模型之后的贴图发面要尽可能与作品所表现的内容相符，贴图的表现和纹理也是尤为重要2、场景动画在素材的选取是，风格一致，不能中式加上西式的各种混搭色彩的搭配也是十分的重要。 3、漫游动画在设计过程中要考虑灯光效果对场景所带来的各方面影响，冷暖对比的突出，始得场景更加的自然一些。通过上述的几个问题，只有注意好实现才能那个更好的还原较为真实的场景制作，使漫游视频能在展示达到预期效果。1.3.2. 影片制作合成在Maya模型制作完成之后，通过ae软件进行调色，在通过关键帧进行一些动画的调试，对镜头进一步确定完成之，运用ae制作出一些与古代相关的特效比进行音乐的配置，最后再进行视频的导出，整改音效，适当调整时间帧，使动画与音效完美结合。2. 关于三维漫游动画2.1. 三维漫游动画的阐述三维漫游动画就是通过编程或者是动画制作软件通过选择图形图像的处理方式从而生成的视频画面。通过不断的播放静止的图片使其产生运动的效果，一个三维漫游动画包含了许许多多的静止图像。相对于二维动画，他不再是位移动画，而是利用向量进行位移从而改变定点的位置。在三维漫游动画中，他保留着物体原有的本质结构，在运用程序中，给予画面不在是单面的存在而是x，y，z三个轴向，分别确定了物体的正面，侧面以及反面，在旋转中可以纵观全局。三维漫游动画的实现，首先，三维软件有着时间的概念。在三维软件中，“帧”是计算动画播放的时间，一个静止的画面称作是一帧，简单的说，就是图片在一秒钟传输的张数，帧数在合适的数量能使画面播放得更加的流畅不会产生卡顿的情况。在一个时间点到另外一个时间点的帧被称作是关键帧，关键帧的前后有着不同的两种状态。电脑通过计算改变其中间状态的变化和衔接。2.1.1. 三维漫游动画中Maya运用方向三维漫游动画在如今的市场上已经不在像以前一样令人那么陌生，在三维漫游动画制作的背后，Maya这软件可以算是经典，Maya软件是由美国Autodesk公司所研发，在三维技术方面，它有着无与伦比的强大功能，效率也非常高。随着设计产品的不断涌现，如今Maya软件给予设计产品富裕了更加浓厚的3d元素，使其在制作的时候的产品表现力更加完美。从材质贴图到灯光效果，再到后面的渲染输出，Maya软件可以说是给予了三维动画给加便捷的制作方式。Maya也有这自身的一些缺陷，在场景比较大时对电脑的配置要求比较高，没有一个软件是完美的，Maya在一些模型上也存一些弊端。2.1.2. 三维漫游动画的优点在数字产业链的不断开拓创新，动画一个远不陌生的名次也在随着时代的变迁悄然成长着。三维漫游动画有着其逼真的人物造型，建筑场景，使其推动这动画产业进入新时代的高潮之中。法国的一名作家曾经这么说过“越是往前走，艺术越是需要科学化”。艺术的衍生来源于生活，生活中又缔造了科技，两者的相互结合，使其到达更高的境界。三维动画就是科技和艺术的衍生体，一个兼并两者，并有着时代意义的产物。动画不是能够运动的画面，它是在画面中展现运动，三维漫游动画使动画基于艺术的源泉之中，又带上了科技的光晕。如今随着潮流的发展，三维技术层面的研发，三维模型与其渲染技术在电影中也占据了极其重要的部分，比如，前几年的一部3d电影阿凡达里面的人物角色，该部电影在2009年美国上映算是一部史诗级的巨作，在三维动画制作下，使得电影的虚拟人物栩栩如生，可以说三维技术的发展是该部电影成功的关键，撇开电影的剧情，从技术层面上，三维动画实现了其影片当中梦幻般的真实场景，在运用材质贴图，纹理设计，灯光布景，渲染技术的运用，使得影片更添色彩。2.1.3. 三维漫游动画在影视中运用分析影视在如今计算机飞速发展的时代，许多采用三维制作方式。早在1989年，一部深渊的科幻电影就是采用了三维特效，在当时的技术实体模型很难达到其效果，三维动画的制作将水柱变形的人脸的画面凸显的淋漓尽致，也给当时的影视界带了相当大的轰动，随之而来的是终结者2以及后面的侏罗纪公园等一些相关的科幻电影，这些电影的表现三维变现都是比较完美的，正式这样的电影发展将三维动画推进了一个更新的时代。近年来，耳熟能详的指环王三部那宏伟浩大的战争场面，以及兽人等一些模型的特效制作，那些细腻的表现方式，给人们体验到前所未有的感觉，三维动画的运用更加深入了我们的生活中。三维模型设计的成熟，在电影动画中的运用也是越来越热。在未来的影视运用中，三维技术的涌现将大大占据荧屏，更为真实的模型也将出现在未来的电影作品当中。3. Maya模型与渲染3.1. 运用Maya软件进行制作的过程3.1.1. Maya建模Maya软件中有着多种建模方式，三种比较常用的建模方式分别为Nurbs模块建模、polygon模块建模和subdivision模块建模。此次作品运用的是polygon模块建模，Polygan模块中可以制造出比较复杂的接点，拓扑结构的限制也比较没有限制。根据素材收集的一些古城图片，运用了Maya软件对其模型的重塑，并加上了自己的一些理念与设计元素。 下面是一些作品制作过程中在网上选取的一些古代建筑参照图片，作品的模型参考了图片中建筑的一些风格。图1 素材1图2 素材2图3 素材3图4素材4 在素材的收集之后，通过对素材的了解进行了模型的期制作，模型制作用的是polygan模块对建筑进行了塑型，下面是一些制作中局部的建筑模型图5 古城民房图6 古城酒楼图7 古城房屋3.1.2. Maya模型布光一个好的灯光，在三维动画的制作是尤为重要，灯光能起到环境的渲染烘托，整个动画的气氛和光线的衬托下更能是观众带入想要表达的氛围之中，灯光的表现是一门很深的学问，就想一些国外的电影，他们将灯光运用表现出来的色彩风格在每一部大片中都表现得淋漓尽致，像一些灰黑色调的运用，红黑的对比都是色彩结合了灯光凸显当时场景气氛的表现。Maya中通过调整灯光的属性，阴影的效果等一些参数的设置，可以获得自己所想要表达的光线效果。有了光的存在才能是三维动画变得更为的真实。Maya中的灯光有六种，分别是环境光，方向光，点光源，聚灯光，区域光，体积光。这六种灯管方便适用于不同的场合，带来不同的效果。首先，环境光，顾名思义，就是使环境效果充实的光，一般使用在光线照射在室内的感觉以及户外的运用。方向光也称作它为平行光，这个光线的范围很大，但是它只有一个方向，大多是作用于辅助灯光，使用多个方向光可以制造出比较完美的灯光效果。点光源类似于灯泡，蜡烛等一些散发的光线。聚光灯就是一个范围限制的方向光线，这种灯光由点而发，可以照亮一小片的区域，类似于舞台之上的，照在舞台上形成一个圈，这种光适用于做物体的主要光源。区域光它比较像家中的日光灯映照在墙上的样子，光源不是那么的明显，运用区域光一般都是补光。最后就是体积光，体积光是包裹着整个物体，运用在范围比较小。灯光的使用区别于人对光线的理解，不同的使用方式可以达到不一样的效果。作品在制作过程中选择的是mental ray渲染器，在次渲染器中有自带的物理天光所以没有选择自己进行对作品的打灯。因为作品主要是表现室外场景，用物理天光模拟更贴近真实光线。 3.1.3. Maya材质贴图Maya建模之后，就是对其进行表面的贴图，一个物体只有当他附上了材质才能使得人眼前一亮。贴图需要对模型进行材质上的选取，比如一把模型椅子，想要他变成一个有这岁月历史的感觉，得进行一些图片的搜集，在老旧木头的图片中筛选出想要的木质文理并且突出其木纹的质感。从Maya的材质贴图上来说，不同的材质球分别适用于做不同材质的物体，简单的来说lamber一个制作粗糙物体所需要的材质球，phong制作材质高光比较明显，blinn使用于做透明物体，maya还有很多不一样的材质球在三维动画制作中变现更加强大，在maya的材质库中能找到大部分我们生活中所需要的一些材质。材质的选取完成后，面对文理在贴图之前得进行uv的拆除，uv和文理是紧密联系在一起的。Uv拆除的好坏直接影响这贴图的质量，uv被称为“贴图坐标”，主要定位纹理，uv 是将2d转3d的一个过程，从二维空间到三维空间的一个过渡。材质贴图得将两者正确的使用才能绘制出好的效果。本次作品在制作过程中运用的大多是lambert 材质，因为制作的是古代场景，所以场景中较少反光物体特通明物体。图8 Lambert材质球求及其材质贴图作品才材质的选择上也进行了许多贴图的尝试，如下图制作城门是选择的石制的材质图9 石质古城门还有房屋门口的石狮子的贴图以及一些木头纹理，台阶上的青苔效果，和台阶上做的一些小破碎痕迹用来凸显年代的久远，墙上运用的是一些古代的一些花纹石墙。图10 石质狮子，木质屋顶，带青苔的台阶3.1.4. Maya摄像机镜头动画制作Maya中的镜头运动通过通过设置关键帧进行实现，镜头在需要的位置设置好，在确定好构图之后，对关键帧进行设置。摄像机的选取和镜头的设置要通过不断的调试后对其最后进行最后的进一步确认，在镜头中预言没有穿帮得其他镜头之后可准备渲染输出设置。作品在摄像机的动画制作中运用了一些推，拉，摇，移的基本镜头，将镜头进行后期的剪切然后进行了后期的视频制作。3.1.5. Maya渲染输出Maya软件在三维动画模型的最后一步就是渲染输出。渲染，就是把三维场景中的矢量元素进行光影计算，最终转换成为二维像素的过程，是三维影视动画制作整个工作流程中的最后一道工序。渲染在三维动画当中尤为重要，产品的最终效果受到其十分大的影响，渲染质量的高低直接决定一个作品的好坏。如今的三维动画制作中，在选取不同的渲染设置，利用渲染技巧可以节省很多时间。Maya的渲染中包含了软件渲染，硬件渲染，mental ray渲染，分层渲染，多通道渲染。每一种渲染都对应这不同作品所需要的效果，合理的分配能使资源使用变得最大化，产品的质量能够表现得更加完美。下面是本次作品的局部渲染图片图11 古城局部渲染图12 古城局部渲染图13 古城局部渲染图4. 总结基于Maya的漫游动画设计与制作，在运用Maya软件的设计基础上，通过计算机其他软件的合成得到了最终的视频影像在如今三维动画产业中以不在陌生。三维动画的发展也有着自身存在的潜力。随着时代的发展，三维动画影视深入人们的生活当中，如今的国内的数字娱乐及创意产业在全球也是算发展速度较快的国家。动画作为一项文化产业，她在结合本国的一些文化传统，民族精神所产生的力量和成就在世界发展中也有其巨大影响和意义，动画产业开发又是一个日新月异的巨大工程，这在任何一个国家都不容忽视。参考文献：1 牛青.分析三维动画与计算机图形图像理论J.电化教育研究,1997.2 郭奇青，张璐.浅谈Maya在三维动画方面的优势J.知识经济，2010.3 肖平，边秋娟.结晶学教学中三维动画的制作与运用J.中国地质教育，2009.4 吴晓华.从maya软件的使用看三维设计的发展J.东方，2011.Animation Design And Prodution Based On Maya Computer Science Digital Media Arts55122692013015 Liu Yucheng Thesis Supervisor Jiang liao【Abstract】With the continuous development and progress of the times, the virtual digital world the pace with the times with vigorous update, now in many of our habits, such as game entertainment, movie information, products and is closely related to life. It is with the times so that the development of the computer software and computer hardware technology upgrading, so that the development of 3D animation industry has been a qualitative leap.Three dimensional animation roaming is by the means of Maya, 3dmax animation form a series of three-dimensional production software development, development, simulation and produce with three dimensional effect of characters, objects, scene props and other aspects of the element through the textures, key frame action contras