三维动画《纸时代》的设计与制作毕业论文

计算机与信息学院本科毕业设计（论文）1三维动画纸时代摘要3D动画是近年来新兴的产业，发展势头强劲，已经越来越多的应用到电影、游戏、广告、建筑等等产业中，推动了这些产业的巨大发展。随着技术的进一步发展，3D动画的应用会越来越广泛，熟悉与应用3D动画则显得尤为重要。随着3D产业的兴起，配套的电脑制作软件也在不断地完善。电脑制作软件以其制作动画的方便快捷，制作程序简单，可操作性强且易修改、易复制、易传播的特点，已迅速渗透到与美术设计相关的各个行业中，成为广大美术设计人员的得力助手。而3DSMAX又是其中的佼佼者，所以本文主要介绍运用3DSMAX制作动画的技巧。此次毕业设计的课题主要是完成三维动画短片的制作，使用三维制作软件和相关多媒体软件来完成一部虚拟动画，动画短片的制作过程大致分为前期设计、动画片段制作、后期制作。研究难点在于原创设计和技术实现。在制作之前要做好充分的准备，查询收集相关资料信息，做好周全策划，仔细斟酌一些可能遇到的问题，这不只是给整个短篇制定一个框架，也是给整个短篇塑造一个灵魂。在制作中，也要尽量细心，以免给之后的制作带来隐患和不必要的麻烦，这一步也是给整个短篇铸造血与肉的艰难过程。后期处理可谓是给整个短篇添砖加瓦，能使得整个短篇更加鲜活生动。本文通过对3D动画短片的制作过程进行详细的介绍，其中主要介绍角色动画的制作，从而了解基本的动画制作知识，掌握运用3DSMAX进行动画创作的技巧，掌握小型动画视频的制作流程及各步骤的具体细节,达到有能力独立制作动画短片的水平。关键词3DSMAX；三维技术；分镜头脚本；角色动画；原创；设计；后期制作计算机与信息学院本科毕业设计（论文）23DANIMATION“PAPERSGERNERATION”ABSTRACT3DANIMATIONISTHEEMERGINGINDUSTRYINRECENTYEARS,THESTRONGDEVELOPMENTMOMENTUM,MOREANDMOREHAVEAPPLIEDTOFILMS,GAMES,ADVERTISING,CONSTRUCTION,ANDSOONINTHEINDUSTRY,ANDPROMOTETHEGREATDEVELOPMENTOFTHESEINDUSTRIESWITHTHEFURTHERDEVELOPMENTOFTECHNOLOGY,3DANIMATIONAPPLICATIONSWILLBECOMEINCREASINGLYEXTENSIVEANDFAMILIARWITHTHEAPPLICATIONOF3DANIMATION,ITISPARTICULARLYIMPORTANTWITHTHERISEOF3DINDUSTRY,SUPPORTINGTHEPRODUCTIONOFCOMPUTERSOFTWAREISCONSTANTLYIMPROVINGCOMPUTERGENERATEDANIMATIONSOFTWAREWITHITSPRODUCTIONOFTHECONVENIENCESANDSHORTCUT,MAKINGPROCEDURESSIMPLEANDEASYTOOPERATEANDEASYTOMODIFY,EASYTOCOPY,EASYTOSPREADTHECHARACTERISTICSOFTHERAPIDPENETRATIONOFARTANDDESIGNRELATEDTOTHEVARIOUSINDUSTRIES,AMAJORITYOFTHEDESIGNOFEFFECTIVEASSISTANTAND3DSMAXALSOISONEOFTHEBEST,SOTHISPAPERONTHEUSE3DSMAXANIMATIONPRODUCTIONSKILLSTHESUBJECTOFGRADUATIONISTHECOMPLETIONOF3DANIMATEDSHORT,USINGTHREEDIMENSIONALAUTHORINGSOFTWAREANDRELATEDMULTIMEDIASOFTWARETOCOMPLETEAVIRTUALANIMATIONTHEANIMATIONPRODUCTIONPROCESSCANBEDIVIDEDINTOTHEFOLLOWINGSTEPSTHEPRELIMINARYDESIGN,ANIMATIONCLIP,THEPOSTPRODUCTIONTHEMAINDIFFICULTYOFTHETOPICLIESINTHEORIGINALDESIGNANDTECHNOLOGYEVERYTHINGNEEDFULLYPREPAREBEFORETHEPRODUCTIONANDCOLLECTRELEVANTTHEINFORMATIONANDCAREFULLYCONSIDERSOMEPOSSIBLEPROBLEMSTHISISTODEVELOPAFRAMEWORKOFTHEENTIRESHORTFILMANDALSOTOSHAPEASOULWESHOULDTRYTOCAREFULLYPRODUCETOAVOIDUNNECESSARYTROUBLEINTHEPRODUCTIONTHISSTEPISALSOTHEDIFFICULTPROCESSOFCASTINGOFBLOODANDMEATOFTHEENTIRESHORTFILMPOSTPROCESSINGISTOCONTRIBUTETOTHEENTIRESHORTFILM,WHICHMAKESTHESHORTMOREVIBRANTANDVIVIDTHEARTICLEISBASEDON3DANIMATIONFILMOFTHEPRODUCTIONPROCESSINDETAIL,WHICHINTRODUCESTHECHARACTERANIMATIONPRODUCTION,TOUNDERSTANDTHEBASICKNOWLEDGEOFANIMATIONPRODUCTION,HAVETOUSE3DSMAXANIMATIONCREATIVESKILLS,MASTERTHESMALL计算机与信息学院本科毕业设计（论文）3ANIMATIONANDVIDEOPRODUCTIONPROCESSESTHEDETAILSOFTHESTEPSTOACHIEVEAPRODUCTIONCAPACITYOFINDEPENDENTANIMATIONFILMSLEVELKEYWORDS3DSMAX3DTECHNOLOGYSTORYBOARDINGCHARACTERANIMATIONORIGINALPOSTPRODUCTION计算机与信息学院本科毕业设计（论文）4第1章综述3DSMAX是一个基于WINDOWS操作平台的三维动画制作软件，在三维建模、动画、渲染方面广泛应用。通过3DSMAX可以创建出各式各样的虚拟现实效果以及生动逼真的动画场景。3DSMAX完全满足制作高质量动画、最新游戏、设计效果等领域的需要。一般来说，使用3DSMAX制作动画分为五个步骤创建物体，对物体进行变形编辑，赋予材质和贴图，设置环境，最后是设置动画。本论文的篇章安排也基本遵循了3DSMAX制作动画的步骤，其中的侧重点是制作角色动画。第一章介绍选题的意义以及国内外3D发展的现状；第二章主要介绍3D的一些基础知识以及详细介绍3DSMAX的发展与优点；第三章结合自身的项目介绍3D动画制作前的准备工作；第四章会详细介绍动画制作流程和使用特效和剪辑软件来进行最后的合成；第五章进行结论总结。11选题的意义和目的3D动画是近年来新兴的产业，发展势头强劲，已经越来越多的应用到电影、游戏、广告、建筑等等产业中，推动了这些产业的巨大发展。随着技术的进一步发展，3D动画的应用会越来越广泛，熟悉与应用3D动画则显得尤为重要。我希望通过制作一个三维动画短片，了解3D的技术，学习一些3D的基础知识，为以后的更好更全面的发展打好基础。希望通过选择这个论文题目，增强自身的思考与动手能力，了解动画制作的技巧，能独立制作出简短的动画，增强自信心，也为了更好地适应多元化发展的需要。通过对短片的制作以及论文的撰写，希望能有以下的收获1通过运用3DSMAX实现人物动画的制作。2掌握动画制作技巧，学会使用动画关键帧、轨迹条，并掌握时间的控制来完成简洁的人物动画。3掌握小型动画视频的制作流程及各步骤的具体细节,达到能够独立制作动画短片的水平。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）512国内外的3D动画现状总体来看，动画技术目前正在急剧地发展，其中，以日本为代表的2D动画制作和以美国为首的3D动画技术都代表了动画的最高水平，而国内相比国外差距比较大，下面分析国内外的3D动画现状以及发展趋势。121国外现状国外的3D技术代表了当今3D的发展水平，其中日本的动画作品以题材丰富，画面唯美赢得了众多青少年的喜爱。但是日本的动画主要以2D为主，其中最具代表性的要数宫崎骏的动画长片，在国际上也享有极高的威望。日本的动画产业也极其发达，它的2D技术可以说已经达到了一个顶峰。而美国则可以说是3D界的霸主，引领着3D技术快速发展，代表着世界的3D顶尖水平。美国以大制作、大投入以及本身的高科技优势生产的CG作品引人入胜。全世界至今仅有十来部全CG动画电影，基本都是美国制作，包括梦工厂在内的好莱坞大公司几乎垄断了这一领域。真正的全电脑三维动画艺术的历史很短，可以追溯到80年代。1984年到1994年可作为全三维动画艺术的技术酝酿期，在这十年间，计算机图形技术的开发和应用为全三维动画艺术的产生做了充足的技术积累和铺垫，期间皮克斯动画工作室一直是这一领域的探路者。1986年他在自动产生阴影、多重光源和动态模糊效果等方面取得了重大突破，制作了动画短片小台灯，获得了奥斯卡最佳动画短片提名。接下来的几年皮克斯动画工作室又尝试实现动作的阴影和材质变化，并通过编制程序来制作雪花颗粒，开发电脑辅助制作系统，在计算机图形图像技术的研究方面不断产生新的突破。1995年到2000年可以说是三维动画的起步以及初步发展时期，制作出了第一部三维动画影片玩具总动员1和世界上首部无胶片数字电影玩具总动员2。在这个时期，皮克斯还创作出了实验短片棋局，以测试制作具有真实效果的皮肤和具有柔顺感的衣料。在玩具总动员2中，皮克斯采用了粒子系统（用大约24百万个粒子来制作架上的灰尘）、毛发处理系统（用了6百万根毛发覆盖小狗BUSTER的身体），把数字化的讲故事和电脑数字动画发挥到了极至。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）62001年至2003年是三维动画的迅猛发展时期。在这一阶段，在三维动画影片这个领域不再是“一个人的游戏”。皮克斯有怪物公司，梦工场就有怪物史瑞克，；皮克斯来海底总动员，梦工场就上演鲨鱼黑帮。在激烈的竞争下，三维动画影片也在不断的积聚成长。2004年开始，三维动画影片步入其全盛时期。在这一阶段，三维动画演变成了“多个人的游戏”。华纳兄弟电影公司推出圣诞气氛浓厚的极地快车；曾经成功推出冰河世纪的福克斯再次携手在三维动画领域与皮克斯、梦工场的PDI齐名的蓝天工作室，为人们带来冰河世纪2。至于梦工场，则制作了怪物史瑞克3，并将片中的穿靴子的猫作为独立题材制作了一部短片，另一部有关于穿靴子的猫的影片也即将上映。122国内现状中国国内的3D虽然也在迅速地发展，但是，目前与国际上顶尖的技术仍有较大的差距。国内三维行业起步于90年代，三维动画在社会生活中也有越来越多的应用，并灵活应用在各个领域，取得了一些成就。虽然三维动画正在国内迅速发展，但是目前与国际上顶尖的技术仍有较大的差距。从上世纪八、九十年代开始，中国的国产动画业跌入了一个低谷，发展迟缓。无论在数量上，还是质量上都无法再达到新的高度，进而被国外的动画作品乘虚而入。动画人才也十分不足，优秀的作品也较少，大部分作品的质量都不高，根本无法与国外的三维动画影视作品相比。但是近几年有极少数的优秀影片脱颖而出，并获得了一些动画类的国际奖项，如早前深圳环球数码公司推出的魔比斯环是我国推出的第一部三维动画影片，另外一些个人作品打，打个大西瓜其整体风格更接近于欧美影片风格，还有具有中国特色的原创作品入学考试。123国内前景尽管中国动画业目前尚与世界水平有较大差距，但作为新世纪的朝阳产业，中国的本土动画制作从未放弃过努力，尤其在3D动画领域，佳作不断，呈现了一派欣欣向荣的蓬勃发展景象。我们有计算机与信息学院本科毕业设计（论文）7理由相信，随着我们国家经济、文化、科技的不断发展，以及动画产业市场的不断成熟，并伴随着众多热爱动画的专业人士的不断努力，中国的动画业必将迎来另一个新的高峰。124动画的未来从国际上看，电脑动画技术的发展正在趋向于规模化、标准化、网络化。首先，规模化是指应用范围广而应用水平和产生的效益高。其次，现在动画制作软件和动画技术呈现出一种百家争鸣的形势，各有特色但相互间的兼容则做得不够，不便于交流与合作，因此，随着技术的日益成熟，标准化是大势所趋。第三，网络化表现为网络技术和电脑动画技术间的相互促进。从技术的发展方向看，体视动画会是未来的热点。现在一些通过立体眼镜能够呈现立体效果的游戏就是体视动画的应用，目前人们正在研究降低立体眼镜的成本、提高图像质量的方法和有关的替代技术，未来我们很可能不用立体眼镜的帮助也能欣赏逼真的立体效果。另一个热点会是虚拟现实（VR）技术，与一般的动画相比，VR的特点在于实时、交互。VR中的场景会随参观者的位置、视点变化而实时动态生成，并具有人机交互的能力，这种技术在未来将大有可为。13本论文研究的主要内容本论文以了解运用3DSMAX制作动画短片为主要目的，结合自身的实际情况，独立构思一个带有简单情节的动画短片，在掌握基本知识的情况下，按照制作动画的步骤进行创作。同时，为了能更好地完成任务，本文的侧重点放在了角色动画的制作上，详细说明了角色动画制作的流程以及运用的技术与技巧。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）8第2章3D动画概述这一章主要介绍动画的相关知识，包括动画的概念，电脑动画的发展以及动画制作软件的发展历史等等。213D动画简介3D动画也叫三维动画。三维动画是今日高科技的产物，它的制作手法的便捷性使得三维动画发展有超过二维动画的优势。三维动画的可塑性大，可以说没有做不出来的镜头。要做好三维动画首先要具备良好的艺术修养，掌握科学原理，了解自然规律及动态原理。作为动画设计师，必须具有丰富的生活内容与故事情节，首先要热爱生活，关心生活。动画艺术不管是从角色形象设计、场景设计、音乐设计以及对整个动画设计，重要的是作为动画艺术设计首先要有好的想法、好的创意。动画创作是整个动画的生命源泉，角色的准确定位，个性的挖掘，曲折动人的故事情节，让动画艺术具备无限的发展空间。三维动画除了要具备基本的动画艺术设计原理之外，学习扎实的动画运动规律，是创作动画的根本。动画规律不仅仅是针对传统的二维动画，对于三维动画的制作也起到了相当重要的地位。在三维动画中不管任何角色形象，除了具备角色性格魅力以及丰富的想象力之外，动画制作还要具备认真观察生活细节能力，懂得动画运动基本规律，学习扎实的基本功。论文检测，三维动画。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。动画艺术其实是一门画出来的视听造型艺术，作为动画设计师，不管是三维动画还是二维动画，都要具有浓厚的生活情趣及观察力，才能使动画的创作变为具有生命力的创作，被观众认同。除此之外，它需要我们具备深厚的美术功底，计算机与信息学院本科毕业设计（论文）9扎实的造型绘画制作基础，对动画进行艺术造型设计。形体是构成我们这个世界的物质的形态，它不仅指物体的外形、轮廓、形体、相貌等；作为动画师来说观察物体还要具有丰富的想象力，要注意挖掘到世界万物性格的魅力。论文检测，三维动画。动画是可以将万物都具有生命力，它能够将没有生命的形象活起来，动画设计师对万物个性的挖掘，可以演绎出曲折动人的故事情节，展示出动画角色以及整部动画的独特性格魅力。223D电脑动画的历史和发展在3D的发展历程中，电脑动画的出现对3D产业产生了巨大的推动作用，下面我们来详细了解电脑动画的历史与发展。221电脑动画的历史美国是最早发展电脑动画的地方，在上个世纪七十年代末就利用电脑模拟人物活动。1982年，迪斯尼（DISNEY）推出第一套电脑动画的电影TRON（中文译电脑争霸）。传统的动画是由画师先在画纸上手绘真人的动作，然后再复制于卡通人物之上。直至20世纪70年代后期，电脑技术发展迅速的纽约技术学院的电脑绘图实验室导师丽蓓卡亚伦女士将录像带上的舞蹈员投射在电脑显示器上，然后利用电脑绘图记录影像的动作，然后描摹轮廓。1982年左右，美国麻省理工学院及纽约技术学院同时利用光学追踪技术记录人体动作演员身体的各部份都被安上发光物体，在指定的拍摄范围内移动，同时有数部摄影机拍摄其动作，然后经电脑系统分析光点的运动，再产生立体的活动影像。1983年，麻省理工的GINSBERG和MAXWELL发展了一套系统（GRAPHICAMARIONETTE），利用计算机语言控制卡通的动作。但受到当时计算机硬件速度的限制，一个简单的电脑动画往往需要花费很长的时间。随着计算机硬件及动画软件的迅速发展，以及越来越多的研究机构及商业机构加入到电脑动画领域，电脑动画的制作水平也随之日新月异。动画日益形成一个重要的产业，在美国、日本、英国和荷兰这些动画片的制作强国，动画产业在国民生产总值中占有非常重要的地位，日本的动画产业更是国民经济六大支柱产业之一。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）10上世纪90年代是电脑动画发展的黄金时期，计算机硬件在迅速发展。引入计算机动画技术后，尤其是运动控制技术，制作者首先利用计算机设计角色造型，按照剧情确定关键帧，由动画师绘制一些静态的关键画面。然后按一定的补插规则完成一系列画面，利用动画软件生成图像序列。光有超强的硬件平台还不够，电影电视中那些逼真的形象还是得靠各种各样的超级3D图像软件来实现。随着MICROSOFT染指3D动画产业彻底地改变了电脑动画产业的发展，出现了百家争鸣的局面，直到现在电脑动画仍然在迅速地发展壮大。222三维动画影片的发展其发展到目前为止可以分为3个阶段1995年至2000年是第一阶段，此阶段是三维动画的起步以及初步发展时期在这一阶段，皮克斯、迪斯尼是三维动画影片市场的主要玩家。2001年至2003年为第二阶段，上阶段是三维动画的迅猛发展时期。在这一阶段，三维动画从“一个人的游戏”变成了皮克斯和梦工场的“两个人的撕咬”梦工场出了怪物史莱克，皮克斯也有怪物公司；皮克斯出了海底总动员，接着梦工场出了鲨鱼黑帮。从04年开始，三维动画影片步入其发展的第三阶段全盛时期。在这一阶段，三维动画将演变成“多个人的游戏”华纳兄弟电影公司推出圣诞气氛浓厚的极地快车；曾经成功推出冰河世纪的福克斯再次携手在三维动画领域与皮克斯、梦工场齐名的蓝天工作室，为人们带来冰河世纪2。此外，皮克斯推出自己的第一部独立制作的三维动画影片蹩脚炖菜。而迪斯尼也将推出第一部独立制作的三维动画影片小鸡。至于梦工场，则制作了怪物史莱克3，并且将怪物史莱克4的制作也纳入了日程之中。233D角色动画的应用3D角色动画是计算机动画技术的一个重要组成部分，也是计算机图形学的一个分支。无论是在离线渲染环境下，还是在实时渲染环境下，3D角色动画都得到计算机与信息学院本科毕业设计（论文）11了广泛的应用。在离线渲染环境下，主要应用于动画电影制作和各类广告制作。动画电影制作中所使用的3D角色动画技术的一个重要特点是动画数据量大，渲染需要耗费大量时间，因此动画作品必须预先制作，渲染，然后转化成视频文件播放。在实时渲染环境下，主要应用于虚拟现实，视频游戏，甚至是建模软件，动画制作软件。现在，随着计算机硬件技术的发展，特别是带有硬件加速功能的显卡性能的提高，很多曾经只能在离线环境下应用的技术，都转移到实时渲染环境中来。其中，实时渲染的角色动画技术得到了发展且被广泛的应用。目前，实时角色动画技术大体可分为三种类型。第一类是关节动画（SKELETALANIMATION）。关节动画中的角色由若干独立的部分组成。每一个部分对应着一个独立的网格模型，不同的部分按照角色的特点组织成一个层次结构。比如说，一个人体模型可以由头，上身，左上臂，左前臂，左手，右上臂，右前臂，右手，左大腿，左小腿，左脚，右大腿，右小腿，右脚等各部分组成。而某个部分，可能是另一个部分的子节点，同时又是另一个部分的父节点。比如上面的人体模型中，右前臂就是右上臂的子节点，同时也是右手的父节点。而右上臂是上身的子节点，后者则是躯体的子节点。通过改变不同部分之间的相对位置，比如夹角，位移等等，就可以实现所需要的各种动画效果。这类动画的优点很多。首先，在动画序列的关键帧中只需要存储节点间的相对变化，因此动画文件占用的空间很小。其次，可以实现很多复杂的动画效果，如果应用程序支持反向动力学还可以动态实现预先存储的动画序列之外的新的动画效果。当然这类动画也有不少缺点。其中之一是由于角色模型是一个层次模型，要获得某一个部分相对于世界坐标的位置，必须从根结点开始遍历该节点所有的祖先节点累计计算模型的世界变换。但最关键的问题是在不同部分的结合处往往会有很明显的接缝，这会严重的影响模型的真实感。第二类是渐变动画（MORPHINGANIMATION）。这种动画中的角色由一系列的渐变网格模型构成。在动画序列的关键帧中记录着组成网格的各个顶点的新位置或者是相对于原位置的改变量。通过在相邻关键帧之间插值来直接改变该网格模型中各个顶点的位置就可以实现动画效果。相对于关节动画，单一网格模型动画的角色看上去更真实，也不会有关节动画所面临的接缝问题。由于没有使用层次模型，获得模型网格顶点在世界坐标中位置的计算量也很小。但是，这类动画的适应性很弱，角色很难通过实时计算计算机与信息学院本科毕业设计（论文）12来与环境进行良好的互动，以获得预先存储的动画序列之外的动画效果。另一方面，由于关键帧要存储网格模型所有的顶点信息，动画文件占用的空间比较大。第三类是骨骼蒙皮动画（SKINNEDMESH）。骨骼蒙皮动画可以看作是关节动画和渐变动画的结合。他同时兼有关节动画的灵活和渐变动画的逼真。后面将详细介绍骨骼蒙皮动画的技术细节。3D角色动画技术和其它动画技术相结合，就能创造出绚丽多彩的游戏世界。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）13第3章总体设计这一章介绍对将要实现的动画短片进行总体设计，其中包括设计理念，实现工具以及制作流程等方面。31设计理念和目标从大的方向来说，所要设计与制作的动画风格是写实，动画中的人物形态，场景比例，色彩和光线都尽量贴合实际。由于剧情需要，动画的画面会略微过度曝光，来营造一种温暖，惬意的氛围。故事地点为室内，人物动作表情尽量简洁，主要通过所构建的虚拟场景与现实中场景的巨大差异和镜头转接的节奏变化，来表现配合剧情。从而实现本次设计与制作的最终目的完成一个简单而有深意的动画。32实现工具制作这个动画短片，我们选择3DSMAX作为我们的主要实现工具，后期处理我们主要用到AE以及VEGAS。前面我们介绍了众多的3D制作软件，现在主要介绍3DSMAX的历史与简单的界面操作。3213DSMAX的发展史3DS系列软件在三维动画领域拥有悠久的历史，在1990的以前，只有少数几种可以在PC上可用的渲染和动画软件，这些软件或者功能极为有限，或者价格非常昂贵，或者二者兼而有之。作为一种突破性新产品，3DSTUDIO的出现，打破了这一僵局。3DSTUDIO为在PC机上进行渲染制作动画提供了价格合理、专业化、产品化的工作平台，并且使制作计算机动画在为一种前人所不能的职业。后来随着WINDOWS平台的普及以及其他三维软件开始向WINDOWS平台发展，三维软件技术面临着重大的技术改革。从1993年开始，3DSTUDIO软件所属公司果断地放弃了在DOS操作系统下创建的3DSTUDIO源代码，而开始使用全新的操作系统（WINDOWSNT）、全新的编程语计算机与信息学院本科毕业设计（论文）14言（VISUALC、全新的结构（面向对象）编写了3DSTUDIOMAX。在3DSTUDIOMAX10版本问世后仅1的上，该公司又重写代码，推出了3DSTUDIOMAX20。这次升级是一个质的飞跃，增加了上千处的改进，尤其是增加了NURBS建模、光线跟踪材质及镜头光斑等强大功能，使得该项版本成为了一个非常稳定的三维动画制作软件，从而占据了三维动画软件市场的主流地位。随后的几年里，3DSTUDIOMAX先后升级到30、40、50版本，每一个版本的升级都包含了许多革命性的技术更新。从40版本开始，所属公司发生变化，由原来的KINETIX演变的DISCREET,3DSTUDIOMAX的名称也精简为“3DSMAX”。目前3DSMAX是全球拥有用户最多的三维动画软件，尤其在游戏、建筑、影视领域，该软件已成为这些制作者的首选软件。322选择3DSMAX的理由第一、有很多一流的三维动画软件对硬件的要求很高，如SUMATRA，显示器分辨率必须达到12801024；MAYA则要求内存至少有256MB。3DSMAX对硬件的要求相对较低，多数三维动画迷都有能力配置；第二、由于3DS的缘故，现在3DSMAX的使用者也最多，教材和其他学习资料多如牛毛，有利于自学；第三、3DSMAX除渲染质感较差外，功能强大、插件众多，可以制作广播级的动画效果，对一般的广告、电视栏目、游戏的制作已完全可以胜任。33制作流程根据实际制作流程，一个完整的影视类三维动画的制作总体上可分为前期制作、动画片段制作与后期合成三个部分。331前期制作在使用计算机制作前，对动画片进行整体的规划与设计，主要包括剧本创计算机与信息学院本科毕业设计（论文）15作、分镜头脚本设计、造型设计、场景设计。1构思任何一个CG作品都要有突出鲜明的主题，这样才能吸引人，所以我们的中心思想就是诙谐幽默，人物造型夸张，动作简单有力，能够体现人物的特征。剧本创作是整个动画的基础，要求将文字表述视觉化即剧本所描述的内容可以用画面来表现，不具备视觉特点的描述。动画的剧本形式多样，要求内容既有故事性又有，要思路清晰、逻辑合理，让观者能看到动画的基本面貌。3分镜脚本分镜脚本创作，是把文字进一步视觉化的重要一步，用图文并茂的形式来表达包括镜头的类别和运动、构图和光影、运动方式和时间、音乐与音效等。其中每个图画代表一个镜头，文字用于说明如镜头转接和背景声音。3角色和道具设计角色和所要用到的一些器物道具的造型设计，设计内容包括角色的外型设计、性格设计与动作设计；物品的外形设计、组合布局等。造型设计的要求比较严格，包括标准造型、转面图、结构图、比例图、道具服装分解图等。例如，通过角色的典型动作设计如几幅带有情绪的角色动作体现角色的性格和典型动作，并且附以文字说明。4场景设计场景设计，是整个动画片中景物和环境的来源，比较严谨的场景设计包括平面图、结构分解图、色彩气氛图等，通常用一幅图来表达。场景要配合整个动画的特点，环境地点，与角色的关系进行设计。332动画片段制作根据前期设计，在计算机中通过相关制作软件制作出动画片段，制作流程为建模、材质、灯光、动画、摄像机控制、渲染等，这是三维动画的制作特色。1建模根据前期的设计，使用三维制作软件在计算机中制作角色和道具的模型。这是三维动画中很繁重的一项工作，也是建立起一个虚拟世界的第一步。设计中出现在镜头里的角色、道具和场景中出计算机与信息学院本科毕业设计（论文）16现的物体都要建模。建模的灵魂是创意，核心是构思，源泉是美术素养。2材质贴图材料贴图就是把模型赋予生动的表面特性，例如物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度等特征。使用图片制作软件制作贴图，然后用三维制作软件把二维平面的图片贴到三维模型上，形成表面细节和结构。不同复杂程度的模型需要规划其贴图坐标（即拆分UV），结合材质，满足不同的需求。3灯光灯光的目的是模拟自然界的光线类型和人工光线类型。三维软件中的灯光一般有泛光灯如太阳、蜡烛等四面发射光线的光源和方向灯如探照灯、电筒等有照明方向的光源。灯光起着照明场景、投射阴影及增添氛围的作用，可以使单调的场景和角色变得更为立体形象，使用不同的灯光系统可模拟不同环境的照明效果，渲染效果也更为逼真。灯光可以说是使模型和场景更加生动自然的魔法手。4动画根据前期的分镜和动作设计，运用制作完毕的角色和物体在三维动画制作软件中制作出一个个动画片段。要使模型能够动起来，首先要制作一个符合模型大致形态的骨骼，然后运用蒙皮技术将模型与骨骼绑定。之后通过对骨骼的控制实现模型的运动。模型的动作与画面的变化通过关键帧来实现，通过各个关键帧的动作制作，由计算机来完成关键帧之间的过渡。一个完整的角色的动画，不仅要有肢体的运动，面部表情的运动与变化也是必不可少的。必要时，角色说话时的口型也要一一制作，制作角色的表情也是不少的模型工作量。5摄像机根据分镜头脚本的设计，在三维制作软件中的不同位置摆放一个或多个摄像机，并调节至设计好的机位，以方便渲染所需画面。6渲染渲染是根据场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等，由程序计算完整的画面或一段动画，最终得到或者静态或者动画的效果图（为了保证画质并方面进行后期制作，通常输出图片序列），然后在后期软件中进一步修改或合成。渲染是由渲染器完成，渲染器有线扫描方式、光线跟踪方式以及辐射度渲染方式等，其渲染质量依次递增，但所需时间也计算机与信息学院本科毕业设计（论文）17相应增加，可根据计算机配置和具体要求自行选择合适的渲染器。333后期合成后期合成就是把之前渲染输出的动画片段、声音等素材进行集成。按照分镜头剧本的设计，通过后期软件的制作，最终生成动画影视文件。音效素材的处理，或者原创音效的制作，都要根据前期设计来完成，最后结合特效制作，输出最终效果。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）18第4章具体实现在这一章中，我们的主要思路是先进行一般性知识的讲解，然后再把所用到的知识体现在我们的作品中。41剧本与分镜头脚本设计三维动画的制作费时费力，工作周期也比较长，所以在制作之前就要有周全的设计，以设计好的方案为基础进行制作。首先，要整理出整个动画故事概要，这个动画要讲述怎么样的一个故事，片长大约多少时间，需要表达什么主题，是否适合进行三维动画制作；然后再进行剧本创作，把故事的中发生的每个动作表情记录下来；最后进行分镜头脚本设计，以及角色和场景设计。分镜头脚本在设计时多加考虑，同时有适当的可调整性，方便动画片断制作完毕后，可以调整镜头来达到最佳效果。411故事概要1故事梗概主人公Z在清晨的阳光中醒来，穿上纸折的拖鞋，关掉纸做的闹钟，开始了一天的生活。在Z的小卧室里，盆栽上挂着纸树叶，键盘是一张纸，投影屏是块纸幕，几乎所有的物品都离不开纸就在Z准备打印时，打印机喷出无数的树叶，主人公被惊醒，原来是场梦，主人公回头看身后的盆栽，几片鲜绿色的树叶在摇曳。2说明短片纸时代的创作灵感来自央视某条环保题材的公益广告和2009年韩国动画短片闹钟等优秀的三维动画影片。通过对主人公起床后所见所闻，来描绘一个处处是纸的世界，植物的稀缺和木材泛滥形成巨大的视觉冲击，让观众感觉这个世界离不开纸，而且没有一点绿色。主人公对绿色植物的渴望体现在他卧室的装饰中，CD播放器上和落地窗前的盆栽是用纸折的，墙上被绿色环绕的主计算机与信息学院本科毕业设计（论文）19人公的大幅海报，以及画架上涂满绿色的森林油画。纸的出现越来越频繁，层层递进，在主人公开始工作，准备使用打印机打印时，出现转折。打印机中喷出的绿色树叶使主人公被惊醒，原来是一场梦，主人公看到房中的绿色盆栽和窗外生机勃勃的景象，观众此时就和主人公一样，对环保有了新的的感悟，并从我做起，投身于环保事业中。影片节奏跳跃较大，镜头全景特写切换平凡。有不少搞笑的场景，同时也不乏一些寓教于人的内涵。412剧本在综述中对剧本的定义和作用已有简要说明，这里将对前面的故事概要进行具体细节的补全，角色的行为，故事发生的事件地点等作具体的设定，并且编写适合用于动画制作的动画剧本，简洁明了，便于分镜脚本的创作。片头小树苗从洞中钻出，长成参天大树，在伐木声中倒下，落入工厂传送带，变成木材，经过加工变成纸张。最后进入印刷机内，在纸上印上片名PAPERSGENERATION背景声音鸟鸣，树叶声，渐强。伐木声，落地声，传送带声，机械声。撞击，机械声减弱。风声，纸落地声。传送带声，机械声，渐强。印刷。1挂钟特写，镜头侧向窗户，075925075930阳光在镜面，隐约看到白色窗框百叶窗，秒针嘀嗒、车鸣。2镜头特写，镜头侧向屋内，075925075930后面是叠了很多纸的墙壁，隐约看到音响和纸幕圆筒，秒针嘀嗒、车鸣。3滚轮纸钟正面特写，075955080000，木矮柜上，纸水杯，红台灯底座，植物长瓶在右作参照。秒带匀速上转，到800，分带59上转到00，后时带07上转到08，钟左侧机械部分参考白色音箱，有纸印的的AM，中部镂空有纸带上转（GOODMORNING）上转（READYTOLAUNCH）顶端打开，升起发射架，纸飞机快速弹出。摩擦声，塑料声两次。弹簧回音。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）204镜头跟随纸飞机，模糊的室内景象，飞到音箱插口，清晰特写。风呼啸，撞击，开机声。5镜头上平移，跟随塑料驱动转盘移动，俯视碟片推进，旋转。滚动摩擦声，旋转放碟，音乐开始REALITY6摄像机在地毯角上，目标点从画架到CD播放器（长镜头）REALITY7摄像机在打印机后，目标点从挂钟慢移到画架，百叶窗收起（长镜头）REALITY，收百叶窗声，小喧闹声。8摄像机在地毯角，门。REALITY。9俯视男主脸，阴影摇曳。REALITY10渐隐，叠化。阴影重合淡入盆栽，播放器上，黑影逆光，转摄像机后出现剪纸树叶。REALITY11闹钟响起在播放器和枕头缝中，纸抖动的声音，音量闷。REALITY12男主伸手进去，拿出闹钟（侧视），躺在床上扯下纸片扔开闹钟到枕头堆里。REALITY13镜头对准北墙自己海报大半屏幕，镜头后移北墙大部分入镜，男主从屏幕下端入镜，伸懒腰，哈欠声REALITY14向前倒下，腿弹起。15黑屏，关播放器。16特写穿纸拖鞋，右脚踩住后拖，然后向前穿上，站起。17全身入镜走到矮柜，拿起滚纸闹钟，转特写“NOPAPERT。T”，右手拇指按下发射架，无名指小拇指把盖合好，全身入镜，右手拉开抽屉，拿出一木板，转特写从机械部分右侧竖孔中插入。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）2118特写用小拇指抹画板上的绿色，变焦，再转过手看手上的绿色颜料握拳。男主离开，变焦到画板，停滞。脚步声，开门声。19男主关门左转，走到冰箱前，摄像机在冰箱前窗，俯视。20抓住门把冰箱打开，镜头上移，摆满纸盒，纸做的标签写了星期。21镜头冰箱门后面，男主取东西，关门，右走。22煎鸡蛋23特写取纸盘24镜头俯视餐桌（早餐），后移，至桌边向下，对焦垃圾篓，垃圾落下。25手指轻划画板，向右推开画板，露出矮柜上的投影仪。26全身走过去按按钮，投影仪红灯闪烁（后期），男主回头看纸幕27摄像机在床内侧，朝向东墙，男主向床前沿方向走，最里面的百叶窗自动拉下，纸幕自动拉下。床前沿木桌升起，桌沿上的书掉下。28取纸键盘。29木桌铺上键盘纸，特写，手跟上。30摄像机在男主身后，投影出光线，纸幕亮起出现3DSMAX启动界面，突出高柜上的纸。31男主认真的表情，看向打印机，起身32叠化。走去打印机前，特写按下PRINT，红光闪动，再次按下，红光闪动并机身抖动冒烟。快切男主表情惊讶。机身抖动更厉害更多烟。喷出树叶，男主抬手护头计算机与信息学院本科毕业设计（论文）2233床上惊醒，双眼睁圆，松口气，缓缓抬头看对面墙上的全是植物，右转头看播放器上的盆栽，绿色的叶子在摇曳。第一视角起身，看窗外，天空下绿色一片34花絮413分镜头脚本剧本成型，接下来要根据剧本编写分镜头脚本。分镜头脚本更为细致，镜头的方位角度，各个镜头下的构图、灯光等等。绘制分镜头故事板（此分镜脚本为前期所绘，与成片效果有出入），如图41、图42、图43所示计算机与信息学院本科毕业设计（论文）23图41分镜头脚本1计算机与信息学院本科毕业设计（论文）24图42分镜头脚本2图43分镜头脚本342角色及场景设计本小节中要根据前面的剧本和分镜设计合理的合适的角色以及场景中出现的物体，并设定好特征。421主要角色设计角色称谓Z外貌设定20岁男生。黑色短发，褐色瞳孔。身穿熊猫形象的睡衣（黑白色）。备注平日里一人居住，居家工作。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）25设计第一版角色形象如图44所示图44第一版角色形象设计第二版角色形象如图45所示图45第二版角色形象计算机与信息学院本科毕业设计（论文）26422场景设计场景中模型需要很多，前期草图仅画了卧室的大致摆设和室内的厨房餐厅的顶视图，内部的一些道具和其位置没有一一列出，主要场景的设计草稿如图46、47所示图46第一版卧室和厨房顶视图草图图47第二版卧室预计效果图图48室内摆设布置图计算机与信息学院本科毕业设计（论文）2743模型制作前期设计完毕，此时对于整个动画已经有了一个相对具体的概念,接下来就是使用三维制作软件来完成模型，把概念在虚拟平台上逐渐“实体化”。431角色建模使用三维制作软件3DSMAX制作模型，在视图中创建一个球体，减少其细节，以方便制作人物头部。然后删掉一半，加一个SYMMETRY修改器，以实现两边对称，并且可以减少工作量。然后，添加一个TURBOSMOOTH修改器，时时观察模型效果，并且通过加线、切线、挤出等操作逐步调整人物头部（如图49）。图49Y的头部模制作头部制作完成后开始制作身体，一般来说是从头部下方拉脖子，这个角色虽然没有脖子，但也还是需要拉出来一点，以便之后身体的制作。拉出身体后就依次往下制作手臂、下肢等。手可以新建一个MAX文件制作，然后通过文件合并，把手和模型的其他部分整合到一起（如图410、411）。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）28图410Y的身体模型制作图411Y的衣服模型制作角色模型制作耗时，在完成初步模型后就要进行无数节点的细节微调，以接近设计稿和想要的效果，并且还要考虑到之后做动画的一些细节；最后还可以添加上眼睛牙齿等小东西。在建模完成后可以创建表情。从已经完成的模型上复制一个头的副本，然后再把这个副本多复制几个，这些副本都是用来做表情的模型；计算机与信息学院本科毕业设计（论文）29而在主模型的头部模型上添加一个MORPHER修改器，这样副本上的表情就能通过调整修改器的数值，在主题头部模型上观察到（如图412）。图412Y的表情效果432场景建模1室内部分根据前期设计，这里需要构造室内环境，其中包括卧室、厨房。卧室涉及的镜头较多，出现在画面的道具也较多。在厨房的镜头出现较少，厨房里面包含橱柜和小道具等（如图413）。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）30图413卧室和厨房概览和餐厅概览2室外部分室外没有镜头，摄像机始终在室内。室外的蓝天白云和日光，还有片尾出现绿色草原的大场景都采用贴图曲面作为背景（如图414）。图414室外场景44材质与贴图建好模型后，需要给模型贴材质，计算机与信息学院本科毕业设计（论文）31不同结构的模型需要不同的贴图坐标和合适的贴图，通过图像处理和图像绘制软件，制作合适的贴图。在这个过程中，需要和模型进行多次对比调整，以达到理想效果。441角色部分角色贴图较为简单，皮肤，头发部分为纯色贴图，瞳孔，衣服，鞋子使用位图作为材质。为了能控制模型贴图的位置，需要使用修改器UVWMAP（如图415、416、417）图415瞳孔使用UVW贴图效果图416衣服使用UVW贴图前后效果计算机与信息学院本科毕业设计（论文）32图417鞋子使用UVW贴图效果计算机与信息学院本科毕业设计（论文）33角色Y的贴图后各视角效果（如图418）图418主角Y各视角效果442场景部分室内大部分的材质贴图都比较简单，没有过于复杂的部分，大部分使用到的材质是位图贴图和VR贴图材质，部分模型需要拆分UV来制作贴图（如图419）。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）34图419室内效果贴图45灯光灯光的作用就是照明，打亮环境，让摄像机可以拍到东西。一个好的灯光可以给一个三维物体或者三维空间以第二次生命，所以对于动画场景也是一个不可或缺的元素。光线在画面环境中还能表达艺术性及画面的语言。比如突出环境特点，表现人物情绪等等，灯光不仅仅是照亮环境，更是要在这个环境中体现出意义。这些都是默认灯光无法实现的，默认灯光也没有补光，有些太暗的地方会照明不到。451室内布光在考虑到计算机硬件和实现效果方面，选择了使用VR灯光和泛光灯结合使用的方式来营造室内灯光气氛。室内外灯光的配合，适当调节灯光的颜色、亮度和衰减等参数，经过多次试验和比较得到较好的室内布光（如图420）。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）35图420卧室和厨房灯光布局452室外布光室外灯光用的是VR灯光和平行目标灯，由于前期设计中并没有特殊要求，只需适当调节参数和位置即可，并在不同场次修改主光位置和亮度等参数（如图421）。图421室外灯光布局46动画模型已经完成,然后可以开始进入动画阶段。动画是一部动画片的重要因素，流畅并且符合自然运动规律的动作是非常重要的。尤其对于三维动画，生动鲜活的角色形象很大程度上取决于自然流畅的动画，假如在动画制作上粗糙滥制，那么即使有优秀的剧本，制作精良的模型，以及逼真的贴图，这部动画片还是仍然是有所缺失的。因此从骨骼定位到蒙皮，以及后期动作调整上，都非常重要。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）36461骨骼在3DSMAX中，利用BIPED可以很容易地创建骨骼，创建一个合适的骨骼来适应人物身材（如图422）。图422复制姿势和骨骼初始状态制作完骨骼后，给骨骼创建一个选择集。然后把角色的眼睛、牙齿链接到头骨骼上。462蒙皮选择参与蒙皮的角色模型（除了眼睛和牙齿），添加PHYSIQUE修改器，然后将模型和骨骼关联起来。关联完毕后开始绑定骨骼了，我们可以看到出现了黄色的线段，贯连整个骨骼。先选择PHYSIQUE下的ENVELOPE调整封套，封套的大小会影响每块骨骼影响的节点范围，有一些封套会过大，尤其是手；还要注意一下没有直接和骨骼连接的黄色线段，并控制其封套大小（如图423）。调整完封套后，要进行较为细致的点调整。选择PHYSIQUE下的VERTEX，可以调整节点链接。调整过程中可以转动骨骼关节察看模型是否合理（如图424）。计算机与信息学院本科毕业设计（论文）37图423骨骼封套01图424骨骼封套02463动作1布料模拟在分镜24中，有长纸巾飘落到垃圾桶内的镜头。所以需要使用动态的布料模拟。首先，布料的面数要足够，这样模拟飘落的动作才会很自然，避免出现破面。选中布料即长纸巾，添加CLOTH修改器，点开对象属性设置布料集合和刚体集合（如图425）。动态模拟使用SIMULATE，当需要重新模拟时，要先点击一下RESETSTATE，否则它会继续上一次的模拟；使用两个球体来模拟空气阻力，在渲染时再把两个球