第1章_三维动画概述.ppt

1、，3D动画课程，第1章3D动画概述，1)了解3D动画的基本概述。2)掌握3D动画的制作流程。3)掌握软件的基本用法学习目的：通过了解3D动画的发展历史和应用领域，初步了解3D软件的特点和3D动画的制作过程，读者可以有兴趣学习3D动画制作，对3D软件有一个宏观和全面的了解。第一章3D动画概述，1.1 3D动画的发展历程1 . 1 . 1 3D动画在国外的发展历程1 . 1 . 2 3D动画在中国的发展历程1 . 1 . 2 3D动画起源于1831年的法国，早在1831年，法国的约瑟夫安托万(Joseph Antoine)平台就将图片依次放在机器的磁盘上，磁盘可以被机器带动旋转。这台机器还有一个观

2、察窗，可以用来观察动态图像。在机器的驱动下，磁盘低速旋转。光盘上的图片也随着光盘旋转。从观察窗看，画面似乎在移动，形成了一幅移动的画面，这是原始动画的雏形。1906年，美国导演J斯图尔德制作了一部接近现代动画概念的电影，名为一张滑稽脸的滑稽阶段。经过反复思考和推敲，他完成了这部接近动画的短片，并不断地修改这幅画。1908年，法国人埃米尔科尔开始用负片制作动画电影。所谓的负片就是影像与实际颜色相反的电影，就像今天的普通负片一样。用负片制作动画从概念上解决了电影载体的问题，为动画未来的发展奠定了基础。1909年，美国导演温瑟麦凯(Winsor Mccay)推出了一部有10，000张图片的动画故事片

3、，被公认为世界上第一部像样的动画短片。此后，动画片的创作和制作水平日益成熟，人们开始有意识地制作出展示各种内容的动画片。1915年，美国人埃尔赫德创造了一种新的动画制作流程。他首先在塑料薄膜上画卡通，然后把画在塑料薄膜上的图片拍成动画电影。多年来，这种动画制作过程一直在使用。自1928年以来，众所周知的沃尔特迪斯尼逐渐将动画电影推向了顶峰。(参见迪士尼传记)在完善动画体系和制作技术的同时，他将动画制作与商业价值联系起来，被誉为商业动画之父。直到现在，他创立的迪斯尼公司仍在为世界各地的人们创作彩色卡通。迪士尼是20世纪最伟大的动画公司。从卡通到动漫，动漫从定义上来说，不仅延伸到未来的电影，还影响

4、着当代艺术的发展，其影响力是无穷无尽的，并且在不断地拓展着领域。本世纪初，在纽约现代艺术博物馆和柏林当代艺术研究所举办的动画展览，结合了从模拟到数字、平面到立体、静态到动态、抽象到肖像等各种形式和技术所呈现的丰富特征，不同于传统的电影动画，甚至MOMA也不同于儿童专利商标的漫画。 这部动画开始于2001年，当时maya2前后使用了一个月，然后在2002年初与声音相匹配。 这应该算是中国最早的3D动画短片，2002年入选中国3D年鉴，也是最早的午餐3D动画短片。埃米尔雷诺在19世纪开发了“光学皮影机”。它的原理是用幕后光源和镜头将移动的场景投射到幕布上，它是世界上第一个展示卡通的人。第1章，3D

5、动画概述，1.2主流3D软件介绍，3ds Max，Maya，SoftImage，动画软件，动画专业版图形动画软件。用于制作框架动画，具有强大的绘图功能，动画工作室平面动画处理软件。用于处理框架动画，具有很强的处理能力，Flash MX网页动画软件。用于绘制帧和矢量动画，添加声音，WinImage:变形变形动画软件。根据第一张和最后一张图片，自动生成变形动画，并构建GIF网页动画软件。将动画和图片序列转换成网页动画，3D工作室麦克斯3D动画制作软件。用于制作3D建模动画，酷3D 3D文本动画软件。用于制作帧动画、视频、玛雅3D动画软件。用于制作卡通、广告、电影等。首映式动画视频处理软件。用于处理

6、视频、广告、电影等。第1章3D动画概述，1.3国内3D动画应用的主要方向，建筑表现与漫游动画，电视广告与栏目包装，动画短片制作，游戏制作，第1章3D动画概述，1.4 3D动画制作过程，动画构思，故事板，建筑模型，给料，设置灯光摄像机，动画因为我们的世界是三维的，只有三维才能让我们感觉更真实。二维动画可视为三维动画的一个分支，其制作难度和对计算机性能的要求远远低于三维动画。3D动画之所以被称为计算机生成动画，是因为参与动画的对象不是简单地从外部输入，而是在计算机内部根据3D数据生成的，运动轨迹和动作的设计也是在3D空间中考虑的。计算机三维动画的制作过程主要包括建模、素材编辑、贴图、光照、动画编辑

7、和渲染。建模建模是使用三维软件创建物体和背景的三维模型。如人体模型、飞机模型、建筑模型等。一般来说，首先要画出基本的几何形状，然后把它们变成需要的形状，然后用不同的方法把它们组合在一起，形成复杂的形状。编辑材质意味着编辑模型的平滑度、反射率和透明度。例如，玻璃的光滑度和透明度以及木材的低反射率和不透明度都是在这一步实现的。如果我们在这一步之后直接渲染，我们可以得到一些漂亮的单色物体，比如玻璃器皿和金属物体。我们现实生活中的所有物体都不是单色的，人们的肤色和衣服上有各种各样绚丽的图案。为了在3D动画中逼真，这些元素也应该被制作。很难在3D模型上直接实现这种效果。因此，一个或几个平面图像通常像贴纸

8、一样粘贴在模型上，这被称为映射。3D动画建模、3D动画映射、照明在场景中的不同位置放置一些灯光，从不同角度用灯光照亮对象，并设置不同的照明效果。灯可分为主灯和辅助灯。主光源的任务是显示场景中一些物体的照明效果，这些物体通常需要投影。辅助光主要辅助主光照亮场景，一般不打开阴影。动画编辑上面制作的模型是一个静态对象，所以需要动画编辑才能移动。动画是让各种造型移动。因为电脑有很强的计算能力，制作人员要做的就是定义关键帧，并将中间帧交给电脑来完成，这样人们就可以制作出与现实世界非常一致的动画。渲染3D建模和动画往往只占整个动画制作过程的一部分，大部分时间都花在繁重的渲染工作上。渲染工作高度依赖于处理器

9、的处理性能。因此，为了获得更高的渲染性能，用户必须尽可能地使用更高的性能和更多的处理器。制作3D动画涉及的范围很广。从某种角度来看，3D动画的创作类似于雕刻、摄影、布景设计和舞台灯光的使用。动画设计人员可以控制各种组合，并在3D环境中调用灯光和3D对象。除了基本技能，设计师还需要更多的创造力。灯光在场景的不同位置放几盏灯，用不同角度的灯光照亮物体，以产生不同的灯光效果。灯可分为主灯和辅助灯。主光源的任务是显示场景中一些物体的照明效果，这些物体通常需要投影。辅助光主要辅助主光照亮场景，一般不打开阴影。计算机动画的主要技术和方法，关键帧动画路径动画变形动画过程动画粒子动画组动画角色动画运动捕捉3D

10、扫描技术，关键帧动画和关键帧技术是计算机动画中最基本和应用最广泛的方法。关键帧技术来自传统动画。动画片中出现的连续画面实际上是由一系列静止画面来表现的。在制作过程中，没有必要一帧一帧的画，从这些静止的图片中只选择几帧来画。通常，所选图像出现在动作变化的转折点，这在控制这种连续动作中起着关键作用，因此它们被称为关键帧。绘制关键帧后，根据关键帧插入中间图片，完成动画。早期的计算机动画模仿传统的动画生成方法，由计算机对关键帧进行插值，因此被称为关键帧动画。在二维和三维计算机动画中，中间帧的生成是由计算机完成的，插值代替了设计中间帧的动画师。所有影响图片图像的参数都可以是关键帧参数，如位置、旋转角度和

11、纹理参数。关键帧技术可以通过插值运动参数来控制动画的运动，如改变物体的位置、方向、颜色等。它还可以插入多个运动参数。计算机插值有两种方式：线性插值和非线性插值。路径动画，路径动画是在用户根据需要设置路径后，使场景中的对象沿着路径移动。运动路径是用户绘制的动画对象运动曲线，由关键点控制。例如，可以通过路径动画来模拟飞机的飞行和鱼的游泳。2D动画中的运动路径设计、变形动画以及计算机动画中另一个重要的运动控制方法是变形技术。变形可以是二维或三维的。基于图像的变形是一种常用的二维动画技术。图像之间的插值变形称为变形，图像本身的变形称为扭曲。要扭曲图像，首先需要定义图像的特征结构，然后根据特征结构对图像

12、进行变形。两幅图像之间的变形方法是首先根据原始图像的特征结构对其进行变形，然后从不同的方向逐渐得到两幅图像序列。最后，合成变形结果。图像的特征结构是指由点或结构向量组成的图像的帧描述结构，如建立两幅图像之间的对应点关系。变形技术已经广泛应用于电影特效处理中。三维变形是指任意两个三维对象之间的插值变换梯度。主要内容是对三维对象进行处理，建立它们之间的对应关系，构建三维变形的插值路径。由3D变形处理的对象是3D几何，并且还可以附加对象的物理特征的描述。三维物体的变形可以分为两种类型：拓扑结构改变的变形和拓扑结构不变的变形。过程动画是指由过程描述的动画中对象的运动或变形。在柔性物体的动画中，物体的变

13、形是任意的，可以由动画师任意控制。在过程动画中，对象的变形基于某些数学模型或物理定律。最简单的过程动画是用数学模型来控制物体的几何形状和运动，比如水波的运动；更复杂，如物体的运动包括变形、弹性理论、动力学和碰撞检测。通过过程动画、粒子动画和一些计算机场景中的随机场景(如火焰、气流、瀑布等)来模拟水波效果。在描述它们时，可以采用粒子系统的原理，随机场景可以想象成由大量具有一定属性的粒子组成。每个粒子都有自己的粒子部分这些参数决定了随机景物的变化，而使用粒子系统可以产生非常逼真的随机景物。由粒子动画、群体动画所创建的现实云，在生物世界中，许多动物，如鸟、鱼等，以一定的群体方式移动。这种运动既有随机

14、性又有规律性。群体行为包含两个对立的因素，即必须相互接近，避免碰撞。在控制群体行为时有三个降低优先级的原则：避免碰撞原则，即避免与相邻群体成员发生碰撞；速度匹配原则，即尽量匹配相邻组成员的速度；群体整合原则，即群体成员尽可能接近。000动画00组动画的分配和控制，角色动画技术，在计算机图形学中，人体建模和动作模拟一直是最困难和最具挑战性的问题。这是因为传统的数学和几何模型不适合表示人体形状，并且人体关节运动，尤其是引起关节运动的肌肉运动，也很难模拟。制作电影和游戏常用的一种简单方法是用传感器记录真人的实际动作，从而模拟真人的动作。人脸的真实动画一直是计算机图形学中的一个难题。很难制作出具有自然

15、肤色的人脸图像，这使得生成的动画效果缺乏真实性。传统的方法是将三维计算机模型与图像处理技术相结合，运动模式非常复杂，如三维框架系统、模拟人脸内部结构的模型、基于B样条曲线的方法和模拟肌肉运动的方法等。几何建模师是最传统的面部建模工具。人脸大部分器官的几何建模可以通过标准的计算机图形技术来完成，并且可以设计任意的人脸模型。然而，由于面部结构的复杂性，设计过程需要更多的时间和技巧。近年来，在人脸模拟，尤其是面部表情模拟方面取得了一系列重要进展。君特方法基于扫描系统，可以同时获取特定表情下人脸的3D几何信息、颜色、明暗信息，并利用这些信息重构出所捕捉表情的真实3D动画效果。该方法利用大量的采样点来跟

16、踪人脸的三维变形，得到的多帧视频图像可以用来生成纹理序列，并映射到三维网格人脸模型。利用三维扫描仪和编码光距离传感器是获取人脸几何形状最直接的方法，两者都是基于三角测量原理。参考价：110万。最终幻想：灵魂在里面，一部由美国哥伦比亚电影公司联合制作的全电脑动画电影。女主角的脸是用电脑动画技术制作的，她生动的3D面部表情足以成为虚假和捕捉动作。近年来，计算机在视觉和图形领域进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果。计算机动画生成技术已经广泛应用于电影和游戏中。为了使人体动作更加逼真，许多动画产品都使用动作捕捉设备。运动捕捉设备可以实时高精度地记录人体在三维空间中各个关节的位置。经过后处理，这些运动数据可以在计算机上复制，人体运动可以克隆到不同的虚拟角色。运动捕捉技术是一种新的动画方法，它通过分析人体运动序列图像来提取人体关节的三维坐标，从而获得人体的运动参数，从而获得完全真实的人体动画。为了提高数据的准确性和稳定性，许多商业系统采用在人体关节上粘贴标记或采用特殊硬件的方法。第一部关于猿类崛起的中国预告片阿凡达特效公司WETA与20世纪福斯联手打造了第二部预告片猿类