三維動畫短片制作-在劫難逃

學校代碼：10904學校代碼：10904三維動畫短片制作——在劫難逃姓名：學號：指導教師：：計算機科學系專業(yè)：計算機科學與技術(shù)完成日期：

三維動畫短片制作——在劫難逃姓名：學號：指導教師：：計算機科學系專業(yè)：計算機科學與技術(shù)完成日期：

摘要論文以制作一部三維動畫短片為目的，深入學習和研究了三維動畫制作軟件——Maya和其他圖形圖像制作軟件。在短片制作過程中，通過查閱大量的相關(guān)資料，分析和研究了國內(nèi)外影視級三維動畫制作的各個步驟。同時對個人三維短片制作過程中應(yīng)注意的問題進行了深入研究，不但概括出了角色建模的布線原則，還總結(jié)出了個人三維動畫短片的制作流程。論文以《在劫難逃》這部三維動畫短片作為實踐基礎(chǔ)，展示了三維動畫制作的各個環(huán)節(jié)，并且進一步解釋了制作過程中的相關(guān)三維動畫技術(shù),做出了相應(yīng)的用法總結(jié)。計算機技術(shù)作為現(xiàn)代科學技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，已經(jīng)而且將繼續(xù)對人類文明社會的進步與發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。而三維動畫技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展的速度在某種意義上影響著CG行業(yè)的發(fā)展，它的發(fā)展不僅彌補了過去二維動畫存在的一些不足，而且為以后可以更好的完善鋪平了道路。【關(guān)鍵詞】三維動畫；制作流程；CG行業(yè)

AbstractPapertoproducea3Danimatedshortforthepurposeofin-depthstudyandresearchofthethree-dimensionalanimationsoftware-Mayaandothergraphicimageproductionsoftware.Intheprocessofvideoproductionprocess,throughaccesstoalotofrelevantinformation,analysisandstudyofthedomesticandinternationalfilmandtelevisionclass3Danimationproductionsteps.Meanwhile,individualthree-dimensionalvideoproductionprocessshouldpayattentiontoissuesin-depthstudy,notonlysummarizedtherolemodelingofroutingprinciples,butalsosummeduptheindividualstepsintheproductionofthree-dimensionalanimatedshort.Papersof"doomed"This3Danimatedshortasapracticalbasis,showingallaspectsofthree-dimensionalanimation,andfurtherexplainedtheprocessofmakingtherelevantthree-dimensionalanimationtechnologyalsomadeuseofthecorrespondingsummary.Computertechnologyasthefoundationofmodernscienceandtechnologyandthecore,hasbeenandwillcontinuetheprogressofhumancivilizationanddevelopmenthaveaprofoundimpact.Thethree-dimensionalanimationtechnologyasanewindustryofcomputertechnology,thespeedofitsdevelopmentimpactinasense,thedevelopmentoftheCG,itsdevelopmentoverthepasttwo-dimensionalanimationisnotonlytheretomakeupforsomeshortcomings,butalsoforthefuturetobetterimprovepavedthewayfor.【KeyWords】3DAnimation；ProductionProcess；CGIndustry

目錄TOC\o"2-3"\h\z\t"標題1,1,正文文本縮進3,1"第1章緒論 11.1研究背景與意義 11.2課題來源 11.3主要工作 2第2章理論基礎(chǔ)與分析 32.1軟件介紹 32.2三維動畫片制作流程 42.3動畫相關(guān)技術(shù) 5第3章動畫角色制作過程 63.1角色建模 63.2角色材質(zhì) 73.3骨骼綁定設(shè)置 93.4蒙皮與權(quán)重 11第4章動畫場景制作過程 134.1場景建模 134.2場景材質(zhì) 14第5章道具的制作過程 165.1道具建模 165.2道具材質(zhì) 165.3道具設(shè)置 18第6章動畫設(shè)置 20第7章渲染 227.1燈光設(shè)置 227.2攝像機設(shè)置 227.3渲染及其設(shè)置 22第8章后期合成 24第9章總結(jié)與展望 25參考文獻 26致謝 28三維動畫短片制作—在劫難逃PAGE28第1章緒論1.1研究背景與意義隨著一部《阿凡達》（Avatar）的熱映，三維動畫的魅力又一次展現(xiàn)在國人面前。不必說北美近七億美元的票房收入，單單國內(nèi)十四億的人民幣的收入也是中國史無前例的。到底詹姆斯·卡梅隆用了什么魔力把大家都聚集到電影院？難道只是鋪天蓋地的宣傳？難道只是因為御用了薩姆.沃辛頓？當然不僅僅是這些。他把人們吸引到電影院用的是技術(shù)，三維動畫技術(shù)。他讓大家覺得，不去影院就不能感受這部巨片帶給大家的奇幻魅力與視覺震撼。三維動畫又稱3D動畫，是近年來隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興技術(shù)。三維動畫軟件在計算機中首先建立一個虛擬界，設(shè)計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對象的形狀尺寸建立模型場景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運動軌跡、虛擬攝影機的運動和其它動畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，并打上燈光。當這一切完成后就可以讓計算機自動運算，生成最后的畫面。三維動畫從簡單的幾何體模型如一般產(chǎn)品展示、藝術(shù)品展示，到復雜的人物模型；三維動畫從靜態(tài)、單個的模型展示，到動態(tài)、復雜的場景如房產(chǎn)酒店三維動畫、三維漫游、三維虛擬城市，角色動畫。所有這一切，動畫都能依靠強大的技術(shù)實力為您實現(xiàn)。中國的三維動畫技術(shù)起步較晚,就現(xiàn)在的技術(shù)來看與歐美、日本的差距是巨大的。但是三維動畫技術(shù)所引領(lǐng)的動漫產(chǎn)業(yè)的良好的發(fā)展勢頭和速度讓無數(shù)擁有CG夢想的年輕人看到了希望[1]。經(jīng)過數(shù)年如火如荼的飛速發(fā)展，動漫產(chǎn)業(yè)已在我國漸成燎原之勢，這個21世紀最奪人眼球的朝陽產(chǎn)業(yè)，正以它欣欣向榮的發(fā)展現(xiàn)狀和廣闊無邊的發(fā)展前景，在中國市場經(jīng)濟的發(fā)展中逐漸嶄露頭角，并會在未來起到越來越重要的戰(zhàn)略作用。2006年至2010年《國家十一五時期文化發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確確定要著力發(fā)展民族動漫產(chǎn)業(yè)，大幅度提高國產(chǎn)動漫產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量[2]。1.2課題來源熱愛動漫，深深被三維動畫技術(shù)所吸引的我，一直以來就希望能做一部屬于自己的三維動畫短片，而自身技術(shù)水平的限制，我的第一部短片沒有太多的高級技術(shù)。經(jīng)過近階段的學習和實踐，我認為自己的知識和能力已經(jīng)有了很大的提高，我想再一次的挑戰(zhàn)自己?！对诮匐y逃》的故事情節(jié)是根據(jù)一截四格漫畫改編，故事圍繞一只老鼠和奶酪展開，情節(jié)詼諧幽默，結(jié)局讓人意想不到。把它作為畢業(yè)設(shè)計首先是因為其角色的動畫不會太長，場景建模也是我力所能及的，各種特效在一般的計算機上也能夠承擔[3]。1.3主要工作本三維短片將使用主流的三維軟件Maya、圖形圖像處理軟件Photoshop、后期合成軟件AfterEffects和Premier共同完成。（1）利用Maya結(jié)合Photoshop進行動畫制作1）Polygons和Nurbs結(jié)合完成角色和場景、道具建模2）UV貼圖的展開和材質(zhì)的賦予。3）創(chuàng)建完整的兩足動物骨骼和IK/F骨骼綁定設(shè)置，柔性蒙皮在角色上的應(yīng)用，權(quán)重的劃分。4）關(guān)鍵幀動畫制作和編輯5）設(shè)置燈光和攝像機6）渲染出圖（2）利用AfterEffects和Premier進行后期制作1）AfterEffects中進行后期合成處理，加入特效2）Premier中加入音效，進行最后剪輯和輸出影片。

第2章理論基礎(chǔ)與分析2.1軟件介紹制作一部三維動畫一般要使用很多的圖形圖像軟件。本三維短片動畫部分使用Maya結(jié)合Photoshop完成。后期合成選擇AfterEffects和Premier共同完成。Maya是美國Autodeskt公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，應(yīng)用對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。Maya功能完善，工作靈活，易學易用，制作效率極高，渲染真實感極強，是電影級別的高端制作軟件。Maya是Alias|Wavefront(2003年7月更名為Alias)公司的產(chǎn)品，作為三維動畫軟件的后起之秀，深受業(yè)界歡迎和鐘愛。Maya集成了Alias|Wavefront最先進的動畫及數(shù)字效果技術(shù)，它不僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還結(jié)合了最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染和運動匹配技術(shù)。MAYA因其強大的功能在3D動畫界造成巨大的影響[4]。Photoshop是Adobe公司旗下最為出名的圖像處理軟件之一，集圖像掃描、編輯修改、圖像制作、廣告創(chuàng)意，圖像輸入與輸出于一體的圖形圖像處理軟件，深受廣大平面設(shè)計人員和電腦美術(shù)愛好者的喜愛。三維動畫制作中，Photoshop在材質(zhì)模塊發(fā)揮重要的作用。AfterEffects是Adobe公司推出的一款圖形視頻處理軟件，適用于從事設(shè)計和視頻特技的機構(gòu)，包括電視臺、動畫制作公司、個人后期制作工作室以及多媒體工作室。而在新興的用戶群，如網(wǎng)頁設(shè)計師和圖形設(shè)計師中，也開始有越來越多的人在使用AfterEffects。屬于層類型后期軟件。三維動畫的后期制作中AfterEffects必不可少，它的強大的特效編輯和圖像合成能力讓三維動畫填色不少。Premiere是Adobe公司出品的一款視頻編輯軟件，是一種基于非線性編輯設(shè)備的視音頻編輯軟件，可以在各種平臺下和硬件配合使用，被廣泛的應(yīng)用于電視臺、廣告制作、電影剪輯等領(lǐng)域，成為PC和MAC平臺上應(yīng)用最為廣泛的視頻編輯軟件。它是一款相當專業(yè)的DV(DesktopVideo)編輯軟件，專業(yè)人員結(jié)合專業(yè)的系統(tǒng)的配合可以制作出廣播級的視頻作品。在普通的微機上，配以比較廉價的壓縮卡或輸出卡也可制作出專業(yè)級的視頻作品和MPEG壓縮影視作品。三維動畫的后期制作中，Premiere主要的工作就是片段剪輯、添加音效、合成輸出影片[5]。2.2三維動畫片制作流程一個完整的影視類三維動畫的制作總體上可分為前期制作、動畫片段制作與后期合成三個部分。每個制作公司都會根據(jù)自己公司的風格制定自己的制作流程，然后嚴格按照流程進行動畫制作。一部動畫影片一定要有自己的制作流程，《在劫難逃》也不例外，但是因為所有的工作都是由我一個人完成，所以就可以靈活的安排各個流程的順序，不必亦步亦趨的按照基本制作流程[6]。在參考了很多大公司的制作流程后，再結(jié)合自身情況總結(jié)出了屬于自己的一套制作流程，如圖2-1所示：圖2-1動畫制作流程圖《在劫難逃》的前期制作包括文學劇本創(chuàng)作、分鏡頭劇本創(chuàng)作、造型設(shè)計、場景設(shè)計，在這個階段要充分發(fā)揮自己的想象力，先將文學劇本完成，然后根據(jù)文學劇本再加上老鼠的造型和場景的設(shè)計將分鏡頭構(gòu)思好，以方便動畫設(shè)置時關(guān)鍵幀的間隔時間和關(guān)鍵幀動作的擺放。前期制作主要是對劇本的構(gòu)思，這部分的就不進一步做解釋[7]。動畫片段制作部分是在Maya中完成的。在前期設(shè)計的基礎(chǔ)上將老鼠和場景的模型還原到三維軟件中，接下來就是在已經(jīng)完成的建模上賦予材質(zhì)，材質(zhì)貼圖的賦予要結(jié)合Photoshop等二維圖像制作軟件共同完成。在此基礎(chǔ)上我結(jié)合自身情況將角色和場景分開來制作，先將角色建模，材質(zhì)，骨骼綁定，蒙皮和分配權(quán)重完成，再進行場景的建模，材質(zhì)和設(shè)置。動畫是根據(jù)分鏡頭劇本與動作設(shè)計，將老鼠的動作對老鼠進行關(guān)鍵幀的設(shè)置，俗稱K動畫[8]。渲染在動畫的關(guān)鍵幀制作完成之后，首先要給動畫添加燈光和攝像機，這是給動畫添彩的部分，動畫的風格在這個環(huán)節(jié)也將盡可能的體現(xiàn)出來。當一切設(shè)置都完成并且單幀渲染圖符合要求的時候就要開始渲染整個動畫的序列幀，而隨著一張張序列圖的生成，動畫片段制作部分也告一段落?！对诮匐y逃》的后期制作是AfterEffects和PremierPro共同完成的。將之前所做的動畫片段的單幀導入AfterEffects，加入特效、片頭和片尾，然后再導入PremierPro進行片段剪輯、添加音效、合成輸出影片[9]。2.3動畫相關(guān)技術(shù)本動畫主要利用maya實現(xiàn)建模，材質(zhì)，動畫及渲染過程，并應(yīng)用Photoshop完成貼圖繪制，后期制作由AfterEffects和PremierPro共同完成。主要技術(shù)概括如下：（1）Polygons和Nurbs建模（2）UV和貼圖材質(zhì)。（3）金屬材質(zhì)（4）創(chuàng)建完整的兩足動物骨骼和控件（5）柔性蒙皮在角色上的應(yīng)用（6）權(quán)重分配（7）關(guān)鍵幀動畫制作和編輯（8）場景燈光布置和相關(guān)渲染設(shè)置

第3章動畫角色制作過程3.1角色建模角色建模是模型師根據(jù)前期的造型設(shè)計，通過三維建模軟件在計算機中還原出角色模型。這是三維動畫中很基礎(chǔ)的一項工作，這個環(huán)節(jié)完成的好壞關(guān)系到以后幾乎所有的制作流程，所以角色建模要注意的事項很多，既要使模型還原度高，又要考慮到后面的制作步驟[10]。建模常見方式有：多邊形建?！褟碗s的模型用一個個小三角面或四邊形組接在一起表示；樣條曲線建模——用幾條樣條曲線共同定義一個光滑的曲面，特性是平滑過渡性，不會產(chǎn)生陡邊或皺紋。細分建?！Y(jié)合多邊形建模與樣條曲線建模的優(yōu)點面開發(fā)的建模方式多邊形建模經(jīng)常被業(yè)內(nèi)人士稱為Polygon建模。在國內(nèi)，角色建模一般使用Polygon這種建模方式，《在劫難逃》中的老鼠就是由Polygon建模完成的。從一個方塊到一只老鼠可以運用的工具只是擠壓，加線和調(diào)點等簡單的工具。所以角色的布線就至關(guān)重要，加什么樣的線，加在哪里都是對建模師技術(shù)和經(jīng)驗的考驗。在制作老鼠的建模的過程中，我總結(jié)出了自己的建模原則。《在劫難逃》角色建模布線原則：（1）盡量避免三角面（2）特殊部位應(yīng)采用環(huán)行線（3）關(guān)節(jié)處至少有三根環(huán)線（4）用最少的線完成還原度最高的模型結(jié)合上述原則，老鼠的建模布線如圖3-1所示：圖3-1角色建模的布線3.2角色材質(zhì)材質(zhì)貼圖，材質(zhì)即材料的質(zhì)地，就是把模型賦予生動的表面特性，具體體現(xiàn)在物體的顏色、透明度、反光度、反光強度、自發(fā)光及粗糙程度等特性上。貼圖是指把二維圖片通過軟件的計算貼到三維模型上，形成表面細節(jié)和結(jié)構(gòu)。對具體的圖片要貼到特定的位置，三維軟件使用了貼圖坐標的概念。一般有平面、柱體和球體等貼圖方式，分別對應(yīng)于不同的需求。模型的材質(zhì)與貼圖要與現(xiàn)實生活中的對象屬性相一致[11]?！对诮匐y逃》中角色的材質(zhì)賦予只是應(yīng)用“以面為單位賦予”，因為老鼠的模型表面沒有生成用毛發(fā)（毛發(fā)要求的電腦配置過高，一般的PC機很難進行正常的解算），只是單純的面，而《在劫難逃》是用卡通的表現(xiàn)方式，所以角色的材質(zhì)采用單色，既簡單明快又生動可愛。在材質(zhì)球的選擇上，因為老鼠的皮膚基本沒有高光，再結(jié)合整體的風格就選用了Lambert材質(zhì)球。以面為單位的材質(zhì)賦予就相對的簡單很多，只需要在Maya的Hypershade視窗中選擇Lambert材質(zhì)球，給材質(zhì)球相應(yīng)的顏色，然后選擇模型的面賦予即可。用這樣的方法對角色進行材質(zhì)賦予只需要四個Lambert材質(zhì)球就完成了老鼠全身的材質(zhì)。圖3-2所展示的就是在Maya中Hypershade面板的角色材質(zhì)球。圖3-2Hypershade面板中的角色材質(zhì)球材質(zhì)球賦予老鼠后，老鼠就不再是毫無生氣的灰色模型，而更像是一只真是存在的可愛小老鼠。圖3-3所展示的就是賦予材質(zhì)后的老鼠。圖3-3賦予材質(zhì)后的角色3.3骨骼綁定設(shè)置骨骼綁定設(shè)置分為兩個步驟：創(chuàng)建骨骼和綁定設(shè)置。創(chuàng)建骨骼就是依據(jù)角色的動作精細程度和給角色創(chuàng)建虛擬骨骼。綁定設(shè)置是在骨骼的基礎(chǔ)上創(chuàng)建控件來控制骨骼的運動幅度、運動方向?！对诮匐y逃》的主角老鼠是以擬人的手法表現(xiàn)的，所以創(chuàng)建骨骼時選用的是典型的兩足動物骨骼。在Maya中為用戶提供的關(guān)于骨骼創(chuàng)建的命令不多，但是運用這些命令足以很快的創(chuàng)建出一套類似人類骨骼的虛擬骨骼[12]。圖3-4所展示的就是老鼠身體的整套骨骼。圖3-4老鼠身體骨骼當然在K動畫的時候，Maya是不允許給骨骼K幀的，這就需要給骨骼綁定控件，控件一般由CV曲線來制作，其形狀并不影響以后的關(guān)鍵幀設(shè)置，所以CV曲線的只要在模型之外，容易選擇即可，形狀上就不做要求，像是環(huán)形，立方形等都經(jīng)常被使用。根據(jù)本片角色的運動規(guī)律，老鼠四肢的骨骼都選用FK（正向動力學），所以不需要制作手柄。而老鼠的尾巴的骨骼則選用SplineIK（線性反向動力學），就需要給骨骼制作線性IK。線性IK與控制器的綁定一般用簇作為紐帶。在此基礎(chǔ)上，將CV曲線和手柄或骨骼綁定的方法就是利用Maya提供的各種約束（Constrain），像是控制移動方向的點約束（Point）、控制旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)約束（Orient）等等[13]。圖3-5所展示的就是老鼠骨骼的綁定設(shè)置。圖3-5骨骼綁定設(shè)置3.4蒙皮與權(quán)重由于骨骼與模型是相互獨立的，為了讓骨骼驅(qū)動模型產(chǎn)生合理的運動。把模型綁定到骨骼上的技術(shù)叫做蒙皮。而權(quán)重劃分就是給每根骨骼分配其能夠驅(qū)使的模型范圍，因為權(quán)重劃分是用筆刷圈定模型范圍的，所以業(yè)內(nèi)人士也稱之為“刷權(quán)重”。蒙皮和權(quán)重是不可分割的。蒙皮之后的刷權(quán)分配是必不可少的，當然刷權(quán)重的煩雜與否與模型的精準和骨骼的位置有密切的關(guān)系，只要模型和骨骼都很完美，權(quán)重就只要稍稍一刷就可以[14]。蒙皮相對于其他工作算是簡單的。首先確定是剛性蒙皮還是柔性蒙皮，剛蒙一個點的權(quán)重只能被一個骨骼控制,柔蒙能被多個骨骼控制,拉伸效果好。所以《在劫難逃》的老鼠選擇了柔性蒙皮。然后只需要選擇全身骨骼和模型做SmoothBind即可?！对诮匐y逃》中老鼠的建模和骨骼還算是精確，所以權(quán)重就不是特別麻煩，但是刷權(quán)重是一項精細的工作，一定要每根骨骼的運動都只驅(qū)動應(yīng)該驅(qū)動的模型部分，一旦出現(xiàn)牽連的錯誤就會影響到將來動畫的設(shè)置[15]。圖3-6所展示的就是刷權(quán)重的過程。圖3-6權(quán)重分配（刷權(quán)重）過程當然，刷完權(quán)重之后一定要仔細檢查。檢查的方法就是活動每個控制器，查看其驅(qū)動是否合理。至此，《在劫難逃》的角色部分就制作完成了。

第4章動畫場景制作過程4.1場景建模場景建模相對于角色建模簡單了許多。場景建模一般涉及不到動畫設(shè)置，只需構(gòu)建模型，而且基本不限制模型的類型，只要符前期的造型設(shè)計即可。場景的建模方式可以隨意選擇，不論Polygon還是NURBS都可以使用，這就使建模師有了很大的空間發(fā)揮，也使場景建模方便了許多，但是一般影視級作品場景異常宏大，像是《阿凡達》中潘多拉星球上的參天大樹和漂浮在空中的山脈都是要一一用模型構(gòu)建出來的。所以場景建模師的任務(wù)也是相當繁重的[16]?！对诮匐y逃》中的場景非常簡單，是Polygon和NURBS建模組合使用完成的。NURBS的特點是平滑、柔和，所以用來在平面掏洞最合適，場景中老鼠的洞口就是用NURBS的投射曲線到面工具（ProjectCurvesOnSurfaces）,掏洞完成后再轉(zhuǎn)換成Polygon完成墻上的踢腳線。地面是一個Box。墻上的小紙片用面來完成。場景建模應(yīng)盡量減少面的使用，這樣才能節(jié)省電腦的運算量。圖4-1所展示的就是整個場景建模的布線。圖4-1場景建模4.2場景材質(zhì)場景的材質(zhì)運用了和角色材質(zhì)一樣的“以面為單位賦予”和材質(zhì)貼圖。而材質(zhì)貼圖中就用到了“UV”。“UV”這里是指U向和V向的紋理貼圖坐標的簡稱(它和空間模型的X,Y,Z軸是類似的).它定義了圖片上每個點的位置的信息.這些點與3D模型是相互聯(lián)系的,以決定表面紋理貼圖的位置.就好像虛擬的“創(chuàng)可貼”,UV就是將圖像上每一個點精確對應(yīng)到模型物體的表面.在點與點之間的間隙位置由軟件進行圖像光滑插值處理。這就是所謂的UV貼圖[17]。墻的踢腳線運用的是加顏色的Lambert材質(zhì)球，選擇面賦予即可。而墻面和地面則是給材質(zhì)球添加的貼圖，貼圖是從相應(yīng)的網(wǎng)站下載的圖片再經(jīng)過PhotoShop的加工、導出后，通過Maya的材質(zhì)球連接在模型上。圖4-2所展示的就是Maya中Hypershade面板中的場景材質(zhì)球。圖4-2Hypershade面板中的場景材質(zhì)球材質(zhì)球賦予場景后，灰色的墻壁和地面就有了屬于自己的顏色。圖4-3所展示的就是賦予材質(zhì)后的場景。圖4-3賦予材質(zhì)后的場景墻上的紙片需要將模型的UV輸出到PhotoShop中，再根據(jù)模型UV進行繪制。這樣就需要用到Maya的UV工具，而紙片只是由面組成，所以Maya自動完成的UV經(jīng)過稍微的編輯就可以直接使用。擁有貼圖的材質(zhì)球賦予紙片后，紙片上就有了文字。圖4-4所展示的就是賦予貼圖后的紙片。圖4-4輸出UV繪制的材質(zhì)貼圖第5章道具的制作過程5.1道具建模《在劫難逃》中的道具不僅僅是老鼠夾和奶酪，還有最后老鼠被老鼠夾夾死時，出現(xiàn)的內(nèi)臟和血。老鼠夾得制作運用到了Polygon和NURBS的眾多工具。老鼠夾的模型要參照實物來創(chuàng)建，這樣才會給人以真實的感覺。從網(wǎng)上下載真實世界中的老鼠夾，對照其構(gòu)造、比例，在虛擬三維軟件中構(gòu)造其模型。老鼠夾得彈簧是Polygon的Helix（螺紋）工具制作，設(shè)置其相應(yīng)的寬高比例即可得到彈簧的效果。其余的小部件是Polygon結(jié)合NURBS完成的。場景建模的宗旨是無所不用其極的形似，所以用Polygon還是NURBS都是無所謂的，只要能用最少的線來構(gòu)造出最相似的模型即可[18]。圖5-1所展示的就是Polygon和NURBS結(jié)合做出的老鼠夾和奶酪的布線。圖5-1老鼠夾和奶酪的布線5.2道具材質(zhì)《在劫難逃》中的道具中運用了金屬材質(zhì)，金屬材質(zhì)在Maya中有很多表現(xiàn)形式，而《在劫難逃》運用的是調(diào)材質(zhì)球的方法。這種方法是通過調(diào)整Maya提供的材質(zhì)球的各項屬性來達到金屬材質(zhì)的效果。這里選擇的是Phone材質(zhì)球，Phone材質(zhì)球的高光類似金屬，再調(diào)整其Diffuse(固有色)、CosinePower(高光范圍)、Refractive(反射)等等。因為使用了金屬材質(zhì)所以渲染時要采用MentalRay渲染方式才能將金屬質(zhì)感表現(xiàn)出來[19]。圖5-2所展示的就是Phone材質(zhì)球調(diào)整金屬材質(zhì)的屬性值對比。圖5-2Phone材質(zhì)球?qū)傩哉{(diào)整金屬材質(zhì)球賦予老鼠夾的金屬零件部分后，并不能馬上看到效果，而是需要MentalRay渲染器渲染后才能展現(xiàn)其金屬的質(zhì)感。圖5-3所展示的就是用MentalRay渲染后的金屬質(zhì)感。圖5-3MentalRay渲染后的金屬質(zhì)感除去金屬材質(zhì)，老鼠死時噴出的血的貼圖運用到了PhotoShop的通道，在PhotoShop創(chuàng)建貼圖時也創(chuàng)建了血的透明通道，也就是說沒有血的地方是透明的。這樣，貼圖導入Maya后，通道被保留，沒有血的地方就變成透明的[20]。5.3道具設(shè)置道具的動畫一般都是和角色有互動的，《在劫難逃》的不例外，老鼠夾最終要將老鼠夾死，所以必須給老鼠夾K動畫。給模型的屬性K動畫也是可以的，但是一旦出現(xiàn)錯誤，更改起來就麻煩了。所以，老鼠夾的運動也運用控制器來控制，這樣動畫的設(shè)置也方便，更改起來也容易。圖5-4所展示的就是完成控制器綁定的老鼠夾。圖5-4老鼠夾的設(shè)置其實老鼠夾的設(shè)置相對于人體骨骼的設(shè)置簡單多了。老鼠夾沒有柔性運動，不需要創(chuàng)建骨骼，只需要創(chuàng)建CV曲線的控制器約束相應(yīng)的部位即可。像是圖5.1-1中最大的CV環(huán)，控制的是整體的位移和縮放，就要選擇CV環(huán)再選擇老鼠夾做Constrain（約束）菜單中的Parent（父子）約束。這樣，CV環(huán)就能控制整個老鼠夾的位移和縮放了[21]。

第6章動畫設(shè)置三維動畫中，動作與畫面的變化通過關(guān)鍵幀來實現(xiàn)，設(shè)定動畫的主要畫面為關(guān)鍵幀，關(guān)鍵幀之間的過渡由計算機來完成。三維軟件大都將動畫信息以動畫曲線來表示。動畫曲線的橫軸是時間(幀)，豎軸是動畫值，可以從動畫曲線上看出動畫設(shè)置的快慢急緩、上下跳躍?！对诮匐y逃》中，主角老鼠的動作非常多，這就需要耐心的將關(guān)鍵幀Pose擺好，正確的把握時間節(jié)奏，然后記錄關(guān)鍵幀。而怎么去擺關(guān)鍵幀Pose呢？這就要聯(lián)系到之前的設(shè)置了。在角色設(shè)置時，老鼠全身都綁滿了各式各樣的控制器，它能讓老鼠做動畫需要的任何動作，所以這些控制器就是擺Pose的關(guān)鍵。像是老鼠要拿奶酪的動作，就要牽動幾乎全身的控制器。圖6-1所展示的就是老鼠拿奶酪的動作中的一幀。圖6-1老鼠拿奶酪的動作《在劫難逃》中老鼠拿起奶酪和咬奶酪的動畫使用的是替換法，就是提前將奶酪復制四個，兩個沒有咬過的，兩個已經(jīng)咬過了，分別放在相應(yīng)的位置。老鼠夾上的奶酪其實一直都在，只是在老鼠做拿起動作的前一幀更改了它的Visibility(是否可見)屬性，將其隱藏。而本來就在老鼠手上的，已經(jīng)被父子約束到老鼠手上的奶酪更改為顯示。這樣就完成了一個替換。老鼠吃過奶酪后中毒，身體變成綠色的動畫使用的是給更改材質(zhì)的Incandescence(自發(fā)光)屬性的顏色來完成的。在老鼠吃下奶酪沒有變色前，Incandescence的值為0記錄關(guān)鍵幀。在老鼠吃下奶酪變色之后在記錄關(guān)鍵幀，再馬上調(diào)整Incandescence顏色和強度，這樣就完成了老鼠中毒變色的動畫[21]。動畫的設(shè)置是一個不斷完善的過程。要給一個無生命的模型豐富的肢體語言，就要仔細研究它的運動規(guī)律，將每一個動作的細節(jié)展示在關(guān)鍵幀動畫上。

第7章渲染7.1燈光設(shè)置燈光，目的是最大限度地模擬自然界的光線類型和人工光線類型。三維軟件中的燈光一般有泛光燈(如太陽、蠟燭等四面發(fā)射光線的光源)和方向燈(如探照燈、電筒等有照明方向的光源)。燈光起著照明場景、投射陰影及增添氛圍的作用。通常采用三光源設(shè)置法：一個主燈，一個補燈和一個背燈。主燈是基本光源，其亮度最高，主燈決定光線的方向，角色的陰影主要由主燈產(chǎn)生，通常放在正面的3/4處即角色正面左邊或右面45度處。補燈的作用是柔和主燈產(chǎn)生的陰影，特別是面部區(qū)域，常放置在靠近攝影機的位置。背燈的作用是加強主體角色及顯現(xiàn)其輪廓，使主體角色從背景中突顯出來，背景燈通常放置在背面的3/4處?！对诮匐y逃》中的燈光選擇的是泛光燈、聚光燈和平行光。使用三點光源法照亮整個場景。主光源是冷色的平行光，開啟它的UseDepthMapShadows（使用深度貼圖投影）并調(diào)整其分辨率。其余的燈光分別照亮側(cè)面和背面，作為補燈和背燈。然后就要在不斷的渲染測試中調(diào)整燈光的位置、顏色和亮度，這個過程是需要很強的耐心的，不能急于求成，而且場景加入攝像機后還要繼續(xù)對照鏡頭進行再一次的調(diào)整。7.2攝像機設(shè)置攝影機是依照攝影原理在三維動畫軟件中使用攝影機工具，實現(xiàn)分鏡頭劇本設(shè)計的鏡頭效果。畫面的穩(wěn)定、流暢是使用攝影機的第一要素。攝影機功能只有情節(jié)需要才使用，不是任何時候都使用。攝像機的位置變化也能使畫面產(chǎn)生動態(tài)效果[22]。在《在劫難逃》中攝像機并沒有動畫，所以創(chuàng)建了沒有目標點的攝像機。將寬高比設(shè)為1000*576以便于后期處理。7.3渲染及其設(shè)置渲染是指根據(jù)場景的設(shè)置、賦予物體的材質(zhì)和貼圖、燈光等，由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫。三維動畫必須渲染才能輸出，造型的最終目的是得到靜態(tài)或動畫效果圖，而這些都需要渲染才能完成。在《在劫難逃》中使用MentalRay的Production(產(chǎn)品級別)渲染，MentalRay在金屬質(zhì)感的表現(xiàn)上非常出色，但是渲染速度極慢,再加上高質(zhì)量的Production(產(chǎn)品級別)渲染，一幅圖大概需要三十多秒。渲染出圖片的文件名稱格式選擇“name.#.ext”,代表圖片的文件名稱由三部分組成：名字、序列幀號、圖片格式。這樣的選擇是為了方便后期的編輯。渲染出圖片的類型選用Targa（tga）格式的，Targa格式的圖片帶有通道，沒有模型的部分將渲染成透明的，在后期可以直接進行編輯。當所有的設(shè)置完成后，就可以進行渲染了。渲染只是一個命令（Render菜單下的BatchRender），當命令執(zhí)行后就要慢慢等待。而往往一次渲染不能達到你所要求的效果，需要一次次的修改，直到渲染出滿意的序列圖片為止。

第8章后期合成后期合成一般指將渲染完成影片素材進行再處理加工，使其能完美達到需要的效果。影視類三維動畫的后期合成，主要是將之前所做的動畫片段、聲音等素材，按照分鏡頭劇本的設(shè)計，通過非線性編輯軟件的編輯，最終生成動畫影視文件[23]?！对诮匐y逃》中后期合成使用了AfterEffects和Premiere兩款后期合成剪輯軟件。將之前渲染完成的序列圖片導入AfterEffects后就可以變成連續(xù)播放的序列幀動畫。對其進行編輯，添加特效，可以創(chuàng)建成任意格式的視頻文件?！对诮匐y逃》選擇的是AVI格式，這種格式占用空間較小，播放時基本能保持影片的清晰度。在AfterEffects中還制作了《在劫難逃》的片頭和片尾，分別導出視頻文件。AfterEffects的缺點是聲音文件導入后不能實時播放，所以很難使影音同步，而Premiere卻解決了這一問題，所以要將制作完成的三個單獨的視頻文件導入Premiere中合成一個文件再加入聲音，調(diào)整后就可渲染輸出最終的視頻文件[24]。

第9章總結(jié)與展望在論文的撰寫過程中，通過查閱大量的相關(guān)資料，分析和研究了制作三維動畫的各個步驟，包括建模、材質(zhì)、動畫、渲染等等。同時結(jié)合自身情況總結(jié)出了個人三維短片制作的步驟。論文在傳統(tǒng)三維動畫制作流程的基礎(chǔ)上，從理論和實踐相結(jié)合的角度出發(fā)，研究并制作了一部三維動畫短片——《在劫難逃》。這部動畫短片所運用的建模、材質(zhì)、動畫技術(shù)都是當下的三維動畫公司所流行的。當然因為我經(jīng)驗和技術(shù)的不足，《在劫難逃》也并非盡善盡美。比如說，在角色權(quán)重的分配方面還有很多瑕疵，特效的運用也很少等等。但是隨著我經(jīng)驗的累積和技術(shù)的提高，我相信我的下一部個人短片會更加出色。很快我就要走上自己的工作崗位，從事做自己夢寐以求的工作，成為一個真正的動畫人，那時我肩負的不再是考試的好成績，而是作為一個中國動畫人的使命感。我要讓自己的夢想不僅僅是一部動畫短片，而是讓世人驚嘆的宏偉巨作。我愿為自己的夢想而奮斗，我愿盡自己最大的努力為中國的三維動畫事業(yè)的發(fā)展而奮斗。

參考文獻[1]趙爽.中國三維動畫的未來發(fā)展前景[J].動畫基地.2009[2]冠寧.三維動畫與中國電影的未來[J].最動漫.2009.12.(2)[3]\o"黃建琴"黃建琴.AfterEffects影視后期特效完美表現(xiàn)略談[J].動漫狂熱.2009.10[4]（美）康德特·吉布.Maya2009與時俱進[J].CGM.2009.5.(5)[5]\o"袁淑敏"袁淑敏.Premiere影視后期編輯與特效[M].北京.\o"電子工業(yè)出版社"電子工業(yè)出版社.2010[6]高文銘.三維動畫制作項目實戰(zhàn)小技巧[M].北京.北京理工大學出版社.2009[