基于教學(xué)的3ds Max表情系統(tǒng)搭建的研究

洪順

人物面部表情是由肌肉決定的，這些肌肉的共同作用下的人的面部可以做出表情。根據(jù)角色面部肌肉的大致功能，研究3dsMax中的變形器工具與骨胳表情綁定相結(jié)合的方法制作面部表情的技巧，設(shè)計三維表情動畫系統(tǒng)的解決方法。在實際的教學(xué)實踐過程中，學(xué)生可以使用設(shè)計的表情動畫系統(tǒng)，解決好三維角色面部的表情動畫制作問題。用變形器方式制作面部五官的動畫效果，用骨胳表情綁定方式制作頭部模型中的的下頜、牙齒、舌頭動畫效果，用動畫控制器制作眼球的旋轉(zhuǎn)動畫。使用變形器工具與骨骼綁定相結(jié)合的方式，隨心所欲地讓網(wǎng)格發(fā)生變形。

在角色表情動畫中關(guān)于面部表情技術(shù)的應(yīng)用前景廣泛，分布在諸多領(lǐng)域。在學(xué)生學(xué)習(xí)三維動畫制作技術(shù)的過程中，三維角色的表情制作部分不管是從學(xué)習(xí)的層面還是動畫作品的實現(xiàn)來說，都一直重點和難點。從三維模型的表情動畫制作出發(fā)，研究3ds Max軟件中表情動畫制作的關(guān)鍵性技術(shù)。對于學(xué)生制作動畫缺少資金與設(shè)備的現(xiàn)狀的狀況下，幫助學(xué)生研究角色面部表情系統(tǒng)搭建并將其應(yīng)用到實際的動畫制作之中，提高學(xué)生個人動畫創(chuàng)作的工作效率，實現(xiàn)更加逼真的動畫效果，有著非常重要的現(xiàn)實意義。在實際的制作過程中，使用腳本，運(yùn)用公式的方法，加快了變形器動畫的制作流程；使用蒙皮綁定技術(shù)和控制器綁定技術(shù)實現(xiàn)了骨胳動畫方式的制作。

表情的產(chǎn)生和功能

面部表情通過眼睛、額眉、鼻頰、口唇等肌肉變化表現(xiàn)出各種情緒，它能精細(xì)的傳達(dá)不同類型的情緒和情感，因此面部表情是鑒別情緒的主要標(biāo)志之。角色在動畫場景中要敘述的故事情節(jié)，需要以清楚的表演來實現(xiàn)，推動故事的發(fā)展，渲染高潮的氣氛。通過角色的表情動畫，觀眾可以了解關(guān)于角色的最基本的特點，包括性格、心情、復(fù)雜的心理活動等。

角色表情系統(tǒng)的設(shè)計

1.使用變形器進(jìn)行五官的綁定

首先，使用石墨建模工具創(chuàng)建表情目標(biāo)。調(diào)整面部進(jìn)行面部表情的制作，使用變換工具框?qū)Ρ砬檫M(jìn)行復(fù)制，出現(xiàn)對稱的表情，以及復(fù)合表情。在制作表情目標(biāo)的時候，不能只是盲目的移動角色模型的頂點，不然在后續(xù)的表情動畫的制作中會出現(xiàn)錯誤。根據(jù)面部五官的表情變化，制作眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴、語言口型五個部分的表情目標(biāo)。其次，調(diào)入表情目標(biāo)。選擇頭部的模型添加變形器修改器。在修改器的通道選項中，為模型添加已經(jīng)制作好的表情目標(biāo)。再次，制作表情控制器。通過簡單的圖形的移動去控制表情通道里的數(shù)據(jù)，進(jìn)而制作表情動畫。在制作表情控制器過程中，編寫腳本可以提高效率。在實際制作之中，只要運(yùn)行腳本公式，就會立刻出現(xiàn)控制器物體。使用同樣的方法，能夠迅速的實現(xiàn)多個控制器的制作。學(xué)生在實際的操作過程中可以直接輸入已經(jīng)制作好的腳本，可以極大的提高表情綁定的速度，是種既快速又有效的制作方法。最后，制作表控制器和表情目標(biāo)的聯(lián)動效果。通過這種聯(lián)動效果可以實現(xiàn)用圓環(huán)物體的運(yùn)動位置來驅(qū)動表情通道數(shù)值的效果。在曲線編輯器中選擇表情通道，指定浮點表達(dá)式。在腳本編輯器面板中，將制作好的腳本導(dǎo)入，進(jìn)行表情目標(biāo)的綁定。

2.使用骨胳綁定進(jìn)行下頷和舌頭的綁定效果

骨胳綁定系統(tǒng)就是把自建骨骼綁定到角色頭部，讓骨胳的動畫來帶動表情的動畫。相對于變形器在設(shè)置上要復(fù)雜一些，要求學(xué)生要有定的綁定基礎(chǔ)。首先要為角色架設(shè)骨骼。在制作下頷的骨骼時，創(chuàng)建一條骨骼鏈并在下頷的骨骼鏈的控制軸點創(chuàng)建個虛擬體。將這些骨骼鏈制作成帶有骨骼拉伸的骨髂系統(tǒng)。通過在骨骼鏈上添加虛擬體，給骨骼鏈加入動畫控制器，通過點方式的虛擬體的移動來帶動骨骼的拉伸。選擇骨骼鏈中的起始骨骼，添加位置約束控制器。在位置約束面板中加入位置約束目標(biāo)點，選擇與這個骨骼在同位置上的虛擬物體，選擇注視約束動畫控制器，并加入表情注視目標(biāo)。

通過使用蒙皮命令產(chǎn)生骨胳與模型的之間的聯(lián)動效果。應(yīng)用蒙皮修改器并分配骨骼后，每個骨骼都有一個膠囊形狀的封套，這些封套中的修改對象的頂點隨骨骼移動。蒙皮的制作大致分為2部分，首先使用封套制作骨胳影響范圍的大致效果，然后使用權(quán)重細(xì)化蒙皮的調(diào)節(jié)效果。在實際的制作過程中，需要學(xué)生對蒙皮修改器有足夠的認(rèn)識和相對熟練的操作。

通過骨骼綁定來控制牙套與舌頭的動畫，主要是制作舌頭的上下翻轉(zhuǎn)和拉伸效果。為舌頭創(chuàng)建一條骨骼鏈，從舌跟開始，到舌尖結(jié)束，確保條骨骼鏈的走向要和舌頭的走向相致。操作原理是通過為這條曲線添加線性IK控制修改器，然后驅(qū)動虛擬體的移動來控制曲線的移動。將樣條線上的虛擬體都鏈接到對應(yīng)的控制器物體上。在位置約束面板中加入位置約束目標(biāo)點，并選擇與這個骨骼在同一位置上的虛擬物體。除了最端骨骼，為骨骼鏈上的每一段骨骼都添加位置約束動畫控制器和注視約束控制器。為舌頭添加蒙皮效果。

3.使用動畫控制器進(jìn)行眼睛的綁定

在眼睛的正前方創(chuàng)建一個矩形。創(chuàng)建一個星形對位至瞳孔的正前方和矩形，并將星形進(jìn)行復(fù)制操作，將2個星形鏈接到矩形上。創(chuàng)建點并對齊到一個眼球，同時將點進(jìn)行復(fù)制，并對齊到另外個眼球。將眼球模型鏈接到點物體，實現(xiàn)點對眼球的控制。再次創(chuàng)建一個點，并將其顯示為BOX的方式，對齊到眼睛上。將點鏈接到BOX顯示方式的點上。另側(cè)的點也使用同樣的方法進(jìn)行鏈接，確定其從屬關(guān)系。選擇2個BOX顯示方式的點，將其鏈接到頭部骨骼。選擇點為其添加注視約束，將其注視至星形。同樣對另一只眼睛也進(jìn)行如此的操作。綁定基本完成，移動矩形，會看到兩眼隨動的效果。

4.頭部表情動畫的設(shè)計效果

結(jié)合上述操作步驟，對三維角色表情動畫進(jìn)行設(shè)計制作，最終制作效果如下圖。

結(jié)論

將變形器動畫與骨胳技術(shù)相結(jié)合，設(shè)定為實用的系統(tǒng)。讓學(xué)生能夠應(yīng)用此系統(tǒng)較好的實現(xiàn)面部表情的變化，使用控制器直接操控網(wǎng)格與表情骨骼想結(jié)合的方式，不僅可以提高學(xué)生的實際工作效率，而且可以幫助學(xué)生更好的實現(xiàn)面部表情動畫效果制作。