利用3ds Max制作三維角色動(dòng)畫技術(shù)研究

摘 要：在科技化飛速發(fā)展的今天，動(dòng)畫技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的提升。近年來，3D動(dòng)畫越來越受到人們的青睞，而3D動(dòng)畫的制作技術(shù)也成為越來越多人的興趣愛好。3ds Max是Autodesk公司開發(fā)的三維動(dòng)畫制作軟件，本文就以3ds Max為制作平臺(tái)，從角色模型和場景的建立，骨骼的創(chuàng)建，蒙皮的綁定，動(dòng)畫動(dòng)作的設(shè)計(jì)與制作，動(dòng)畫的渲染等部分來分析研究三維角色動(dòng)畫的制作。

關(guān)鍵詞：3D；建立模型；創(chuàng)建骨骼；蒙皮；動(dòng)畫；渲染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.241

近年來，隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，三維動(dòng)畫的制作技術(shù)也得到在不斷的提高和完善。而且，三維動(dòng)畫在影視行業(yè)方面也占著舉足輕重的地位，在3ds Max中制作一部三維動(dòng)畫，就是設(shè)計(jì)者利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一種虛擬的場景，并賦予角色一些人們對(duì)顯示美好的期盼與向往，也是一種虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。因此，三維動(dòng)畫的制作技術(shù)將會(huì)被更多的人優(yōu)化和完善，而3D動(dòng)畫也將會(huì)被越來越多的觀眾所喜愛。

1 角色模型和場景的建立

制作三維動(dòng)畫之前，首先要根據(jù)自己的劇本情節(jié)需要，建立自己需要的角色模型和場景。角色模型和場景的建立有很多種方法，其中常用的有編輯網(wǎng)格建模、可編輯多邊形建模、NURBS建模、樣條線放樣等方法。

編輯網(wǎng)格建模是添加“編輯網(wǎng)格”的修改器，它包括頂點(diǎn)、邊、面、多邊形、元素五個(gè)子對(duì)象，可通過對(duì)子對(duì)象的部分調(diào)整，達(dá)到自己需要的效果；可編輯多邊形建模與編輯網(wǎng)格建模類似，只是可編輯多邊形建模沒有面，而有邊界。NURBS建模是非均勻的有理B樣條曲線，有NURBS曲線和曲面兩種類型。單擊創(chuàng)建NURBS，可進(jìn)入建模環(huán)境；樣條線放樣可以用來創(chuàng)建比較復(fù)雜的物體，首先創(chuàng)建出物體截面的二維線，然后利用線條工具畫出物體的大概形狀，添加適當(dāng)?shù)男薷钠?，拾取樣條線即可。

2 骨骼的創(chuàng)建

骨骼創(chuàng)建就是根據(jù)自己已建好的模型建立骨骼，模型的骨骼是發(fā)生動(dòng)作的結(jié)構(gòu)架子[1]。在3ds Max中，模型的骨骼創(chuàng)建有bones和biped兩種最常用的方法，bones是根據(jù)自己所建立的模型，添加合適的骨骼，選定質(zhì)心，并進(jìn)行相關(guān)的鏈接；biped常用于人物模型骨骼的建立，并在運(yùn)動(dòng)面板上進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)。

3 蒙皮的綁定

蒙皮就是在已建好的模型上添加Skin的修改器，對(duì)其進(jìn)行蒙皮，使得骨骼和模型鏈接在一起，從而通過調(diào)節(jié)控制骨骼的動(dòng)作來控制模型的運(yùn)動(dòng)。在蒙皮的時(shí)候要注意，模型不能為一個(gè)組，因?yàn)槌山M后再添加的修改器并沒有添加到模型上。如果模型為一個(gè)組，則可以先添加編輯網(wǎng)格之后，再加蒙皮的修改器；也可以先解組，再選擇部分模型，并把其他部分附加上，再加蒙皮修改器即可。添加蒙皮后適當(dāng)調(diào)節(jié)封套，使得模型的所有的點(diǎn)都被包括進(jìn)去。然后通過調(diào)整骨骼的動(dòng)作來檢查蒙皮的權(quán)重問題，特別要注意每個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)折處的面，若有特別嚴(yán)重的褶皺、拉扯的點(diǎn)，則需要調(diào)節(jié)骨骼的權(quán)重，使得骨骼與模型剛好匹配。

4 動(dòng)畫動(dòng)作的設(shè)計(jì)與制作

將模型進(jìn)行骨骼蒙皮后，還需要給模型添加相應(yīng)的動(dòng)作來滿足設(shè)計(jì)情節(jié)的需要。要使經(jīng)過蒙皮綁定的角色模型根據(jù)腳本的設(shè)計(jì)動(dòng)起來，必須對(duì)角色的骨骼進(jìn)行操作，從而使骨骼驅(qū)動(dòng)角色進(jìn)行運(yùn)動(dòng)[1]。在3ds Max系統(tǒng)中，可以制作多種形式的動(dòng)畫，主要有關(guān)鍵幀動(dòng)畫，路徑動(dòng)畫、控制器動(dòng)畫、粒子與空間扭曲動(dòng)畫、動(dòng)力學(xué)動(dòng)畫等[2]。其中關(guān)鍵幀動(dòng)畫是根據(jù)設(shè)計(jì)需要，設(shè)置好首幀和尾幀的屬性，從而通過添加設(shè)定關(guān)鍵幀的方法來完成，在某一幀對(duì)骨骼添加關(guān)鍵幀從而達(dá)到需要的動(dòng)畫效果；路徑動(dòng)畫、控制器動(dòng)畫可以通過曲線控制器，控制運(yùn)動(dòng)軌跡，從而控制模型的動(dòng)作；其次，還可以通過添加相應(yīng)的約束條件來達(dá)到某些動(dòng)畫的效果；利用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)對(duì)表演者的動(dòng)作進(jìn)行捕捉也是模型動(dòng)作制作的方法之一。

5 動(dòng)畫的渲染

動(dòng)畫制作完成之后，就可以對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行渲染輸出了。3ds Max中有三種渲染器可選，掃描線渲染器、mental ray渲染器和VUE文件渲染器。掃描線渲染器是3ds Max傳統(tǒng)自帶的默認(rèn)掃描器，它實(shí)質(zhì)上是一種多功能渲染器，可以將場景渲染為從上到下生成的一系列掃描線；mental ray渲染器可以不用“手工”或通過生成光能傳遞解決方案來模擬復(fù)雜的照明效果[2]；VUE文件是自然環(huán)境建模軟件創(chuàng)建的自然環(huán)境軟件。

渲染動(dòng)畫的時(shí)候，有時(shí)候場景過大，且場景里邊東西過多，會(huì)使得渲染時(shí)間太長，如果電腦在此期間出現(xiàn)問題，則會(huì)造成文件丟失。為了防止這個(gè)問題的產(chǎn)生，可以渲染tga圖像格式，然后對(duì)圖像進(jìn)行合成即可；其次，也可以進(jìn)行分層渲染，不要把所有的東西放在同一個(gè)場景中，對(duì)源文件分層保存，這樣渲染的時(shí)候既省時(shí)也不容易出錯(cuò)。

6 總結(jié)

在信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，三維動(dòng)畫技術(shù)將會(huì)得到越來越多的人喜愛與認(rèn)可。本文通過三維角色動(dòng)畫的制作技術(shù)詳細(xì)的分析展示了三維動(dòng)畫的制作過程。角色模型和場景的建立，骨骼的創(chuàng)建，蒙皮的綁定，動(dòng)畫動(dòng)作的設(shè)計(jì)與制作，動(dòng)畫的渲染五個(gè)部分中，模型和場景的建立是基礎(chǔ)，骨骼創(chuàng)建和蒙皮綁定是關(guān)鍵，動(dòng)畫動(dòng)作的設(shè)計(jì)與制作是核心，動(dòng)畫的渲染是目的，每一部分都是完成一個(gè)動(dòng)畫不可或缺的。

參考文獻(xiàn)：

[1]石其樂.三維角色動(dòng)畫制作關(guān)鍵技術(shù)分析[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2009（12）.

[2]喻曉和.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].清華大學(xué)出版社，2015.

作者簡介：胡向偉（1995-），女，河北邯鄲人，本科在讀。