MAYA三維動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)

翟浩澎

摘 要：三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)誕生于1994年皮克斯制作的動(dòng)畫(huà)片《玩具總動(dòng)員》，三維動(dòng)畫(huà)進(jìn)入了動(dòng)畫(huà)的藝術(shù)殿堂，迪士尼、夢(mèng)工廠等動(dòng)畫(huà)公司開(kāi)始了三維動(dòng)畫(huà)品制作，從此三維動(dòng)畫(huà)片進(jìn)入了人們的視野。在三維數(shù)字動(dòng)畫(huà)制作領(lǐng)域Maya是一款居于領(lǐng)先地位的動(dòng)畫(huà)制作軟件，它從建模、動(dòng)畫(huà)、動(dòng)力學(xué)到渲染的全部工作都能獨(dú)立完成，在電影、電視、游戲、可視化設(shè)計(jì)領(lǐng)域一直保持領(lǐng)先地位。

關(guān)鍵詞：三維動(dòng)畫(huà) 制作流程 Maya

三維動(dòng)畫(huà)制作與人們生活的關(guān)系更加緊密，尤其表現(xiàn)在影視特效與后期領(lǐng)域，如電影《指環(huán)王》、《阿凡達(dá)》、《加勒比海盜》三維畫(huà)面場(chǎng)景真實(shí)極具震撼力。三維動(dòng)畫(huà)的優(yōu)勢(shì)明顯真實(shí)、動(dòng)作流暢、空間立體感、制作周期短等優(yōu)點(diǎn)成為其突出的特點(diǎn)。

一、三維動(dòng)畫(huà)制作

三維動(dòng)畫(huà)制作的最大特點(diǎn)就是動(dòng)畫(huà)制作的周期較短，與傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫(huà)相比較節(jié)省了人力和物力，傳播方式更加廣泛。三維動(dòng)畫(huà)的制作分為前期準(zhǔn)備、中期制作、后期制作三個(gè)階段。

1.三維動(dòng)畫(huà)前期制作

三維動(dòng)畫(huà)片的前期制作包括劇本編寫(xiě)、美術(shù)風(fēng)格設(shè)計(jì)、角色設(shè)計(jì)、場(chǎng)景設(shè)計(jì)、分鏡頭設(shè)計(jì)、錄音制作。

劇本編寫(xiě)是動(dòng)畫(huà)片的基礎(chǔ)，是制作動(dòng)畫(huà)片的依據(jù)。劇本編寫(xiě)中將文字視覺(jué)化，將畫(huà)面描述出來(lái)，以便直接繪制出分鏡頭來(lái)。美術(shù)風(fēng)格設(shè)計(jì)是將動(dòng)畫(huà)角色設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的美術(shù)視覺(jué)形式進(jìn)行統(tǒng)一。美術(shù)風(fēng)格決定片子的氣質(zhì)，對(duì)視覺(jué)內(nèi)容做整體設(shè)計(jì)要求，在造型風(fēng)格、動(dòng)作動(dòng)勢(shì)、色彩設(shè)計(jì)等視覺(jué)形象做整體處理。角色設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)角色的三視轉(zhuǎn)身圖以及表情、動(dòng)勢(shì)圖，設(shè)計(jì)出動(dòng)畫(huà)片中全部角色的組合比例圖，以此來(lái)區(qū)別每個(gè)角色的體態(tài)比例關(guān)系。場(chǎng)景設(shè)計(jì)包括動(dòng)畫(huà)片中的全部環(huán)境場(chǎng)景有室外場(chǎng)景和室內(nèi)場(chǎng)景等場(chǎng)景，場(chǎng)景在創(chuàng)作中體現(xiàn)故事環(huán)境氛圍，是人物活動(dòng)的環(huán)境背景，對(duì)故事敘述奠定基調(diào)。分鏡頭設(shè)計(jì)是將鏡頭畫(huà)面通過(guò)靜幀的方式表達(dá)在畫(huà)面中，通過(guò)文字表述鏡頭的長(zhǎng)度和時(shí)間，鏡頭內(nèi)的音樂(lè)聲音對(duì)白等內(nèi)容。分鏡頭設(shè)計(jì)可以用來(lái)觀察動(dòng)畫(huà)鏡頭的使用情況，檢查故事敘述的方式，以及鏡頭使用是否流程合理，鏡頭蒙太奇語(yǔ)言、景別、機(jī)位的運(yùn)用。錄音是使用配音演員先期錄音，錄音的制作后成為動(dòng)畫(huà)制作的時(shí)間依據(jù)，動(dòng)畫(huà)師在進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作中參考錄音制作動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及表情口型的對(duì)位處理，這樣才能做到聲音與動(dòng)作的完美結(jié)合。

2.三維動(dòng)畫(huà)中期制作

首先建模師通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)制作軟件制作角色模型，是將前期繪制好的角色平面三視圖導(dǎo)入到軟件中制作角色模型，模型的制作一定按照制作模型的規(guī)范，結(jié)構(gòu)形態(tài)符合角色設(shè)計(jì)稿樣式，拓?fù)洳季€符合動(dòng)畫(huà)制作時(shí)的布線要求，為制作動(dòng)畫(huà)打好模型基礎(chǔ)。三維動(dòng)畫(huà)片中出場(chǎng)的所有角色和場(chǎng)景都需要通過(guò)模型來(lái)搭建完成。

材質(zhì)和燈光制作可以表現(xiàn)出自然環(huán)境中任何物體的顏色和質(zhì)感，如玻璃、金屬、木頭、塑料等。材質(zhì)貼圖的繪制可以表現(xiàn)模型的圖案、紋理以及凸凹質(zhì)感，燈光的使用可以快速模擬出時(shí)間和環(huán)境氛圍。同過(guò)材質(zhì)和燈光的制作可以再現(xiàn)出影片中真實(shí)的效果。

骨骼與蒙皮制作為動(dòng)畫(huà)制作做動(dòng)畫(huà)綁定，骨骼通過(guò)關(guān)節(jié)鏈條進(jìn)行連接，在需要運(yùn)動(dòng)的位置添加骨骼關(guān)節(jié)，通過(guò)蒙皮將模型與骨骼產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。通過(guò)蒙皮權(quán)重繪制將骨骼對(duì)模型權(quán)重的分配調(diào)整好達(dá)到制作動(dòng)畫(huà)的要求。

動(dòng)畫(huà)制作是三維動(dòng)畫(huà)制作中最為重要的一環(huán)，動(dòng)畫(huà)制作關(guān)鍵在動(dòng)畫(huà)調(diào)節(jié)，角色的活動(dòng)動(dòng)作、表情動(dòng)作是劇情發(fā)展、角色性格特點(diǎn)的關(guān)鍵。動(dòng)畫(huà)片的效果關(guān)鍵看角色動(dòng)作，角色動(dòng)作在制作中往往也是最為繁瑣的過(guò)程。動(dòng)畫(huà)的中期制作是全體制作人員共同努力相互配合的結(jié)果。

3.三維動(dòng)畫(huà)的后期制作

后期制作是對(duì)中期制作的內(nèi)容進(jìn)行剪輯合成添加特效、字母、配音和音效等等，使用鏡頭的編輯講述動(dòng)畫(huà)故事，讓整部動(dòng)畫(huà)片制作完整，將中期渲染好的影片片段在通過(guò)分鏡頭設(shè)計(jì)要求進(jìn)行剪輯，增加影片畫(huà)面流暢節(jié)奏感強(qiáng)。

二、三維動(dòng)畫(huà)制作的法寶——MAYA軟件

Maya是Alias/Wavefront公司于1998年推出的一款三維動(dòng)畫(huà)制作軟件，它具有一流的功能、一流的工作界面。Maya的交互式界面使用非常方便，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自定義安排界面設(shè)置。Maya的界面包括標(biāo)題欄、菜單欄、狀態(tài)欄、工具架、工具盒、快捷布局按鈕、工作區(qū)、視圖菜單、通道欄、層編輯器、時(shí)間欄、命令欄、幫助行，視圖布局合理，操作方便。對(duì)于視圖操作和布局Maya提供了多種的視圖操作方案設(shè)置，方便在不同的工作流程中制作動(dòng)畫(huà)。Maya提供方便的自定義設(shè)置功能，可以通過(guò)創(chuàng)建工程目錄來(lái)分別管理動(dòng)畫(huà)項(xiàng)目的聲音、參考圖、場(chǎng)景、貼圖文件、緩存等數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)導(dǎo)入引用鏡像文件，也就是說(shuō)在不影響和修改原文件的情況下，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作。優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)大項(xiàng)目，例如一部全三維動(dòng)畫(huà)片，需要制作場(chǎng)景、角色、道具等。在制作時(shí)將每一個(gè)場(chǎng)景、角色或道具都單獨(dú)存盤(pán)形成一個(gè)Maya文件，再根據(jù)劇情需要，針對(duì)每一個(gè)鏡頭要求把相應(yīng)的場(chǎng)景、角色、道具參考到鏡頭文件中，只對(duì)動(dòng)畫(huà)部分操作設(shè)置關(guān)鍵幀。當(dāng)要修改某一個(gè)角色、場(chǎng)景或是道具時(shí)，用戶不必重復(fù)修改每個(gè)鏡頭中的角色、場(chǎng)景或者道具，只需打開(kāi)被引用的原始文件進(jìn)行修改并保存，那么，所有參考文件中被參考的部分都會(huì)同步更新。

三、Maya的三維動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)解析

1. 三維模型建模制作技術(shù)

Maya三維動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)，擁有三種三維模型的建模方式，分別是NURBS曲面建模技術(shù)、Polygon多邊形建模技術(shù)、細(xì)分曲面建模技術(shù)，在建模中可以讓動(dòng)畫(huà)模型師實(shí)現(xiàn)制作出像綠巨人、阿凡達(dá)、外星怪獸、變形金剛、古代城堡、汽車(chē)、手表等各種有機(jī)生命體和無(wú)機(jī)物體的千奇百怪各種效果模型。

NURBS建模模塊，是Maya的曲面建模方法，它是使用曲線和曲面的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)定義的。Maya內(nèi)部所有曲線、曲面都屬于NURBS類型。NURBS英文定義為Non-Uniform Rational B-Spline ，中文定義為非均勻有理B樣條曲線或曲面。并有這幾個(gè)英文的首先字母縮寫(xiě)組成，NURBS是B樣條曲線它來(lái)源于早期的造船業(yè)，是一種通過(guò)一組點(diǎn)來(lái)描繪一條光滑曲線的方法，常常用來(lái)制作工業(yè)產(chǎn)品模型制作。在建模中首先通過(guò)曲線繪制出模型的輪廓形態(tài)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)曲線的形態(tài)達(dá)到匹配形態(tài)的作用，在通過(guò)將曲線成曲面的命令達(dá)到建模的目的。曲線在渲染中無(wú)法看到，只有在生成曲面下才能渲染。因此，曲線也常用來(lái)制作骨骼綁定的控制器使用。endprint

Polygon多邊形建模技術(shù)是建模技術(shù)中最為常用的一種建模方法。多邊形是指多邊形面片組成多邊形面片網(wǎng)格，通過(guò)多邊形面片網(wǎng)格組成模型。Maya建模中的多邊形面片要求是四邊面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，對(duì)于非四邊面要將其修改成四邊面，合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型才能滿足制作動(dòng)畫(huà)的要求。多邊建模較易于操作，對(duì)于多邊形的修改，Maya提供了豐富的修改命令操作，使用起來(lái)非常方便，在建模技術(shù)中多邊形建模適用于筑物、游戲人物、動(dòng)畫(huà)角色等各種形態(tài)模型的創(chuàng)建。在建模制作技術(shù)中最為常用是現(xiàn)在三維模型建造的主要手段。

細(xì)分曲面建?？梢院?jiǎn)化復(fù)雜物體的制作過(guò)程，它同時(shí)兼顧多邊形建模和NURBS曲面建模技術(shù)，是一種綜合建模技術(shù)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換方式，在曲面和多邊形網(wǎng)格之間進(jìn)行切換使用，集合了兩者的共同特點(diǎn)。在建模中通常用來(lái)建造道具使用，可以大大提高建模速度，縮短動(dòng)畫(huà)片制作周期。

2.燈光與材質(zhì)技術(shù)

在Maya中燈光是非常關(guān)鍵，通過(guò)燈光可以模擬燈光的室內(nèi)和室外照明，燈光的使用可以表達(dá)動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景環(huán)境的時(shí)間維度，如清晨、晚霞、晴天、雷雨等等自然環(huán)境，同時(shí)通過(guò)燈光的使用可以表達(dá)故事劇情的發(fā)展起伏和角色人物性格。例如燈光的不同角度可以明確傳達(dá)角色性格如英雄、惡魔角色，燈光的色溫的不同還可以表達(dá)出環(huán)境氛圍如節(jié)日的快樂(lè)、災(zāi)難的恐懼。

Maya中的燈光有六種基本類型：Ambient Light 環(huán)境光、Directional Light平行光、Point Light 點(diǎn)光源、Spot Light 聚光燈、Area Light 區(qū)域光和volume Light體積光，每種燈光都有自己的特性和不同的用途。如果只有好的光照氛圍，沒(méi)有復(fù)雜且具有變化的模型和材質(zhì)，那么最終渲染的圖片也不會(huì)生動(dòng)精彩，所以說(shuō)模型、燈光、材質(zhì)和動(dòng)畫(huà)之間是相輔相成的，每一個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響最終的效果。

Maya的材質(zhì)和紋理可以模擬出自然環(huán)境中任何材質(zhì)效果如金屬、玻璃、塑料、布料、木頭、石頭等等，Maya提供多種表面材質(zhì)球可以模擬有高光和無(wú)高光材質(zhì)效果。材質(zhì)球?qū)傩哉{(diào)節(jié)十分方便，材質(zhì)樣本球中可以控制材質(zhì)的顏色、透明度、環(huán)境色、自發(fā)光顏色、凹凸深度、漫反射顏色、半透明效果、高光屬性、反射顏色強(qiáng)度和折射強(qiáng)度等等表面特性。Maya還提供了合成層的概念，可以向Photoshop的層一樣，將多個(gè)不同的材質(zhì)相互混合達(dá)到模擬復(fù)雜材質(zhì)的目的，如層材質(zhì)、Use Back ground等。

Maya的燈光與材質(zhì)是Maya動(dòng)畫(huà)制作中的重要環(huán)節(jié)，精致的貼圖逼真的紋理加上合理的材質(zhì)才能將模型表現(xiàn)的淋漓盡致，虛擬效果的逼真表達(dá)很大一部分就是由優(yōu)秀的燈光師和材質(zhì)師的水平所決定的。

3.動(dòng)畫(huà)技術(shù)

Maya有豐富多樣的動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)方法如路徑動(dòng)畫(huà)、關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)、表達(dá)式動(dòng)畫(huà)、變形動(dòng)畫(huà)、驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫(huà)、粒子動(dòng)畫(huà)等動(dòng)畫(huà)形式。

Maya包括變形器、約束、非線性動(dòng)畫(huà)編輯系統(tǒng)、骨骼及蒙皮系統(tǒng)等高級(jí)動(dòng)畫(huà)制作工具，包括骨骼系統(tǒng)，IK樣條手柄，蒙皮權(quán)重繪制分配等等動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)。Maya動(dòng)畫(huà)還通過(guò)融合變形技術(shù)制作各種角色表情動(dòng)畫(huà)。Maya的骨骼系統(tǒng)十分強(qiáng)大，骨骼控制系統(tǒng)是在對(duì)場(chǎng)景的角色和物體制作動(dòng)畫(huà)前首先要對(duì)這些動(dòng)畫(huà)對(duì)象進(jìn)行裝配。創(chuàng)建骨骼給骨骼添加控制系統(tǒng)、骨骼蒙皮及給角色添加變形、約束的全部過(guò)程稱為裝配也叫做角色設(shè)置。通過(guò)骨骼系統(tǒng)制作角色動(dòng)畫(huà)，綁定骨骼創(chuàng)建控制器，經(jīng)過(guò)蒙皮后，就可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)骨骼控制模型變形了。

Maya角色動(dòng)畫(huà)，動(dòng)畫(huà)師并不是直接使用最原始的骨鏘鏈來(lái)控制角色動(dòng)畫(huà)，而是給骨銘添加一系列的控制系統(tǒng)， 如IK系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵幀、屬性關(guān)聯(lián)、約束等以方便制作動(dòng)畫(huà)。在蒙皮的過(guò)程中可能還會(huì)加入一些附加的控制系統(tǒng)，如屈肌系統(tǒng)、肌肉變形系統(tǒng)、關(guān)聯(lián)變形等一個(gè)完成裝配的角色動(dòng)畫(huà)控制系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

三維動(dòng)畫(huà)的發(fā)展速度可謂神速，隨著計(jì)算機(jī)電腦功能越來(lái)越強(qiáng)大，三維動(dòng)畫(huà)在電影、電視、多媒體、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面得到了廣泛的運(yùn)用。三維動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)淋淋盡職的畫(huà)面效果可以實(shí)現(xiàn)逼真的虛擬畫(huà)面效果越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。Maya是目前三維動(dòng)畫(huà)制作的主流軟件之一，它擁有三維動(dòng)畫(huà)制作全過(guò)程制作的整套解決方案，一部三維動(dòng)畫(huà)制作從模型創(chuàng)建開(kāi)始到三維動(dòng)畫(huà)的渲染生成都可以完全不使用其他軟件的獨(dú)立完成，可以說(shuō)在三維動(dòng)畫(huà)制作中處于王者地位。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳冠英， ?；? 動(dòng)畫(huà)分鏡頭設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

作者單位：黑龍江財(cái)經(jīng)學(xué)院endprint