使用C4D創(chuàng)建角色面部控制原則分析

趙菲菲+溫欽韜

摘 要 使用C4D軟件創(chuàng)建角色面部控制，構(gòu)建好骨骼之間的父級(jí)關(guān)系，模型的對稱原則決定了權(quán)重繪制省時(shí)省力，權(quán)重繪制需要注意加法原則，控制樣條則遵循著便捷原則進(jìn)行創(chuàng)建。

關(guān)鍵詞 C4D；父級(jí)；加法；對稱性；便捷

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）205-0156-02

角色表情動(dòng)畫是三維動(dòng)畫中比較難表現(xiàn)的部分，表情的精彩演繹與最初的模型面部控制創(chuàng)建密不可分。CINEMA 4D，是德國Maxon Computer公司研發(fā)，使用在電影《毀滅戰(zhàn)士》《阿凡達(dá)》等制作，是繼MAYA、3DMAX之后比較常用的三維動(dòng)畫制作軟件。使用C4D創(chuàng)建角色面部控制的合理性，為后續(xù)三維動(dòng)畫角色表情的制作提供最基礎(chǔ)的保障。對角色面部的頭、頸、嘴、眼、眉的骨骼控制的創(chuàng)建原則進(jìn)行分析，希望對使用C4D進(jìn)行角色表情動(dòng)畫的制作有所幫助。

1 面部骨骼創(chuàng)建的父級(jí)原則

三維人類角色骨骼的創(chuàng)建應(yīng)該基于人類骨骼肌肉的運(yùn)動(dòng)原則進(jìn)行，表情動(dòng)畫以人類表現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行藝術(shù)的夸張?zhí)幚?。父?jí)指在發(fā)生關(guān)系的兩個(gè)元素中處于控制地位的。處于被控制地位的為子級(jí)。父級(jí)原則的理順關(guān)乎動(dòng)畫控制的合理與否。父級(jí)原則中軸心的位置很關(guān)鍵，慣例為子級(jí)的軸心位于子父級(jí)接觸末端位置。C4D啟用軸心捕捉可以方便的進(jìn)行操作。

1.1 頭頸父級(jí)關(guān)系

人類頭部骨骼的基本運(yùn)動(dòng)原則是以頸椎骨骼為父級(jí)進(jìn)行控制頭的骨骼運(yùn)動(dòng)，還分為以頂骨、額骨、顳骨等上頜骨整體和下頜骨兩個(gè)部分。歸納頭部運(yùn)動(dòng)骨骼的父級(jí)關(guān)系為頸、頭、上頜骨和下頜骨。有時(shí)頭運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)頸（新疆扭頭舞），因此設(shè)置頸約束頭更為方便控制。

使用關(guān)節(jié)工具依次創(chuàng)建頸、頭、下頜骨、上頜骨的骨骼，頭、下頜骨、上頜骨軸心捕捉到頸子級(jí)骨骼。下頜骨、上頜骨放于頭父級(jí)骨骼的子級(jí)。把根對象頭位置約束于頸子級(jí)骨骼。

1.2 眼睛父集關(guān)系

使用骨骼控制眼睛的轉(zhuǎn)向，眼睛骨骼為眼睛模型的父級(jí)。眼睛的位置決定了眼睛骨骼和上下眼皮骨骼是以上頜骨為父級(jí)。眼皮的動(dòng)畫可以使用姿態(tài)變形進(jìn)行控制，但使用骨骼控制可以更方便的實(shí)現(xiàn)眼睛運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)上下眼皮的細(xì)微動(dòng)畫。

創(chuàng)建左眼球骨骼，軸心捕捉到模型左眼球的軸心。左眼球骨骼放于上頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)。模型左眼球放于左眼球父級(jí)骨骼的子級(jí)。創(chuàng)建上下左眼皮的骨骼，軸心捕捉到左眼球骨骼的軸心。上下左眼皮骨骼放于上頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)。鏡像工具復(fù)制右眼球和上下右眼皮的骨骼。

1.3 牙的父集關(guān)系

上牙的位置決定了其以上頜骨為父級(jí)，下牙的位置也決定了其以下頜骨為父級(jí)。模型上牙放于上頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)，模型下牙放于下頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)。

2 權(quán)重繪制的加法原則

角色模型綁定到骨骼時(shí)，繪制權(quán)重是決定骨骼能否控制模型的關(guān)鍵，繪制權(quán)重的準(zhǔn)確度決定了控制的模型動(dòng)畫是否自然。繪制權(quán)重時(shí)，筆刷可以調(diào)整為加權(quán)重繪制或減權(quán)重繪制。當(dāng)一個(gè)模型有很多骨骼控制時(shí)，用減法繪制某個(gè)骨骼的權(quán)重?cái)?shù)值，會(huì)使剩下的權(quán)重值分布到其他相近的很多骨骼上，而這種分布不一定是我們想要的結(jié)果，因此繪制權(quán)重需要用加法原則。即從最父級(jí)的骨骼開始繪制，100%權(quán)重控制繪制完成后，再繪制子級(jí)的骨骼的控制。盡量不用減法筆刷。

模型是否完全對稱關(guān)系到能否使用對稱繪制權(quán)重模式，因此盡量保證模型的對稱。對稱的模型使用鏡像工具復(fù)制骨骼或樣條時(shí)更加準(zhǔn)確。

把頭發(fā)綁定到上頜骨父級(jí)骨骼。把臉綁定到所有骨骼的父級(jí)骨骼上。繪制脖子父級(jí)骨骼的權(quán)重。繪制下頜骨父級(jí)骨骼的權(quán)重。繪制上頜骨父級(jí)骨骼的權(quán)重。設(shè)置下頜骨張嘴動(dòng)畫，進(jìn)一步仔細(xì)繪制下頜骨和上頜骨控制嘴巴的區(qū)域，注意用加法繪制。設(shè)置閉眼動(dòng)畫，繪制眼皮權(quán)重。

3 面部骨骼使用樣條控制的便捷原則

控制骨骼進(jìn)行動(dòng)畫創(chuàng)作有選擇困難和操作不易等諸多難點(diǎn)，如果用與骨骼約束好的樣條來進(jìn)行動(dòng)畫的調(diào)節(jié)會(huì)便捷很多，因此便捷性是用樣條控制骨骼的首要原則。

3.1 頭頸樣條約束的便捷原則

考慮到前文所提到的頭頸運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，在頭和頸的約束關(guān)系中，如果能設(shè)置一個(gè)用戶數(shù)據(jù)控制頭跟隨頸的旋轉(zhuǎn)與否，就能解決“有時(shí)頭運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)頸（新疆扭頭舞）”的問題。當(dāng)參數(shù)為0%時(shí)，頭與頸只存在位置約束，當(dāng)參數(shù)為100%時(shí)，頭與頸同時(shí)存在位置與旋轉(zhuǎn)的約束。這對于動(dòng)畫調(diào)節(jié)有相當(dāng)大的便捷性。

創(chuàng)建頸樣條，軸心捕捉到根對象頸的軸心。創(chuàng)建頭樣條，軸心捕捉到根對象頭的軸心。把頭樣條群組對象。根對象脖子骨骼PSR約束到頸樣條。把頭樣條位置約束到頸子級(jí)骨骼。刪除根對象頭骨骼的約束標(biāo)簽。把根對象頭骨骼PSR約束到頭曲線。把根對象頭樣條旋轉(zhuǎn)約束到頸樣條。頭樣條添加用戶數(shù)據(jù)“跟隨頸”。根對象頭樣條和根對象頸樣條打組根對象控制。根對象頭樣條的約束標(biāo)簽中添加目標(biāo)，把根對象控制拖放于“目標(biāo)”選項(xiàng)，去掉位置勾選。在頭樣條的“跟隨頸”數(shù)據(jù)設(shè)置XPressions驅(qū)動(dòng)，在根對象頭樣條的PSR約束標(biāo)簽中第一個(gè)“權(quán)重”設(shè)置XPressions被驅(qū)動(dòng)（絕對）。在根對象頭樣條的XPressions編輯器中，創(chuàng)新范圍映射。設(shè)置根對象頭樣條約束的權(quán)重。連接頭樣條跟隨頸的輸出點(diǎn)到新建范圍映射的輸入點(diǎn)，連接新建范圍映射輸出點(diǎn)到根對象頭樣條約束中新建的權(quán)重輸入點(diǎn)。

3.2 上下頜骨樣條約束的便捷原則

上下頜骨約束所用的樣條放置于額頭和下巴的位置比較合適，可以啟用樣條顏色，設(shè)置醒目的顏色方便選擇。

創(chuàng)建上頜骨樣條和下頜骨樣條，軸心捕捉到根對象頸骨骼的軸心。把根對象下頜骨骨骼PSR約束到下頜骨樣條。把根對象上頜骨骨骼PSR約束到上頜骨樣條。

3.3 眉毛樣條約束的便捷原則

人類眉毛的動(dòng)作很豐富，根據(jù)便捷原則，一根眉毛從眉頭到眉梢需要3～4個(gè)控制曲線，整個(gè)眉毛需要一個(gè)統(tǒng)一的控制曲線，才能滿足動(dòng)畫的需要。

選擇眉弓處適合控制的點(diǎn)，所選到關(guān)節(jié)。放置眉毛骨骼到上頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)。逐個(gè)選擇眉毛骨骼打組，鏡像左右眉毛骨骼。把所有子級(jí)眉毛骨骼，拖動(dòng)到模型臉的“權(quán)重”標(biāo)簽里。繪制眉毛骨骼的權(quán)重。根據(jù)眉毛骨骼創(chuàng)建眉毛樣條，軸心捕捉到各個(gè)眉毛骨骼的軸心。創(chuàng)建眉毛樣條總，其他眉毛樣條仿佛眉毛樣條總的子級(jí)，放置眉毛樣條總為上頜骨樣條的子級(jí)。鏡像左右眉毛樣條。依次選擇單個(gè)眉毛骨骼PSR約束到對應(yīng)的眉毛曲線。復(fù)制模型臉。選擇模型眉毛，創(chuàng)建網(wǎng)籠為新建模型臉的變形器網(wǎng)格，設(shè)置精度為0%，外部為表面。

3.4 眼球樣條約束的便捷原則

動(dòng)畫里眼球有時(shí)候會(huì)分開運(yùn)動(dòng)，比如表現(xiàn)暈眩等，眼球控制的便捷方法可以用樣條單獨(dú)控制每個(gè)眼球，再整體設(shè)置眼球的樣條控制。設(shè)置約束時(shí)會(huì)遇到樣條方向不匹配的情形，可以先把父級(jí)約束到子級(jí)用來匹配角度，然后刪除約束。

創(chuàng)建左右眼球樣條，軸心捕捉到左右眼球的軸心，設(shè)為上頜骨父級(jí)骨骼的子級(jí)。眼球樣條旋轉(zhuǎn)約束到左眼睛父級(jí)骨骼，角度匹配后刪除約束標(biāo)簽。眼睛父級(jí)骨骼旋轉(zhuǎn)約束到樣條約束。創(chuàng)建眼睛方向樣條，設(shè)為上頜骨樣條的子級(jí)。眼睛方向樣條PSR約束到兩個(gè)眼球樣條，角度匹配后刪除約束標(biāo)簽。眼球樣條打組。在眼睛方向樣條的位置Y方向設(shè)置XPressions驅(qū)動(dòng)。在根對象眼球樣條的旋轉(zhuǎn)P方向設(shè)置XPressions被驅(qū)動(dòng)（絕對）。在眼睛方向樣條的位置X方向設(shè)置XPressions驅(qū)動(dòng)。在根對象眼球樣條的旋轉(zhuǎn)H方向設(shè)置XPressions>被驅(qū)動(dòng)（絕對）。打開根對象眼球樣條的XRresso編輯器，范圍映射的節(jié)點(diǎn)選項(xiàng)中勾選“反轉(zhuǎn)”。

4 結(jié)論

使用C4D創(chuàng)建人類角色面部的控制，需要根據(jù)人體骨骼肌肉的構(gòu)造和人體活動(dòng)的原理，才能更好地再現(xiàn)人類豐富的表情動(dòng)作。準(zhǔn)確表達(dá)和夸張表現(xiàn)都是建立在控制模型的骨骼和樣條創(chuàng)建的合理性上，方式方法千變?nèi)f化，創(chuàng)建父級(jí)的合理性和創(chuàng)建控制的便捷性是不變的追求，希望能提供有益的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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