基于3D Max的民族手工藝品結(jié)構(gòu)剖析動畫演示

蔣建輝，李道慧

（廣西師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，南寧 530299）

0 引言

繡球，是壯族人民世代相傳極具廣泛性和普遍性的民間手工藝品。長期以來，商業(yè)對繡球的關(guān)注聚焦在繡球的刺繡藝術(shù)和圖案的寓意上，對繡球的結(jié)構(gòu)關(guān)注較少或沒有關(guān)注。利用計(jì)算機(jī)的3DS Max軟件，制作繡球分解與合成動畫并展現(xiàn)出來，可以幫助人們從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)去觀察和思考繡球，從而拓展繡球作為旅游商品的市場視角，啟發(fā)繡球手工藝品的文化傳播和營銷思路。

繡球制作的3D動畫展示，通過將一個(gè)繡球拆解為球瓣，再將球瓣展開成平面，最后逆向?qū)⒘慵€原成一個(gè)完整的繡球的3D動畫過程，展示了繡球零件的基本幾何圖形，清楚表現(xiàn)零件之間的穿插關(guān)系以及比例關(guān)系。達(dá)到讓觀者對繡球的制作過程、內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)直觀認(rèn)識的目的。

以下將從真實(shí)繡球的結(jié)構(gòu)，3D建模，動畫制作和視頻錄制等幾個(gè)方面，介紹繡球的結(jié)構(gòu)分解和合成3D動畫制作過程。

1 繡球的結(jié)構(gòu)

真實(shí)繡球進(jìn)行拆解觀察，可以看到拆分的繡球?yàn)?2瓣，其中兩個(gè)球瓣組成了一個(gè)繡球的基本部件，分為上下、左右、前后共六組繡球組件，另外拆分還得到了吊墜共五個(gè)，頂部紅繩一個(gè)。展平一個(gè)球瓣得到的是一個(gè)正圓及兩個(gè)葉瓣。繡球的葉瓣長度是繡球的球體周長的1/4，制作球瓣的正圓直徑與繡球直徑一致。如圖1所示。

圖1 真實(shí)繡球拆解結(jié)構(gòu)

以上數(shù)據(jù)，是制作繡球3D模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 繡球的結(jié)構(gòu)剖析動畫制作

2.1 繡球的 3 D建模

根據(jù)繡球的結(jié)構(gòu)，需要制作6個(gè)繡球的組件3D模型。為了方便建模，考慮到組件是球體的一部分，如果先建立一個(gè)球體，就比較容易得到組件的形狀。我們首先制作5個(gè)半徑一致的24邊多邊形樣條線，通過旋轉(zhuǎn)、調(diào)整它們的位置，使得它們組成一個(gè)球體的線框。其次我們制作葉瓣，并將制作的葉瓣“貼”在這個(gè)“輔助球體”，最后在球心處新建樣條線連接到葉瓣上，葉瓣兩條對稱的弧線也分別連上，給樣條線添加曲面命令，轉(zhuǎn)化為可編輯多邊形。這樣就可以得到一個(gè)繡球球體組件。具體步驟如下：

步驟1：建立5個(gè)半徑為60的24邊的多邊形樣條線，調(diào)整它們的位置，使得它們組成類似一個(gè)球體。

步驟2：制作葉瓣，注意到因?yàn)橹谱鞯妮o助多邊形是24邊，所以，葉片的邊數(shù)應(yīng)為它的一半，也就是制作葉瓣的多邊形邊數(shù)為12。在左視圖建立12邊多邊形，轉(zhuǎn)化為樣條線，進(jìn)入頂點(diǎn)級別，修改頂點(diǎn)位置。調(diào)整好各點(diǎn)的位置使其接近一個(gè)葉瓣形狀。

步驟3：把制作好的葉瓣圖形“貼”在輔助球體上，打開2.5捕捉，將頂點(diǎn)分別捕捉到“球體”上，并調(diào)整好位置。捕捉完畢后，用縮放工具，對葉瓣進(jìn)行一個(gè)寬度的調(diào)整，使其更為美觀。如圖2所示。

圖2 調(diào)整葉瓣樣條線到制作模型輔助線

步驟4：畫兩條相互垂直的樣條線，分別穿過輔助球體的球心，另一端的位置分別捕捉到葉瓣的兩個(gè)頂端，然后附加葉瓣圖形。

步驟5：進(jìn)入頂點(diǎn)級別，將球心點(diǎn)分別與葉瓣每個(gè)點(diǎn)創(chuàng)建線，葉瓣兩條對稱的弧線也分別連上，創(chuàng)建線完成后框選所有頂點(diǎn)并右鍵選擇焊接頂點(diǎn)。

步驟6：添加曲面修改器，面片拓?fù)洳綌?shù)為0：

步驟7：轉(zhuǎn)化為可編輯多邊形，進(jìn)入邊級別，選定葉瓣上的一條邊，選擇“環(huán)形”選擇葉瓣上所有的邊，最后選擇“移除”，將這些邊移除掉：

步驟9：鏡像復(fù)制該實(shí)體，軸向的選定視情況而定，鏡像完成后，將其中一個(gè)球瓣附加另一個(gè)球瓣，使這兩個(gè)實(shí)體變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)體。

步驟10：根據(jù)現(xiàn)實(shí)中繡球部件的穿插關(guān)系，利用旋轉(zhuǎn)工具和鏡像，再復(fù)制8個(gè)繡球部件。如圖3所示。

圖3 完成球瓣的復(fù)制

2.2 球體分解動畫制作

需要做的動畫效果是，繡球的六個(gè)球瓣進(jìn)行逐個(gè)分離，然后將球瓣展成平面，接著平面恢復(fù)成球瓣，部件與部件進(jìn)行大小比較，最后六個(gè)球瓣組合成完整繡球。

步驟1：在制作繡球主體動畫前，先將所有球瓣的葉瓣都分離出來：

步驟2：分別給各自的球瓣以及球瓣所對應(yīng)的兩個(gè)葉瓣鏈接到新建的相應(yīng)虛擬對象上，鏈接完成后，打開自動關(guān)鍵幀記錄這些虛擬對象的位移動畫，每一個(gè)虛擬對象做“背離球心”的動畫，根據(jù)不同方向的球瓣在X軸、Y軸、Z軸輸入-65或65。如圖4所示。

步驟3：球瓣的動畫制作過程：

繡球的葉瓣長度是繡球的球體周長的1/4，而制作球瓣的正圓直徑與繡球直徑一致，所以，繡球的葉瓣長度也等同于制作球瓣正圓周長的1/4，用圖形樣條線畫出如下比例關(guān)系圖如圖5所示。

圖4 給葉瓣添加虛擬對象

步驟4：調(diào)出建模時(shí)畫的葉瓣圖形或通過計(jì)算得到的葉瓣圖形來制作“葉瓣展成平面”動畫。首先，調(diào)整好之前分離出來的葉瓣的調(diào)整軸，背離球瓣反方向旋轉(zhuǎn)90度。葉瓣由曲面變?yōu)槠矫娴淖龇ㄊ?，將葉瓣轉(zhuǎn)化為可編輯多邊形，進(jìn)入頂點(diǎn)級別后，打開自動關(guān)鍵幀，將葉瓣上每一個(gè)頂點(diǎn)用3.0捕捉到葉瓣圖形樣條線上與它對應(yīng)的頂點(diǎn)。

步驟6：制作好這兩個(gè)關(guān)鍵幀后，在需要葉瓣發(fā)生動畫的前20幀左右復(fù)制移動第一幀，以確保動畫發(fā)生前葉瓣的形態(tài)不發(fā)生變化。

步驟7：展開球瓣動畫過程：

展開球瓣與展開葉瓣的制作原理一樣，也是將一個(gè)元素的頂點(diǎn)捕捉到展開后所成形狀的圖形樣條線（半徑為60的24邊多邊形）的相應(yīng)頂點(diǎn)上。在展開動畫前，需要將球瓣中間相連的點(diǎn)斷開，斷開之后，將臨近兩個(gè)分離的頂點(diǎn)焊接，最后打開自動關(guān)鍵幀開始記錄動畫。

步驟8：平面復(fù)原成球瓣動畫是球瓣展成平面動畫的逆向動畫，所以復(fù)制之前所做的所有球瓣展開動畫的關(guān)鍵幀后，逆向拖動“選擇范圍”即可。

2.3 貼圖材質(zhì)

給葉瓣和球瓣加材質(zhì)，首先是給它們加UV展開，保存uvw文件（作用是可以讓其他的葉瓣加載這個(gè)文件），然后導(dǎo)出貼圖文件（可將導(dǎo)出的圖像文件拿去Photoshop中做修改）。繡球模型貼圖后效果如圖5所示。

至此，繡球的3D模型及動畫制作已經(jīng)完成，為了能夠?qū)⒋?D動畫過程以視頻作品的方式呈現(xiàn)，需要使用攝像機(jī)及后期合成制作來設(shè)置跟隨效果和播放效果等。可以將繡球置于圓形路徑中央，利用路徑約束把攝像機(jī)鏈接到圓形路徑上，并對攝像機(jī)做圓周動畫，可以得到一種觀察繡球自轉(zhuǎn)的動畫效果。再將3D Max渲染完成后的序列幀導(dǎo)入到視頻剪輯軟件中編輯，使配音與動畫匹配到相應(yīng)的時(shí)間軸上。

圖5 葉瓣與球瓣關(guān)系圖

圖6 賦予繡球模型材質(zhì)效果

3 結(jié)語

繡球是壯族的一種具有民族特色的民間手工藝品。隨著旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，繡球也發(fā)展成為特色旅游商品。利用計(jì)算機(jī)三維技術(shù)，制作出繡球的三維模型和結(jié)構(gòu)分解合成的動畫，不僅能“仿真”繡球，還能流暢地表達(dá)出繡球的結(jié)構(gòu)特征和制作流程。繡球數(shù)字化的意義在不僅展現(xiàn)了繡球的結(jié)構(gòu)原理、制作流程，還宣傳和推廣其文化價(jià)值。達(dá)到使更多對廣西繡球感興趣的人加入到繡球制作DIY的行列中，體驗(yàn)繡球制作的樂趣，又促進(jìn)繡球文化的傳播的目的。

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