淺談maya動(dòng)畫曲線的概念及在動(dòng)畫中的應(yīng)用

王強(qiáng) 項(xiàng)陽

摘 要：在我們的日常生活中，每個(gè)人、每個(gè)動(dòng)物乃至被風(fēng)吹起的樹葉，自然界每時(shí)每刻都在運(yùn)動(dòng)。而對(duì)動(dòng)畫制作來說，做好每一個(gè)關(guān)鍵幀和中間幀動(dòng)畫是至關(guān)重要的。除了調(diào)節(jié)關(guān)鍵幀之外，可以通過對(duì)maya動(dòng)畫曲線的調(diào)節(jié)來模擬生活中柔滑、優(yōu)美的運(yùn)動(dòng)軌跡和速率，使我們調(diào)節(jié)的動(dòng)畫更加流暢，動(dòng)作慣性、力度等更加符合自然規(guī)律，曲線運(yùn)動(dòng)更加準(zhǔn)確、真實(shí)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)畫曲線;關(guān)鍵幀;動(dòng)作細(xì)節(jié)

在傳統(tǒng)二維動(dòng)畫中，大多數(shù)動(dòng)畫人一般是先做好關(guān)鍵幀，然后添加過渡幀，也就是中間幀的方法，來使運(yùn)動(dòng)更加自然、不掉幀。但是采取這樣的制作方法會(huì)有一個(gè)缺陷，就是動(dòng)作的曲線型運(yùn)動(dòng)得不到表現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)速率得不到有效的控制。舉個(gè)例子來說，我們做一個(gè)皮球的拋出動(dòng)畫，如果運(yùn)用傳統(tǒng)的辦法，添加拋出到最高點(diǎn)的關(guān)鍵幀，再做出到達(dá)地面的關(guān)鍵幀，采取添加中間幀的方法，做出的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)際上是一個(gè)多邊形運(yùn)動(dòng)。中間幀越多，越接近曲線，卻無法達(dá)到準(zhǔn)確的拋物線運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)動(dòng)速率也無法得到有效的控制。而在動(dòng)畫軟件maya中，由于動(dòng)畫曲線編輯器的應(yīng)用，能夠使這一點(diǎn)得到有效解決。通過對(duì)maya軟件動(dòng)畫曲線的調(diào)節(jié)，可以自然地模擬出曲線動(dòng)畫和手臂隨動(dòng)等真實(shí)、自然的生活細(xì)節(jié)。

動(dòng)畫曲線編輯器的編輯原理是運(yùn)用數(shù)學(xué)上函數(shù)的形式來工作，也就是一個(gè)圖表，由于maya是三維制作軟件，所以包括x軸、y軸和z軸。x軸為長度距離，y軸為高度軸向距離，z軸為寬度軸向距離。而在maya動(dòng)畫曲線編輯器中，每條坐標(biāo)軸都有自己的坐標(biāo)。x軸代表時(shí)間，y軸代表在此軸向上運(yùn)動(dòng)的距離。顯而易見，如果曲線越陡，就說明物體運(yùn)動(dòng)越快。曲線越緩，物體運(yùn)動(dòng)得越慢。在動(dòng)畫曲線編輯器中，還提供了幾種自帶的曲線方式，方便我們?cè)谥谱鲃?dòng)畫時(shí)直接運(yùn)用。

首先是spline（樣條曲線）。它的效果是可以使兩個(gè)關(guān)鍵幀之間采用光滑曲線的方式過度。這種曲線通俗地講就是兩個(gè)關(guān)鍵幀之間可以做出拋物線那種曲線，比如一根木條，如果用力掰它的兩端，木條就會(huì)彎曲。而木條的彎曲是一條類似拋物線的曲線，而不是直線。如果把木條的兩端當(dāng)作關(guān)鍵幀，也就是中間的關(guān)鍵幀會(huì)以拋物線或曲線的形式過渡。第二種是clamped（夾具曲線）。這種曲線是當(dāng)相鄰兩個(gè)關(guān)鍵幀非常接近時(shí)，它們之間采取直線方式過渡;當(dāng)相鄰兩個(gè)關(guān)鍵幀距離較遠(yuǎn)時(shí)，采用光滑方式過渡。也就是說，相鄰兩個(gè)關(guān)鍵幀較遠(yuǎn)時(shí)，采取像樣條曲線一樣的曲線過渡;而兩個(gè)關(guān)鍵幀較近時(shí)，采取直線的方式過渡。直線過渡，也就是傳統(tǒng)的勻速運(yùn)動(dòng)。這種曲線可以用作人類的走路，如果腳步抬得比較高，就是曲線運(yùn)動(dòng);如果腳步較小，過渡的曲線運(yùn)動(dòng)會(huì)使人感覺飄，不自然，像跳舞。當(dāng)腳步落地時(shí)，就可以用直線過渡方式使腳步直接落下。linear（線性直線）是兩個(gè)關(guān)鍵幀之間采取直線方式過渡，也就是勻速運(yùn)動(dòng)。flat（平直曲線）是指關(guān)鍵幀之間切線的入切方向和出切方向都是水平方向。就是說這種運(yùn)動(dòng)軌跡為先慢，后快，再慢。這種曲線可以模擬汽車啟動(dòng)后由于慣性先慢，后快速行駛，最后又剎車變慢那種動(dòng)畫。stepped（步進(jìn)曲線）這種曲線可使關(guān)鍵幀之間采取跳轉(zhuǎn)的方式過渡。這種動(dòng)畫可以模擬瞬間移動(dòng)這種動(dòng)畫。如一個(gè)人物突然出現(xiàn)在另一個(gè)地方，也就是沒有中間幀，直接轉(zhuǎn)移到下一個(gè)關(guān)鍵幀。plateau（穩(wěn)定曲線）這種曲線也是夾具曲線和平直曲線的組合，一般用處不多，前幾種曲線運(yùn)動(dòng)基本包含了所有運(yùn)動(dòng)方式。當(dāng)然，曲線也可以手動(dòng)調(diào)整。在制作動(dòng)畫電影中，動(dòng)畫曲線的運(yùn)用是十分頻繁的，尤其在迪士尼動(dòng)畫電影中，動(dòng)畫曲線的運(yùn)用起到了至關(guān)重要的作用。例如，《長發(fā)公主》《功夫熊貓》《冰河世紀(jì)》等動(dòng)畫大片，都運(yùn)用了關(guān)鍵幀和動(dòng)畫曲線的配合。在有些電影中還運(yùn)用了動(dòng)作捕捉技術(shù)，就是在人的關(guān)節(jié)點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)點(diǎn)上安裝磁片，然后通過演員來表演動(dòng)作。這些磁片就是記錄關(guān)鍵幀的點(diǎn)。當(dāng)演員表演時(shí)，運(yùn)用身體捕捉和面部捕捉技術(shù)把演員的表演加到角色模型上，實(shí)現(xiàn)演員和動(dòng)畫角色的一體化。這樣的好處是顯而易見的，省去了手動(dòng)制作關(guān)鍵幀的煩瑣工作，并節(jié)約了時(shí)間。但是對(duì)于特別夸張的動(dòng)作，如功夫熊貓翻跟頭、腦袋變大等，就需要調(diào)節(jié)動(dòng)畫曲線，才能模擬出夸張而符合現(xiàn)實(shí)規(guī)律的動(dòng)作。所以動(dòng)畫曲線在動(dòng)畫電影中的應(yīng)用還是非常廣泛的。

當(dāng)今一些動(dòng)畫軟件技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，制作動(dòng)畫當(dāng)中三維軟件技術(shù)充當(dāng)著十分重要的角色，幾乎所有的三維動(dòng)畫和影視作品都能看到三維技術(shù)的參與使用及動(dòng)畫曲線的運(yùn)用。針對(duì)具體項(xiàng)目要求，利用三維軟件和動(dòng)畫曲線或者找到如動(dòng)作捕捉等插件的開發(fā)來制作一些特殊效果，如《阿凡達(dá)》《復(fù)仇者聯(lián)盟》等。雖然每個(gè)公司都開發(fā)了適合自己的插件方法，但是目標(biāo)只有一個(gè)：做好作品，做好動(dòng)作。所以只有學(xué)好基礎(chǔ)，開拓創(chuàng)新，才能制作出優(yōu)秀的動(dòng)畫作品，屹立于世界優(yōu)秀動(dòng)畫之林。

動(dòng)畫曲線在制作動(dòng)畫時(shí)起著至關(guān)重要的作用，在動(dòng)畫中起到了防止機(jī)械化、模擬大自然的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、增加生活運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)等作用。作為動(dòng)畫的潤滑劑，它簡潔方便，用法通俗易懂，可以增加畫面節(jié)奏感，它的函數(shù)算法使其可以模擬任何動(dòng)畫，可以循環(huán)，可以復(fù)制。由于其方便、快捷、靈活等的特性，被廣大動(dòng)畫公司所接受和應(yīng)用?？梢哉f，有maya動(dòng)畫存在，就有動(dòng)畫曲線的調(diào)節(jié)。所以，在制作動(dòng)畫中，要善于分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立巧妙的動(dòng)畫關(guān)鍵幀，善于運(yùn)用動(dòng)畫曲線編輯器，調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)節(jié)奏，才能制作出自然、豐富、優(yōu)秀的動(dòng)畫作品。

作者簡介：王強(qiáng)（1961—），男，多倫多大學(xué)工業(yè)工程碩士，斯坦福大學(xué)數(shù)學(xué)系訪問學(xué)者，北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院數(shù)字藝術(shù)系副主任，吉林藝術(shù)學(xué)院動(dòng)漫學(xué)院研究生導(dǎo)師，研究方向：動(dòng)畫藝術(shù)創(chuàng)作。

項(xiàng)陽（1992—），男，吉林藝術(shù)學(xué)院研究生在讀，acaa認(rèn)證影視動(dòng)畫師，研究方向：動(dòng)畫藝術(shù)創(chuàng)作。