利用3dsMax實現(xiàn)群組動畫的研究

摘 要：大規(guī)模群組動畫是虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的熱點之一。CS群組是用來模擬大量人物、動物和植物，并對其行為進(jìn)行控制的一種技術(shù)。結(jié)合群組動畫相關(guān)技術(shù)，詳細(xì)闡述群組動畫的實現(xiàn)方法及操作流程，研究基于代理對象的方法實現(xiàn)群組動畫，并對代理對象行為加以控制，以提高三維動畫制作效率。

關(guān)鍵詞：三維動畫軟件；CS群組；代理

隨著計算機(jī)硬件性能的提高及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，CS群組動畫技術(shù)廣泛應(yīng)用在影視作品的特效制作當(dāng)中。場景中那些對觀眾產(chǎn)生強(qiáng)烈視覺沖擊的宏大、生動的場面，都是由三維動畫軟件的群組動畫技術(shù)生成的。傳統(tǒng)的關(guān)鍵幀技術(shù)是由動畫師手工設(shè)定每個角色的具體路徑和動畫，因此需要大量的時間和人力，而隨著三維軟件功能的提升，使用群組動畫和粒子技術(shù)制作大規(guī)模的動畫場景不再是難題。本文研究使用CS群組實現(xiàn)動畫過程，探討CS的群組使用方法與操作技巧，與讀者交流，達(dá)到共同提高的目的。

一、前期準(zhǔn)備

利用三維動畫軟件角色動畫系統(tǒng)中的群組功能可以在場景中創(chuàng)建大規(guī)模的角色運(yùn)動，比如萬馬奔騰、人物聚集動畫。有些時候我們可以使用 3ds Max粒子系統(tǒng)模擬這樣的運(yùn)動，但粒子系統(tǒng)會導(dǎo)致不穩(wěn)定的運(yùn)動，產(chǎn)生角色之間的交叉和不真實的轉(zhuǎn)向等問題。使用 CS的群組系統(tǒng)能很好地解決這些問題，因此我們這里著重講解利用群組實現(xiàn)大規(guī)模場景的方法。

群組動畫就是所有角色個體的集合，所以要完成群組動畫，先要使用三維軟件3ds Max制作角色個體及角色個體動畫。群體動畫技術(shù)的一個關(guān)鍵是角色模型簡化，另一個關(guān)鍵就是角色個體動畫。它制作的好壞與否直接影響后面的群組動畫，所以盡量讓動畫流暢合理，讓角色能在不同的動作模式間產(chǎn)生千變?nèi)f化的動作，也能避免群組動畫的機(jī)械性和重復(fù)性。動畫過渡效果可以使用 “變形器”修改器來完成，以實現(xiàn)角色不同動作之間的自然平滑過渡。

二、代理對象的創(chuàng)建

群組模塊中有兩個最主要的工具，即群組和代理。如果在場景中顯示大量的角色對象，那么對計算機(jī)系統(tǒng)配置有很高要求，也會給系統(tǒng)計算帶來麻煩。3ds Max 的 CS群組中代理的出現(xiàn)可以減輕計算機(jī)負(fù)荷。CS群組系統(tǒng)的仿真計算就是使用被稱為代理的不可渲染的輔助對象來進(jìn)行的?？射秩緦ο笠院髮⒈绘溄拥竭@些輔助對象上。在3ds Max中新建面板 “輔助對象”中創(chuàng)建代理對象，然后對默認(rèn)的代理參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以修改角色運(yùn)動的速度、轉(zhuǎn)彎的角度、轉(zhuǎn)向時的權(quán)重及傾斜角度，讓代理的運(yùn)動符合角色的運(yùn)動狀態(tài)。通過合理的參數(shù)設(shè)置能得到更精細(xì)的角色運(yùn)動效果。

三、分布代理對象

目前場景中的代理對象只有一個，要創(chuàng)建成百上千的角色就需要先對代理進(jìn)行復(fù)制。先創(chuàng)建群組輔助對象，確保群組處于選中狀態(tài)，在修改面板中找到設(shè)置，單擊 “散布”按鈕，在 “克隆”選項卡中單擊 “要克隆的對象”下面的按鈕，拾取場景中的代理對象delegate001，設(shè)置想要克隆的數(shù)量，這樣就會在場景中創(chuàng)建出多個代理對象。

接下來我們要設(shè)置代理對象分布位置和代理方向。將重疊在同一位置的代理隨機(jī)分布到場景中已經(jīng)創(chuàng)建好的代理對象的表面上，也可以指定散布對象方向的選項，指定向前和向上的軸，指定一個對象作為指向的目標(biāo)對象。

四、設(shè)置行為

群組是通過一系列的行為對代理進(jìn)行控制。在群組中可以創(chuàng)建各種各樣的行為：墻排斥行為、墻搜索行為、定向行為、搜索行為、曲面到達(dá)行為、曲面跟隨行為、漫步行為、空間扭曲行為、腳本化行為、路徑跟隨行為、速度變化行為和避免行為。這些行為分別適應(yīng)了代理所代表的人物、動物的多種行為，例如模擬魚群的動作，主要用到三個行為：第一尋找目標(biāo)，用于找到并跟隨噪波控制器運(yùn)動的幾何球體；第二尋找魚群，用于找到魚群的質(zhì)心；第三魚群避讓，避免代理之間相互撞擊。此外還可以添加一個風(fēng)空間扭曲來驅(qū)動魚群，呈現(xiàn)出魚受到大海涌浪的作用。添加的 “搜索行為”，可以將任何指定為代理的靜止或運(yùn)動的目標(biāo)，在群組模擬期間朝著目標(biāo)移動，并在必要的時候進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。這樣動畫師就可以在干預(yù)較少的情況下生成復(fù)雜、流暢的群體動畫。

五、行為指定

有了行為設(shè)置后，需要指定它們到代理上，這樣群組對象才能控制代理，并生成指定的動作。因為代理將要指定相同的行為屬性，所以沒有必要分別為它們指定這些行為，可以將它們創(chuàng)建為一個組，然后統(tǒng)一指定行為。如果需要設(shè)定行為對代理影響的效果，就需要修改權(quán)重。在 “行為指定”列表的每個行為后面都有一個權(quán)重值，權(quán)重是指定的行為或認(rèn)知控制器的相對效果，指定的權(quán)重值越高，它的相對效果越明顯。

在為代理指定了行為之后，如果拖動時間滑塊，代理并沒有任何的動作，是因為沒有對這些行為進(jìn)行解算。解算后，單擊動畫播放按鈕，會發(fā)現(xiàn)所有的代理生成了跟隨目標(biāo)的動畫。

六、角色與代理關(guān)聯(lián)

創(chuàng)建了新的代理，并且進(jìn)行了模擬運(yùn)算后，就可以為全部的代理指定模型了?；氐缴⒉紒韯?chuàng)建以前的克隆方向并使用 “對象/代理聯(lián)合”鏈接，綁定相關(guān)的模型到其代理上，這樣動畫屬性可以源自它們，隱藏代理和跟隨對象[3]。在同一個群組中，我們還可以為代理設(shè)置多個組，然后為每個組指定不同的行為，這樣就可以使場景中的代理對象分組執(zhí)行不同的動作，形成更為復(fù)雜的群組聚集效果。

七、結(jié)語

在動畫教學(xué)中，首先應(yīng)從心理上打破學(xué)生對群組動畫制作的距離感與恐懼感，從簡單的實例入手，讓學(xué)生學(xué)會對群體運(yùn)動的編輯與控制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能靈活應(yīng)用群組工具，對不同規(guī)模和不同隊形的群體運(yùn)動實現(xiàn)有效控制，從而提高動畫制作的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李健，毛天露，蔣浩，等。群組動畫中的隊形約束與控制方法 [J]計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2010，（7）：1158-1165。

[2]黃晟盛。群組動畫運(yùn)動控制的研究及應(yīng)用 [D]杭州：浙江大學(xué)，2006。

[3]詹振毅。三維軟件中實現(xiàn)群組動畫的開發(fā)與應(yīng)用[J]影視技術(shù)，2004，（5）：36-38。