三維角色日常動畫制作Maya課件-第1章 三維動畫基礎(chǔ)

Maya三維動畫制作數(shù)字媒體藝術(shù)特色高水平骨干專業(yè)群建設(shè)課程模塊名稱：三維動畫基礎(chǔ)三維動畫基礎(chǔ)課程介紹本章學(xué)習(xí)Maya軟件概述及Maya應(yīng)用領(lǐng)域，熟悉Maya軟件界面，重點學(xué)習(xí)Maya動畫類型、動畫概述、三維動畫制作流程、角色動畫制作流程，學(xué)習(xí)三維動畫制作需要掌握的動畫十二法則。認(rèn)識Maya及應(yīng)用領(lǐng)域三維動畫的相關(guān)理論知識掌握動畫十二法則動畫十二法則應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點教學(xué)難點CONTENT目錄項目實施學(xué)習(xí)活動1：Maya軟件概述學(xué)習(xí)活動2：Maya新增功能學(xué)習(xí)活動3：Maya動畫類型學(xué)習(xí)活動4：動畫十二法則CONTENT目錄項目實施學(xué)習(xí)活動1：Maya軟件概述學(xué)習(xí)活動2：Maya新增功能學(xué)習(xí)活動3：Maya動畫類型學(xué)習(xí)活動4：動畫十二法則1.1Maya軟件介紹

Maya是目前世界上最為優(yōu)秀的三維建模、影視動畫、游戲設(shè)計、電影特效渲染高級制作軟件。該軟件曾獲得過奧斯卡科學(xué)技術(shù)貢獻獎。Autodesk公司每年都進行軟件版本的更新與完善，Maya經(jīng)歷了數(shù)十多次版本的更新，一直到現(xiàn)在我們所使用的AutodeskMaya2020版本。1.2Maya的應(yīng)用領(lǐng)域Maya能夠快速高效地制作逼真的角色、無縫的CG特效和令人驚嘆的游戲場景，被廣泛應(yīng)用于動畫片制作、電影場景角色制作、電影特技、電視欄目包裝、電視廣告、角色動畫、游戲設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域。1.2Maya的應(yīng)用領(lǐng)域Maya軟件從誕生起就參與了多部國際大片的制作，從早期的《玩具總動員》、《變形金剛》到后來熱映的《阿凡達》、《功夫熊貓3》、《海洋奇緣》等眾多國際知名影視作品的動畫和特效都有Maya的參與制作。CONTENT目錄項目實施學(xué)習(xí)活動1：Maya軟件概述學(xué)習(xí)活動2：Maya新增功能學(xué)習(xí)活動3：Maya動畫類型學(xué)習(xí)活動4：動畫十二法則2.1Modeling(建模模塊）多邊形重新劃分網(wǎng)格和重新拓?fù)淅眯碌摹爸匦聞澐志W(wǎng)格”(Remesh)和“重新拓?fù)洹?Retopologize)命令，建模師可以花費更少的時間來清理模型?！熬W(wǎng)格”(Mesh)菜單中新增的兩個新命令，可用于輕松修復(fù)拓?fù)浠驅(qū)⑼負(fù)涮砑拥竭x定網(wǎng)格。只需選擇組件或整個網(wǎng)格并運行重新劃分網(wǎng)格(Remesh)即可添加細(xì)節(jié)并在曲面上均勻分布邊，然后對曲面運行重新拓?fù)?Retopologize)以將其所有面轉(zhuǎn)變?yōu)樗倪呅危鐖D所示。這樣可以節(jié)省數(shù)小時甚至數(shù)天時間，避免費力的手動建模，提高其工作效率。2.2Rigging(綁定模塊）Maya2020版本中對綁定模塊進行了改進，對于綁定師和角色TD(技術(shù)總監(jiān))，我們提供了新的矩陣驅(qū)動工作流以及新的包裹變形器。2.3Aniamtion(動畫模塊）Maya2020版本中新增了60多個動畫功能，在這里不一一贅述，這里重點介紹一下關(guān)于動畫模塊的動畫工作流增強功能，它極大提高了動畫師的工作效率。2.3Aniamtion(動畫模塊）啟用新的“自動捕捉關(guān)鍵幀”首選項（窗口>設(shè)置/首選項>首選項>時間滑塊，以簡化動畫工作流程。啟用“自動捕捉關(guān)鍵幀后，在“時間滑塊”和“曲線圖編輯器”中移動或縮放關(guān)鍵幀時會將選定的關(guān)鍵幀自動捕捉到最近的整幀。此工作流程還支持破壞性縮放。如果在縮放期間兩個關(guān)鍵幀落在同一幀上，它們將合并為一個關(guān)鍵幀。2.3Aniamtion(動畫模塊）曲線圖編輯器改進Maya2020版本中對曲線圖編輯器(GraphEditor)相關(guān)命令進行了大量更新，使其在Maya2020中自定義程度更高且更直觀。2.4FX(特效模塊）Maya2020版本特效模塊中新增了適用于Maya的BifrostExtension插件，提供了可顯著提高性能的新版Bifrost以及多個新的預(yù)構(gòu)建圖表。Bifrost

是一種全新的程序節(jié)點圖，用于創(chuàng)建模擬效果和自定義行為。它包括示例場景和復(fù)合，以及面向燃燒、布料和粒子模擬的解算器。利用新的

Bifrost曲線圖編輯器，可以在工作室內(nèi)部甚至站點（例如

BifrostAREA論壇）中輕松地概念化、試驗、迭代和打包效果，并最終與其他美工人員共享，如圖所示。2.5Rendering(渲染模塊）Maya2020版本推出了全新的ArnoldGPU渲染，ArnoldforMaya(MtoA)版本4.0.0（使用Arnold6核）現(xiàn)在可用于在CPU和GPU上進行產(chǎn)品級渲染，全新的渲染設(shè)置系統(tǒng)使用基于鏡頭的覆蓋和模板簡化了復(fù)雜場景的管理。Maya2020中內(nèi)置了集成式Arnold（阿諾德渲染器），它是一款高級的、跨平臺的渲染API，它是基于物理光線追蹤算法的電影級別渲染器，它可以渲染高質(zhì)量的圖像。Arnold在保證優(yōu)秀的渲染品質(zhì)的同時，在速度、易用性和學(xué)習(xí)門檻方面都遠(yuǎn)超Renderman渲染器和MentalRay渲染器。2.5Rendering(渲染模塊）“燈光編輯器”(LightEditor)改進用戶可以使用以下功能輕松添加或禁用燈光，以及覆蓋渲染層中的燈光屬性，如圖所示。2.5Rendering(渲染模塊）渲染設(shè)置現(xiàn)在可以覆蓋漸變紋理的每個位置標(biāo)記上的屬性（例如其顏色、位置和噪波控件）來覆蓋對象上的著色，如圖所示。此外，Maya

2020版本還更新了“緩存播放功能”(CachedPlayback)，音頻管理功能等。CONTENT目錄項目實施學(xué)習(xí)活動1：Maya軟件概述學(xué)習(xí)活動2：Maya新增功能學(xué)習(xí)活動3：Maya動畫類型學(xué)習(xí)活動4：動畫十二法則Maya動畫類型動畫是一門以技術(shù)和藝術(shù)相結(jié)合的學(xué)科，因此進行動畫創(chuàng)作前需要我們系統(tǒng)的了解動畫的技術(shù)類型，Maya動畫技術(shù)的類型主要包括關(guān)鍵幀動畫、骨骼動畫、路徑動畫、受驅(qū)動關(guān)鍵幀動畫、攝影機動畫、約束動畫、動捕動畫、動力學(xué)動畫、表達式動畫、非線性動畫等多種類型。我們可以根據(jù)不同的情況選擇不同的動畫技術(shù)類型，高效的完成工作任務(wù)。3.1二維動畫二維動畫一般指傳統(tǒng)的手繪動畫，主要應(yīng)用的是Animate(Flash)動畫技術(shù)。二維動畫是每秒24張的動畫，需要手繪一張一張的畫，當(dāng)然在制作過程中也分為一拍二、一拍三、一拍一，一拍一就是每秒24張，這種動畫相當(dāng)流暢，人物的動作很自然，典型的就是迪斯尼動畫，大多數(shù)情況采用一拍一。一拍二也就每秒12張，它沒有24張的動畫順暢，但是節(jié)約了一倍的時間，日本動畫常常這樣制作，不過現(xiàn)在很多動畫都是結(jié)合方式（一拍一加一拍二）進行制作，二維動畫影片，如圖所示。3.2三維動畫三維動畫又稱3D動畫，它是隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一項新興技術(shù)，它主要是采用計算機三維技術(shù)生成的一系列內(nèi)容連續(xù)的動態(tài)畫面。三維動畫和二維動畫的核心運動規(guī)律理念是完全相同的，只是實現(xiàn)的工具不一樣。三維動畫因為它比二維動畫更直觀，更能給觀賞者以身臨其境的感覺，由于其準(zhǔn)確性、真實性以及可操作性，三維動畫技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用在各個行業(yè)領(lǐng)域。目前三維動畫技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展正在迅速崛起，三維動畫影片，如圖所示。3.3三維動畫制作流程三維動畫的制作流程是一個比較復(fù)雜且系統(tǒng)的流程，主要可以概括為：前期策劃、文學(xué)劇本、分鏡頭設(shè)計、人物設(shè)定、造型設(shè)計、三維角色建模、三維材質(zhì)貼圖制作、角色骨骼綁定、角色動畫制作、影片渲染合成等制作環(huán)節(jié)。通常利用Maya軟件制作一個游戲角色項目流程相對簡單。例如，動作冒險游戲DarksidersⅡ《暗黑血統(tǒng)2》里的烏鴉教父(Crowfather)角色制作流程可以概括如圖所示。3.4角色動畫制作流程在CG動畫項目制作中，角色動畫制作是三維動畫制作步驟中非常重要的一個環(huán)節(jié)，通常角色動畫制作流程可以主要分為STORYBOARDS(動畫故事版)、LAYOUT(動畫分鏡)、ANIMATION(動畫關(guān)鍵幀)、FINAL(動畫鏡頭渲染)四個環(huán)節(jié)，如圖所示。CONTENT目錄項目實施學(xué)習(xí)活動1：Maya軟件概述學(xué)習(xí)活動2：Maya新增功能學(xué)習(xí)活動3：Maya動畫類型學(xué)習(xí)活動4：動畫十二法則動畫十二法則動畫十二法則是迪士尼前輩們經(jīng)過數(shù)十年的創(chuàng)作經(jīng)驗提煉出來的，它不但為動畫學(xué)習(xí)者提供了入門指導(dǎo)，而且還能有效的指導(dǎo)動畫作品的創(chuàng)作。如今這些法則已是無論二維動畫專業(yè)或三維動畫專業(yè)角色動畫師心中的“金科玉律”，是業(yè)余動畫師要進入專業(yè)領(lǐng)域的最基本的專業(yè)知識。這里推薦讀者認(rèn)真研讀一下曾獲奧斯卡獎的迪斯尼著名動畫導(dǎo)演理查德·威廉姆斯編著的《動畫人生存手冊》，如圖所示。它被譽為動畫人的“圣經(jīng)”，它是一本深入解析動畫原理制作技巧的權(quán)威動畫教材，不論是初學(xué)者還是專業(yè)動畫師、傳統(tǒng)二維動畫或是三維動畫，幾乎是每個學(xué)習(xí)動畫的人必看的一本書。4.1擠壓拉伸擠壓拉伸原則是物體總體積是不變的。擠壓和拉伸可以賦予所要表現(xiàn)的物體生命，使其不再顯得僵硬。簡單來說，擠壓和拉伸實際上是用來表示物體的彈性的。物體受到力的擠壓，產(chǎn)生拉長或者壓扁的變形狀況，再加上夸張的表現(xiàn)方式，使得物體本身看起來有彈性、有質(zhì)量、富有生命力，因此較容易產(chǎn)生戲劇性。最經(jīng)典的代表是小球彈跳，相同的原理也可以用此方式應(yīng)用到角色上，如圖所示。4.2預(yù)備緩沖作用力等于反作用力，這個定律是理解預(yù)備動畫的關(guān)鍵所在。角色每做一個動作，都需要搭配一個微妙的反方向的預(yù)備動畫。預(yù)備動畫通俗點說就是，為了使動作更形象生動、更有力量，在進行既定方向的主動作前應(yīng)該先有一個小幅度的反向運動。如圖所示。4.3構(gòu)圖布局戲劇是經(jīng)由編劇和導(dǎo)演設(shè)計安排出來的，動畫更是如此，因為動畫的所有動作安排與構(gòu)圖，都是需要靠動畫師的手創(chuàng)造出來，所以在三維動畫中的構(gòu)圖、分鏡、動作、走位都需要仔細(xì)的設(shè)計安排，避免在同一時間又過多瑣碎的動作與變化。最重要的還是精心設(shè)計好每一個鏡頭與動作，經(jīng)過設(shè)計之后，不僅可讓動畫整體更好，也可以省去許多不必要的成本浪費，如圖所示。4.4連續(xù)動作與關(guān)鍵動作連續(xù)動作法，就像字面意思所說的，只需從起點開始制作，然后連貫地向發(fā)展方向繼續(xù)制作。而關(guān)鍵動作法，不需要做成連貫的系列鏡頭，可以從第一個動作開始，或者從最后一個動作開始，或者從中間某個地方開始,選好并設(shè)定好動作之后，然后再去填補它們之間的空缺。在動作與動作之間加入過渡幀，直到使動作流暢而緊湊。在三維動畫中，這兩種方法依然使用，最理想的是兩種方式的綜合，如圖所示。4.5動作跟隨重疊動作跟隨指的是角色主體的“附屬物”，其動作是相對獨立的，動作時不能與角色主體的動作同步處理，而是會出現(xiàn)動作延遲的物理現(xiàn)象。在制作三維動畫的角色動作時，既要考慮角色主體的動作，還要考慮角色附屬物體本身的重量、質(zhì)感和空氣的阻力等因素。動作重疊則是指角色肢體各部位在表演動作過程時，各個部分不會同時發(fā)生于結(jié)束，而是根據(jù)主被動及跟隨關(guān)系做不同步的現(xiàn)象。重疊運動可以增加運動的自然與真實感，并能提升角色的力量感，是非常重要的動畫法則之一。如圖所示。4.6慢入慢出一般動作在開始與結(jié)束時速度較慢，中間過程速度較快一些，因為一般動作并非等速度運動，這是正常的物理現(xiàn)象。青蛙的跳躍動畫在制作中加入慢入慢出效果，如圖所示。4.7弧形運動但凡所有會動的生物，其組成的任何部分之運動軌跡皆為平滑的弧形曲線。人在跳躍時身體的弧線運動，要注意前后變化，把握加減速，充分考慮重力、空氣阻力、摩擦力和力的傳遞等對弧線運動的影響，這樣才能更好地體現(xiàn)動作優(yōu)美的韻律感，如圖所示。4.8次要動作次要動作是指依附在主要動作之下的細(xì)微動作，雖然是屬于比較微小的動作，但實際上卻有畫龍點睛的效果。第二動作并非不重要的動作，而是強化主要動作的關(guān)鍵，不僅可以使角色更生動真實，更可讓角色感覺有生命，如圖所示。4.9動畫節(jié)奏動作的節(jié)奏就是速度的快慢，過快或者過慢都會讓該動作看起來不自然，而不同的角色也會有不用的節(jié)奏，因為動作的節(jié)奏會影響到角色的個性，也會影響到動作自然與否。動畫的靈魂就是物體與角色的運動，而控制運動的關(guān)鍵就是動作的節(jié)奏與重量感。如圖所示。4.10動畫夸張利用擠壓與伸展的效果、夸張的肢體動作、或是以加快或放慢動作來增強角色的情緒及反應(yīng)，這是動畫有別于一般表演的重要因素，如圖所示。4.11動畫姿勢生動、有趣、自然的動畫姿勢是良好動畫的要素之一。動畫的制作，視覺