三維立體圖像的設(shè)計(jì)與制作上

三維立體圖像的設(shè)計(jì)與制作上

動畫行業(yè)是朝陽市獨(dú)特的吸引人且市場巨大的行業(yè)之一。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展,三維動畫處理技術(shù)越來越多,功能也越來越強(qiáng)。通過這些可視話的技術(shù),就可以很方便的制作出各種各樣的三維物體,并可以隨心所欲地對其進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)及變形,從而制作出精美的三維立體圖像。Maya三維動畫制作軟件技術(shù)之一。Maya是目前電腦動畫業(yè)所關(guān)注的焦點(diǎn)之一。Maya是由Alias/Wavefront在工作站技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代產(chǎn)品,只能運(yùn)行于WindowsNT上。其造型和渲染具佳,甚至超過Softimage,特別是其造型功能可謂出神入化。在命令面板、操作、工作方式上與3DStudioMAX有很多相近之處。其專長于角色動畫制作,并有強(qiáng)大的建模功能。但其入門比較困難。以下面從六個方面分別加以研究。一、人物動畫特性Maya所提供的直觀工作環(huán)境中,人物都是栩栩如生的。在這里,建模與設(shè)置順滑的模型動畫是較方便的。我們可以把多種內(nèi)嵌行為或高級控制加入到每一次的數(shù)字創(chuàng)作中,如圖1-1、圖1-2和圖1-3所示。其人物動畫特性包括以下幾點(diǎn):·可儲存、可動畫、可重新排序的多種變形工具。·一整套用以精確控制人物動畫的反向運(yùn)動學(xué)工具?！せ谌舾扇诤闲螒B(tài)(Blendshapes)的面部表情動畫控制?！ひ徽灼つw工具·對人物任一屬性的細(xì)微表情控制·內(nèi)置運(yùn)輸和捕捉支持·集成聲音同步·模型上的縫合曲面,即使是在復(fù)雜的變形動畫中也保持連續(xù)性。這個人物從草圖到效果圖到制作出三維動畫的造型,主要就是MAYA通過建模之后,利用了其中角色變形器里的混合形狀,網(wǎng)格,群,搖動以及各種非線形變形器等的功能來實(shí)現(xiàn)人物的逼真的形態(tài)造型。二、模型與動力學(xué)應(yīng)用粒子系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今動畫軟件的重要組成部分,它的豐富程度也就成為動畫軟件功能強(qiáng)弱的集中體現(xiàn)。Maya有著非常強(qiáng)大的粒子系統(tǒng),它擁有許多完備的參數(shù)設(shè)置,可以任意的根據(jù)建模的形狀定義粒子的形態(tài),在很大程度上增強(qiáng)了粒子系統(tǒng)的靈活性和藝術(shù)表現(xiàn)力。例如:水流緩緩流下水車、小球擊中磚墻并碎裂開來、星系相撞等等.如下圖2-1所示。Maya為實(shí)現(xiàn)上述種種效果提供了一個豐富的工具庫,使得動畫師可以簡便的設(shè)置模型或粒子關(guān)系,來精確的模擬真實(shí)世界中存在的一些作用力(如磨擦、重力和風(fēng)),而這在過去要花上幾個小時的時間用關(guān)鍵幀方法才能實(shí)現(xiàn)。用動力學(xué)的應(yīng)用可以用一個打保齡球的動畫來加以說明。首先建一個保齡球的場景,(有保齡球,保齡球的瓶子和地面)。然后定義保齡球及保齡球的瓶子都是主動剛體,地面是被動剛體,同時定義瓶子和地面發(fā)生碰撞,再給保齡球加一個拉力,并給整個場景加一個重力。當(dāng)保齡球受拉力的影響打向保齡球瓶子之后,Maya會自動算出它們倒下的姿勢和地面發(fā)生碰撞后的結(jié)果。而這一切都不用定關(guān)鍵幀,是通過Maya的動力學(xué)自動算出與真實(shí)世界一樣結(jié)果。在這個動畫里,還可以通過設(shè)定保齡球碰撞時的速度,角度和旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)一打便有瓶子全部倒下的好成績。三、模塊9mea1.采用“復(fù)雜模型”修改來修改其內(nèi)容Artisan工具我們能隨意的雕刻N(yùn)URBS面,從而生成各式各樣繁復(fù)的形象。通過數(shù)字化的輸入設(shè)備,如數(shù)字筆等更可以隨心所欲地制作復(fù)雜的模型。Maya的Artisan為動畫師提供了創(chuàng)造性的控制方式,用這種現(xiàn)代創(chuàng)作方式來修改模型,選擇控制點(diǎn)或指定簇的權(quán)重等,其具有傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作過程中所用到的畫筆,雕塑工具一樣的直觀效果。。采用Artisan,可以將柔體的不同部位“畫上”不同的目標(biāo)權(quán)重,或在NURBS曲面上“畫出”粒子發(fā)生器。就像捏橡皮泥般地捏出一個想像的造型。見圖3-12.“泥地”的破局以前若要想惟妙惟肖地生成“燈火升騰起的煙霧漸漸變成一個妖怪”、“泥地中的一串腳印”、“火?！被颉皣姎庖嫖矚狻边@些效果是很困難的。而MayaF/X可以簡便地生成靈活的軟性物體和復(fù)雜的粒子系統(tǒng),使其與真實(shí)世界的物理運(yùn)動相一致,并與場景中其它模型協(xié)調(diào)作用。3.機(jī)械裝置的準(zhǔn)確度MayapowerModeler是Maya人物建模工具的完美補(bǔ)充。提供了在設(shè)計(jì)真實(shí)世界機(jī)械裝置時所必須的精確度。使得要求的每個精確數(shù)值皆不差分毫。四、生產(chǎn)工具1.混合變形變形材料MayaCloth是Maya中的一種布料模擬和仿真的軟件工具。三維動畫師可以利用它創(chuàng)建真實(shí)生動的布料。比如為動畫中的三維形象制作各種上衣、裙子、褲子、飄帶、披肩等布制或其他材料制作的柔性飾物。還可以應(yīng)用動力學(xué)系統(tǒng)對布料對象的動態(tài)動作進(jìn)行模擬和仿真,制作出現(xiàn)實(shí)世界中布制物品的運(yùn)動效果。MayaCloth不但能為設(shè)計(jì)的角色配上柔軟飄逸的時裝,而且還能制作許多其它類型的布料,包括被單、被褥、帷帳、旗幟、皮革等所有類型的織物。最重要的是它可以把這些虛織物制作成迷人的柔體動畫。MaYa的布料有很多好的動力學(xué)效果,使用混合變形創(chuàng)建角色衣服的褶皺就是比較好的一種方案。如圖4-1所示。其整個的工作流程如下:使用模型創(chuàng)建衣服。把創(chuàng)建的衣服轉(zhuǎn)換成多邊形模式(多邊形模式比較容易的控制褶皺)若使用一個低多變形創(chuàng)建角色然后光滑成高分辨率的模型去作動畫,則需要創(chuàng)建額外的物體去模仿褶皺。將角色和衣服綁使用光滑模式(smoothbind)綁定到骨骼上。在關(guān)節(jié)上為角色和衣服繪畫權(quán)重(paintskinweighttool)。給衣服創(chuàng)建變形節(jié)點(diǎn)(BlendShapenode)和變形目標(biāo)(MorphTarget)。拾取一個關(guān)節(jié)和褶皺在變形目標(biāo)上。在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的同時調(diào)節(jié)變形滑塊。重復(fù)步驟6-8為每個需要關(guān)節(jié)修改參數(shù).2.面去細(xì)角part的皮膚屬性parasFur是Maya2.0和2.5Unlimited版本的一個組件,利用Fur可以在多層面NURBS曲線模型上創(chuàng)建帶有紋理和陰影的逼真的毛皮和短發(fā),可以設(shè)置毛皮的屬性,如顏色、長度、寬度、禿度、透明度、凹凸、卷曲度,伸展方向等,還可以利用牽引系統(tǒng)(AttractorSystem),定出毛皮的運(yùn)動,或是毛皮對動力場的反應(yīng)。如圖4-2所示。3.iiie與移動應(yīng)用匹配Mayalive是一個非常強(qiáng)大的工具,它能把非線性編輯及后期合成的部分內(nèi)容加入三維制作過程中,解決了三維虛擬對象與視頻圖像對位合成的難題。Mayalive能自動進(jìn)行并加速完成與移動匹配的這種耗時的處理任務(wù)。匹配移動是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生(CG)場景的活動電影膠片來匹配攝像機(jī)或物體的移動。為了做到這一點(diǎn),必須重建活動場景中三維對象的復(fù)制品,它包括物體間的相對位置和場景中攝像機(jī)或物體的移動。由于與Maya集成,匹配移動過程與我們做的動畫配合得天衣無縫?？梢院苋菀椎匕袰G物體載入到場景中去,以進(jìn)行對處理的檢驗(yàn)。還可以在兩種處理中轉(zhuǎn)換,這兩種處理是:攝像機(jī)繞靜止的點(diǎn)的移動;點(diǎn)繞靜止的攝像機(jī)移動(稱之為物體跟蹤)。五、簡單的環(huán)境設(shè)置Maya的用戶界面直觀、方便,同時為高級用戶提供了所需的靈活性和全局控制性。用戶界面可以簡便地設(shè)定為只包含現(xiàn)時工作所需的部分工具。還可自行編寫簡單的MEL過程,來自動執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)或?yàn)樘囟?xiàng)目設(shè)計(jì)特定環(huán)境?？呻S意撤消或重做某一操作,直接用藝術(shù)級的三維操縱工具來調(diào)整場景的各個組成部分?；蚴抢猛戏攀降膱D形用戶界面來改變Maya內(nèi)部的基于結(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。六、輕松部分外部定位功能Maya的C++API設(shè)計(jì)使得技術(shù)導(dǎo)演們可以把為特殊創(chuàng)作任務(wù)所定制的插入程序加入到系統(tǒng)中。動畫分工的外部硬件也可隨時插入Maya,而無