分析三維角色動(dòng)畫(huà)制作的關(guān)鍵技術(shù)

王 偉 （湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 313000）

分析三維角色動(dòng)畫(huà)制作的關(guān)鍵技術(shù)

王 偉 （湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 313000）

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)物質(zhì)生活的需求越來(lái)越高。三維動(dòng)畫(huà)的制作技術(shù)已成為影視劇特效、教育教學(xué)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域中的不可或缺的技術(shù)。其中三維角色動(dòng)畫(huà)制作的關(guān)鍵技術(shù)是保證三維動(dòng)畫(huà)制作的基礎(chǔ)，本文就三維角色動(dòng)畫(huà)的建模技術(shù)進(jìn)行了闡述，并將各類(lèi)建模技術(shù)的性能做了對(duì)比，以期使三維動(dòng)畫(huà)制作的技術(shù)應(yīng)用更加清晰。

三維角色動(dòng)畫(huà)建模技術(shù)；三維角色動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

三維角色動(dòng)畫(huà)的制作技術(shù)是計(jì)算機(jī)軟件與藝術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。現(xiàn)階段三維角色動(dòng)畫(huà)的制作技術(shù)被應(yīng)用于各行各業(yè)，其中三維角色動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)更是決定了動(dòng)畫(huà)制作的效果。筆者分析了動(dòng)畫(huà)角色骨骼的控制系統(tǒng)、專(zhuān)用動(dòng)畫(huà)角色制作的技術(shù)、運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)以及三維動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作生成技術(shù)，并對(duì)這四項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，旨在使動(dòng)畫(huà)師在選擇三維角色動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)時(shí)能有個(gè)清晰明確的技術(shù)對(duì)比。

一、三維角色動(dòng)畫(huà)建模技術(shù)

（一）幾何建模

現(xiàn)階段市面上進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作的三維動(dòng)畫(huà)軟件都具備各自的建模技術(shù)。其中雕刻建模技術(shù)的制作模式是三維角色動(dòng)畫(huà)制作的新技術(shù)，利用雕刻工具和筆刷可以準(zhǔn)確、快速的制作出設(shè)計(jì)者頭腦中的動(dòng)畫(huà)角色。在使用三維動(dòng)畫(huà)軟件所提供的幾何建模技術(shù)對(duì)角色模型進(jìn)行建立時(shí)，其缺點(diǎn)是制作復(fù)雜、過(guò)程繁瑣、設(shè)計(jì)效率低，這就對(duì)動(dòng)畫(huà)師在美術(shù)造型能力方面提出了較高的要求。優(yōu)點(diǎn)是此技術(shù)的使用靈活性很高，能幫助三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)者更好地發(fā)揮想象力。

（二）圖像建模

利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)動(dòng)物、演員進(jìn)行多角度拍攝，再通過(guò)相關(guān)的軟件對(duì)所拍攝的照片進(jìn)行整合，這就獲得了拍攝角色的三維模型。圖像建模技術(shù)改善了幾何建模技術(shù)建立角色模型效率低的缺陷。

（三）三維掃描

三維掃描技術(shù)可以對(duì)動(dòng)物和演員進(jìn)行掃描，并快速的得到動(dòng)物和演員影像平面各個(gè)采樣點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)以及色彩信息，從而獲取動(dòng)物和演員的三維彩色數(shù)字模型。此種建模技術(shù)，使得三維動(dòng)畫(huà)軟件所提供的幾何建模方法的建立模型缺陷得到了改進(jìn)。可是三維掃描技術(shù)的使用成本較高并不利于動(dòng)畫(huà)角色制作者想象力的發(fā)揮。

（四）專(zhuān)門(mén)的三維角色動(dòng)畫(huà)制作軟件

三維角色動(dòng)畫(huà)制作軟件能提供大量的動(dòng)物、人物以及物品的三維造型，并利用參數(shù)盤(pán)對(duì)這些三維造型的進(jìn)行調(diào)整，這樣就可以快速準(zhǔn)確的制作出所需要的動(dòng)畫(huà)角色模型。將這些角色模型導(dǎo)進(jìn)三維動(dòng)畫(huà)制作軟件中，并利用專(zhuān)門(mén)的三維角色動(dòng)畫(huà)制作軟件中的建模技術(shù)提高動(dòng)畫(huà)角色制作的效率。這種制作條件就使得動(dòng)畫(huà)角色的制作變得異常的簡(jiǎn)單而且也不用其他的硬件設(shè)備進(jìn)行技術(shù)支持。然而專(zhuān)門(mén)性軟件的使用是從三維角色造型的基礎(chǔ)上調(diào)整出來(lái)的，是有一定局限性的，并不利于動(dòng)畫(huà)角色制作者想象力的發(fā)揮。

（五）動(dòng)畫(huà)角色制作建模技術(shù)的對(duì)比

表1

二、三維角色動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

（一）動(dòng)畫(huà)角色骨骼的控制系統(tǒng)

三維動(dòng)畫(huà)角色制作軟件所提供的角色骨骼控制系統(tǒng)為動(dòng)畫(huà)角色的骨骼創(chuàng)建指定層級(jí)關(guān)系，而且還為動(dòng)畫(huà)角色的骨骼制定不同的IK或者是控制器。之后就可以對(duì)動(dòng)畫(huà)角色骨骼進(jìn)行關(guān)鍵幀的設(shè)置。這種控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是使用的靈活性很好，但是要一根一根地創(chuàng)建骨骼直至其成為骨架。對(duì)于骨骼細(xì)節(jié)的制作過(guò)程需要涉及正反運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)領(lǐng)域，而卻還要手動(dòng)進(jìn)行設(shè)置。這就使谷歌控制系統(tǒng)的工作過(guò)程繁雜，而結(jié)果卻難以預(yù)測(cè)。

（二）專(zhuān)用動(dòng)畫(huà)角色制作的技術(shù)

在三維軟件中還設(shè)置了Character Studio所提供的Bipe骨骼控制系統(tǒng)。此骨骼控制系統(tǒng)不需要利用手動(dòng)指定角色骨骼的層級(jí)關(guān)系，僅在軟件中的視圖操作中單機(jī)拖動(dòng)鼠標(biāo)就可以制作出動(dòng)畫(huà)角色的骨骼。它的優(yōu)勢(shì)在于比骨骼控制系統(tǒng)的使用更具便捷性。除此之外，Character Studio還提供了動(dòng)畫(huà)角色自動(dòng)步跡的制作。步跡制作完成后，Bipe骨骼會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)作，如再加上手動(dòng)關(guān)鍵幀的動(dòng)畫(huà)制作就會(huì)使角色增加許多動(dòng)作。

（三）運(yùn)動(dòng)捕捉

顧名思義，運(yùn)動(dòng)捕捉就是對(duì)演員的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行捕捉，并處理捕捉到的信息數(shù)據(jù)。將這些信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維動(dòng)畫(huà)角色模型中，使之驅(qū)動(dòng)三維動(dòng)畫(huà)角色模型，實(shí)現(xiàn)表演者與三維角色模型動(dòng)作的一致性。此種控制技術(shù)解決了三維角色動(dòng)作制作的局限性，很大程度上提高了三維角色制作的工作效率和準(zhǔn)確性。然而其設(shè)備的使用成本很高，個(gè)別危險(xiǎn)系數(shù)高的動(dòng)作表演者根本做不出來(lái)。

（四）三維動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作生成技術(shù)

三維動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作生成技術(shù)是以軟件的工作效果體現(xiàn)出來(lái)的。動(dòng)畫(huà)角色設(shè)計(jì)者要給動(dòng)畫(huà)角色身體的某個(gè)部位施加一個(gè)力并利用參數(shù)設(shè)置這個(gè)力的方向和強(qiáng)度，動(dòng)畫(huà)角色就會(huì)受到該力的作用自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)作。該技術(shù)是利用人工操作、生物動(dòng)力學(xué)以及基因演算領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)角色制作的。它既能達(dá)到運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的工作效率和準(zhǔn)確性，還能完成運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)做不出來(lái)的動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作。因?yàn)槿S動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作生成技術(shù)所使用的表演者是虛擬的，這就可以模擬各種危險(xiǎn)系數(shù)高的動(dòng)作，而且也不需要其他的捕捉硬件設(shè)備。

（五）三維動(dòng)畫(huà)角色運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的對(duì)比

表2

總結(jié)

成功的動(dòng)畫(huà)角色是由飽滿的任務(wù)形象以及富有感情色彩的動(dòng)作來(lái)塑造的，而三維角色動(dòng)畫(huà)的制作技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一內(nèi)容的重要手段。其中三維角色動(dòng)畫(huà)建模技術(shù)以及三維角色動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是角色動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)中的關(guān)鍵。本文針對(duì)這兩類(lèi)技術(shù)的所包含的內(nèi)容進(jìn)行了分析，旨在為動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]石其樂(lè).三維角色動(dòng)畫(huà)制作關(guān)鍵技術(shù)分析[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2009，12：8-9-11.

[2]樊宇.三維動(dòng)畫(huà)制作中關(guān)于角色裝配技術(shù)與角色動(dòng)作規(guī)劃探討[J].科技資訊，2011，31：18.

[3]李文莉.三維動(dòng)畫(huà)制作中角色裝配技術(shù)與角色動(dòng)作規(guī)劃[J].民營(yíng)科技，2010，11：44.