利用3ds Max制作三維角色動畫技術研究

摘 要：在科技化飛速發展的今天，動畫技術也有了突飛猛進的提升。近年來，3D動畫越來越受到人們的青睞，而3D動畫的制作技術也成為越來越多人的興趣愛好。3ds Max是Autodesk公司開發的三維動畫制作軟件，本文就以3ds Max為制作平臺，從角色模型和場景的建立，骨骼的創建，蒙皮的綁定，動畫動作的設計與制作，動畫的渲染等部分來分析研究三維角色動畫的制作。

關鍵詞：3D；建立模型；創建骨骼；蒙皮；動畫；渲染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.241

近年來，隨著電腦技術的發展，三維動畫的制作技術也得到在不斷的提高和完善。而且，三維動畫在影視行業方面也占著舉足輕重的地位，在3ds Max中制作一部三維動畫，就是設計者利用相關的計算機技術建立一種虛擬的場景，并賦予角色一些人們對顯示美好的期盼與向往，也是一種虛擬與現實的結合。因此，三維動畫的制作技術將會被更多的人優化和完善，而3D動畫也將會被越來越多的觀眾所喜愛。

1 角色模型和場景的建立

制作三維動畫之前，首先要根據自己的劇本情節需要，建立自己需要的角色模型和場景。角色模型和場景的建立有很多種方法，其中常用的有編輯網格建模、可編輯多邊形建模、NURBS建模、樣條線放樣等方法。

編輯網格建模是添加“編輯網格”的修改器，它包括頂點、邊、面、多邊形、元素五個子對象，可通過對子對象的部分調整，達到自己需要的效果；可編輯多邊形建模與編輯網格建模類似，只是可編輯多邊形建模沒有面，而有邊界。NURBS建模是非均勻的有理B樣條曲線，有NURBS曲線和曲面兩種類型。單擊創建NURBS，可進入建模環境；樣條線放樣可以用來創建比較復雜的物體，首先創建出物體截面的二維線，然后利用線條工具畫出物體的大概形狀，添加適當的修改器，拾取樣條線即可。

2 骨骼的創建

骨骼創建就是根據自己已建好的模型建立骨骼，模型的骨骼是發生動作的結構架子[1]。在3ds Max中，模型的骨骼創建有bones和biped兩種最常用的方法，bones是根據自己所建立的模型，添加合適的骨骼，選定質心，并進行相關的鏈接；biped常用于人物模型骨骼的建立，并在運動面板上進行相關的調節。

3 蒙皮的綁定

蒙皮就是在已建好的模型上添加Skin的修改器，對其進行蒙皮，使得骨骼和模型鏈接在一起，從而通過調節控制骨骼的動作來控制模型的運動。在蒙皮的時候要注意，模型不能為一個組，因為成組后再添加的修改器并沒有添加到模型上。如果模型為一個組，則可以先添加編輯網格之后，再加蒙皮的修改器；也可以先解組，再選擇部分模型，并把其他部分附加上，再加蒙皮修改器即可。添加蒙皮后適當調節封套，使得模型的所有的點都被包括進去。然后通過調整骨骼的動作來檢查蒙皮的權重問題，特別要注意每個關節轉折處的面，若有特別嚴重的褶皺、拉扯的點，則需要調節骨骼的權重，使得骨骼與模型剛好匹配。

4 動畫動作的設計與制作

將模型進行骨骼蒙皮后，還需要給模型添加相應的動作來滿足設計情節的需要。要使經過蒙皮綁定的角色模型根據腳本的設計動起來，必須對角色的骨骼進行操作，從而使骨骼驅動角色進行運動[1]。在3ds Max系統中，可以制作多種形式的動畫，主要有關鍵幀動畫，路徑動畫、控制器動畫、粒子與空間扭曲動畫、動力學動畫等[2]。其中關鍵幀動畫是根據設計需要，設置好首幀和尾幀的屬性，從而通過添加設定關鍵幀的方法來完成，在某一幀對骨骼添加關鍵幀從而達到需要的動畫效果；路徑動畫、控制器動畫可以通過曲線控制器，控制運動軌跡，從而控制模型的動作；其次，還可以通過添加相應的約束條件來達到某些動畫的效果；利用運動捕捉系統對表演者的動作進行捕捉也是模型動作制作的方法之一。

5 動畫的渲染

動畫制作完成之后，就可以對動畫進行渲染輸出了。3ds Max中有三種渲染器可選，掃描線渲染器、mental ray渲染器和VUE文件渲染器。掃描線渲染器是3ds Max傳統自帶的默認掃描器，它實質上是一種多功能渲染器，可以將場景渲染為從上到下生成的一系列掃描線；mental ray渲染器可以不用“手工”或通過生成光能傳遞解決方案來模擬復雜的照明效果[2]；VUE文件是自然環境建模軟件創建的自然環境軟件。

渲染動畫的時候，有時候場景過大，且場景里邊東西過多，會使得渲染時間太長，如果電腦在此期間出現問題，則會造成文件丟失。為了防止這個問題的產生，可以渲染tga圖像格式，然后對圖像進行合成即可；其次，也可以進行分層渲染，不要把所有的東西放在同一個場景中，對源文件分層保存，這樣渲染的時候既省時也不容易出錯。

6 總結

在信息技術迅速發展的今天，三維動畫技術將會得到越來越多的人喜愛與認可。本文通過三維角色動畫的制作技術詳細的分析展示了三維動畫的制作過程。角色模型和場景的建立，骨骼的創建，蒙皮的綁定，動畫動作的設計與制作，動畫的渲染五個部分中，模型和場景的建立是基礎，骨骼創建和蒙皮綁定是關鍵，動畫動作的設計與制作是核心，動畫的渲染是目的，每一部分都是完成一個動畫不可或缺的。

參考文獻：

[1]石其樂.三維角色動畫制作關鍵技術分析[J].計算機時代，2009（12）.

[2]喻曉和.虛擬現實技術基礎教程[M].清華大學出版社，2015.

作者簡介：胡向偉（1995-），女，河北邯鄲人，本科在讀。