Maya三維技術(shù)在動(dòng)漫領(lǐng)域立體造型中的應(yīng)用研究

錢玲如

摘要：數(shù)字動(dòng)畫是計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的一個(gè)產(chǎn)物，隨著媒體技術(shù)的成熟，三維動(dòng)畫的制作技術(shù)也在不斷升高。電影成為人們娛樂(lè)、休閑的主要方式，影片中的動(dòng)畫形象依然成為三維動(dòng)畫的一個(gè)標(biāo)志，比如《蜘蛛俠》《瘋狂的原始人》等。三維動(dòng)畫創(chuàng)造技術(shù)的優(yōu)秀人才可以將藝術(shù)和技術(shù)進(jìn)行完美的融合，但是就我國(guó)目前情況來(lái)看，這種復(fù)合型人才嚴(yán)重缺乏，兩極分化嚴(yán)重。有些人注重了工具的使用，但是缺乏相應(yīng)的藝術(shù)審美，有些人反之，因此，在技術(shù)開發(fā)與藝術(shù)構(gòu)造，一直存在一條鴻溝。文章分析了三維動(dòng)畫在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)描述了Maya動(dòng)畫軟件在三維動(dòng)畫的制作過(guò)程中的使用。

關(guān)鍵詞：三維技術(shù)；動(dòng)漫領(lǐng)域；立體造型；Maya

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都掀起了三維動(dòng)畫的熱潮，而且也誕生出諸多優(yōu)秀的三維動(dòng)畫電影。目前的國(guó)際市場(chǎng)上，雖然對(duì)動(dòng)畫的分類未能形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是在業(yè)界，卻有明顯的區(qū)分。從視覺(jué)空間來(lái)看，動(dòng)畫有采用手繪方式等方式制作完成的二維動(dòng)畫和采用Maya，3DSMAX合成的三維動(dòng)畫。美國(guó)Autodesk公司的Maya_維動(dòng)畫軟件，在影視廣告、動(dòng)漫電影中都得到了廣泛的應(yīng)用。Maya操作簡(jiǎn)單，功能完善、渲染效果極佳，因此很受廣大電影行業(yè)的歡迎[1]。本文系統(tǒng)研究了三維動(dòng)畫在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)Maya及其制作過(guò)程進(jìn)行了深入的分析，深入研究Maya軟件的三維立體造型技術(shù)，詳細(xì)介紹三維動(dòng)畫的制作過(guò)程。

1 Maya三維技術(shù)概述

三維動(dòng)畫，即Computer Graphics，實(shí)質(zhì)上就是電腦美術(shù)的一個(gè)分支，同時(shí)也是一種新型的藝術(shù)形式。三維動(dòng)畫起初是使用在軍事領(lǐng)域中，是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)學(xué)科。在80年代以后，個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，使得圖形處理技術(shù)也上升到了一個(gè)新的臺(tái)階，有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。目前，專業(yè)的影視廣告、動(dòng)畫電影等方面都采用三維動(dòng)畫的形式進(jìn)行展現(xiàn)。而美國(guó)Autodesk公司出品的三維動(dòng)畫軟件Maya，具備功能完善，制作效率高，渲染真實(shí)感強(qiáng)，容易上手等優(yōu)勢(shì)，成為電影制作行業(yè)的熱門軟件。Maya有著傳統(tǒng)三維軟件無(wú)可比擬的渲染性，可以將微妙的角色表情渲染的更加生動(dòng)形象，還可以模擬出物體的運(yùn)行軌跡，并且真實(shí)、準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用在教育、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域。

2 Maya三維技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

三維動(dòng)畫在國(guó)外發(fā)展較早，1973年，第一屆計(jì)算機(jī)圖形特別興趣小組展覽會(huì)召開，這一年，也是早期動(dòng)畫的實(shí)驗(yàn)階段。到1973年，英國(guó)倫敦的《異形>中的Computer Graphics圖形片段制作，開拓了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫在電影中的應(yīng)用，直到1980年，美國(guó)迪士尼公司呈現(xiàn)出一部整整三十分鐘的完整計(jì)算機(jī)動(dòng)畫影片《Tron》。在1995年，完全采用ComputerGraphics制作的動(dòng)漫《玩具總動(dòng)員>，并獲得奧斯卡最佳劇本獎(jiǎng)提名。在2006年，澳大利亞的手繪二維動(dòng)畫工作室被迪斯尼關(guān)閉，手繪動(dòng)畫時(shí)代徹底結(jié)束，3D影像成為主流。在外國(guó)，Maya技術(shù)發(fā)展相當(dāng)成熟，國(guó)內(nèi)相對(duì)落后。中國(guó)的動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)起步較早，在1926年，萬(wàn)氏四兄弟制作了《大鬧畫室》，這標(biāo)示著我國(guó)動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)已經(jīng)起步，遺憾的是，我國(guó)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)未能緊隨時(shí)代的發(fā)展，導(dǎo)致國(guó)外動(dòng)漫產(chǎn)品侵占我國(guó)90%的動(dòng)漫市場(chǎng)[2]。

3 Maya三維動(dòng)畫軟件在三維立體造型中的應(yīng)用

Maya是美國(guó)Autodesk公司出品的三維動(dòng)畫軟件，在影視行業(yè)中應(yīng)用廣泛。Maya不僅具備一般三維制作效果，它還集成了先進(jìn)的數(shù)字動(dòng)畫效果技術(shù)，擁有先進(jìn)的模擬、渲染技術(shù)等。至今為止有Unlimited無(wú)限版、Complete完全版和PLE非商業(yè)用途個(gè)人學(xué)習(xí)版。

在三維動(dòng)畫中，通過(guò)Maya可以完成三維建模來(lái)完成虛擬物體的制作，可以利用角色/場(chǎng)景/道具模型替代真人演員/真實(shí)場(chǎng)景/道具等。所謂模型的制作，就是將二維角色轉(zhuǎn)為三維模型的一個(gè)建模過(guò)程。在Maya_維動(dòng)畫軟件中，提供很多建模工具，比如制作靜態(tài)楨的ZBrush，動(dòng)態(tài)模型SUBDIV，Polygon/NURBS的渲染效果。在建模過(guò)程中，使用SUBDIV來(lái)完成角色建模，但是它要求較高的機(jī)器配置。因此，在做角色建模的時(shí)候，要遵循兩個(gè)原則：（1）簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。（2）選用Ploygon多邊形工具作為角色制作工具。因?yàn)樵赑olygon模式下，改動(dòng)面數(shù)不會(huì)出現(xiàn)SUBDIV中響應(yīng)延遲的問(wèn)題[3]。

建模中有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是布線，眾所周知，空間是由點(diǎn)、線、面構(gòu)成，在三維模型中，布線對(duì)于物體的支撐有著決定性作用。在布線的時(shí)候，要避免三/五/其他多邊形面的出現(xiàn)，盡量使用四邊形。三角形的穩(wěn)定性，不利于后期面部擴(kuò)張。在進(jìn)行貼圖的時(shí)候，一般采用正方形或者長(zhǎng)方形的貼圖，所以不宜使用五邊形。除了外觀形狀外，還要對(duì)其進(jìn)行貼圖上色，這是在一個(gè)虛擬的UV平面上完成。在操作過(guò)程中，就要合理分配三維模型的UV坐標(biāo)，確保模型的紋理的清晰。另外，Maya還可以用于材質(zhì)顏色和紋理的描繪，其中材質(zhì)是物體外觀的定義，使物體具備透明、發(fā)熱等屬性。 生物建模自然離不開骨骼，它是支撐生物形體，保證生物正常運(yùn)動(dòng)，保護(hù)生物的重要器官。在Maya中有專門的骨骼系統(tǒng)工具，可以讓角色自由地運(yùn)動(dòng)。物體的模型是皮膚，展現(xiàn)給觀眾的是皮膚的變化，而無(wú)法看到內(nèi)部的骨骼，但是二者之間是存在基本關(guān)聯(lián)的，而他們所建立的關(guān)聯(lián)關(guān)系，就是“綁定”。但是目前的技術(shù)，不支持自動(dòng)綁定，需要人工手動(dòng)完成綁定工作。

4渲染優(yōu)化技術(shù)

燈光和渲染是三維動(dòng)畫制作流程中的重要環(huán)節(jié)，而且比其他環(huán)節(jié)更為重要，因?yàn)樗麄兪莿?dòng)畫的特色，也是動(dòng)畫制作過(guò)程中最耗時(shí)的環(huán)節(jié)。渲染和燈光對(duì)于時(shí)間的耗費(fèi)極大，主要是受到制作者的熟練度和計(jì)算機(jī)性能兩個(gè)方面的限制，因此它的制作時(shí)長(zhǎng)成了整個(gè)項(xiàng)目的瓶頸。動(dòng)畫制作速度受到場(chǎng)景的影響，在制作過(guò)程中，常常以多邊形的面數(shù)來(lái)衡量場(chǎng)景文件的大小。場(chǎng)景分為、室內(nèi)和室外、兩種，室內(nèi)場(chǎng)景受到空間的限制，會(huì)把多邊形的面數(shù)控制在十萬(wàn)以內(nèi)；室外空間開闊，道具數(shù)量也不斷增加，因此多邊形的面數(shù)也非常多，如果動(dòng)畫中出現(xiàn)金屬/玻璃這種道具，渲染速度也會(huì)直線下降。因此，想要加快動(dòng)畫的制作過(guò)程，提高渲染速度，就要對(duì)多邊形的面數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。動(dòng)畫建模想要保汪模型不會(huì)失真，就需要足夠的面數(shù)來(lái)支撐模型細(xì)節(jié)。如果刪除道具，就會(huì)破壞動(dòng)畫場(chǎng)景的構(gòu)圖。動(dòng)畫制作過(guò)程中既要保證場(chǎng)景充實(shí)豐富，又要快速完成渲染環(huán)節(jié)，這就是三維動(dòng)畫制作中所面臨的主要問(wèn)題。

三維動(dòng)畫制作想要高效、快速地完成渲染工作，就要優(yōu)化渲染，一般來(lái)說(shuō)，就是查找多邊形面數(shù)多的根源，將相似的物品進(jìn)行歸類，然后采用復(fù)制的辦法來(lái)進(jìn)行制作，但是這樣做的后果，就使得個(gè)體無(wú)法控制，因?yàn)樗皇瞧聊惶摂M出來(lái)的，并不真正存在，所以這種辦法不推薦。其次，就是分層。將動(dòng)畫場(chǎng)景進(jìn)行劃分，但是會(huì)增加工作量，也不推薦。好在隨著數(shù)字藝術(shù)技術(shù)的發(fā)展，Maya中的Mental Ray渲染技術(shù)可以有效地解決上述問(wèn)題。在Mental Ray采用腳本語(yǔ)言來(lái)完成編寫，用幾何替換效果來(lái)完成渲染或者燈光測(cè)試。因此，在實(shí)際操作中，可以將復(fù)雜的幾何體替換為簡(jiǎn)單的幾何體，然后使用Mental Ray減少多邊形的面數(shù)，大幅度縮小場(chǎng)景文件，并且不會(huì)對(duì)動(dòng)畫效果造成影響，從而來(lái)提高渲染速度[4]。

5結(jié)語(yǔ)

本文研究了三維動(dòng)畫的發(fā)展現(xiàn)狀，詳述了三維動(dòng)畫軟件在立體造型中的使用。并對(duì)三維動(dòng)畫制作軟件Maya進(jìn)行了分析，簡(jiǎn)單介紹了它給三維動(dòng)畫領(lǐng)域做出的巨大貢獻(xiàn)，Maya以絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)占據(jù)動(dòng)漫制作時(shí)長(zhǎng)，受到廣泛的應(yīng)用。尤其是經(jīng)濟(jì)全球化的今天，動(dòng)畫已經(jīng)成為目前知識(shí)、科技等密集型產(chǎn)業(yè)，而且發(fā)展速度很快，三維動(dòng)畫具備較高的藝術(shù)性和娛樂(lè)性，占據(jù)我國(guó)大部分市場(chǎng)。因此，我國(guó)借鑒國(guó)外優(yōu)秀動(dòng)畫的熏陶，積極學(xué)習(xí)圖像圖形技術(shù)，不斷完善其自身的水平，希望可以創(chuàng)造出具有中國(guó)特色的三維動(dòng)畫。

[參考文獻(xiàn)]

[1]全泉，曾燕婷.淺析Maya在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)踐與流程[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010 （36）：28

[2]王圣蔚.三維動(dòng)畫制作Maya技術(shù)研究[J]軟件導(dǎo)刊，2010 （2）：157-158

[3]黃學(xué)軍，宋瑋.Maya建模實(shí)踐[J].現(xiàn)代電視技術(shù).2011（12）：102-106

[4]代鈺洪.Maya三維動(dòng)畫中角色動(dòng)畫的分析與實(shí)現(xiàn)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.