毕业设计（论文）三维软件在影视动画中的应用.doc

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1、学 号：07608107天津商业大学宝德学院毕业设计（论文） 三维软件在影视动画中的应用 In Film and Television Animation Three-Dimensional Software Applications 系:艺术设计系 专业：动画艺术设计 班级:动画0701学生姓名:指导教师:2011年5月目 录内容摘要IAbstractII1 导言12 三维动画的概述12.2 三维技术的特点及应用领域22.3 当今制作的主流软件33 Maya软件在影视动画中的应用53.1 Maya软件的特点53.2 Maya软件的应用领域63.3 Maya在动画中的制作流程63.3.1建模6

2、3.3.2材质贴图、UV73.3.3灯光与摄像机的布置73.3.4 动画84 三维软件在影视动画中的发展前景104.1三维影视动画的现状与未来115 结束语12参考文献13致谢14内容摘要在原古时期，人们就通过各种方式来记录，以显示出人类潜意识中表现物体的一个过程。经过艺术家的不断努力，绘画序列能够捕捉到胶片上并能够通过一个投影机播放，动画终于开始大量出现。随着计算机技术的不断的进步，同时也推动了三维动画软件的功能越来越强大，操作起来也越来越容易。随着以计算机为主要工具进行视觉设计和生产的一系列相关产业的形成，国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产领域通称为CG。它既包括技术也包括艺术，

3、几乎囊括了当今电脑时代中所有的视觉艺术创作活动，如平面印刷品设计、网页设计、三维动画、影视特效、多媒体技术、以计算机辅助设计为主的建筑设计及工业造型设计等。Maya可以说是当今三维动画业所关注的焦点之一，作为三维动画设计软件的佼佼者，以其强大的功能和体系的不断的完善在其它三维软件中占有一席之地。其制作优势以及新技术不断推出被许多的动画设计师所青睐。关键词：动画；三维动画；MayaAbstractSince from human civilization through various forms images showed records with human subconscious in

4、displays the object movements and the desire of time process. After the artist of continuous efforts, the painting series have captured on film by a projector and be able to play, animation finally began to appear in large Numbers. With the increasingly applied 3d animation, 3d animation software fu

5、nctions more and more powerful, operate up also getting easier. CG formerly known as little English abbreviations for Computer. Along with the computer as main tools for visual design and production of the formation of a series of relevant industry, international habits will use computer technology

6、to visual design and production field generally called the CG. It includes both technology also include art, almost include all the computer age of visual art creation activities, such as graphic print design, web design, 3d animation, film and TV special effects, multimedia technology, mainly in co

7、mputer aided design of architectural design and industrial modelling design, etc. Key Words: Animation 3d animation Maya1 导言电脑技术的发展为人类提供了千奇百怪，千变万化的视觉效果、使的电脑自身跨入了艺术的领域，随着计算机技术的不断进步使三维电脑动画技术也不断的更新，众多功能日趋强大的三维软件给现代动画的设计制作带来了极大的方便，也为设计师开拓了更广阔的创意空间。三维动画主要应用于虚拟现实场景的制作、角色动画制作和后期特效等方面。三维动画的表现手法非常之丰富，如自由的灯光设

8、置，任意的夸张变形，丰富的材质贴图以及特效的制作，增强了影视广告的艺术表现力，打破了传统的局限性，充分发挥设计者的想像力和创作思维的表现力，几乎不受到外界的任何阻挠。可以这样说，只有想不到，没有做不到。动画形象的塑造和特技的运用，更赋予影视广告以独特的艺术魅力、形成了一种传统影视手法无法达到的，似与不似之间的距离审美的特征和超现实的独特个性，人们在实际生活中没有或无法看到的现象，都可以在动画中得到实现，极大的满足了观众的心理揭求，便动画更具欣赏力与吸引力。2 三维动画的概述计算机三维动画是利用计算机技术生成一系列可连续播放的画面,它给许多人提供了一个充分展示个人艺术才能的新天地。美国是最早发展

9、计算机动画的地方，在20世纪70年代末就利用计算机模拟人物活动。这是最早的计算机动画。计算机三维动画是在二维动画的基础上发展起来的，计算机三维动画是使用计算机模拟现实当中的三维对象，在计算机中创建模型，并给模型赋予材质、纹理、颜色等，然后对模型进行动画制作，如变形、运动等，再加上场景、灯光、摄像机等环境，最终生成一系列可独立播放的动画。三维动画又称3D动画,是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新的影视艺术。三维动画艺术是一种影视艺术,包括视觉上的美感、听觉上的享受等。虽然传统的影视艺术也满足这样的审美要求,但是动画审美所承载的内容远比传统艺术要多的多,它涉及到角色、场景、构图、景别、

10、摄影机角度、灯光、色彩、音响等多方面的模拟设计制作。全电脑三维动画是相当于二维动画来说的,与二维的动画相比,它多了一个第三维的深度空间,并且它通过对现实拍摄的模拟,透视效果强,360度全方位空间,不受场景限制。21 三维技术的特点及应用领域 （1）电脑动画提供了各种平面、曲线、曲面等生成工具，可以通过它们生成各种逼真形象的物体，如建筑、家具和各类动植物等，也可以生成现实生活中没有的抽象物体达到以假乱真的效果。（2）电脑动画能够模拟复杂的人类、兽类等，如美国电影侏罗纪公园中的恐龙就是电脑动画的杰作。（3）材质更加真实生动，可以构造自然界中很难创造的光线条件，可以人为的设计理想光源，如带图案型的光

11、源；还可以赋予材质以更多生动的属性，还可以人为地建立物体之间的反射、透明、折射的关系，这一切都是由于计算机技术的发展。（4）与现实世界的人和景相结合，可以大大地增强动画结构的真实感和可信感。许多艺术创造者将真人真景与动画效果完美结合，使动画中的真人与造型与现实世界相互依存、天衣无缝，这种创作手段在世界范围内得到广泛的应用。如美国电影变形金刚（如图1）图1 变形金刚3图片来源： （5）能形象地解释许多大家不明的道理，可以非常直观的看到产品的内容和结构。 随着三维软件的发展，三维软件不光应用在建筑领域和影视动画中，还涉及到工业产品制作如汽车动画、飞机动画等；电子产品如手机动画、医疗器械动画等；机械

12、产品动画如油田开采动画、钻井动画等；军事领域如军事战争对抗模拟等领域。22 当今制作的主流软件（1）3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。如三维动画片玩具总动员（如图2）图2 玩具总动员图片来源：（2）Poser是美国（Metacreations）公司推出的一款三维动物、人体造型和三维人体动画制作的极品软件。（3）XSI 是动画制作的顶级软件，和同类比起来最大的优点是输出质量好，原因是它集成了Metalray渲染器，后来发展到增加了非

13、线功能的XSI，更是利器。它的代表作是侏罗纪公园里的恐龙。（如图3）图3 侏罗纪公园图片来源：（4）Rhino是是美国（Robert）开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。如图5（5）LightWave3D是一款由美国（NewTek）公司开发的高性价比的三维动画制作软件,它的功能非常强大,是业界为数不多的几款重量级三维动画软件之一。火爆一时的好莱坞大片TITANIC中细致逼真的船体模型、RED PLANET中的电影特效以及恐龙危机2、生化危机-代号维洛尼卡等许多经典游戏均由LightWave 3D开发制作完成。（6）Maya是

14、美国（Alias）公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya 集成了最先进的动画及数字效果技术。她不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。电影阿凡达(如图4)图4 阿凡达图片来源：3 Maya软件在影视动画中的应用3.1 Maya软件的特点Maya和其它三维软件相比，如3DS MAX、LightWave3D、Poser、Rhino等，具有以下优势：（1）Maya以其强大的功能备受动画设计师的青睐，Maya软件为用户提供了一个非常直观的界面，操作起来非常方便。其角色的逼真再现把所有观

15、众所蒙骗。（2）Maya进入我国的时间较长，用户众多，市场上有许多教材、模型、教学视频和相关的培训机构，对于计算机的硬件配置要求较低。（3）Maya拥有众多的插件，虽然其自身还有一些欠缺，但几乎可以用插件来弥补它的不足。（4）Maya能够不断的升级不断的满足用户的需要，不断增加新的、更加强大的功能，以前老的旧的依然保留在。这对于Maya老用户老说是非常值得高兴地事。3.2 Maya软件的应用领域Maya作为当今主流的三维动画制作软件之一，在影视、广告和游戏等领域中得到广泛的应用，它的强大的功能和易用性得到了许多的动画设计师共识。尤其是它的动力学模拟系统，包括刚体柔体、流体力学、毛皮和毛发，再结

16、合强大的脚本语言，使Maya成为一个强大的特效制作工具。3d设计技术已经成为我们生活中不可缺少的重要组成部分。这些都让无论是广告主、广告商和那些房地产项目开发商都转向利用3d技术来表现他们的产品。而使用Maya无疑是最好的选择。因为它是世界上被使用最广泛的一款三维制作软件。Maya更多的应用于电影特效方面。从今年来众多好莱坞大片对Maya的特别眷顾，可以看出Maya技术在电影领域的应用越来越趋于成熟。以下为近年来Maya的代表作有黑客帝国、指环王、星球大战、蜘蛛侠、风云2、未来警察等。3.3 Maya在动画中的制作流程3.3.1 建模建模是整个三维动画制作中的开始点，Maya作为一款3D动画制

17、作软件，已经发展成为世界上最出色的的3D动画主流软件之一。Maya在各个领域得到广泛的应用，并且在动画影片、影视特效中起到举足轻重的作用。将从建模、材质、贴图制作这几个方面来谈一谈三维软件在影视动画中制作的基本流程和技术。在三维软件中，制作如角色或物体对象时，首先要对我们所要制作的对象的参考图片进行必要的分析，是制作人员更好的把握好形体和制作目标。在Maya软件中有两种最为传统的建模方法：NURBS（曲线）和Polygon（多变形）建模。NURBS建模是从造船工业发展而来，的一种建模方式，它适合制作一些表面光滑流畅的工业模型，模型复杂度较低，但对于细节很多的物体则有力不从心。Polygon（多

18、变形）建模应用的范围比较广阔，用于动画角色等制作。多边形建模的出现逐渐的取代了曲线建模。多边形建模可调节灵活性高，建立模型速度快，这样大大的提高了工作效率。3.3.2 材质贴图、UV可以这样说，一部动画能否制作出令人信服的效果，材质是十分关键的一步。材质是反映真实世界的一面镜子，它微妙并充满魅力。我们在第一步所制作的模型是没有颜色、光泽度等。我们得根据剧本的需要和结合周围环境中与之相近的物质颜色和亮点。Maya软件中为我们提供了非常丰富的材质节点，我们只需要调节各项参数就能得到我们所需要的。在贴图之前，首先要进行UV的拆分。用过Maya较早版本的人可以体会到Maya中UV拆分的艰辛，无数的点需

19、要一点点的拆分、粘，再调试，为了不让模型贴图上图片后产生拉伸，其工作量远远大于建模。随着软件的提升和不断的开发，Unfod3、UVlayout等这类出色的UV拆分软件为我们带来了更高效率的解决方案。3.3.3 灯光与摄像机的布置很难想象假如地球上没有光，那会是什么样子。任何一个场景多是有光线的，不同的时间，不同的地点光线是有区别的，合理的布置灯光是非常重要的。我们必须根据剧本和故事情节的发展，指定不同的灯光，这样才能使场景营造一个良好的氛围。摄像机可以称的上是一双眼睛，它位置决定了一部动画片的质量。3.3.4 动画在前面的几步完成之后，就要开始最为关键的一步。动画的本质就是有动作的变化。动画的

20、基础就是位置与时间的组合，也就是该快的快该慢的慢。夸张是动画里面很常用的一种表达方式，动画设计师要在我们平常的生活过程中不断的去观察现实中的动作是怎么样的发生，将动画简化，提炼出重点，然后给予大胆夸张。“艺术来源于生活，并高于生活”。 Maya动画模块包括基本动画、变形动画、粒子动画和人物角色等几个部分。其中基本动画包括通常的关键帧动画、关联之间的相互驱动动画、路径动画等。通过粒子工具可以模拟自然界的雨、雪、雷电等。下面以一个简单的开花为例子，通过驱动和路径关系实现关联对象间的动画。（1）首先进入到Polygon（多变形）模块创建一个Cube, Subdivisions Width为2，Sub

21、divisions Height为4，Subdivisions depth4。选择缩放工具进行拉伸和缩放，再进入Vertex编辑命令，把花瓣的大体形状调节出来。(如图5)图 5图片来源：Maya截图（2）进入到Create DeformersBlend Shape,然后把我们的形状变形动画加入进去，Edit DeformersBlend ShapeAdd，现在我们把花瓣摆放出来，注意的是，在复制当中我们不能使用简单的复制，要用关联复制，这样的复制才带有原先的动画属性。调整一下形状，使得花瓣之间也有一些形状变化，使它看起来更加的丰富。然后给它们CreateLocator,做一个父子级，先选花瓣再

22、选Locator按P键，这样简单的父子级就创建完成。再复制一份，缩放到合适的大小为花蕊。(如图6)图6图片来源：Maya截图（3）AnimationSet Driven KeySet,读取驱动物和被驱动物。当Locator值为0时驱一帧，当它为10时驱一帧。(如图7)图7图片来源：Maya截图（4）创建CV曲线作为花蕊，修改一下基本的形状，然后把花蕊和花瓣产生路径动画，先选物体再选路径AnimationMotion Paths,然后创建一个圆环来约束枝叶的生长SurfacesExtrude，这样一个简单的驱动和路径动画就完成了。(如图8)图8图片来源：Maya截图4 三维软件在影视动画中的发展

23、前景随着信息技术的进步发展，特别是多媒体技术和网络技术的发展，推动了信息技术在各个领域的应用。三维动画技术是当今高科技的产物，三维软件技术是当今三维动画制作中可堪称为动画制作的主力军。它的诞生给我们的生活带来了多姿多彩的世界。Maya软件作为当今最为流行的三维制作软件，受到广大动画设计师的青睐。在一些动画大国，Maya软件已经成为大众化的制作软件。Maya进入我国的时间较长，用户众多，对于计算机的硬件配置要求较低。三维软件相对于传统动画制作有以下几个方面的优势。（1）技术方面，随着计算机技术的发展，三维动画软件对计算机的配置要求较低，这样就带动了很多的三维动画爱好者去学习和创作。相对于传统动画

24、制作更加快捷随意性大，创建的角色可以不断的地修改，已达到自己理想的。比如制作一部动画片，传统动画制作手段大概需要5年才能完成，而利用三维动画技术就可以缩短三分之一的时间甚至更短，它可以大大的缩短制作时间和人员资金大大的提高了工作效率，这样是制作商所追求的。（2）内容方面，和传统动画内容题材相比，三维动画技术的题材越来越丰富，传统动的动画难以实现科幻类、奇幻类等动画题材，它不受自然环境的限制，可以超前地回到原古时期。只要能想到的就可以通过三维技术来实现。它可以充分的展示自我的平台，这也是许多艺术家所梦美以求得。（3）商业角度，三维技术可以为制作商带来非常可观的商业利润。促使了制作商不断去利用三维

25、技术进行创作。在今后的很长一段时间里，三维动画技术的地位是不可撼动。41 三维影视动画的现状与未来中国的三维动画正处在一个崭新的时期。改革开放以来，先进文化和科学技术不断的涌入中国，加上近些年来国内许多高校的艺术专业竞相开设了动漫专业，再加上近几年来国家的政策和财力的支持，无疑为中国三维动画产业注入了一剂强心剂。目前我国三维动画设计人才远远不能满足市场的需要，各大高校竞相开设了动画专业。最近几年我国的三维动画发展速度非常之快。据统计，全球范围内数字娱乐市场的规模将达到1000亿美元，而目前中国有近500万的动画、网络游戏爱好者，另外还有400多万的潜在用户群，以此带动的市场估计会达到近10亿元

26、的规模。而随着影视动画业的发展和竞争激烈，在未来的较长时间里，我国的三维动画市场还将成倍的增长，与此相关的周边产业还将翻番。国内许多知名的动画人士曾说：“中国不缺乏优秀的三维动画师，而是缺少优秀的动画团队。”这说明了目前中国与世界上，尤其是与美国的差距。我们都知道迪斯尼的怪物史瑞克、汽车总动员等等，可以说是代表了目前三维动画的技术水平。相信通过国外先进技术和我国的悠久文化的有机结合，将国际元素与中国元素相结合，必将创作出有名族特色的三维动画，走出一条属于中国自己的三维动画的发展道路。5 结束语综上所述，通过对三维动画的建模、材质、灯光、摄影机、渲染、动画等各环节的分析，我们不难发现，电脑三维动

27、画是一个综合了诸多科学领域和艺术领域的复合体。它需要制作人员掌握和了解诸多的学科知识。全三维动画用虚拟而不受现实条件限制的创作，它将能想到的都能制作出来，实现了真正意义上的随心所欲。电脑三维动画给我们带来的艺术魅力是有目共赌的，但是我们在制作过程中不能忽视创意和一个好的主题，往往好的主题和创意直接关系到一部动画的成与败。中国三维动画经过最近几年的不断的探索，已从一个旁观者到与世界三维动画竞争的角色，一句话说得好，名族的才是世界的。只有不断地去挖掘和探索本民族的文化，虚心的学习和借鉴世界优秀文化和先进技术。中国三维动画市场运作刚刚起步，不成熟，不规范。国家应该加大政策的支持和资金的扶持，是三维动

28、画有足够的资金支持，要保护好三维动画的知识产权不受侵犯。三维动画作为一种艺术创作，发展前景是非常的广阔。中国三维动画有着巨大的市场潜力，在不久的将来中国三维动画将会在世界舞台上占有一席之地。参考文献1 黄兴防.动画原理M. 上海美术出版社,2004年2 王以斌. Maya .材质.贴图.与渲染精粹M. 北京:机械工业出版社,2007年3 贾否.动画原理. M.北京广播学院出版社.2002年4 高琳.论豫剧形式的动画片对中原文化的传承D.中国美术学院.2008年5 张敬东. 谈三维动画发展前景与Maya 的最新技术D.赤峰学院.2008年6 姚胜楠.论中国三维动画的发展探讨研究D.西安工程大学服

29、装与艺术设计学院.2009年7 沈浩;路清;曹钰;市场教育模式形象当代中国动画思考J;电影评介;2006年22期8 莫林弗尼斯 Maureen Furniss. 变化语境中的动画美学J,13卷,2005年致 谢本课题在选题及研究过程中得到了孟庆林老师和杨亦谦副教授的悉心指导。杨亦谦副教授多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。杨亦谦副教授一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽只有几个星期，却给以终生受益。对杨亦谦副教授和孟庆林老师的感激之情是无法用言语表达的。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，在毕业论文和毕业设计过程中老师、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接收我诚挚的谢意！最后我还要感谢培养我成长的母校，谢谢你们！