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1、Maya建模的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要本文主要介紹三維動畫的發(fā)展歷程以及三維動畫中的美學(xué)分析，同時著重介紹了maya建模軟件，在建模方面的一些優(yōu)勢和方法，通過深入研究建模流程，學(xué)會利用不同軟件的特長，建立自己的模型制作生產(chǎn)線。關(guān)鍵詞： maya建模; 建模流程; 建模方法目 錄摘 要I一、三維動畫藝術(shù)的概述1（一）三維動畫的回顧1（二）三維動畫片的實現(xiàn)1二、三維動畫藝術(shù)的發(fā)展史3（一）三維動畫起步發(fā)展期3（二）三維動畫迅猛發(fā)展期3（三）三維動畫全盛時期3三、三維動畫藝術(shù)的美學(xué)分析4（一）三維動畫的技術(shù)美4（二）三維動畫的運(yùn)動美與造型美4（三）三維動畫意境美與精神美5四、三維動畫建模的設(shè)計與實現(xiàn)6（一）

2、角色動畫制作步驟6（二）標(biāo)準(zhǔn)布線方法6五、結(jié) 論7致 謝8參考文獻(xiàn)9 8 Maya建模的設(shè)計與實現(xiàn)一、三維動畫藝術(shù)的概述三維動畫又稱3D動畫，是近年來隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一項新興影視藝術(shù)。簡單來說，就是利用計算機(jī)進(jìn)行動畫的設(shè)計、創(chuàng)作與制作，產(chǎn)生真實的立體場景與動畫。三維動畫主要是指完全由計算機(jī)生成的三維動畫，它通過三維動畫軟件首先建立一個虛擬的三維世界，設(shè)計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)對象的形狀、尺寸、位置建立模型，并對物體賦予顏色、肌理和材質(zhì)，設(shè)置光源，然后根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動軌跡，最后通過模擬的攝像機(jī)鏡頭全方位的運(yùn)動、漫游，輸出生成最后的動態(tài)畫面。三維動畫藝術(shù)是一種影

3、視藝術(shù)，包括視覺上的美感、聽覺上的享受等。雖然傳統(tǒng)的影視藝術(shù)也滿足這樣的審美要求，但是動畫審美所承載的內(nèi)容遠(yuǎn)比傳統(tǒng)藝術(shù)要多的多，它涉及到角色、場景、構(gòu)圖、景別、攝影機(jī)角度、燈光、色彩、音響等多方面的模擬設(shè)計制作。全電腦三維動畫是相當(dāng)于二維動畫來說的，與二維的動畫相比，它多了一個第三維的深度空間，并且它通過對現(xiàn)實拍攝的模擬，透視效果強(qiáng)，360度全方位空間，不受場景限制。（一）三維動畫的回顧三維動畫藝術(shù)以計算機(jī)為創(chuàng)作的工具和平臺，它的產(chǎn)生和發(fā)展都是伴隨著計算機(jī)三維動畫技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。真正的全電腦三維動畫藝術(shù)的歷史很短，可以追溯到80年代，它的發(fā)展與制作世界上第一部全三維動畫長片玩具總動員的皮克

4、斯（Pixar）動畫工作室息息相關(guān)，在這里筆者就以皮克斯動畫工作室的成長為主線，對全電腦三維動畫藝術(shù)的發(fā)展作一回顧。（二）三維動畫片的實現(xiàn)從1984年到1994年可作為全三維動畫藝術(shù)的技術(shù)醞釀期，在這十年間，計算機(jī)圖形技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用為全三維動畫藝術(shù)的產(chǎn)生做了充足的技術(shù)積累和鋪墊，期間皮克斯動畫工作室一直是這一領(lǐng)域的探路者。從1984年其前身特效公司“工業(yè)光魔”創(chuàng)作第一部3D短片Andre and Wally B.開始，皮克斯動畫工作室就一直致力于數(shù)字電影的制作與技術(shù)的開發(fā)。1986年他在自動產(chǎn)生陰影、多重光源和動態(tài)模糊效果等方面取得了重大突破，制作了動畫短片小臺燈，獲得了奧斯卡最佳動畫短片提

5、名，此后又嘗試了角色設(shè)計，制作出人體動作模型的動畫短片錫鐵小兵。接下來的幾年皮克斯動畫工作室又嘗試實現(xiàn)動作的陰影和材質(zhì)變化，并通過編制程序來制作雪花顆粒，開發(fā)電腦輔助制作系統(tǒng)，在計算機(jī)圖形圖像技術(shù)的研究方面不斷產(chǎn)生新的突破。二、三維動畫藝術(shù)的發(fā)展史三維動畫藝術(shù)以計算機(jī)為創(chuàng)作的工具和平臺，它的產(chǎn)生和發(fā)展都是伴隨著計算機(jī)三維動畫技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。（一）三維動畫起步發(fā)展期 起步發(fā)展期（1995-2000）。1995年到2000年可以說是三維動畫的起步以及初步發(fā)展時期，制作出了第一部全三維動畫長片玩具總動員1和世界上首部無膠片數(shù)字電影玩具總動員2。在這個時期，皮克斯還創(chuàng)作出了實驗短片棋局，以測試制作

6、具有真實效果的皮膚和具有柔順感的衣料。在玩具總動員2中，皮克斯采用了粒子系統(tǒng)（用大約2.4百萬個粒子來制作架上的灰塵）、毛發(fā)處理系統(tǒng)（用了6百萬根毛發(fā)覆蓋小狗Buster的身體），把數(shù)字化的講故事和電腦數(shù)字動畫發(fā)揮到了極至。（二）三維動畫迅猛發(fā)展期迅猛發(fā)展時期(2001-2003)。2001年到2003年可歸為全三維動畫藝術(shù)的迅猛發(fā)展時期，這一階段，夢工場和?？怂箖纱蠊疽查_始在這一領(lǐng)域嶄露頭角，計算機(jī)三維圖像技術(shù)也不再是動畫藝術(shù)的唯一支撐。2001年迪斯尼與皮克斯公司合作推出的短片大眼仔的新車用夸張的動作和角色的表情來吸引人，夢工廠推出的怪物史萊克1以惡作劇式的搞笑撼動了皮克斯/迪斯尼的霸主

7、地位；2002年?？怂构練v時三年的冰河世紀(jì)1（如圖1）以新巧夸張的形象、溫暖緊張的劇情為法寶席卷了北美票房；2003年迪斯尼與皮克斯公司合作的第五部電腦動畫長片海底總動員超越了一往以技術(shù)為亮點的原始階段，回歸到靠內(nèi)容題材的升華和劇情的內(nèi)在涵義為主旨的制作模式，將電腦技術(shù)與傳統(tǒng)的人性理念相結(jié)合，創(chuàng)造出了感人至深的動畫故事。（三）三維動畫全盛時期全盛時期(2004-)。從2004年開始，三維動畫影片步入其發(fā)展的全盛時期，美國不再是唯一的一個全三維動畫片的生產(chǎn)國，其他國家也逐漸步入到這個領(lǐng)域當(dāng)中，全三維動畫片的數(shù)量也急劇上升，如超人特攻隊系列、小雞快跑、汽車總動員、歡樂的大腳等等，影片的風(fēng)格也呈現(xiàn)

8、出多樣化趨勢，整個三維動畫藝術(shù)在技術(shù)的平臺上綻放著異彩。三、三維動畫藝術(shù)的美學(xué)分析三維動畫，從簡單的幾何體模型如一般產(chǎn)品展示、藝術(shù)品展示，到復(fù)雜的人物模型；三維動畫從靜態(tài)、單個的模型展示，到動態(tài)、復(fù)雜的場景如房產(chǎn)酒店三維動畫、三維漫游、三維虛擬城市，角色動畫。所有這一切，動畫都能依靠強(qiáng)大的技術(shù)實力為您實現(xiàn)。（一）三維動畫的技術(shù)美技術(shù)美是技術(shù)活動和藝術(shù)作品所表現(xiàn)的審美價值，是技術(shù)美學(xué)的最高范疇。技術(shù)美與技術(shù)緊密相連，沒有技術(shù)也就沒有技術(shù)美。全三維數(shù)碼動畫藝術(shù)是建立在計算機(jī)軟、硬件技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，它的審美價值很大程度上依賴于技術(shù)的環(huán)境，在全三維動畫產(chǎn)生發(fā)展之初，每一次視覺上產(chǎn)生的新沖擊，都與新

9、技術(shù)的采用密切相關(guān)，因此，全電腦三維動畫藝術(shù)在成長發(fā)展的階段，其審美價值多表現(xiàn)為技術(shù)美。 技術(shù)與藝術(shù)的完美統(tǒng)一是電腦三維動畫制作的首要前提和最終目標(biāo)，從皮克斯對三維動畫的研究和探索中我們發(fā)現(xiàn)：在形態(tài)方面，從簡單擁有人體動作和模型的動畫短片錫鐵小兵，到棋局中老人的皺紋與關(guān)節(jié)，再到超人特攻隊有機(jī)而多變的人體，角色的造型和動作越來越趨于優(yōu)美和流暢；（如圖2）在質(zhì)感的處理方面，從錫鐵小兵中的硬質(zhì)短褲，到棋局中晃動的衣襟，到怪物公司中根根如絲的毛發(fā)，再到For the Birds中柔美的羽毛，其質(zhì)地也一步步地趨于真實；在效果的營造方面，從紅色的夢中夜晚的雨滴，到小雪人大行動中飄動的雪粒，再到玩具總動員2

10、中架子上2.4百萬個灰塵顆粒，其氣氛的烘托也逐漸步入成熟；在光效方面，從生硬的光感到小臺燈中的陰影、多重光源和動態(tài)模糊效果，再到棋局婆娑的光影，其畫面效果也更加豐富和細(xì)膩。在這每一次視覺觀感改變的背后，都是技術(shù)在做支撐，技術(shù)所能達(dá)到的這種虛擬的真實，讓三維動畫的受眾不禁一次次的感嘆于技術(shù)所創(chuàng)造的視覺沖擊。（二）三維動畫的運(yùn)動美與造型美三維動畫藝術(shù)是一種空間形式的時間藝術(shù)，空間形式?jīng)Q定了它擁有美術(shù)繪畫的色彩、光線、構(gòu)圖等造型特點，而“時間藝術(shù)”說明它能夠體現(xiàn)力量、速度、變化的運(yùn)動特征。同時，三維動畫是建立在計算機(jī)虛擬空間中的運(yùn)動藝術(shù)，因此無論是它的造型還是運(yùn)動都具有很大的變換張力和表現(xiàn)空間，都可

11、以用變換和夸張的設(shè)計手法烘托情感。 對于造型而言，角色形態(tài)和場景的構(gòu)成是屏幕視覺的中心，動畫在虛擬環(huán)境中的制作手段突破了現(xiàn)實中種種條件的限制，在對三維動畫的場景、人物的形、色、質(zhì)進(jìn)行塑造的時候，可以有意的放大或縮小某些細(xì)節(jié)，以營造強(qiáng)烈的視覺沖擊力和感染力，從而使受眾獲得奇特而新穎的審美感受。同樣，對于三維動畫中的運(yùn)動，不是由物理的表演而產(chǎn)生的，而是通過設(shè)計師意識的加工而形成的一種對運(yùn)動效果的模擬，它能夠表現(xiàn)出其它藝術(shù)所不能表現(xiàn)的運(yùn)動美，使人類對運(yùn)動的想象力和創(chuàng)造力發(fā)揮到極致，也正是這些運(yùn)動構(gòu)成了影視動畫富于表現(xiàn)力和吸引力的美學(xué)特征。但是，三維動畫藝術(shù)中對造型和運(yùn)動的夸張性演繹是設(shè)計師理性認(rèn)識和

12、感性認(rèn)識雙重作用下的產(chǎn)物，一方面它源于設(shè)計師對真實世界的運(yùn)動和形態(tài)的全面而準(zhǔn)確的理解，另一方面，為了深刻地反映人物的性格，烘托環(huán)境的氣氛，設(shè)計師可以不受現(xiàn)實條件的限制對其進(jìn)行藝術(shù)的變形與加工，從而使三維動畫藝術(shù)具有真實而夸張的藝術(shù)感染力和視覺沖擊力。（三）三維動畫意境美與精神美周易.系辭中有一種說法叫“圣人立象以盡意”，老子中也有古語叫“大音希聲，大象無形”，這種“意”和“象”的關(guān)系反映了中國古代美學(xué)思想中虛實相生的意境美學(xué)內(nèi)涵。動畫創(chuàng)作者創(chuàng)造三維動畫藝術(shù)，就是以虛擬性的動態(tài)影像和夸張性的敘事場景將人們的心緒和意識帶入一種奇特的審美情景之中，產(chǎn)生虛實相生、情景交融的精神意象、 全電腦三維動畫用

13、虛擬而又不受現(xiàn)實條件限制的創(chuàng)作手法，具有很強(qiáng)的開放性和擴(kuò)張性，它能夠創(chuàng)造出人類的視覺在現(xiàn)實生活中所不能感受到的光影景象，甚至擬造出另外一個完全陌生的世界，這樣在這種與原有視覺景象和心理完形所形成的強(qiáng)烈的對比與反差中，增強(qiáng)了動畫受眾的好奇心與欣賞欲望，并使其審美想象力得到自由的發(fā)揮，迅速地融入到動畫影片的藝術(shù)氛圍之中，構(gòu)成審美意境。同時，三維動畫片依靠高科技手段，創(chuàng)造人類想象力所能抵達(dá)的任何情境、物像和人像，為觀者塑造歷史的、自然的、人文的、甚或魔域的“幻覺”場景，使生活在工業(yè)化社會中的人們在獲得視覺沖擊力的同時，復(fù)蘇人類的原始記憶，重溫童年時代的夢想與異念，洞察在現(xiàn)代工業(yè)文明車輪之下的人與自然

14、互相戕害的殘酷，從而感受到無比強(qiáng)烈的精神震撼力三維動畫。隨著計算機(jī)三維影像技術(shù)的不斷發(fā)展，三維圖形技術(shù)越來越被人們所看重。三維動畫因為它比平面圖更直觀，更能給觀賞者以身臨其境的感覺，尤其適用于那些尚未實現(xiàn)或準(zhǔn)備實施的項目，使觀者提前領(lǐng)略實施后的精彩結(jié)果。四、三維動畫建模的設(shè)計與實現(xiàn)（一）角色動畫制作步驟角色動畫制作一般經(jīng)以下步驟完成：1. 根據(jù)創(chuàng)意劇本進(jìn)行分鏡頭，繪制出畫面分鏡頭運(yùn)動，為三維制作做鋪墊；2. 在3D中建立故事的場景、角色、道具的簡單模型；3. 3D簡單模型根據(jù)劇本和分鏡故事板制作出3D故事板；4. 角色模型、3D場景、3D道具模型在三維軟件中進(jìn)行模型的精確制作；5. 根據(jù)劇本設(shè)

15、計對3D模型進(jìn)行色彩、紋理、質(zhì)感等的設(shè)定工作；6. 根據(jù)故事情節(jié)分析，對3D中需要動畫的模型（主要為角色）進(jìn)行動畫前的一些動作設(shè)置；7. 根據(jù)分鏡故事板的鏡頭和時間給角色或其它需要活動的對象制作出每個鏡頭的表演動畫；8. 對動畫場景進(jìn)行燈光的設(shè)定來渲染氣氛；9. 動畫特效設(shè)定；10. 后期將配音、背景音樂、音效、字幕和動畫一一匹配合成，最終成完整部角色動畫片制作。（二）標(biāo)準(zhǔn)布線方法標(biāo)準(zhǔn)布線方法：環(huán)狀布線即為眼睛一個環(huán)。眉弓繞到鼻梁一個環(huán)。鼻翼到下巴一個環(huán)。嘴巴一個環(huán)。環(huán)與環(huán)相交的地方即為五星產(chǎn)生的地方，要通過繼續(xù)加線來修正到合適的位置，所謂合適的位置就是指面部表情最少的部位。比如：顴骨、鼻梁、

16、眉心上方、太陽穴、耳朵后面、下巴磕、鼻孔、鼻翼后面。五、結(jié) 論概念和分析在做任何作品之前都先要有一個概念來引導(dǎo)，也就是必須清楚你即將要做的是個什么東西，他可能會是什么樣子的，然后下手才有方向。由于只有這么一張圖來作為參考，所以在這個側(cè)面以外的樣子完全可以自己發(fā)揮想象，可能還比有全方位的參考圖來得自由。剛開始學(xué)習(xí)的時候，我們都希望能夠有正面圖、側(cè)面圖來引導(dǎo)我們在三維空間內(nèi)部建立模型，所以，最好的方式是多研究一下你所制作的生物的結(jié)構(gòu)，做到心中有數(shù)。這樣，建立模型的時候才不必拘泥于公式化的布線，而是做到讓生物結(jié)構(gòu)本身決定拓?fù)渚€的走向，而不是要以某種拓?fù)涞墓逃行蝿輥砥ヅ渖锝Y(jié)構(gòu)。圖中生物結(jié)構(gòu)大致可以分

17、為三個部分，下身為鳥獸類結(jié)構(gòu)，最大的特點就是膝蓋骨巨大，而胸腹以及手部除了后背長了很多突起結(jié)構(gòu)外，其余大致為與人類相近的結(jié)構(gòu)；頭部類似魚類。做了這樣的分類以后，我對此生物全貌的理解以及在建模的時候就有所依據(jù)了。首先是基本形。 做基本形的時候多花些時間來調(diào)整， 建好基本形之后便可以開始細(xì)分的操作了，最好是對模型貼圖后的樣子進(jìn)行一下預(yù)先的規(guī)劃，所以接下來的貼圖概念部分將轉(zhuǎn)入2D處理。這樣模型部分就完成了。致 謝在本次論文設(shè)計過程中，*老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度是我終生學(xué)習(xí)的楷模，這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！最后，感謝所有關(guān)心和支持我的同學(xué)們和老師們！參考文獻(xiàn)1 AliasWavefront公司. Maya 4.5 完全手冊基礎(chǔ)教程篇. 2003 2 周萬.李世其.魏發(fā)遠(yuǎn). 基于虛擬現(xiàn)實的動態(tài)設(shè)計與仿真 期刊論文 計算機(jī)仿真. 2002 4 王妍. 動畫自動生成系統(tǒng)中運(yùn)動規(guī)劃及其路徑規(guī)劃的研究與實現(xiàn) .北京工業(yè)大學(xué)，2009