基于Maya的人物动画研究

【摘要】随着图形图像的发展，动画行业逐渐形成了规模。Maya动画制作流程通常是：建模―材质贴图―创建骨骼―绑定―权重调节―动作设置―渲出动画。在做三维动画时，需要二维人物图像进行轮廓提取，制作贴图，添加骨骼，进行绑定，并模拟真实动作。本文就Maya的动画制作过程做了一些研究和分析。

【关键词】Maya人物动画;骨骼绑定;动画流程

引言

近年来，动画行业发展迅速，越来越多的人加入这个行业中。而Maya软件的出现可以说是到了动画发展的又一个起点。作为动画软件中的佼佼者，Maya的优越性最主要表现在其方便的操作性能上。动画是对现实世界的一个模拟，动画通常分为三维动画和二维动画。两者之间不可分割[1]，两者相结合，能产生更好的动画视觉效果。通常手绘图、油画、古画中的人物都可以通过动画形式来表现出来，还能让人物做一些简单的动作，让我们感受到人物的运动状态及行为动作。

1.Maya动画

Maya是目前世界上应用最广泛且最优秀的动画制作软件，该软件曾获得多项国际大奖。Maya被广泛应用于广告、电视、电影、及特效创作中。《蜘蛛侠》、《黑客帝国》等电影中均有Maya的身影。网站资源开发、优秀设计与开发、电影特技、平面图像可视化等这些都是Maya主要应用领域，且这些方面都有极大的市场潜力。Maya还提供了五种类型的动画制作方式，这五种类型分别为：约束和路径动画、关键帧动画、表达式动画、动力学动画、属性驱式动画[2]。其中约束和路径动画是做受目标物体约束的动画和一些沿特定路径运动的动画。关键帧动画则用在角色动画中居多。表达式动画需要具有专业的Mel编程基础。动力学动画完美地运用在模拟自然物理现象中。而属性驱动动画比较独特，一般用在角色骨骼绑定过程中，通常都是靠物体之间的属性相关联来驱动物体运动。

2.动画仿真及结果分析

2.1 系统选择

制作动画首先要知道是选择是基于骨骼的动画系统，还是基于网格的动画系统。如果选择网格动画系统，那么就需要对每个动画帧定义模型网格位置。如：一个包含100帧的手的模型，那么动画就有5帧，顶点有200个，则内存中就要存200个顶点位置，总共是2000个顶点。而每一个顶点由颜色alpha和x，y，z信息组成，这些都要记录在计算机中。而在骨骼的动画系统中，骨架组成的骨骼就是网格。骨架本身和网格顶点相关，故而相对于骨架都是他们在模型中的位置。只要骨骼运动则就可以移动骨架了，这就很明显比基于网格的动画系统要节省很多空间。角色模型基本与自身所站在的地面保持水平，这能有效的增加我们的视觉感。另外，反应骨架对每个顶点的影响度则是骨骼动画的另一个优点，因为其具有定义权重值[3]。这样，角色模型的动画能够真实流畅地体现，不仅能节省内存，还有很好的视觉效果。

2.2 动画参数设置

动画在不同的硬件平台以不同的格式播放，所以制作动画之前都要设置动画播放参数和制作参数[4]。

2.3 轮廓提取

可以根据提取轮廓来建模，其特点是建模失真小、速度快。因为轮廓有图像的原始信息，因此我们可以在视图菜单中将原始图像载入Maya工作区，并根据轮廓进行建模。

2.4 材质

为了自然地表现出图片本身的效果。我们在窗口中建立一个Maya的材质球，并且给模型一个lambert材质球，点击属性通道中颜色属性后面的文件夹按钮，将已经做好的贴图图片文件选中，并赋给Maya中的对象。通常Maya人物的皮肤都是用人物的皮肤图片作为材质。

2.5 骨骼绑定

图1

真实物体与Maya 骨架的活动有很大的关系。所以，给模型添加骨骼都是根据人体实际骨架的构造来添加的。即根据人体骨骼的实际位置，给模型大致添加脊柱骨、头骨、四肢骨、髋骨、胸骨等。添加命令是在Animate模块，选择Joint tool工具添加骨骼。添加骨骼后，进行蒙皮操作。蒙皮后，角色可随骨骼的旋转而改变姿势。

如果要灵活地控制角色的动作，还应创建控制器进行骨骼绑定，绑定后，只需对控制器进行操作即可，不用选中骨骼进行动作设置。

除角色外，想表现出物体的运动，通常也需创建骨骼。给花枝创建骨骼，蒙皮后对骨骼进行旋转设置，并记录关键键，则产生了花枝摆动的效果，如图1所示。

2.6 权重调节

在骨骼动画中，常会发现在不合理的效果，如果动画过大，甚至会有骨骼露在模型的外面。这样，创建骨骼后通常需调试一下，对于不合理的地方可通过刷权重的方式调整好。

2.7 动作设置

通过设置模型的关键帧，记录在某一时间处，对象的状态参数。设置动画后，相应的参数属性会变色，表示记录了关键帧。

2.8 渲出动画

制作出动画效果后，需渲染生成视频效果。每一段动画渲染生成一段视频，通常称为一个镜头。在后期编辑软件中，将各镜头合成在一起，进行剪辑，并添加音效，则完成动画片的制作。

3.结语

Maya动画制作流程通常是：建模―材质贴图―创建骨骼―绑定―权重调节―动作设置―渲出动画。随着技术的发展及设计者的不断探索，很大程度上提高了动画的生产效率。在现代社会，Maya三维动画技术已成了我国动画产业的首选，并在今后会有更大的发挥空间，从而成为新时代的宠物。

参考文献

[1]朱意灏，李巨韬.三维影视动画大制作[M].兵器工业出版社，2010，6（5）：4-5.

[2]吴莉婷，张宇，杨一平等.深度图像中基于轮廓曲线和局部区域特征的三维物体识别[J].中国图象图形学报，2012，17（2）：269-546.

[3]裴秀云.Maya速查手册[M].兵器工业出版社，2011，6（10）：9.

[4]景昊，周秉峰.三维模型表面特征的水墨效果渲染算法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2011，9（5）：14-15.

作者简介：俞晓妮，女，沈阳职业技术学院副教授，研究方向：计算机多媒体技术。