本科毕业论文---基于maya的苏醒的森林场景仿真ae(论文)设计.doc

大兴安岭职业学院毕业论文 毕业设计（论文） 论文题目： 基于MAYA的苏醒的森林场景仿真 基于MAYA的苏醒的森林场景仿真 摘 要本设计是基于Maya的森林场景展示动画，通过电视或网络等媒介向观众展示森林从寂静中苏醒的仿真场景，囊括了一些动植物的动画，给予观众美的享受，唤醒人们热爱自然，追求自然，亲近自然的美好愿望。课题首先进行了剧本设计，并对动画中的角色与场景进行二维的设定，接着运用Maya完成三维角色模型和场景模型的制作，并对模型的材质灯光作创建与修改，然后在其动画模块进行模型的骨骼绑定和动画制作，再使用渲染器输出高质量的序列图片。其中同时利用了Photoshop绘制贴图，并与Maya材质进行链接。其后通过后期软件AE和Premiere将之前得到的序列图进行剪辑与合成，再为影片添加特效和音效，并最后输出MOV格式的影片。关键词：动画；建模；森林；材质；Maya；渲染 2 目 录第一章 绪论错误!未定义书签。第二章 课题概述42.1动画场景设计的意义42.2课题的可行性分析4第三章 课题需求分析错误!未定义书签。3.1课题设计需求63.2课题实现的难点及关键技术6第四章 课题总体设计74.1课题制作流程错误!未定义书签。4.1.1前期规划74.1.2中期制作错误!未定义书签。4.1.3后期制作错误!未定义书签。第五章 课题详细设计和实现95.1 课题设定95.1.1 剧本故事设计95.1.2 角色设定95.1.3 镜头设定105.1.4 场景设定115.2课题三维制作115.2.1模型制作115.2.2灯光材质205.3渲染序列帧285.3.1背景层渲染285.3.2螳螂角色层渲染295.3.3蜻蜓角色层渲染29第六章 课题后期制作306.1影像合成306.1.1 镜头合成316.1.2 片头合成316.1.3 片尾合成326.2剪辑与音效32第七章 总结33参考文献谢 辞第一章 绪 论动画诞生于1831年,它的发展已有将近180年的历程。时至今日,动画本身也由当初一个简单的物理现象发展成为一门万众瞩目的视觉影像艺术。在这段发展历程中,不断有美术、文学、哲学、音乐、戏剧、计算机技术等各门各类的艺术人才带着各式创作思维模式介入,从而推动了动画的迅速发展,并逐步形成了综合各类艺术思维的新的创作理念,建立了这门新艺术形式独特的审美意识。但伴随着后工业时代的来临,电影、电视、网络、手机,现代化的通讯工具造就了现代人新的审美消费,影视工业的出现与发展,较准的把握住了时代脉搏,满足了处于高度紧张状态的人们宣泄精神压力的心理欲求。三维动画则是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新兴技术。三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上而形成的一种相对独立的新型的艺术形式。早期主要应用于军事领域。直到70年代后期，随着PC机的出现，计算机图形学才逐步拓展到诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80年代，随着电脑软硬件的进一步发展，计算机图形处理技术的应用得到了空前的进步，电脑美术作为一个独立学科真正开始走上了迅猛发展之路。三维动画软件在计算机中首先建立了一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状、尺寸创建模型，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后再让计算机自动运算，生成最后的画面。三维仿真动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。今天,动画已不再是简单化、幼稚化的“小儿科”艺术,也不仅仅是电影加美术的二级艺术,而与电影、美术甚至文学、戏剧、诗歌、音乐等成熟的艺术一样，是一种语言，一种独立的艺术语言。一部好的动画片，应该具备什么独特的看点，应该如何抓住观众的眼球,值得从事动画创作、教学的工作者去探索和揣摩！作为动画编导，动画的叙事艺术无疑是需要必须掌握的，可以说，动画编导创作的核心即为动画的叙事。在动画的世界中，哪里才是梦想的边界？我们还不能肯定动画作为独立的电影门类，它能飞得多高多远？但是，毫无疑问的是，它的梦想世界，已为我们展开了一片瑰丽的天地，成为了一门人类寄于无限希望的艺术。第二章 课题概述2.1动画场景设计的意义现代动画场景指的是影视动画角色活动与表演的场合与环境。这个场合与环境既有单个镜头空间与景物的设计，也包含多个相连镜头所形成的时间要素。动画艺术是时间与空间的艺术，是影视艺术的一个分支，动画场景的设计无不打上影视艺术的烙印。场景设计在动画影片中提供了角色表演的特定时间与空间的舞台。场景的设计对整部动画的设计风格、镜头画面、角色塑造、情绪氛围、社会空间以及物质空间都有很大的影响。在传统手绘动画艺术中，角色的表演场合与环境通常是手工绘制在平面的画纸上，拍摄镜头时将所画好的画稿衬在绘有角色原画、动画的画稿卜面进行拍摄合成，所以人们又习惯性地将绘有角色表演场合与环境的画面称为“背景”。但随着现代影视动画技术的发展，通过计算机制作的动画角色的表演场合与环境，无论在空间效果、制作技术、设计意识和创作理念上，都更加趋向于从二维的平面走向三维的空间与四维的时间的探索，更加关注对时间与空间的设计与塑造。因此，动画角色表演的场合与环境的“场景说”渐渐地取代了“背景说”。 在动画片的创作中，动画场景通常是为动画角色的表演提供服务的，动画场景的设计要符合要求，展现故事发生的历史背景、文化风貌、地理环境和时代特征。要明确地表达故事发生的时间、地点，结合核部影片的总体风格进行设计，给动画角色的表演提供合适的场合。在动画片中，动画角色是演绎故事情节的主体，动画场景则要紧紧围绕角色的表演进行设计。但是，在一些特殊情况下，场景也能成为演绎故事情节的主要“角色”。动画场景的设计与制作是艺术创作与表演技法的有机结合。场景的设计要依据故事情节的发展分设为若干个不同的镜头场景，如室内景、室外景、街市、乡村等等，场景设计师要在符合动画片总体风格的前提下针对每一个镜头的特定内容进行设计与制作。 2.2课题的可行性分析创作出各具特色的动画片，既是动画艺术家对个性化的追求，也是不同层面观众的多样化需求。动画场景的类型与风格的变化，深受民族、时代、地域、传统文化等多方面的影响，从关国早期以水粉绘制的写实风格的动画场景到欧洲极富表现力的现代抽象绘画风格的动画场景，从借鉴我国敦煌壁画艺术到用水墨画、剪纸、版画等风格的设计，不同时代美术思潮对动画场景设计的影响尤为突出。现今，三维技术已经逐渐取代了以往的旧传统，以高科技的方式将大家带入了一个全新的认知领域。古旧建筑物损毁了，可以在电脑上进行修复与重建。对于建筑设计类，工程师可以在图纸设计阶段完成之后，使用此技术把项目全方位立体展现出来，非常直观实用。广告公司制作的丰富绚丽的广告令观众眼前一亮。在科教方面，老师们对于地理、生态这种很难用语言描述的科目可以借助动态展示的方式授课，学生们可以很快的理解接受。无论是对于中国三维动画的发展还是娱乐科教等各个方面，三维场景仿真都有着重要的地位和意义。利用Maya等现代技术软件对真实景色进行三维动画再现，可以舍去繁复的拍摄手段而直接利用Maya等软件在电脑上重现，可以不受时间限制的将早晨、中午、晚上三种时间段景象效果展现出来，下雪、下雨等等各种天气也可以进行制作。可反复修改，难度较高的镜头也能轻松控制，这样就省去了大量的人力物力，不用等待天气转变等等各种因素就可以达到预期目标。在旅游观光业和文物修复方面具有很高的实用价值。对森林场景的仿真建模，利用MEL语言等制作出森林从寂静中苏醒的视频效果，就是对上述内容其中一部分的尝试与实践。第三章 课题需求分析3.1课题设计需求1.课题意义：通过电视或网络等媒介向观众展示森林从寂静中苏醒的仿真场景，给予观众美的享受，唤醒人们热爱自然、追求自然、亲近自然的美好愿望。2.课题内容：制作一个从寂静中苏醒过来的森林的场景，要求场景中要有树、花草、爬虫、飞鸟等森林中常见事物，并利用这些模型制作风吹草动、虫爬鸟飞等动画来表现森林的苏醒过程。3.2课题实现的难点及关键技术本课题的难点在于建模材质需要仿真，并且要求比例合理。所需要的关键技术有：1.建模材质：能够掌握Maya中的各类建模技术。要求模型的形体结构清晰准确，布线合理。在材质方面能够准确表现出不同材料的质感效果；合理地把模型的UV展开，为绘制贴图做准备；通过照片素材的组合以及独立的绘制贴图，将物体的色彩纹理包括污损等细节全部表现出来。而由于森林场景过大，材质贴图的制作过程过于繁复。2.灯光渲染：熟悉几种光源的使用方法。三维软件中的灯光与现实世界的很像，所以物体真实性很大一部分取决于灯光的照明。能够根据氛围的效果将场景渲染出来，画面基本色调要明确，所表现的时间段正确无误，对比度适中。3.动画调试：影片中包含一些动植物动画。大部分植物动画（如草丛，树叶）可以由笔刷自带动画中调试完成。而动物部分动画则需带骨骼绑定，在Animation模块中制作。并且和镜头动画一样，通过调节关键帧来完成。4.渲染合成：因为场景较大，受硬件设备限制，且追且理想效果，动画调试完成后需要进行分层渲染。如此，进行合理的分层即是一项很重要的工作。第四章 课题总体设计4.1课题制作流程4.1.1前期规划1. 概念设计故事文字剧本定制。2. 内容包括根据剧本绘制的动画场景、角色、道具等的二维设计以及整体动画风格定位工作, 给后面三维制作提供参考。3. 分镜故事板根据文字创意剧本进行的实际制作的分镜头工作。4.1.2中期制作1. 3D粗模制作出故事的场景、角色、道具的粗略模型，为Layout做准备。2. 3D故事板（Layout）用3D粗模根据剧本和分镜故事板制作出Layout（3D故事板）。其中包括软件中摄像机机位摆放安排、基本动画、粗略镜头时间定制等。3. 3D角色模型/3D场景/道具模型根据Layout的展示，在三维软件中进行模型的精确制作，是最终动画成片中的全部“演员”。4贴图材质根据概念设计，对3D模型进行色彩、纹理、质感等的设定工作。5骨骼蒙皮根据故事情节分析，对3D中需要动画的模型（主要为角色）进行动画前的一些变形、动作驱动等相关设置。6分镜动画参考剧本、分镜故事板，动画师会根据Layout的镜头和时间，给角色或其它需要活动的对象制作出每个镜头的表演动画。7灯光根据前期概念设计的风格定位，由灯光师对动画场景进行照亮、细致的描绘、材质的精细调节，把握每个镜头的渲染气氛。4.1.3后期制作1分层渲染/合成动画、灯光制作完成后，根据后期需要把各镜头文件分层渲染，提供合成用的图层。2配音配乐由剧本设计需要，根据剧情配上合适背景音乐和各种音效。3剪辑用渲染的各图层影像与音效，剪辑合成最后的影片并输出。在以上过程中，有许多部分是相互交替的，具体步骤如图4-1所示。剧 本角色设计道具设计场景设计分镜脚本最终渲染道具模型场景模型角色模型角色表情、角色、道具、场景骨骼设置角色、道具UV摄像机动画动画测试角色、道具纹理动画灯光特效剪 辑合 成 音 效最终输出图4-1 动画制作流程图第五章 课题详细设计和实现5.1 课题设定5.1.1 剧本故事设计剧本是一种文学形式，是戏剧艺术创作的文本基础，编导与演员根据剧本进行演出。与剧本类似的词汇还包括脚本、剧作等等。它以代言体方式为主，表现故事情节的文学样式。动画剧作属于影视剧作范围，它的理论基础也属于电影剧作的框架之内，但动画剧本创作有着区别于其他剧作的创作规律和思维方式，它更强调剧本创作与“动画”这种特殊形式的完美结合，营造一种富有视觉美感和心灵愉悦的幻想空间。根据课题要求，制作仿真的苏醒的森林场景，剧本设计如下：Stage01：（特写）清晨雾光朦胧，森林由黑暗中苏醒。幽幽草丛中停驻这一只蓝色的蜻蜓，随绿草在微风中拂动（虫鸣鸟叫声起）。（拉远）蜻蜓随风而起，在树丛中飞舞（背景音乐起），最后停驻与树枝上。Stage02：（正面特写）蜻蜓身后的树叶丛中，隐着一只螳螂在慢慢靠近，准备随时扑身而上。Stage03：（侧面近景）螳螂捕食，被蜻蜓侧身逃脱。螳螂立身不稳，从树枝上摔下去，适逢麻雀飞身而上。Stage04：（大远景）麻雀腾飞与森林上空，穿越山林来到溪边，在马头上环绕。正在喝水的马受惊而鸣。Stage05：（远景）野马从山林中奔着草原而来，在眼前腾空而起。5.1.2 角色设定在动画片剧本的创作，角色的形象塑造占有极其重要的位置，电视动画片每集的故事较之一般电视剧来讲要短，情节也相对简单，因此，一步动画片要打动观众不能单单依靠情节，很重要的一方面需要塑造角色的形象，使之具有独特的行为、语言以及鲜明的个性，从而在观众的脑海里留下深刻的印象。根据课题要求及剧本的描述，表现的森林要能给人一种清新朝气的感觉。所以在蜻蜓这第一个角色上，颜色的选择较为艳丽的湖蓝色，而隐于树叶丛中的螳螂则是同背景一样的绿色。艳丽的蓝，清新的绿，交织成为一幅清晨森林苏醒的美丽场景。麻雀的设定，则是根据镜头而定。镜头中几乎同时出现蜻蜓、螳螂和麻雀三者，且都是近景，而树林中，草地上飞翔的都是较小型的鸟类，再有中国的一句俗语“螳螂捕蝉，黄雀在后”，最后设定了小黄雀这一角色。课题在绿色这一大背景下，缺少暖色系的景物，所以马的形象设定为红枣马，深棕色皮毛，与金棕色鬃毛为影片增添一份亮彩。5.1.3 镜头设定镜头像语言一样去表达我们的意思,我们通常可经由摄影机所拍摄出来的画面看出拍摄者的意图，因为可从它拍摄的主题及画面的变化，去感受拍摄者透过镜头所要表达的内容，也就是一般所讲的“镜头语言”。在影像的世界里，虽然和平常讲话的表达方式不同，但目的是一样的，所以说镜头语言没有规律可言，只要用镜头表达作者的意思，不管用何种镜头方式，都可称为镜头语言。5.1.3.1景别的分类根据景距、视角的不同，景别一般分为： 1. 极远景：极端遥远的镜头景观，人物小如蚂蚁。2. 远景：深远的镜头景观，人物在画面中只占有很小位置。广义的远景基于景距的不同，又可分为大远景、远景、小远景三个层次。 3. 大全景：包含整个拍摄主体及周围大环境的画面，通常用来作影视作品的环境介绍，因此被叫做最广的镜头。4. 全景：摄取人物全身或较小场景全貌的影视画面，相当于话剧、歌舞剧场“舞台框”内的景观。在全景中可以看清人物动作和所处的环境。 5. 小全景：演员“顶天立地”，处于比全景小得多，又保持相对完整的规格。6. 中景：俗称“七分像”，指摄取人物小腿以上部分的镜头，或用来拍摄与此相当的场景的镜头，是表演性场面的常用景别。7. 半身景：俗称“半身像”，指从腰部到头的景致，也称为“中近景”。8. 近景：指摄胸部以上的影视画面，有时也用于表现景物的某一局部。9. 特写：指摄像机在很近距离内摄取对象。通常以人体肩部以上的头像为取景参照，突出强调人体的某个局部，或相应的物件细节、景物细节等。 10.大特写：又称“细部特写”，指突出头像的局部，或身体、物体的某一细部，如眉毛、眼睛、枪栓、板机等。5.1.3.2摄像机的拍摄方式摄像机的拍摄方式一般分为：1. 推：即推拍、推镜头，指被摄体不动，由拍摄机器作向前的运动拍摄，取景范围由大变小，分快推、慢推、猛推，与变焦距推拍存在本质的区别。 2. 拉：被摄体不动，由拍摄机器作向后的拉摄运动，取景范围由小变大，也可分为慢拉、快拉、猛拉。 3. 摇：摄像机位置不动，机身依托于三角架上的底盘作上下、左右、旋转等运动，使观众如同站在原地环顾、打量周围的人或事物。 4. 移：又称移动拍摄。从广义说，运动拍摄的各种方式都为移动拍摄。但在通常的意义上，移动拍摄专指把摄像机安放在运载工具上，沿水平面在移动中拍摄对象。移拍与摇拍结合可以形成摇移拍摄方式。5.1.3.3课题中的镜头设定本课题中主要用到特写、近景与远景几种镜头，分别拍摄森林某些角落的细节与部分面貌。五个镜头之间以多种方式交互，避免了单一性，从各个角度表现了森林的活力。制作动画之前，我们需要定下镜头动画，并利用简模设定出三位的Layout，来确定镜头的效果与基本时长，再跟据Layout的展示制作更精细，更具体的模型。镜头一、二和三分别是特写和近景，表现森林的局部细节，镜头四、五则是远景和中景，表现森林这一大背景。5.1.4 场景设定动画中的场景即主体所处的环境，包括（内径和外景）和道具（场景中出现的物体）。场景不但是衬托主体、展现内容不可缺少的要素，根式营造气氛、增强节目的艺术效果和感染力、吸引观众注意的有效手段。根据分镜脚本，我将整个课题的场景分成四块，前两块主要表现森林中的细节，包括草地、树木、部分花草及树叶，加上周边背景，以营造自然美丽的勃勃生机。后面两个场景均是远景，有流淌于森林边缘的小溪，与森林衔接的草原，以及穿插与森林的中的山脉和山石等，来烘托大自然奔放的热情与连绵不绝的柔情。5.2课题三维制作5.2.1模型制作多边形建模，即Polygon建模，它是一种非常直观的建模方式。通过控制三维空间中物体的点、线、面来塑造物体的外形。 1.点：建模物体上边与边的交点，是多边形的基本元素构成点。2.线：它是多边形对象上的棱边。3.面：将三个或三个以上的点直接连接起来形成的闭合图形称为面。4.UV坐标系：将二维的纹理图案映射到三维模型的表面上，需要建立三维空间形状的描述体系与二维的纹理体系，将两者建立联系，在描述二维纹理平面的时候，所用的坐标系叫做UV坐标系。模型的建造要求符合动画要求的物体布线的基本规律，并且按照真实的比例进行各部分的塑形，以达到课题要求的仿真效果。5.2.1.1角色模型生物建模除了要注意模型的比例准确之外，还需要进行合理的布线，以确定后期动画绑定能够完成剧本角色要求的动作。为了能够简化建模过程，一般角色模型都只塑造模型的一半。在Maya中，先建立一个最简单的Box ，然后在前视图进行左右对称的划分，删除其中一半后，试用特殊的复制命令（在Edit菜单下的Duplicated Special命令），进行关联的对称复制，如图5-1所示。如此模型的塑造过程就简化了一半。图5-1 模型的关联复制示意1.蜻蜓蜻蜓的建模是从头图开始塑形，然后使用Maya中的挤压命令（Extrude）慢慢塑造出蜻蜓的肢体和尾部。因为蜻蜓全身都有不规则的凹凸，布线时要注意细节的刻画，尤其在运动关节处需要三根及以上的布线，如图5-2所示。图5-2 蜻蜓尾部细节刻画蜻蜓的翅膀很轻薄，用一个Plane片制作即可。建立一个Plane片，进行曲面划分，形成足够多的曲面，再将其塑成蜻蜓翅膀的形状。 蜻蜓的眼睛并不是一个规则的球形，没有直接用Polygon Sphere代替。而是将头部眼睛位置的面用Duplicate Face 命令进行了复制，再挤压成眼球的形状，对其慢慢进行修改，最终定型。蜻蜓最终造型如图5-3所示。图5-3 蜻蜓最终造型2.螳螂螳螂模型的建造过程与蜻蜓基本一致，不同的眼球直接用NURBS Sphere球完成。在螳螂腹部上方的两对翅膀，外面一对较为厚重，成绿色，是靠Extrude命令在身体上挤压而成，但翅膀都是非常薄的，所以需要将下面一层多余的面删掉，从而表现出螳螂真实翅膀的感觉，里面一对同蜻蜓翅膀一样用Plane片制作。腹部的轮廓要突显出来，需要用三条线在此处定型，如图5-4所示。图5-4 螳螂翅膀示意图 因为是左右两片关联的模型，并没有合为一体，这时候需要用到Maya里的Combine（合并）命令，然后选中两部分相连接的所有点执行Merge（缝合）命令进行缝合。为了让模型表现看起来更平滑，除了添加布线之外，还要用到Maya的Smooth（光滑）命令，它将曲面在进行一次细分，减小了各个面之间的过渡，使模型不那么粗糙。螳螂的最终造型如图5-5所示。图5-5 螳螂最终造型3.黄雀黄雀因为大多是远景镜头，不必制作过于精细。它分成四部分完成：鸟喙、身体（包括翅膀）、尾羽以及爪子。鸟喙很坚硬，要制作出这种感觉，在嘴角边缘处需要较多较密的布线来定型，表现出鸟喙的尖锐，如图5-6所示。图5-6 鸟喙布线图根据黄雀眼部及嘴部的肌肉运动来看，这两部分的布线都应该是圈线。上下眼皮的中心店并不是轮廓形状的顶点，上眼皮的最高点会偏向内眼角，下眼皮的最低点离外眼角较近，而内眼角和外眼角的相对位置有差异。鸟类的眼睛不仅要观察两侧，还要观测的前方位置，这需要都一定的倾斜度。所以在建模的时候需要先建立内部眼球的模型，定好其角度和位置，然后在头部模型中布出上下眼睑的圈线造型，如图5-7所示。图5-7 黄雀眼部造型黄雀尾部有上下左右的摆动，因此布线规律同眼部是一样的。黄雀尾部长着尾羽，它是由一些Plane平面组合而成。最后是黄雀的爪子，它有四趾，前面三趾与侧旁的一趾能够形成抓握东西的状态，但因为动画中不需要，所以只用简单的塑形就能完成。而双翅呈展开状造型，便于后期骨骼绑定。制作完毕后执行Smooth命令，得到最后的模型，如图5-8所示。图5-8 黄雀最终造型4.野马野马的模型需要塑出马身上的肌肉，因为镜头设定中脸部拍摄较少，所以马头的制作可以稍微简化，但身体部分是由特写镜头的，所以需要制作出大体的肌肉分布，尽量布出四边形，在运动拉伸过程中，肌肉才不容易变形，如图5-9所示。图5-9 野马部分肌肉布线图马蹄部分需要密集的布线塑造其坚硬的形状和关节处得转化。最后用NURBS中的曲线编辑器（EP Curve Tool）绘出多条曲线，表现出马尾的曲线走势，在利用Maya中的Loft命令将其转化为Surface曲面，完成马尾的造型后再将所有的NURBS曲面转化成为Polygon的平面，鬃毛也以同样的方式进行制作。整个模型的布线较密，几乎看不出什么棱角，这里可以使用Soft Edge命令将模型的边软化，这样就可以省去Smooth这部分，节省许多空间。野马的最终造型如图5-10所示。图5-10 野马最终造型5.2.1.2场景模型制作场景很重要的一点就是要注意整体的方位和布局，尤其在制作一个大型场景的时候。本课题场景较大，模型分成了四部分制作 ，每部分场景均由两种方式构成：一种是Polygon建模，与角色建模一样。而另一种则是用Maya自带的笔刷工具在场景中直接绘制，这样绘制出的植物可自带动画，课题中大部分的场景动画都是这样完成的。在Visor（WindowsVisor ）视窗中，可以选择其他的预设笔刷进行绘画。 注意：在2D 空间中绘画的笔刷是不可编辑的。这意味着在绘画后，不可以修改任意的笔划属性来改变笔划的显示。Scene01：在这个场景中主要是拍摄蜻蜓在草丛和树林间飞舞，因此最主要的模型就是花、草、树和地面。首先，地面只需建立一个Plane的平面，并将其细分，然后用Sculpt Geometry Tool（雕刻工具）在平面上绘制出地面凹凸不平的感觉。周围的山体也用同样的方法制作。用于特写镜头的树必须要做出盘根错节和参差不齐的感觉，这其中用到很多挤压命令，而且树干部位凹凸不平的沧桑感制作中，更是要注意线圈的位置，在表示树干夹缝的地方多添几条线强调沟壑的形状。近处的几朵花都是用NURBS建模完成造型后再转化成Polygon模型。最后是草丛，这个模型是用笔刷绘制后，将其拆分成Polygon的曲面，在用挤压命令做出草叶的厚度，最后执行细分命令让草叶平滑。这些完成后，再使用笔刷添置一些较远的树木景观，让画面更丰满。场景一全景如图5-11所示。图5-11 场景一全景展示Scene02：相对于第一个场景来说，第二个场景的制作要容易许多，只需要在场景一的基础上将镜头拍摄不到的部分直接删掉，以减轻程序运行的负担。相应地，为了使内容丰满，需要在场景二中添加适当的景色，如树叶等。场景二模型如图5-12所示。图5-12 场景二部分展示Scene03：第三个场景也是在前两个场景的基础上改制而成，并添加了小溪，它的制作只用了一个简单的Plane片。并添置了一些溪边的景色，主要靠笔刷完成。场景三全景如图5-13所示。图5-13 场景三全景展示Scene04：最后一个场景主要是节点山脉的制作，Maya中包含了许多的2D和3D节点，课题中用到的是Height Field节点。在场景中创建Plane平面，接着在Hypershade滤光器中创建一个Height Field节点，将一个noise纹理节点赋予Height Field作为置换纹理贴图，调整noise属性直到满意为止。然后将noise连接到山脉平面的置换贴图（displacement map），执行Displacement to Polygons，再将noise与新建的黑白ramp节点的白色相连，得到最后的山脉，如图5-13所示。5.2.2灯光材质5.2.2.1灯光在CG工作流程中，灯光是非常重要的一环，通过灯光将场景中所有的元素有机地统一起来呈现给观众，并且起到烘托喜剧气氛，推动剧情等作用。灯光的布置主要包括以下几种：1.主光：这种光生成物体的主要光亮部分，是亮度最强的光，在场景中投射出最深、最清晰的阴影。2.辅助光：这种光使主光形成的光亮部分变柔并延伸开，使物体的更多部分可见。辅助光可以模拟场景中反射光源或次要光源的效果。3.背光：这种光可以生成“明暗的边界”，帮助人们从视觉上将物体与背景区分开。背光能够使头发生成反光效果,并且添加一个明确的边界来显示物体结束而阴影开始的地方。4.泛光灯：适合模拟太阳光。比如说要制作一个室内场景，如果要营造出一个阳光从窗外投射进来的景象就可以使用泛光灯。例如模拟无遮挡的电灯泡。5.聚光灯：严格意义而言，使用一定数量的聚光灯可以模拟任何一种灯光效果，比如区域光、太阳光、舞台光等等。6.补充光：补充光用来填充场景的黑暗和阴影区域。比较重要的补充光来自天然漫反射，这种类型的灯光通常称为环境光。它可以提高整个场景的亮度。7. 使用柔光的几个场合：营造温馨的画面和场景；营造东方式的怀旧氛围，用黄色柔光效果极佳；模拟阴天的自然光；模拟间接光，比如阳光透过树叶或窗帘；人物肖像的刻画；模拟照片级的图像；8. 使用强光的几个场合：模拟一个集中的光线照明，如灯泡；户外中午时分的场景；太空场景；舞台效果，如一盏聚光灯聚焦在歌剧演员身上；模拟沙漠中的环境。本课题中大多使用平行光（Directional Light）来模拟自然光，作为主光照亮事物，并投射阴影，角色的照明靠设置聚光灯（Spot Light）的属性来完成，但太多灯光会照成曝光的现象，所以制作过程中用到了Maya的灯光链接（Light Linking）命令，指定各个物体接受的光源，来调和它们明暗关系。以上的灯光大多都是白色，只有第四个场景中照射山脉的灯光是彩色，因为山脉模型使用Maya节点制作，并没有被赋予颜色，所以制作的时候依靠灯光来实现远山泛着淡蓝的荧光的效果。图5-14 场景三灯光效果展示5.2.2.2材质材质可以看成是材料和质感的结合。在渲染程式中，它是表面各个可视属性的结合，这些可视属性是指表面的色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度等。正是有了这些属性，才能让我们识别三维中的模型是什么做成的，也正是有了这些属性，电脑三维的虚拟世界才会和真实世界一样缤纷多彩。一般来说，材质由以下几个部分组成：1.模型UV：简单的说就是将三维物体的个个面展开平铺在UV坐标系中，使模型在二维平面上分布均匀，为在之后的使用PS或者其他绘图软件绘制材质贴图做准备。2.材质贴图（Texture Mapping）：是在物体着色方面最引人注目、也是最拟真的方法，同时也多为目前的游戏软件所采用。一张平面图像（可以是数字化图像、小图标或点阵位图）会被贴到多边形上，通常把它想象成3D物件的壁纸，亦即将一张2D图纸“糊”到一个3D表面。如在赛车游戏的开发上，可能也会用这项技术来绘制轮胎胎面及车体涂装。3.凹凸贴图（Bump mapping）：用一个凹凸贴图到物体材质贴图上，从而在光滑表面产生凹凸感。贴图的对比度越强凹凸感越明显。4.材质编辑器：是以节点网络的方式来编辑材质，在它的操作区域里可以很清楚的观察到材质的网络结构，修改方便直观，可以随时的在两个材质之间建立关系或者打断关系。本课题中多数复杂的模型是在Maya中导出.Obj文件，再通过Unfold 3D软件自动展开UV，如树木等。对于角色这样对称的复杂模型，可以只展一半，再将模型导回源文件进行整合，这样在贴图接缝的地方，就不会有明显的拉伸问题。笔刷绘制的模型中自带有贴图，而一些用NURBS创建的模型会自动生成无法更改的UV。最后是地面或山地模型的UV，直接用Maya中的平面展法（Planar Mapping），就可以得到较好的UV贴图。UV是物体在平面上的再次建模，是为绘制材质服务的。材质贴图主要在Photoshop中绘制，如蜻蜓的贴图，虽然底色是蓝色，但蜻蜓身上有黑色花纹，且颜色深浅不一，这都需要在Photoshop里进行一一调试。再有树皮有裂纹，为做出真实的效果，在材质库中选择真实的无缝贴图进行拼接，然后使用图章工具将一些地方修整出不规则的效果。地面的贴图也是用草地的贴图拼接，并在Maya材质属性中重复UV，使得最后的渲染效果真实。图5-15是一些UV贴图的展示贴图仅仅表现了模型的颜色关系，而材质球则决定了物体的质感。一半来说将贴图连接在材质球的颜色属性上，接着将凹凸贴图连接到Bump节点上，让物体表面出现凹凸效果，课题中一般将强度参数设置为0.02。同时调节材质球的透明、高光等属性。课题中用到Maya的Mental ray 材质球。Mental ray 是一款专注于生产照片级别的光线追踪器，它提供了一套针对模拟物理真实的材质系统，从而能够获得更好的渲染品质。螳螂的制作就用到了3S皮肤材质球（misss_fast_skin_maya）,模拟螳螂皮肤材质，需要调节它的一些属性，如漫反射强度、皮下层颜色、及高光颜色等。图5-15 部分模型UV贴图展示眼球用blinn材质球制作，分成外眼球和瞳孔两部分。外眼球主要表现眼睛的高光，主要是透明的设置，可以用Ramp节点完成（黑色表示透明），同时用samplerInfo节点控制透明显示的方向，让其永远对准镜头。瞳孔的材质也同前者一样，但Ramp节点连接的是材质球的颜色属性。野马毛发的制作使用了Anisotropic材质球，其高光形状可以通过调整XY轴，形成丝状效果，模拟毛发非常漂亮。课题还用到了一个特殊的材质球Ocean Shader，将其赋给小溪的Plane平面作为材质，调节Ocean Shader属性，如Water Color，Scale（水面波纹大小）等，让其呈现出溪流效果，最后调节自发光属性，产生波光粼粼的画面。场景三材质完成后如图5-16所示。图5-16 场景三最终渲染展示5.2.3 动画制作5.2.3.1骨骼绑定建立骨骼是使用关节和骨头建造层次关联结构。就像人没有骨骼就无法运动一样，三维动画中的角色如果没有骨骼也无法完成影片所需动作，由此可见，骨骼的绑定对于三维动画来讲也是十分重要的，一个角色的绑定做的到位与否直接影响到动画师调节出的动画效果是否逼真。首先要确定各个关节的准确位置，通常是先选择该关节位置圈线上的所有点，建立Cluster，而这个Cluster的中心则是关节所在。然后点击Joint Tool（骨骼工具）命令绘制骨骼，同时按住V键吸附点。身体的骨骼绘制完成后，还有一些特殊部位的骨骼也需要绘制。蜻蜓的翅膀绑定很简单，因为没有变形，只有扇动的动画，因此只需要将翅膀作为翅膀根部骨骼的子节点就能完成。黄雀的翅膀扇动相对要复杂些，因为它的翅膀有收缩的动作，因此在羽毛的部位也需要绑定骨骼。.野马的鬃毛和尾巴要做到逼真的毛发运动，则需要很多骨骼来表现它的柔软，绑定起来较困难。骨骼绘制完成后，要让模型动起来，就需要绑定，Maya中一般有两种控制骨骼的方式：一种是IK Handle，主要控制骨骼的位移；另一种是FK Handle（添加控制器），用以控制骨骼的旋转，课件中角色模型的爪，触角及四肢均是用的前一种方式（IK Handle Tool添加），身体部位主要用后者。四个角色的骨骼绘制如图5-17所示。 （a） 蜻蜓骨骼展示 （b） 野马骨骼展示 （c） 螳螂骨骼展示 （d） 黄雀骨骼展示图5-17 以上操作都完成后，为了便于控制，需要为骨骼添加一些控制器，涉及到一些MEL语句的编辑，这里以黄雀控制器的绑定为例。添加控制器：CreateNURBSCircle;/创建一个NURBS圆形曲线circle -c 0 0 0 -nr 0 1 0 -sw 360 -r 1 -d 3 -ut 0 -tol 0.01 -s 8 -ch 1; objectMoveCommand;