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北京工业大学毕业设计（论文）1三维动画创作中设计元素与技术的结合摘要三维动画短片的制作是个复杂的过程，它要求制作环节的连贯性。从文字剧本转化为插画故事板到三维模型材质的制作、角色动画测试最后灯光调节、特效合成渲染与剪辑，完成制作。三维动画制作的过程有些环节是密切联系的，我们要将技术衔接问题进行审查。此文阐述《神魔》的制作流程并借鉴了三维游戏cg宣传动画来具体分析三维cg动画制作流程的规范性。通过《神魔》制作过程中遇到的问题并进行分析，并在作品期望结果和技术瓶颈之间找到平衡点。关键词：动画三维动画技术maya三维动画流程北京工业大学毕业设计（论文）2AbstractTheproductionprocessofashortthree-dimensionalanimationiscomplicated,whichrequirescoherenceofeachproductionsegmentfromscreenplay-ustrationtransition,elements-designingofthe3Dmodel,characteranimationtest,lightcontrol,renderingandeditingofthespecialeffectsynthandthefinalcompletion.Productionsectionsofthe3Danimationarecloselylinkedtoeachotherthuswewillexaminethetechnicalissuesaboutthelinkages.Thispaperexplainsindetailtheproductionprocessofthe3Danimation“thedemonwithmagic”andidentifiesthenormalprocedureof3Dcganimationproductionbycasestudyofthecgcartoonaimingtomakepropagandafor3Dgames.Thepaperalsomanagestofindabalancebetweentheanticipatedworkresultandtherealworkhinderedbytechnicalproblemsthroughanalyzingproblemsencounteredintheproductionprocessof“thedemonwithmagic”.Keywords:animation,3D-animationtechnique,maya,productionprocessof3Danimation北京工业大学毕业设计（论文）3目录1.绪论――――――――――――――――――――――――――――１2.三维短片《神魔》故事创作背景及意图―――――――――――――3.制作三维动画短片需要具备的条件―――――――――――――――3.1前期准备――――――――――――――――――――3.2三维制作流程――――――――――——――――――――4.良好的硬件设施与相关的技术框架――――――――――――4.1对硬件设施要求―――――――――――――――――――――4.2制作流程规范化―――――――――――――――――――――5.神魔中模型与动画及材质贴图间的密切联系5.1模型布线要符合动画需要――――――――――――――5.2三维游戏中对模型的要求――――――――――――――6.总结――――――――――――――――――――――――――――致谢参考文献北京工业大学毕业设计（论文）41.绪论伴随着人类社会进入了网络信息高速化的时代，电子网络已经成为了现代人类社会不可或缺的信息交流渠道。在网络带给人们便捷的同时，网络也成为现在人们休闲娱乐的普及平台。三维动画技术在游戏、影视广告、交互领域里凭借着网络渠道的便利性，在当今社会中发展的如火如荼。三维动画产业是个朝阳产业，大家都知道动画产业能捞钱，这是因为它具有造型塑造上，能让任何事物都人性化；故事设定上，让任何平凡的情节不平凡；功能宣传上，现实功能的夸大化三大特点。它虽然具有这些好的市场优势但是三维动画要求投入成本大、技术水准要求高成为如今快节奏行业发展的现实问题，这也是为什么三维动画在影视广告中的应用会如鱼得水而在动漫产业里出现瓶颈的原因。三维动画技术要求高这和影视广告的制作水准是相吻合的，影视广告投入的回资快而动漫产业却需要长时间的积累和后续产品的开发销售成本才能回收。通过《神魔》短片的制作经历我深刻感受到三维动画制作流程规范严谨在实际项目制作过程中的重要性。2.三维短片《神魔》故事创作背景及意图《神魔》这三维动画短片的创作意图旨在传达“当人性泯灭了良知的时候，人间正道该何去何从，活在纷繁复杂的尘世，人们又该信仰什么去慰藉心灵。”故事背景是“本是一对双飞的情侣，可以享受无拘无束、悠闲自得的生活，但是由于男主人公被人诱惑，变得利欲熏心，心智不清变成了魔的化身。女主人公却没有抛弃他，而是想感化自己的爱人。故事发生在一个佛窟中，女主人公向神明请愿，帮助她感化她的爱人，然而由于男主人公在“贪”“痴”“瞋”中陷得太深，以至于不能自拔，险些杀害了女主人公。最后，女主人公打动神明得到了神的庇护，魔在光明大神面前无法遁形，“魔”从男主人公身上现化成型。这里的“魔”与“神”其实是个抽象的概念范畴，“魔”是人的贪婪的代名词，而“神”则是“真”、“善”、“美”的阐述象征着圆满美好的寓意。所谓“邪不胜正”正是我想表达的思想内容。3.制作三维动画短片需要具备的条件3.1前期准备作为数字影像类短片不同于文学写作，数字类短片更强调镜头语言的运用。镜头画面的调度，可以为接下来在三维软件里摄影机的位置提供参考，这是十分重要的。作为前期的重中之重，动态分镜剧本的绘制必须严谨，动态分镜剧本与文字剧本是三维动画制作过程的标杆。模型的建立，我是参考了中国的莫高窟、云冈石窟等来汲取灵感，其中糅合了古代北京工业大学毕业设计（论文）5陵墓的元素进行重新规划。在角色模型的建立中，根据二维美术设定进行合理的模型布线，让角色的布线要满足在动画调节中的要求，角色要能够完成前期动态分镜头中的动作。在模型的建立过程中始终要把握一个主旨：在满足要求的条件下，消耗最少的资源。整个场景中，贴图的选择忠实于前期美术设定的需要，这里我采用了现实佛窟中的彩绘效果去表达，烘托整个场景氛围。整个场景中的布光，我的方法是采用局部打光的方法。对不需要照顾到地方，减少打光或者不打光。场景中的灯光与物体采用独立的灯光控制，对于某些三维物体进行独立的灯光连接，便于局部细节的调整。3.2三维制作流程如图：从文字剧本转化为插画故事板到三维模型材质的制作、角色动画测试最后灯光调节、特效合成渲染与剪辑，完成制作。4.良好的硬件设施与相关的技术框架4.1对硬件设施要求制作数字动画，一个性能优良的电脑是必不可少的硬件条件。快速、稳定是必须达到的要求，否则，在制作的过程中会出现软件崩溃，系统内存不足等诸如此类硬件问题。当然，对于三维动画的前期准备工作，对于电脑的要求并不是很高。但是，当三维制作进入到中后期，软件文件的增多、文件大，电脑系统运行会很慢，影响制作效率。针对以上问题，除了提升硬件的性能如：选择专业显卡、cpu稳定性高，增加电脑的内存容量，对相关软件占用资源进行合理分配等措施。将制作好的文件进行定期备份也是一个必备之举，防止硬盘的损伤带来不必要的麻烦。北京工业大学毕业设计（论文）64.2制作流程规范化制作三维动画短片也讲求一个流程规范，诸如做一道美味可口的饭菜一样，从选材到材料的整理归纳，最后将其整合。4.2.1模型《神魔》三维动画短片制作的技术区大概可以分为模型、材质灯光、动画调节和后期渲染。首先，模型的制作中除了按照前期设定的脚本进行模型的制作以外，更重要的是，如何让模型在满足动画需求的同时降低对电脑资源的消耗。合理的模型布线不但可以让模型得到合理的结构还直接影响到动画调节的效果与模型材质的绘制工作。4.2.2材质与灯光《神魔》的材质贴图除了基本的漫反射贴图、凹凸贴图、高光贴图的使用外，大佛与墓兽以及石墩等结构我还应用了法线贴图的烘焙技术进行细节的制作。这样的好处是，可以得到想要的效果的同时，不用通过建立模型来表达那些细节，继而节省了系统的资源。《神魔》在灯光类型的选择上用的是点光源。点光源的类型我认为还是比较便于对整个场景中的模型进行光照控制的。场景中面积光的使用也影响到渲染器的选择。如果用软件渲染器进行渲染，那么mayasoft软件渲染器对面积光的支持不足，对场景地面的光照渲染中将会产生曝光过度，采用mentalray渲染器以上问题就会回避掉。4.2.3动画调节动画调节部分包含了两部分的内容：首先是动画角色骨骼的创建与绑定，其次是角色关键帧动画的制作。动画角色的骨骼按照实际需要进行搭建。因为《神魔》中的角色都是写实角色，我在搭建骨骼的时候按照解剖生理学规律进行创建。身体骨骼的创建运用了三套骨骼：蒙皮骨骼(sk)、正向动力学骨骼（fk）、反向动力学骨骼（ik）。骨骼的创建完成之后，要对骨骼进行合理的规范化的命名，这主要还是要考虑到接下来骨骼蒙皮权重的绘制与动画调节的便利性。当我们做好了骨骼的创建与权重的绘制的时候，动画的调节就变得轻松简单。我们可以依照生活中的运动规律加以夸张化，使得角色更加生动。4.2.4渲染渲染在制作过程中所起的作用可以分为测试渲染和批渲染两种方式。若从计算的角度加以区别，又可以分为软件渲染、硬件渲染和矢量渲染3种方式。4.2.4.1测试渲染北京工业大学毕业设计（论文）7观察布光与动画的时候，尽可能提高效率，比如将测试渲染的图片大小设置小些，渲染器中降低抗锯齿的精度，灯光阴影的采样率由低到高的设置等方法进行测试渲染可以加快测试渲染。IPR渲染是一种实时交互的渲染方式，IPR渲染可以对场景中的物体进行单独的渲染并且支持材质的拖放指定，通过这种方式对物体材质和灯光进行快速调节，IPR可以及时的对修改的部分进行渲染。当然IPR渲染也有弊端，它不能支持光线追踪的反射、折射材质以及阴影，粒子系统，3D运动模糊处理方式，抗锯齿渲染处理，对有些情况下还要强制手动刷新。4.2.4.2最终渲染渲染器我选择mentalray，分层渲染的方式。4.2.4.3加快渲染的方法（1）在渲染前，关闭所有的应用程序，包括maya在内，对动画的渲染最好使用外部渲染方式，最大程度地利用系统全部资源。（2）在确定不需要构造历史的前提下，使用EditDeleteAllbyTypeHistory[编辑按类全部删除历史]命令，将对象的所有构造历史都删除。（3）选择Fileoptimizescenesize[文件优化场景尺寸]命令,将当前场景中的无用元素进行清除。（4）确保有足够大的硬盘空间建立maya的缓存文件。（5）尽可能使用depthmap[深度贴图]方式的阴影，少用Raytrace[光线追踪]投影。（6）对于不需要进行投影的物体，在属性编辑中将castshadow[投影]选项关闭。（7）对于不透明的表面，将其Doublesided[双面]属性关闭。（8）系统对表面的细划分计算耗费很大，尽可能用多个小面拼接的方式代替一个大面。（9）对于大量使用的复制物品（如楼梯的台阶、栏杆等）尽量使用Instance[关联]对象。（10）用2D运动模糊方式会比3D方式快。（11）用bump贴图比置换贴图快很多，置换贴图会大量增加渲染时间。（12）如果能用层纹理的话，尽量少用层材质。（13）尽可能的降低反射和折射次数。5.《神魔》中模型与动画及材质贴图间的密切联系5.1模型的布线要符合动画需要三维模型的建立要严格按照前期二维设定进行制作，但是如果模型结构影响到了动画的调节的时候，那么模型的设计必须要做出让步，再好的模型如果不能完成动画的需要，那么它在动画中是没有意义的。角色模型的布线要尽量的做到结构到位，按照人体结构的方向进行布线不但模型面数少而且可以在动画中得