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1、Maya建模的设计与实现摘 要本文主要介绍三维动画的发展历程以及三维动画中的美学分析，同时着重介绍了maya建模软件，在建模方面的一些优势和方法，通过深入研究建模流程，学会利用不同软件的特长，建立自己的模型制作生产线。关键词： maya建模; 建模流程; 建模方法目 录摘 要I一、三维动画艺术的概述1（一）三维动画的回顾1（二）三维动画片的实现1二、三维动画艺术的发展史3（一）三维动画起步发展期3（二）三维动画迅猛发展期3（三）三维动画全盛时期3三、三维动画艺术的美学分析4（一）三维动画的技术美4（二）三维动画的运动美与造型美4（三）三维动画意境美与精神美5四、三维动画建模的设计与实现6（一）
2、角色动画制作步骤6（二）标准布线方法6五、结 论7致 谢8参考文献9 8 Maya建模的设计与实现一、三维动画艺术的概述三维动画又称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兴影视艺术。简单来说，就是利用计算机进行动画的设计、创作与制作，产生真实的立体场景与动画。三维动画主要是指完全由计算机生成的三维动画，它通过三维动画软件首先建立一个虚拟的三维世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现对象的形状、尺寸、位置建立模型，并对物体赋予颜色、肌理和材质，设置光源，然后根据要求设定模型的运动轨迹，最后通过模拟的摄像机镜头全方位的运动、漫游，输出生成最后的动态画面。三维动画艺术是一种影
3、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、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。（一）三维动画的回顾三维动画艺术以计算机为创作的工具和平台，它的产生和发展都是伴随着计算机三维动画技术的发展而发展的。真正的全电脑三维动画艺术的历史很短，可以追溯到80年代，它的发展与制作世界上第一部全三维动画长片玩具总动员的皮克
4、斯（Pixar）动画工作室息息相关，在这里笔者就以皮克斯动画工作室的成长为主线，对全电脑三维动画艺术的发展作一回顾。（二）三维动画片的实现从1984年到1994年可作为全三维动画艺术的技术酝酿期，在这十年间，计算机图形技术的开发和应用为全三维动画艺术的产生做了充足的技术积累和铺垫，期间皮克斯动画工作室一直是这一领域的探路者。从1984年其前身特效公司“工业光魔”创作第一部3D短片Andre and Wally B.开始，皮克斯动画工作室就一直致力于数字电影的制作与技术的开发。1986年他在自动产生阴影、多重光源和动态模糊效果等方面取得了重大突破，制作了动画短片小台灯，获得了奥斯卡最佳动画短片提
5、名，此后又尝试了角色设计，制作出人体动作模型的动画短片锡铁小兵。接下来的几年皮克斯动画工作室又尝试实现动作的阴影和材质变化，并通过编制程序来制作雪花颗粒，开发电脑辅助制作系统，在计算机图形图像技术的研究方面不断产生新的突破。二、三维动画艺术的发展史三维动画艺术以计算机为创作的工具和平台，它的产生和发展都是伴随着计算机三维动画技术的发展而发展的。（一）三维动画起步发展期 起步发展期（1995-2000）。1995年到2000年可以说是三维动画的起步以及初步发展时期，制作出了第一部全三维动画长片玩具总动员1和世界上首部无胶片数字电影玩具总动员2。在这个时期，皮克斯还创作出了实验短片棋局，以测试制作
6、具有真实效果的皮肤和具有柔顺感的衣料。在玩具总动员2中，皮克斯采用了粒子系统（用大约2.4百万个粒子来制作架上的灰尘）、毛发处理系统（用了6百万根毛发覆盖小狗Buster的身体），把数字化的讲故事和电脑数字动画发挥到了极至。（二）三维动画迅猛发展期迅猛发展时期(2001-2003)。2001年到2003年可归为全三维动画艺术的迅猛发展时期，这一阶段，梦工场和福克斯两大公司也开始在这一领域崭露头角，计算机三维图像技术也不再是动画艺术的唯一支撑。2001年迪斯尼与皮克斯公司合作推出的短片大眼仔的新车用夸张的动作和角色的表情来吸引人，梦工厂推出的怪物史莱克1以恶作剧式的搞笑撼动了皮克斯/迪斯尼的霸主
7、地位；2002年福克斯公司历时三年的冰河世纪1（如图1）以新巧夸张的形象、温暖紧张的剧情为法宝席卷了北美票房；2003年迪斯尼与皮克斯公司合作的第五部电脑动画长片海底总动员超越了一往以技术为亮点的原始阶段，回归到靠内容题材的升华和剧情的内在涵义为主旨的制作模式，将电脑技术与传统的人性理念相结合，创造出了感人至深的动画故事。（三）三维动画全盛时期全盛时期(2004-)。从2004年开始，三维动画影片步入其发展的全盛时期，美国不再是唯一的一个全三维动画片的生产国，其他国家也逐渐步入到这个领域当中，全三维动画片的数量也急剧上升，如超人特攻队系列、小鸡快跑、汽车总动员、欢乐的大脚等等，影片的风格也呈现
8、出多样化趋势，整个三维动画艺术在技术的平台上绽放着异彩。三、三维动画艺术的美学分析三维动画，从简单的几何体模型如一般产品展示、艺术品展示，到复杂的人物模型；三维动画从静态、单个的模型展示，到动态、复杂的场景如房产酒店三维动画、三维漫游、三维虚拟城市，角色动画。所有这一切，动画都能依靠强大的技术实力为您实现。（一）三维动画的技术美技术美是技术活动和艺术作品所表现的审美价值，是技术美学的最高范畴。技术美与技术紧密相连，没有技术也就没有技术美。全三维数码动画艺术是建立在计算机软、硬件技术发展的基础上的，它的审美价值很大程度上依赖于技术的环境，在全三维动画产生发展之初，每一次视觉上产生的新冲击，都与新
9、技术的采用密切相关，因此，全电脑三维动画艺术在成长发展的阶段，其审美价值多表现为技术美。 技术与艺术的完美统一是电脑三维动画制作的首要前提和最终目标，从皮克斯对三维动画的研究和探索中我们发现：在形态方面，从简单拥有人体动作和模型的动画短片锡铁小兵，到棋局中老人的皱纹与关节，再到超人特攻队有机而多变的人体，角色的造型和动作越来越趋于优美和流畅；（如图2）在质感的处理方面，从锡铁小兵中的硬质短裤，到棋局中晃动的衣襟，到怪物公司中根根如丝的毛发，再到For the Birds中柔美的羽毛，其质地也一步步地趋于真实；在效果的营造方面，从红色的梦中夜晚的雨滴，到小雪人大行动中飘动的雪粒，再到玩具总动员2
10、中架子上2.4百万个灰尘颗粒，其气氛的烘托也逐渐步入成熟；在光效方面，从生硬的光感到小台灯中的阴影、多重光源和动态模糊效果，再到棋局婆娑的光影，其画面效果也更加丰富和细腻。在这每一次视觉观感改变的背后，都是技术在做支撑，技术所能达到的这种虚拟的真实，让三维动画的受众不禁一次次的感叹于技术所创造的视觉冲击。（二）三维动画的运动美与造型美三维动画艺术是一种空间形式的时间艺术，空间形式决定了它拥有美术绘画的色彩、光线、构图等造型特点，而“时间艺术”说明它能够体现力量、速度、变化的运动特征。同时，三维动画是建立在计算机虚拟空间中的运动艺术，因此无论是它的造型还是运动都具有很大的变换张力和表现空间，都可
11、以用变换和夸张的设计手法烘托情感。 对于造型而言，角色形态和场景的构成是屏幕视觉的中心，动画在虚拟环境中的制作手段突破了现实中种种条件的限制，在对三维动画的场景、人物的形、色、质进行塑造的时候，可以有意的放大或缩小某些细节，以营造强烈的视觉冲击力和感染力，从而使受众获得奇特而新颖的审美感受。同样，对于三维动画中的运动，不是由物理的表演而产生的，而是通过设计师意识的加工而形成的一种对运动效果的模拟，它能够表现出其它艺术所不能表现的运动美，使人类对运动的想象力和创造力发挥到极致，也正是这些运动构成了影视动画富于表现力和吸引力的美学特征。但是，三维动画艺术中对造型和运动的夸张性演绎是设计师理性认识和
12、感性认识双重作用下的产物，一方面它源于设计师对真实世界的运动和形态的全面而准确的理解，另一方面，为了深刻地反映人物的性格，烘托环境的气氛，设计师可以不受现实条件的限制对其进行艺术的变形与加工，从而使三维动画艺术具有真实而夸张的艺术感染力和视觉冲击力。（三）三维动画意境美与精神美周易.系辞中有一种说法叫“圣人立象以尽意”，老子中也有古语叫“大音希声，大象无形”，这种“意”和“象”的关系反映了中国古代美学思想中虚实相生的意境美学内涵。动画创作者创造三维动画艺术，就是以虚拟性的动态影像和夸张性的叙事场景将人们的心绪和意识带入一种奇特的审美情景之中，产生虚实相生、情景交融的精神意象、 全电脑三维动画用
13、虚拟而又不受现实条件限制的创作手法，具有很强的开放性和扩张性，它能够创造出人类的视觉在现实生活中所不能感受到的光影景象，甚至拟造出另外一个完全陌生的世界，这样在这种与原有视觉景象和心理完形所形成的强烈的对比与反差中，增强了动画受众的好奇心与欣赏欲望，并使其审美想象力得到自由的发挥，迅速地融入到动画影片的艺术氛围之中，构成审美意境。同时，三维动画片依靠高科技手段，创造人类想象力所能抵达的任何情境、物像和人像，为观者塑造历史的、自然的、人文的、甚或魔域的“幻觉”场景，使生活在工业化社会中的人们在获得视觉冲击力的同时，复苏人类的原始记忆，重温童年时代的梦想与异念，洞察在现代工业文明车轮之下的人与自然
14、互相戕害的残酷，从而感受到无比强烈的精神震撼力三维动画。随着计算机三维影像技术的不断发展，三维图形技术越来越被人们所看重。三维动画因为它比平面图更直观，更能给观赏者以身临其境的感觉，尤其适用于那些尚未实现或准备实施的项目，使观者提前领略实施后的精彩结果。四、三维动画建模的设计与实现（一）角色动画制作步骤角色动画制作一般经以下步骤完成：1. 根据创意剧本进行分镜头，绘制出画面分镜头运动，为三维制作做铺垫；2. 在3D中建立故事的场景、角色、道具的简单模型；3. 3D简单模型根据剧本和分镜故事板制作出3D故事板；4. 角色模型、3D场景、3D道具模型在三维软件中进行模型的精确制作；5. 根据剧本设
15、计对3D模型进行色彩、纹理、质感等的设定工作；6. 根据故事情节分析，对3D中需要动画的模型（主要为角色）进行动画前的一些动作设置；7. 根据分镜故事板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；8. 对动画场景进行灯光的设定来渲染气氛；9. 动画特效设定；10. 后期将配音、背景音乐、音效、字幕和动画一一匹配合成，最终成完整部角色动画片制作。（二）标准布线方法标准布线方法：环状布线即为眼睛一个环。眉弓绕到鼻梁一个环。鼻翼到下巴一个环。嘴巴一个环。环与环相交的地方即为五星产生的地方，要通过继续加线来修正到合适的位置，所谓合适的位置就是指面部表情最少的部位。比如：颧骨、鼻梁、
16、眉心上方、太阳穴、耳朵后面、下巴磕、鼻孔、鼻翼后面。五、结 论概念和分析在做任何作品之前都先要有一个概念来引导，也就是必须清楚你即将要做的是个什么东西，他可能会是什么样子的，然后下手才有方向。由于只有这么一张图来作为参考，所以在这个侧面以外的样子完全可以自己发挥想象，可能还比有全方位的参考图来得自由。刚开始学习的时候，我们都希望能够有正面图、侧面图来引导我们在三维空间内部建立模型，所以，最好的方式是多研究一下你所制作的生物的结构，做到心中有数。这样，建立模型的时候才不必拘泥于公式化的布线，而是做到让生物结构本身决定拓扑线的走向，而不是要以某种拓扑的固有形势来匹配生物结构。图中生物结构大致可以分
17、为三个部分，下身为鸟兽类结构，最大的特点就是膝盖骨巨大，而胸腹以及手部除了后背长了很多突起结构外，其余大致为与人类相近的结构；头部类似鱼类。做了这样的分类以后，我对此生物全貌的理解以及在建模的时候就有所依据了。首先是基本形。 做基本形的时候多花些时间来调整， 建好基本形之后便可以开始细分的操作了，最好是对模型贴图后的样子进行一下预先的规划，所以接下来的贴图概念部分将转入2D处理。这样模型部分就完成了。致 谢在本次论文设计过程中，*老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度是我终生学习的楷模，这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，感谢所有关心和支持我的同学们和老师们！参考文献1 AliasWavefront公司. Maya 4.5 完全手册基础教程篇. 2003 2 周万.李世其.魏发远. 基于虚拟现实的动态设计与仿真 期刊论文 计算机仿真. 2002 4 王妍. 动画自动生成系统中运动规划及其路径规划的研究与实现 .北京工业大学，2009