动画课程设计说明书.doc

Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 动画课程设计 设计题目： 三维超级玛丽 院 系： 媒体技术与艺术系 班 级： 0830102 设 计 者： 冯 剑 学 号： 1083010212 指导教师： 欧 剑 设计时间： 2011.06.222011.07.01 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 冯 剑 院 （系）：媒体技术与艺术系 专 业： 广播电视编导 班 号：0830102 任务起至日期： 2011年 06月 22 日至 2011年07 月01日 课程设计题目： 以自己为动画角色形象制作的动画短片 已知技术参数和设计要求：作品要求1）作品应使用以下技术（80分）：l 多边形建模技术、纹理坐标展开技术l 使用Matte Shadow材质、基本材质、半透明材质应用l 骨骼技术、反向动力学技术、蒙皮（skin）技术、蒙皮变形(skin morph)技术、Morpher技术l 动画的位置约束、方向约束、目标点约束、链接约束l 关键帧动画录制、运动捕捉动画录制及修改l Fur制作及动力学模拟、布料模拟刚体模拟（任选其一）l 全局光、Final Gathering以上每项4分，按1分、2分、3分、4分四个等级打分2）作品艺术要求（20分）l 短片要有创意l 角色与制作者形象接近、制作精巧l 角色动画时间合理、符合运动学的规律l 动画片分镜头设计合理l 声画节奏感良好3）动画制作的一般方法建模阶段：综合使用多边形修改器、变形盒修改器对模型进行修改，分配材质ID，和设定光滑方式纹理制作阶段：导出3ds Max的场景文件为Obj格式，使用UVLayout对模型的UV坐标进行展开，要求纹理没有明显拉伸，没有重叠的边面将分好的纹理坐标导入Deepaint3D中进行贴图制作，通过使用不同角度拍摄的人物照片投影到模型表面，形成一张完整的人体贴图，并制作出相应的凹凸贴图、高光贴图材质制作阶段：使用MentalRay提供的皮肤材质和制作出来的人体贴图制作脸部模型材质骨骼蒙皮阶段：将制作好材质的模型添加骨骼或者biped，使用skin修改器添加蒙皮效果，通过修改skin修改器中的封套和调整顶点的权重，获得满意的修改效果，如果效果还不能达到目标或者想要创建肌肉随骨骼运动的效果，则可以添加Skin Morph修改器。角色动画制作阶段：通过手动设置关键帧或者给biped骨骼添加运动捕捉数据驱动模型运动，为了防止添加运动捕捉数据后产生的骨骼变形，应该保存角色的fig状态。毛发的添加：使用hairfx对指定皮肤添加头发效果，并使用曲线控制头发的形状，并通过动力学模拟头发运动的效果。衣服的添加：使用曲线绘制基础布料的形状，并通过garment maker制作布料面板并确定衣服的接缝，然后使用cloth修改器对布料进行形态模拟和动画模拟，必要的时候对局部点进行组的单独控制渲染：由于hairfx与mentalray不兼容，因此需要使用matte/shadow材质分别对角色进行单独渲染，渲染文件格式建议选取tga格式。 工作量：本设计的工作难度较大，但如果能够比较熟练地运用3DS MAX软件的话，在两个星期内完成10-15s的短片并不是很难。而且本课程设计主要侧重在动画制作方面，建模都是使用模型库或者对现有模型进行修改，因此具备完成的可能性。 工作计划安排 时间 地点 课程设计内容6.21 9:00 动画设计实验室 毕业设计任务布置6.23 9:30 （0830101）6.23 13:30 （0830102）6.23 15:30 （0830201） 三维扫描实验室 高级角色动画创作讲座6.24 13:45 格物楼207 角色动画创作6.28 9:30 （0830101）6.28 13:30 （0830102）6.28 15:30 （0830201） 运动捕捉实验室 运动捕捉7.1 9:30 （0830101）7.1 13:30 （0830102）7.1 15:30 （0830201） 动画设计实验室 课程设计答辩 同组设计者及分工： 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）已知技术参数和设计要求：作品要求1）作品应使用以下技术（80分）：l 多边形建模技术、纹理坐标展开技术l 使用Matte Shadow材质、基本材质、半透明材质应用l 骨骼技术、反向动力学技术、蒙皮（skin）技术、蒙皮变形(skin morph)技术、Morpher技术l 动画的位置约束、方向约束、目标点约束、链接约束l 关键帧动画录制、运动捕捉动画录制及修改l Fur制作及动力学模拟、布料模拟刚体模拟（任选其一）l 全局光、Final Gathering以上每项4分，按1分、2分、3分、4分四个等级打分2）作品艺术要求（20分）l 短片要有创意l 角色与制作者形象接近、制作精巧l 角色动画时间合理、符合运动学的规律l 动画片分镜头设计合理l 声画节奏感良好3）动画制作的一般方法建模阶段：综合使用多边形修改器、变形盒修改器对模型进行修改，分配材质ID，和设定光滑方式纹理制作阶段：导出3ds Max的场景文件为Obj格式，使用UVLayout对模型的UV坐标进行展开，要求纹理没有明显拉伸，没有重叠的边面将分好的纹理坐标导入Deepaint3D中进行贴图制作，通过使用不同角度拍摄的人物照片投影到模型表面，形成一张完整的人体贴图，并制作出相应的凹凸贴图、高光贴图材质制作阶段：使用MentalRay提供的皮肤材质和制作出来的人体贴图制作脸部模型材质骨骼蒙皮阶段：将制作好材质的模型添加骨骼或者biped，使用skin修改器添加蒙皮效果，通过修改skin修改器中的封套和调整顶点的权重，获得满意的修改效果，如果效果还不能达到目标或者想要创建肌肉随骨骼运动的效果，则可以添加Skin Morph修改器。角色动画制作阶段：通过手动设置关键帧或者给biped骨骼添加运动捕捉数据驱动模型运动，为了防止添加运动捕捉数据后产生的骨骼变形，应该保存角色的fig状态。毛发的添加：使用hairfx对指定皮肤添加头发效果，并使用曲线控制头发的形状，并通过动力学模拟头发运动的效果。衣服的添加：使用曲线绘制基础布料的形状，并通过garment maker制作布料面板并确定衣服的接缝，然后使用cloth修改器对布料进行形态模拟和动画模拟，必要的时候对局部点进行组的单独控制渲染：由于hairfx与mentalray不兼容，因此需要使用matte/shadow材质分别对角色进行单独渲染，渲染文件格式建议选取tga格式。任务完成说明一、课设过程本次课程设计持续约10天左右。在欧老师布置了课程设计任务后，我立即开始着手分镜头的构思。结合在动画课上所学的知识，同时与我的爱好相结合，我自己想创作一个简单的动画，虽然要求只有数十秒，但是我花了很大的心思在构思上面。思考了两天后，我初步确定制作经典游戏超级玛丽里的一个小场景。并详细的书写了分镜头脚本。在经过欧剑老师的悉心指点之后我的分镜头脚本就确定了下来。 接下来，课程设计就正式开始了，首先是建模阶段。首先我在网上查了超级玛丽的游戏场景，然后画了一个动画场景的草图，鉴于自己的能力，在建模过程中对原场景进行了简单的调整，但是整体上并不影响游戏场景的效果。在3ds max中开始搭建场景的过程中，我主要用了多边形建模技术，并加以修改器进行细节调整。由于原场景相对比较简单，所以该阶段的建模工作相对比较简单。在搭建了粗糙的模型后，我开始对场景中的物体进行贴图。在材质编辑器中通过调整透明度，漫反射，高光等选项，使我的场景看起来更像原场景。然后是比较复杂的头部建模的阶段。起初打算用在实验室扫描的三维头部模型，但是由于那个模型过于粗糙，只好选择一个现成的头部模型，将其导入到3d中进行修改，我在背景中放入自己的头部图像，进行了细致的调整，基本上符合我的五官。接着将其保存成.obj格式的文件，将其导入到Deep Panit 3D中。在photoshop中，我将自己的头部正面、侧面图片进行了液化编辑，使之符合建立的三维模型。然后将修改后的图像导入到Deep Panit 3D中，在进行了塌陷后，用橡皮擦等工具对接缝处的细节进行了修改。头部模型的贴图工作也进行完了。然后将该文件导入到3d中，至此头部模型的建模工作也结束了，头像基本上符合自己的形象。由于时间与精力有限，我在网上找了一个角色身体，考虑到游戏场景，我没有选择一个人体模型，而是选择了一个卡通角色的身体，这样可以使角色更符合场景。将下载下来的角色模型身体导入自己的头部模型场景中后，通过修改器中的焊接工具，将头部和身体焊接起来。通过色彩与贴图的调整，使角色基本上符合游戏场景需要。至此人物建模全部完成了。接着就是本次课设中我认为最复杂的阶段-骨骼和蒙皮。在使用骨骼技术时，我遇到了很多很多问题，由于自己在这一块学习上比较薄弱，所以花了很大的精力来创建骨骼并将其绑定到已有的人体模型上。在骨骼绑定时，出现了上课时也出现过的问题，如脚扭过去转不过来或是绑定失败等，在与同学们多次讨论研究后问题一一侦破，基本上创建的骨骼可以顺利绑定到我的身体上。接着就开始蒙皮，将制作好材质的模型添加骨骼，使用skin修改器添加蒙皮效果，通过修改skin修改器中的封套和调整顶点的权重，获得满意的修改效果，如果效果还不能达到目标或者想要创建肌肉随骨骼运动的效果，则可以添加Skin Morph修改器，蒙皮后对部分关节点进行了封套调整，以防在人物运动时导致的蒙皮变形，这一部分也比较困难，主要是要求及其精细，花了很大的精力才使角色在走路，跑动时基本不出现明显的拉裂。 然后将人物与场景合并在一起，开始动画录制阶段。本来打算用在实验室捕捉的动作数据，但是数据太乱不能用，只好用欧剑老师现有的动作文件。就在这里给biped骨骼添加运动捕捉数据驱动模型运动，为了防止添加运动捕捉数据后产生的骨骼变形，保存角色的fig状态，就将外部的动作文件加到人物角色上。就在这里出现了一个让我异常郁闷的难题，导入的动作无法修改，实在让我纠结了一整天，怎么调都无用，最后实在无奈只好通过修改场景去匹配动作的笨办法，所以不得不将剧本做了轻微的改动。动作加到角色上后，就开始在场景中加入摄像机，结合在摄影课所学知识，尽量使短短十几秒的视频看起来更符合运动学、电影学规律。然后就是录制动画，这一阶段没有太难得东西，但是需要很细所以也花了很多时间进行调整。终于到了渲染输出阶段。我在场景中加入了4架摄像机，所以我共分为四次渲染，渲染格式选择的是tga格式。渲染完成后，将生成的图片序列导入到premiere中，简单的调整输出后，整个动画课程设计完成了。二、收获与体会本次课设让我对在课堂上所学的东西进行了综合的运用，感觉是一种融会贯通，让我把很多忘掉的知识又捡了起来。同时让我对3ds Max这款软件有了较为清晰的认识，对整个动画制作的过程有了一定的了解，我觉得这是很重要的一点。在课程设计的过程中，我遇到了很多很多问题，短短十几秒的动画，却花去了将近花去了四天时间