三维动画制作技术

动画概论THECONCEPTIONOFANIMATIONANIMATIONSCHOOLOFCUC3D数字技术与3D动画3D数字技术与动画短片奥斯卡最佳动画短片奖

1997年Pixar公司的短片:<<格利的游戏>>

首次使用了细分建模技术制作三维动画角色

1998年BlueSkyStudios的短片:《兔子》解决了毛发表现的难点3D数字动画3D数字动画已经成为美国商业动画片的主流形式<<玩具总动员>><<虫虫特工队>><<小蚁雄兵>><<怪物史莱克>><<海底总动员>><<极地特快>>…1995年，由皮克斯公司制作、迪斯尼公司出品的《玩具总动员》是动画史上第一部全部以三维动画技术制作的影院动画长片。在以1亿9千万取得了美国当年国内票房第一的同时，也让全世界观众领略到三维动画的魅力。作为三维动画历史上的里程碑式作品，《玩具总动员》标志着三维动画进入了成熟阶段。3D数字动画的特点1数字技术可以大大提高动画制作的效率2数字技术可以获得高度真实感的视觉效果高度真实感的视觉效果哪些是数字技术生成的图片，哪些是实际拍摄的照片？3D动画制作流程计算机3D动画的制作过程：主要有建模、编辑质材、贴图、灯光、动画编辑和渲染几个步骤。建模

建模就是利用三维软件创建物体和背景的三维模型。如：人体模型、飞机模型、建筑模型等。一般来说，先要绘出基本的几何形体，再将它们变成需要的形状，然后通过不同的方法将它们组合在一起，从而建立复杂的形体。编辑材质

就是对模型的光滑度、反光度、透明度的编辑。如玻璃的光滑和透明、木料的低反光度和不透明等都是在这一步实现的。如果经过这一步就直接渲染，我们就可以得到一些漂亮的单色物体如玻璃器皿和金属物体。贴图

我们现实生活中的物体并不都是单色的物体，人的皮肤色，衣着，无不存在着各种绚烂的各种图案。在3D动画中要做得逼真，也要将这些元素做出来。如果直接在3D的模型上做出这种效果是难以实现的。所以一般都是将一幅或几幅平面的图像象贴纸一样贴到模型上，这就是贴图。

三维动画的建模

三维动画的贴图

灯光

要在做好的场景中不同位置放上几盏灯,从不同的角度用灯光照射物体，烘托出不同的光照效果。灯光有主光和辅光之分，主光的任务是表现场景中的某些物体的照明效果，一般需给物体投影，辅光主要是辅助主光在场景中进行照明。

动画编辑

以上做出来的模型是静态的物体，要使其运动起来就要经过动画编辑。动画就是使各种造型运动起来，由于电脑有非常强的运算能力，制作人员所要做的是定义关键帧，中间帧交给计算机去完成，这就使人们可做出与现实世界非常一致的动画。渲染

3D建模和动画往往仅占全部动画制作过程中的一部分，大部分时间都花费在繁重的渲染工作中。渲染工作主要是模拟真实的场景。渲染工作对处理器的处理性能有极强的依赖性。因此，为了获得更高的渲染性能，用户必须尽可能的使用更高性能和更多数量的处理器。

数字动画技术1、变形动画技术(Morph)将一给定的源对象S光滑地变换到目标对象T中间对象既有S的特征,又有T的特征图像变形三维变形图像变形三维变形三维变形2、粒子动画技术粒子系统粒子系统是模拟不规则模糊物体的模糊性和动态性的最成功的一种动画技术景物被定义为由成千上万个不规则的、随机分布的粒子所组成。每个粒子都具有一定的生命周期，不断地改变形状，不断地运动动画效果体现在景物的整体形态和特征的动态变化，而不是各个粒子本身火焰、云彩、水、烟雾。。。3、角色动画技术角色动画

角色动画是指使用三维动画来建立虚拟的人物或动物角色的技术。三维动画角色可以在三维动画场景中活动，也可以通过后期与实拍的真实场景结合使用。电影《怪物史瑞克》和《最终幻想》就是角色动画的代表作品。关节动画关节动画－正向运动学关节动画－逆向运动学关节动画－运动捕捉关节动画－运动捕捉左图显示一个被贴了标示物（白色小球）的演员在场地中跑步，右图是Vicon370系统所采用的特殊红外照相机，只捕捉白色标示物。

骨骼蒙皮将骨骼与人物的三维几何模型绑定在一起的过程称作蒙皮骨骼被蒙皮后，可以使人物的模型随骨骼一起运动，并在骨骼运动时产生相应的变形布料动画4、基于物理模型的动画技术现实世界中，物体的运动变化遵守物理规律基于物理模型的流体动画研究通常采用纳维-斯托克斯方程（Navier-StokesEquation）来描述流体现象，它是根据牛顿定律推导出来的公式5、群体动画技术集群是所有鱼向大致相同的方向游动的复杂行为.每条鱼不断地调整其速度和方向,以便配合鱼群中其他鱼的活动.它们相互之间保持一定的距离,平均距离约等于一条鱼的身长.人工鱼群中每条鱼自主地游动,通过感知和运动完成集群行为.群体动画群体运动雁群飞行,鱼群游动随机性和规律性群体行为的控制原则碰撞避免原则避免与相邻的群体成员的碰撞速度匹配原则尽量匹配相邻群体成员的速度群体结合原则群体成员尽量靠拢6、基于数字视频的计算机辅助美术动画美术动画是一种富有感染力的艺术形式，但传统的手工制作美术动画非常耗时且成本很高利用数字视频生成具有特定美术风格的动画视频卡通化(VideoTooning)表演驱动的手绘动画(Performance-DrivenHand-DrawnAnimation)卡通运动捕捉(MotionCapturingCartoons)视频卡通化用户需要在关键帧上勾画轮廓线，并在轮廓线上标识出一些关键点表演驱动的手绘动画表情是角色情绪、愿望等信息的一种重要表达形式，但用传统的方法制作角色微妙的表情变化是一个复杂繁琐的过程表演驱动的手绘动画事先设定角色的一组各种表情的人脸绘画，并手工建立手绘元素与角色人脸表情图像的对应关系系统执行时，由计算机视觉技术追踪视频中角色的表情变化，并用少量参数表示角色表情。根据得到的表情参数，风格化渲染器通过数据插值技术和变形算法合成各种艺术风格的人脸美术动画7、卡通运动捕捉技术经典的动画片中包含了精心设计的角色运动。利用数字视频处理技术将动画片中的角色运动风格抽取并用一定的形式表示出来，将其作用到新的角色上，可以得到具有相似运动风格的新动画卡通运动捕捉8、智能动画技术利用传统的数字动画技术，动画师可以制作出优秀的动画，但动画师需要付出艰辛的劳动，动画制作的成本很高基于已有技术的动画制作是一个比较困难的过程，依赖于动画师丰富的动画知识与才能将人工智能技术与数字动画技术相结合可以提高动画制作的自动化水平第四节三维电脑动画生产流程智能动画技术基于知识的动画制作过程自动化技术

“天鹅”