教程-附加内容01-路径动画

教师郭启晨、杨知君职称初级专业影视动画专业三维方向授课项目路径动画授课地点电脑机房教学时数3教学对象动画专业二年级学生课程名称：三维动画制作技术一、教学内容：1、路径动画和关键帧动画的区别2、路径动画的制作原理3、参数详解——时间线、参数长度、跟随4、路径动画轴向的设置二、教学目标：1、使学生掌握路径动画的设置方法2、使学生掌握路径关键帧的设置方法3、使学生掌握对象跟随功能、创建晶格三、教学重点、难点：重点：路径动画的设置方法难点：路径动画中的对象跟随功能与在路径上创建晶格四、教学手段和方法：1、教材、教案、多媒体课件相互配合进行教学2、项目单卡、实训指导书引导学生进行思考和规范操作3、展示工程案例，使学生确立行业标准4、软件的操作使用统一规范、方便以后流程化的生产制作5、实物、辅具帮助学生理解五、本次教学设计路径动画是对象的移动和旋转属性设置动画的一种方式，它是通过一条NURBS曲线指定为对象的运动路径来实现的。随着曲线方向的改变，对象自动从一边旋转到另一边。如果对象是几何体，也可以根据曲线的轮廓自动变形一．创建路径动画1.创建一个简单的路径动画①创建一个简单的圆锥体（pcon1）。②创建一条NURBS曲线，这条曲线就是圆锥体运动的路径。③首先选择圆锥体，然后按住键盘“Shift”键并选择曲线。④选择Animate>MotionPath>AttachtoMotionPath命令。⑤按下时间栏的Play按钮播放对象动画。此时，圆锥体移动到曲线上。同时在曲线两端会出现带有数字的两个运动路径标志，这些标记指示圆锥体在起始和终点的位置和时间。另外，选择圆锥体后，在GraphEditor窗口中同样有动画曲线。这个曲线是圆锥体motionPath1节点中的UValue属性。我们可以调整动画曲线，来改变圆锥体在曲线上的运动速度或者距离。2．AttachtoMotionPath选项窗口选择Animate>MotionPaths>AttachtoMotionPath命令,打开选项窗口●ParametricLength（参数长度）设置Maya沿着曲线定位物体的方式，共有两种方式：参数间距方式和参数长度方式。勾选此选项，是参数间距方式，不勾选此选项，则是参数长度方式。我们用下面的图例就可以清楚地理解两种方式的不同。上面的小球运动方式是参数间距运动方式：小球是沿着曲线的U参数的间距运动。在图中。左边的U参数间隔短，右边的U参数间隔长，因为小球在每个间隔的运动时间是一样的，所以小球在曲线上做变速运动。下面的小球运动方式是参数长度运动方式：小球总是沿着曲线的长度的百分比匀速地运动。●Follow（跟随）当此项打开时，Maya将会计算对象沿曲线运动的方向。Maya使用前向量和顶向量来计算对象的方向。并把对象的局部坐标轴和这两个向量对齐，以便在对象沿曲线移动时Maya知道对象的指向。在曲线的任意点，前向量都和曲线的切线对齐，并指向对象的运动方向。顶向量与切线是垂直的。●FrontAxis（前方轴）设置哪个对象的局部坐标轴和前向量对齐。当对象沿曲线运动时，设置对象的前向方向。●UpAxis（上方轴）设置对象的哪个局部坐标轴和顶向量对齐。当对象沿曲线运动时，设置对象的上方方向。顶向量和由WorldUpType设置的全局顶向量对齐。●Bank（倾斜）此选项可使对象在运动时，向着曲线的曲率中心倾斜（就像摩托车在转弯时总是向里倾斜）。该项只有在Follow项打开时才有效，并且此项也会影响对象的旋转运动。路径动画会根据路径曲线的弯曲自动计算出应该出现的倾斜程度。我们可使用BankScale（倾斜缩放）和BankLimit（倾斜限制）调整倾斜度。3．沿运动路径设置动画当我们沿路径曲线移动物体时，物体处于曲线上的不同点处，那么怎样为物体设置不同的旋转属性呢？我们将用实例来进行解释。实例：沿曲线行驶的汽车我们可以用MotionPathManipulatorTool(运动路径操纵工具)手动地沿路径曲线移动对象来创建一个路径动画。我们现在准备创建一架汽车沿一条曲线行驶的动画。⑴准备沿着一个要沿路径行驶的汽车。⑵为汽车创建路径曲线。⑶选择汽车，然后按住键盘“Shift”键，选择曲线，选择Animate>MotionPaths>AttachtoMotionPath，打开选项窗口。⑷设置TimeRange项为Start，并设置StartTime为1.0，确定Follow项处于打开状态，其他选项用Maya默认的即可。然后按下Attach按钮。4．沿曲面上的曲线动画路径动画可以使用表面（NURBS）上的曲线作为路径曲线。操作流程与全局空间的曲线上动画是一样的，然而在控制对象的上方向时，这种动画具有特殊的灵活性。实例：紧贴地面行驶的汽车①准备沿着一个要沿路径行驶的汽车。②选用Create>NURBSPrimitives>Plane命令，创建NURBS平面。③调整平面上的点，使NURBS平面大致成为一片简单的地面③选择这个地面，选择Modify>MakeLive命令。然后选择Create>PencilCurveTool命令，在这个地面上画出一条曲线。④选择汽车，按住Shift键，然后选择创建的曲线。⑤选择Animate>Paths>AttachtoMotionPath命令，打开选项窗口。确认Follow和FractionMode处于打开状态，并设置UpDirection为Normal。单击Attach按钮。⑥单击Play观看动画。汽车紧紧贴着地面沿着绘制出的曲线行驶。二.设置路径关键帧使用Animate>MotionPath>SetPathKey命令我们可使用关键帧的动画流程来动画对象的位置的设置动画，这时创建的是一个路径动画，而不是动画曲线。实例操作：⑴选择一个要设置动画的汽车，移动它到开始的位置，并把当前时间设置到第1帧。⑵选择Animate>MotionPaths>SetMotionPathKey命令，我们可以看到在时间1.0处有了一个位置标记，说明含有单个CV点的曲线已被创建。⑶改变当前时间为第10帧，然后移动汽车到第10帧时希望的位置。⑷再次选择Animate>MotionPaths>SetMotionPathKey命令。这时我们看到一条从第1帧处到汽车当前位置的曲线，该位置即为第10帧新标记的地方。⑸我们可以继续为汽车的位置设置动画。动画设置完后，就可以使用在前面描述的所有其它路径动画工具来精确地修改汽车的基础路径动画。⑹或者，我们还可以在其他任一时间移动汽车到新的位置上，再次选择MotionPaths>SetPathKey命令，则曲线形状将会改变，现在标记就会在汽车的新位置上。三.使用FlowPathObject对象跟随路径功能如果已经沿路径曲线动画了几何体（NURBS面或者多边形对象），那么我们可以设置对象在运动时，使对象随路径曲线形状的改变而改变，从而创建一种比较真实的效果。使用FlowPathObject命令可以围绕在先前路径动画中动画的对象创建晶格。有两种方式来创建晶格：在路径动画的对象上创建晶格；在路径动画的路径曲线上创建晶格。两种方法都可以达到同样的效果。但是我们将会发现：如果以后要在晶格上添加一些变形来达到分层的变形效果，则在这两种方式中有一种将是非常方便的。实例操作:①创建一NURBS圆柱体和一简单的曲线，如下图。②选择圆柱体，按住键盘“Shift”键并选择路径曲线，然后选择Animate>MotionPaths>AttachtoMotionPath，打开选项窗口，参数用Maya默认，按Attach按钮。现在，圆柱体已经沿着曲线运动了。③在圆柱体处于选择状态时，选择Animate>MotionPaths〉FlowPathObject，打开选项窗口：其中，在LatticeAround选项部分就是两种类型的晶格变形：Object选项是围绕对象创建晶格。Curve选项是围绕路径曲线创建晶格。这里我们选择Object，按Flow按钮，则我们围绕圆柱体创建了一个晶格，④播放动画。我们可以看到晶格和圆柱体一起沿路径曲线运动，当曲线的曲率变化时，晶格的形状发生改变，从而使圆柱体发生变形。⑤同样，我们也可以选择Curve选项，围绕曲线建立晶格。在这种情况下，圆柱体将跟随围绕曲线的晶格当对象通过晶格的不同部分时使圆柱体变形。下面是3种不同的晶格的对比没有使用FlowPathObject命令。使用FlowPathObject命令（围绕对象建立晶格）。使用FlowPathObject命令（围绕路径曲线建立晶格）。游动的鲨鱼——路径动画学习目标：如何使用MotionPath;如何增加MotionPathKey;如何使用FlowPath;如何改进路径的分段速率。海洋中有许多生物的游移，它的运动方式是非常特殊的，像蛇行、鲨鱼类游动….等等，甚至在陆地上也有沿着轨道赛车….等等，这些我们都可以利用路径运动来做设定。制作一条鲨鱼运动的路径将本教程附带的场景文件shark.mb文件调入场景。切换至顶视图，我们可以看到一条灰色曲线（是一条平面曲线）。点选Show>Polygon，将此视图中的Polygon物体（鲨鱼）隐藏，下面我们利用现成的曲线来“描”出一条运动路径。选择CVCurveTool，在顶视图从原点开始，沿着灰色的曲线描出一条新的运动路径。如下图所示：注意：开始的4个点必须成一条直线，这样会有利于鱼体的运动。我们再选择这条曲线，按F8进入component:point选择状态，选取CVs点在别的视图中调整这条曲线，使它成为立体的合适的运动曲线。注意不要动前面4点。见下图所示：让鲨鱼在曲线路径上游动打开Hypergraph视窗，点选鲨鱼“Shark”，再Shift加选curve2(新绘制的路径曲线)。注意要选择鲨鱼的最上一级。进入Animation模块，点选Animate>MotionPaths>AttachtoMotionPath，打开其参数选项窗，设置如下：按Attach按钮。此时可以按Playback按钮，鲨鱼就会硬梆梆地沿着路径游动，时间是1—300帧。使用FlowPath命令在Hypergraph视窗再选择Shark，选择Animate>FlowPathObject，参数选相视窗设置如下：按下Flow按钮，在路径上会产生一个Lattice，如下图所示：但是这个Lattice并不能满足真正运动的曲率，所以我们必须给Lattice增加段数。选择这个新建的Lattice，在ChannelBox中UDivision的参数，它就是这条路径长度的变形晶格数。沿着路径曲线的经格变得很平顺：关闭场景中的Deform的显示，我们看到鲨鱼平滑地在路径上匀速游动：4．调整动画如果你希望鲨鱼在曲线上进行变速运动，比如200帧前的游动的速度较快些（也就是通过的路径较长），后面的速度较慢些（也就是通过的路径较短）。我们可以用下面的办法来达到。我们将Frame移至第200帧，选择Shark节点，点选Animate>MotionPath>SetMotionPathKey命令。这时我们看到场景中