计算机毕业论文:数码动画新纪元MAYA

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注意一下各种场合播放的动画影片，电视节目广告，节目片头…，也许，您已经感到数码动画的时代已经悄悄来临了。一点没错，一般媒体所展现的视觉效果已经无法满足人们寻求动、静、变、丰富视觉感官的多种要求.为了适应这种要求，数码动画应运而生，它是将人类的艺术创作以科技的手法呈现出动态的效果。

我们台新近购入的三维动画软件maya便是这样的一个软件。它是Alias／Wavefront公司推出的，Alias和Wavefront一度曾是工作站三维动画制作业极富盛名的两大招牌。几经收购合并后，两者合二为一变成了SiliconGraphics属下的Alias/Wavefront公司，出自Alias/Wavefront的Maya可以说是当前电脑动画业所关注的焦点之一。让我们来看看这个焦点吧。

一、逼真的角色动画

Maya所提供的直观工作环境中，人物都是栩栩如生的。在这里，建模与设置顺滑的模型动画是较方便的。我们可以把多种内嵌行为或高级控制加入到每一次的数字创作中;动画师要牵挂的主要是创意本身。

用Maya，我们可以把微妙的表情赋予数字角色，就好象是在执导一批真正的演员。这是在以前的三维软件里无法实现的。

所谓高级三维人物动画特性包括以下几点：

·可储存、可动画、可重新排序的多种变形工具。

·一整套用以精确控制人物动画的反向运动学工具。

·基于若干融合形态（Blendshapes）的面部表情动画控制。

·一整套皮肤工具

·对人物任一属性的细微表情控制

·内置运输和捕捉支持

·集成声音同步

·模型上的缝合曲面，即使是在复杂的变形动画中也保持连续性。

玩过游戏最终幻想8《FF8》的游戏爱好者也许对里面的三维人物栩栩如生的表情，细微的人物心理刻画，以及真实灵活的人物动作记忆犹新吧。（该游戏已有PC版），这游戏的动画制作就是用Maya软件，据说当时日本制作该游戏的公司，通过MEL语言把整个Maya的界面给重新定制了。

而在Maya的教学中，我们曾做过一只海豚玩球的例子。在实际生活中的海豚运动时从脖子到脊背的运动强度是不一样的（脖子运动范围大些），我们通过定义一个Cluste簇，这样在运动时，会根据Cluste来限制运动的强度，真实地模拟现实情况。在这段动画的后面，海豚的球滚向了远处，我们又可以用一个自定义的worry属性来定义它的眼睛形状，从而表现它失去球沮丧的眼神……。当你完成一个神态生动，动作逼真，同时具有一定情节的海豚动画时，会由衷的觉得Maya太有趣了。它给你提供了许多可控制的工具，使你能灵活应用各种各样的方法来达到不同的，微妙逼真生动的效果。

二、强大的粒子系统和动力学

粒子系统已经成为当今动画软件的重要组成部分，它的丰富程度也就成为动画软件功能强弱的集中体现。Maya有着非常强大的粒子系统，它拥有许多完备的参数设置，而且现在我们还可以任意的根据建模的形状定义粒子的形态，这样很大程度上增强了粒子系统的灵活性和艺术表现力。而这在以前的三维软件里是不可能这么随心所欲的。

举个例子：水流缓缓流下水车……，小球击中砖墙并碎裂开来……，星系相撞……

Maya为实现上述种种效果提供了一个丰富的工具库，使得动画师可以简便的设置模型或粒子关系，来精确的模拟真实世界中存在的一些作用力（如磨擦、重力和风），而这在过去要花上几个小时的时间用关键帧方法才能实现。

现在来看用动力学做一个打保龄球的动画：先建一个保龄球的场景，（有保龄球，保龄球的瓶子及地面）。然后定义保龄球及保龄球的瓶子都是主动刚体，地面是被动刚体，同时定义瓶子和地面发生碰撞，接着给保龄球加一个拉力，给整个场景加一个重力。这时保龄球受拉力的影响打向保龄球瓶子，而这些瓶子在受到一个外来力之后，Maya会自动算出它们倒下的姿势和地面发生碰撞后的结果（保龄球瓶子形态不一的躺在地面上）。而这一切都不用定关键帧，通过动力学Maya能自动算出结果。和真实世界一样。在这个动画里，可以通过设定保龄球碰撞时的速度，角度和旋转来实现一打便是所有瓶子都倒下的好成绩。看着这么一个动画，成就感不亚于在保龄球馆打了个满灌。

三、Maya的高级模块

1、MayaArtisan

在Maya中让我很感兴趣的还有一个叫Artisan的工具，它让我们能随意的雕刻NURBS面，从而生成各式各样繁复的形象。如果你有数字化的输入设备，如数字笔，你更是可以随心所欲地制作复杂的模型。

MayaArtisan为动画师提供了创造性的控制方式，以及与传统艺术创作过程中所用到的画笔，雕塑用具同样直观的现代创作方式，来修改模型。选择控制点或指定簇的权重等。采用Artisan，我们甚至可以为柔体的不同部位"画上"不同的目标权重，或在NURBS曲面上"画出"粒子发生器。我们可以象捏橡皮泥般地捏出一个造型。使艺术家们觉得原来计算机也这么友好，这么方便。

2、MayaF/X

灯火升腾起的烟雾渐渐变成一个妖怪……泥地中的一串脚印……火海……喷气引擎尾气……曾几何时，要想惟妙惟肖地生成以上这些效果是那么的艰难，而现在有了MayaF/X，我们可以简便地生成灵活的软性物体和复杂的粒子系统，使其与真实世界的物理运动相一致，并与场景中其它模型协调作用

3、MayapowerModeler

MayapowerModeler是Maya人物建模工具的完美补充。它为动画师们提供了在设计真实世界机械装置时所必须的精确度。使得我们所要求的每个精确数值（如某个转角的半径）皆不差分毫。

四、开创性的制作工具

1、MayaCloth

MayaCloth是Maya中的一种布料模拟和仿真的软件工具。三维动画师可以利用它创建真实生动的布料。比如为动画中的三维形象制作各种上衣、裙子、裤子、飘带、披肩等布制或其他材料制作的柔性饰物。还可以应用动力学系统对布料对象的动态动作进行模拟和仿真，制作出现实世界中布制物品的运动效果。

以前我们不得不面对这种令人尴尬的现实――给心爱的角色千篇一律的套上生硬无比的"铁衣钢裤子"，而现在MayaCloth不但能为我们设计的角色配上柔软飘逸的时装，而且还能制作许多其它类型的布料，包括被单、被褥、帷帐、旗帜、皮革等所有类型的织物。当然最重要的是它可以把这些虚织物制作成迷人的柔体动画。

2、Fur

Fur是Maya2.0和2.5Unlimited版本的一个组件，利用Fur可以在多层面NURBS曲线模型上创建带有纹理和阴影的逼真的毛皮和短发，既可以设置毛皮的属性，如颜色、长度、宽度、秃度、透明度、凹凸、卷曲度，伸展方向等，也可以局部画出。

同时我们还可以利用MayaArtisan，把大多数毛皮的属性直接画到表面上并且梳理毛皮。

可以利用牵引系统（AttractorSystem），定出毛皮的运动，或是毛皮对动力场的反应。

3、Mayalive

Mayalive是我们很喜欢的一个工具，它能把非线性编辑及后期合成的部分内容加入三维制作过程中，解决了三维虚拟对象与视频图象对位合成的难题。

Mayalive能自动进行并加速完成与移动匹配的这种耗时的处理任务。匹配移动是由计算机产生（CG）场景的活动电影胶片来匹配摄像机或物体的移动。为了做到这一点，必须重建活动场景中三维对象的复制品，它包括物体间的相对位置和场景中摄像机或物体的移动。

由于与Maya集成，匹配移动过程与我们做的动画配合得天衣无缝。可以很容易地把CG物体载入到场景中去，以进行对处理的检验。

还可以在两种处理中转换，这两种处理是：摄像机绕静止的点的移动;点绕静止的摄像机移动（称之为物体跟踪）。

在最近上映的新片《紧急迫降》里，镜头从三维飞机的外观摇到驾驶员在机仓里操作的活动画面的天衣无缝的运动衔接便是用了Mayalive完成的。

五、Maya的工作流程

Maya的用户界面直观、方便，同时为高级用户提供了所需的灵活性和全局控制性。

现在我们可以在全屏范围内工作了，不再有菜单和图标的拥挤。用户界面可以简便地设定为只包含现时工作所需的部分工具。

同时我们还可自行编写简单的MEL过程，来自动执行重复性任务。或为特定项目设计特定环境。可随意撤消或重做某一操作，直接用艺术级的三维操纵工具来调整场景的各个组成部分。或是利用拖放式的图形用户界面来改变Maya内部的基于结点的体系结构。这种用户界面往往吸引我们做种种不同的尝试。

六、Maya个性化的操作

不妨再设想一下：您定制一个控制面板来控制某个角色的头部运动（其中一些极其细微，如皮肤上的皱纹、发音时的口形、眉毛运动、眨眼等），结果是您可以可视化的把角色的面部表情与其配音相匹配。而这，只是MEL强大威力的一部分。

MEL允许我们对Maya实施个性化控制。有了MEL，用户可以自行扩充Maya的功能，以迎合某些特殊的创作需求。如某些特殊角色、高级动力学效果、程式化的建模或动画过程等。另外，我们还可以根据各自不同的创作习惯和不同创作本身的需要，来剪裁、定制各自不同的用户界面。

Maya的C＋＋API设计使得技术导演们可以把为特殊创作任务所定制的插入程序加入到系统中。动画分工的外部硬件也可随时插入Maya，而无须进入某一特定模式。借助于工具架上的揿钮可轻松自如地重新定位外部控制。