基于Maya的人物角色行走运动的设计

计算机与现代化
　2010年第3期
J I S UANJ I Y U X I A NDA I HUA
总第175期
文章编号:100622475(2010)0320023203
收稿日期:2009211201
作者简介:邱亚萍(19842),女,江西临川人,集美大学诚毅学院助教,硕士,研究方向:动画原创设计及研究。

基于Maya 的人物角色行走运动的设计
邱亚萍
(集美大学诚毅学院,福建厦门360121)
摘要:阐述在M aya 软件中制作人物角色行走的流程以及一些相关注意事项。

通过分析人体行走过程的重要特征,详细论述人物角色行走动画的制作过程,探讨M aya 技术在人物角色行走动画中的应用技巧。

关键词:M aya;角色行走;动画制作
中图分类号:TP317.4 文献标识码:A do i:10.3969/j .issn .100622475.2010.03.007
D esi gn of CharactersW a lk i n g M ovem en t Ba sed on M aya Technology
Q I U Ya 2p ing
(Chengyi College,J i m ei University,Xia men 360121,China )
Abstract:This paper expatiates the p r ocess of making characters walking,as well as s ome related considerati ons with M aya s oft 2ware .Based on analysis of characteristics of hu man walking,this paper circu m stantiates such ani m ati on p r oducti on p r ocesses,and discusses app licati on skills adop tingMaya technique in such p r ocess .Key words:Maya;characters walking;ani m ati on making
0　引　言
Maya 是美国Aut odesk 公司出品的世界顶级的动
画软件,广泛用于影视制作、游戏开发、角色动画、网页设计和广告创意等领域,是有史以来最大的商业3D 图形应用软件。

Maya 在复杂性和功能性上都远
超其他3D 动画软件,其强大的3D 建模、动画、纹理、灯光和渲染以及动力学模块吸引了无数计算机动画人员深入探索。

三维角色动画是计算机动画技术中最具挑战性的课题之一,主要涉及到建模、运动控制和绘制三个过程,其中运动控制难度最大。

首先,人体的运动自由度极大;其次,人体的任何动作都是许多因素协同作用所致;第三,每个角色都有自己的个性,如何体现角色个性是关键所在;第四,由于人类行走是最常见的运动,因此角色运动中任何细微的不协调都很容易被观者所察觉。

本文针对目前仿真人体直立行走过程中存在的
缺陷(如动作不自然问题、姿态转变存在突变现象等),分析在Maya 中人体的运动模型及直立行走的控制方法,并对人体运动控制过程进行探讨,有效提高人体运动的自然性和真实感。

1　人体行走过程分析
目前,国外对三维人物角色运动控制的研究主要采用三种方式:(1)关键帧方法;(2)运动捕捉技术;(3)基于仿真的运动控制方法。

本文对人物角色运
动控制的研究是基于仿真的,着重于人物角色步行运动控制方法的研究。

为在动画场景或虚拟环境中生成人物角色的动态步行运动,必须进行如下工作:把步行运动过程简化为一个固定周期的重复运动,综合设计这一个固定周期内人物角色的步态轨迹;运用某种控制方法实现周期内人物角色对期望步态轨迹的跟踪控制;分析相邻运动周期之间的切换条件,控制人物角色实现连续稳定的周期性步行运动。

24　计　算　机　与　现　代　化2010年第3期
人体行走运动是一个复杂的行为过程,它是人的身体在腿的转动运动的带动下进行移动。

在人体行走的这一循环的、周期的运动过程中,一些重要特征会发生变化,如下:
(1)身体重心的上下变化:人体在行走过程中,
身体的重心会随着下肢的运动而发生周期性的上下运动。

(2)身体的旋转动作:人体是一个动态的平衡
体,就如一个上下有两个横杠(肩部和跨部)、中间是一节弹簧连接的平衡体。

当跨部发生旋转动作时,肩部会随之发生相反的动作加以平衡。

(3)身体重心的左右偏移及身体的侧旋:在行走
的过程中,身体的重心除了上下移动外,还会随着两腿的交错循环发生左右偏移,同时身体会有轻微的侧旋动作,以保持身体的平衡。

(4)手臂的摆动动作:随着下肢循环交错的动
作,手臂会出现周期性的摆动以平衡身体,当右脚在前时,左手会相应地摆动到身体前方;反之亦然。

(5)脚的动作:脚从身体的后部移动到身体的前
部,如以脚踝为点将脚的运动轨迹描绘下来,大致会出现一条抛物线的形状。

脚的起步动作速度一般较缓,中间位置加快,落地时也较快。

2　人体行走的动画制作流程
人体行走是一个很复杂的过程,不仅仅要使脚移动,还有臀部、脊骨、胳膊、肩膀和头都要做同步移动来维持平衡。

掌握身体各部分的变化是设计好人物行走动画的关键。

根据以上对人体行走过程的分析,在Maya 软件界面上制作人体行走的动画过程如图1所示。

图1　人体行走的动画制作流程
具体操作步骤如下:
(1)建立模型,本文中直接在Maya 的界面导入
已完成的人体模型,如图2所示。

(2)进行人物角色骨骼装配及全身I K 骨骼装
配,检查角色骨骼装配设置是否正确(如后背、根关节),然后将手柄固定状态解除,双手的Fastness
状态
图2　Maya 界面下的人体模型
打开,如图3所示。

图3　人体模型角色骨骼装配
(3)设定时间。

在制作过程中以“格”(或“帧”
)为单位(1秒=24格),设定时间为24格。

(4)调整起始姿势。

在第0帧的位置选择右脚
向前移动,左脚向后移动;分别设置左右脚的后脚跟、脚尖的角度、Z 轴距离,如图4所示。

图4　人体模型的起始姿势
(5)设置运动关键帧。

首先在草图中画出脚的
两个接触点,如图5(a )所示。

分别在左右脚第0帧和24帧位置上按S 键设置关键帧(初始姿势和结束姿势要保持一致)。

选择根关节,分别在第0、12、24帧设置关键帧,其中第12帧两只脚正好同时着地,根
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　关节状态跟起始、结束状态一样,如图5(b )所示。

图5　人体模型行走时脚的动作
(6)为了保证左右脚关键帧设置一样,使用copy
和paste 命令。

根据人行走步伐是交替进行的原理,点击右键将左脚第0帧动作进行copy,在右脚第12
帧位置执行paste 命令,如图6所示。

图6　第12帧人体右脚的动作
(7)利用同样的方法对左脚关键帧进行设置,点
击右键将右脚第0帧动作进行copy,在左脚第12帧
位置执行paste 命令。

(8)行走时脚会完全落地,在第3帧调整数值至右脚放平状态设关键帧,然后在第6帧调整左脚的数值,如图7所示。

图7　第6帧人体左脚的动作
(9)设置右脚的行走关键帧,方法如步骤(8)。

(10)执行windo w →p layblast 命令,勾选vie wer
中I m age vie wer 项,对人物行走动画进行预演。

(11)为防止脚行走发生滑动影响效果,需要调节动画曲线。

打开右脚图改编辑器,删除曲线上多余的关键
帧及调整曲线光滑度,修改动画曲线类型,如图8
所示。

图8　右脚图改编辑器的修改
(12)如法炮制,修改左脚的动画曲线类型。

(13)人体行走的动画制作流程完成后,就可以
得到逼真的人体行走动画。

图9为人体在一个行走
周期的动画截图。

图9　Maya 界面中人体行走动画
3　结束语
本文在分析人体行走控制原理的基础上,采用Maya 软件作出了较为逼真的人物角色行走动画。

该制作过程实观起来比较简单,能够真实、自然地实现人体行走运动,具有一定的交互功能。

不足之处是交互功能有限,只能够实现中性的行走运动,不能够实现行走运动的个性化、感情化,这些不足之处也是笔者下一步工作的努力方向。

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