(完整版)基于maya的三维动画的制作毕业设计

摘要
本设计尝试用Maya软件制作一个简短的三维动画。

Maya是目前世界上最为优秀的三维动画的制作软件之一，是相当高尖而且复杂的三维电脑动画软件，它是Alias|Wavefront 公司在1998 年才推出的三维制作软件。

它被广泛用于电影、电视、广告、电脑游戏和电视游戏等的数位特效创作，曾获奥斯卡科学技术贡献奖等殊荣。

2005年10月4日，生产3D Studio Max的Autodesk(欧特克)软件公司宣布正式收购生产Maya 的Alias。

所以Maya 现在是Autodesk 的软件产品。

它的应用领域主要包括四个方面；一、平面图形可视化，它大增进平面设计产品的视觉效果，强大功能开阔平面设计师的应用视野，二、网站资源开发，三、电影特技（蜘蛛侠、黑客帝国、指环王），四、游戏设计内容：MAYA 软件在影视动画行业有广泛的运用。

【关键词】三维动画、Maya、电影特技、游戏
ABSTRACT
This procedure tries to make a brief three-dimensional animation with Maya.Maya is the world's most outstanding three-dimensional animation production software is one of the very high point and complex three-dimensional computer animation software, which is the Alias | Wavefront Inc. launched in 1998, three-dimensional production software. It is widely used in film, television, advertising, computer games and television games, digital effects creation, it o nce won the Oscar award honorary titles of science and technology. October 4, 2005, the production of 3D Studio Max Autodesk (Autodesk) software company announced the formal acquisition of production Maya's Alias. So now is the Autodesk Maya software products. Its application areas include four aspects; one plane graph visualization, it is a large graphic design products to enhance the visual effect, the power of the application of open graphic designer perspective, two, website resources development, three movie stunt (Spider
Man, Matrix, Lord of the Rings), 4, game design elements: MAYA animation software in the film industry have a broad application.
【Keyswords】three-dimensional animation, Maya, Film Effects,Games
目录（目录码未调整）
摘要 ........................................................................................................... ABSTRACT . (I)
第1章三维影视动画.................................................. 错误!未定义书签。

1.1应用介绍.............................................................. 错误!未定义书签。

1.2行业动态..............................................................................................第2章Maya的特点以及介绍..................................................................
2.1简介与特征..........................................................................................
2.2应用领域..............................................................................................第3章动画制作之初步建模 ....................................................................
3.1观察资料..............................................................................................
3.2建立粗模..............................................................................................
3.3细化粗模..............................................................................................第4章动画制作之材质建立 (1)
4.1细节软化 (1)
4.2部件制作以及材质增添 (1)
第5章动画制作之灯光渲染 ...................................... 错误!未定义书签。

5.1初次渲染 (2)
5.2最终渲染 (2)
结束语 (2)
参考文献 (2)
致谢 (2)
附录 (2)
第1章三维影视动画
1.1应用介绍
1.1.1三维影视动画简介
影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效
后期合成、影视剧特效动画等。

随着计算机在影视领域的延伸和制作软
件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上
弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费
用要低的多，同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时
间。

制作影视特效动画的计算机设备硬件均为3D数字工作站。

制作人
员专业有计算机、影视、美术、电影、音乐等。

影视三维动画从简单的
影视特效到复杂的影视三维场景都能表现的淋漓尽致。

影视动画应用最
早是出现在电影中的动画特技镜头和三维动画镜头，为解决当时演员所
不可能达到的动作或镜头效果。

随着软硬件的技术的发展影视动画在电
影里的应用飞速的普及起来。

以至于我们现在所看到的一部部的精彩的
纯三维影视动画片。

例如《功夫熊猫》《超人特工队》。

还有近年来的两
部巨作《变形金刚》和《阿凡达》可以说现在的三维影视动画行业正处于一个蓬勃发展的时期。

电影《变形金刚》制作的成功告诉了我们三维技术在影视制作中的以下优势地位
•成本比制作实际道具低
•真实感更强
•复杂场景、道具、角色和特殊效果的控制上可执行性更强
1.1.2三维技术常见的影视应用
1.电影合成以及特效的应用：在电影中加入的由三维技术制作的各种烟雾、光影、爆炸、视觉色彩等等的特殊效果，代表作品有《指环王3王者归来》《绿灯侠》《蜘蛛侠2》等。

2.电影三维模型和动画的应用：在电影里出现的利用三维软件制作出模型和角色以及动画效果，比如电影《蜘蛛侠》中制作的绿魔，《魔戒》中制作的咕噜。

1.1.3三维技术常见的动画应用
三维技术常见的动画应用主要体现在以下几个领域：
1. 3D影视动画（纯粹的三维动画片），比如动画片《功夫熊猫》。

2. 电影和三维技术的结合的应用（混合），比如电影《金刚》。

3. 三维广告动画（拓展的领域），比如广告《脑白金》。

1.1.4三维技术常见的动画应用三维动画广告的应用
可以说三维动画在广告领域的应用时最近几年才普及起来的，虽然发展比较晚但是普及的速度是非常的快。

从最早的电视广告《脑白金》
到现在的《多美滋》非常可爱的《葵花胃康灵》等等的广告。

都体现了三维动画在各各领域的优势地位。

三维动画在广告领域的市场前景一片光明，可以说他是一个新的朝阳产业。

市场需求大，市场灵活性强，周期短成效快。

而且大多数的人群都对这样的广告形式都很喜爱可谓受众群广泛。

1.1.5三维动画电视/栏目包装的应用
我们可以在电视上看到的很多的电视的三维片头以及栏目包装和频道包装大多都是应用了三维动画技术。

虽然它不是完全利用三维技术制作，其中还包括了很多的二维设计和后期剪辑合成。

但是三维动画在其中也是必不可少的一个组成部分。

例如CCTV财经频道的三维栏目包装。

还包括电视剧或者节目的片头片尾等等或多或少的都使用了一些三维的动画技术。

这些绚丽的动画和光影效果让我们的电视媒体娱乐更加丰富多彩。

1.2行业动态
目前影视动画的发展状况、市场前景以及人才需求状况呈现以下特征：
☐热门
☐高薪
☐高技术含量
☐人才难求
☐市场前景广阔
1．热门
影视动画它是国际性的新兴的创意工业，也是当下最为热门最火爆
的一个行业，越来越多的人对它产生了爱好和兴趣并且投身到这项事业中来。

梦工厂的《玩具总动员3》，以及受到大人小孩欢迎的《哈利波特》，《机器人瓦利》每一部能够吸引我们眼球。

这些电影几乎浑身上下都挂满了影视三维动画与特效的影子。

而去年热播的电影《阿凡达》和近期正在的电影《人鱼帝国》也都使用了影视三维动画与特效制作，同时也为影视动画达到了一个新的高峰。

而在中国市场中，在广告、影视、游戏等行业中，影视动画人才非常抢手。

目前，影视动画行业在我国属于新兴的朝阳产业，国家和政府在政策的指引下都大力支持我国三维影视动画的发展。

不管事经济上还是政策上都给于了我们这个产业最大力的扶持。

随着国内动漫卡通、三维动画、3D电影、网络游戏等数字创意产业的快速发展，影视动画技术人才已成为紧俏又有“钱”景的职场新贵。

2．高薪
水涨船高，07年平均年薪大约在7万左右，据统计，2011年国内动漫行业的薪酬水平为：整体行业的平均年薪为8万元。

其中普通制作人员的月薪是3千元左右，成熟制作人员的月薪是6千元左右，项目组长和项目经理的月薪分别高达千元和1万5千元以上，并且未来薪资发展趋势呈逐步上升状态，预计2012年可达到年薪9万元的水平。

3．高技术含量
三维影视动画技术是目前应用领域最为广泛，所用到的制作软件技术含量最高软件硬件技术更新速度最快，针对制作者的要求极高一项新兴行业。

4．人才难求
据统计，影视动漫人才缺口达百万以上，我国影视动漫产业近年来正以每年40%的速度增速发展，这造成了影视动漫人才的极端匮乏。

据
中华英才网“职场人气排行榜”显示，影视动漫行业是数字娱乐领域颇具潜力的增长点，目前影视动漫人才缺口达百万以上。

而现在中国的动画产业人才还不足8000人，每年从学校毕业的动漫人才根本无法满足市场的人才缺口。

据一家影视后期制作公司的招聘负责人介绍，现在招聘影视后期技术人员，根本不考虑应聘者是什么学历、有没有文凭，只要能立即上机做出像样的东西，就会受到欢迎。

目前三维动画、动漫创作等影视动画人才已经被纳入国家计划，被国家紧缺人才办公室列入紧缺人才项目。

5．市场前景
目前三维技术在影视和动画方面的应用正处在一个辉煌的时期。

而且它在其他众多领域的应用也越来越广泛发展速度迅速。

例如三维电影《阿凡达》的出现渐渐的告诉我们在将来三维虚拟的人物很有可能可能都会代替真人。

实现我们真人做不到的特技。

在以后的电影中能看到更多的三维角色。

在动画领域方面现在也是争议着一个话题就是在将来三维动画将完全取代二维手绘动画。

虽然我们也不能下什么结论或者定义，但是不难看出在未来三维技术扮演着重要角色，它还会继续创造一个个的奇迹。

三维影视动画也属于创意产业的一部分，现在政府大力扶植创意产业，在创意人才培养方面，日本有5000万人接受过创意教育和培训，美国有3900万人，而在我国专门受过创意教育和培训的人才仅仅不到10万，人才紧缺已经成为制约创意产业发展的最大问题。

因此《国家“十一五”时期文化发展规划纲要》中将创意产业人才列入国家紧缺人才，提出大力培养创意产业人才。

国家政策扶持的朝阳产业，发展前景是一片光明。

并且在国内的三维影视动画现在也正处在一个高速发展的阶段。

逐步的从在国内三维影视动画萌芽的沿海城市慢慢的走向了更多的
内陆生城市。

可以说再未来的几年里很快就能看到钟过三维影视动画的事业上的丰收。

第2章Maya的特点以及介绍
2.1 简介与特征
在三维影视动画制作软件中Maya可以说是其中的功能最强大技术最全面的软件。

相对3d max来说Maya的动画制作模块和工具以及强大的mel脚本编写能力和可塑性都更为适合我们三维影视动画的制作要求。

所以Maya在这个领域中发挥着最大的作用。

目前绝大多数的影视动画作品也都是使用了Maya这个强大的软件。

Maya 从发布至今已经有很多版本了，我们现在用的最多的是7.0 和2009.当然现在已经拥有2011 版的了，我这次制作主要是运用的Maya2009 来进行创作的。

下面，我来介绍下Maya 的特点及其功能。

图2-1 Maya2008
2.1.1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（Blend shapes）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。

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。

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。

2.1.2 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。

Maya 为实现各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。

2.1.3 Maya 的高级模块
在Maya 中拥有众多作用独特，性能强力的高级模块。

1、Maya Artisan
在Maya 中有一个叫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。

Maya Artisan 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、Maya F/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Maya F/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、Maya power Modeler Maya power Modeler 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。

2.1.4 开创性的制作工具
1、Maya Cloth
Maya Cloth 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Maya Cloth 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Maya Artisan，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（Attractor System），定出毛皮的运动，或是毛皮对动力场的反应。

3、Maya live
Maya live，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。

Maya live 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）。

在前段时间上映的影片《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运动衔接便是用了Maya live 完成的。

2.1.5 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。

2.1.6 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），结果是你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。

2.2 应用领域
Maya 软件应用领域很多三维设计人应用Maya 软件，因为它可以提供完美的3d 建模、动画、特效和高效的渲染功能。

另外Maya 也被广泛的应用到了平面设计（二维设计）领域。

Maya 软件的强大功能正是那些设计师、广告主、影视制片人、游戏开发者、视觉艺术设计专家、网站开发人员们极为推崇的原因。

M aya 将他们的标准提升到了更高的层次。

Maya 主要应用的商业领域有：
1、平面设计辅助、印刷出版、说明书3d 图像设计技术已经进入了我们生活的重要部分。

这些都让无论是广告主、广告商和那些房地产项目开发商都转向利用3d 技术来表现他们的产品。

而使用Maya 无疑是最好的选择。

因为它是世界上被使用最广泛的一款三维制作软件。

当设计师将自己的二维设计作品打印前他们比解决如何在传统的、众多竞争对手的设计作品中脱颖而出。

Maya 的特效技术加入到设计中的元素，大大的增进了平面设计产品的视觉效果。

同时Maya 的强大功能可以更好的开阔平面设计师的应用视野，让很多以前不可能实
现的技术，能够更好的、出人意料的、不受限制的表现出来。

他们主要应用在平面设计领域的范围有: （1）包装设计（2）销售及市场营销领域（3）印刷物广告（4）培训及证书的设计（5）产品可视化及动画（6）在线发布信息和打印目录
2、电影特技目前Maya 更多的应用于电影特效方面。

从今年来众多好莱坞大片对Maya 的特别眷顾，可以看出Maya 技术在电影领域的应用越来越趋于成熟。

以下为近年来Maya 的代表作：
102 DALMATIANS （102斑点狗）
ATLANTIS （亚特兰提斯）
BEHIND ENEMY LINES （深入敌后）
BLACK HAWK DOWN （黑鹰坠落）
THE CELL （入侵脑细胞）
DINOSAUR （恐龙）
ENEMY AT THE GATES （兵临城下）
HARRY POTTER & THE SORCERER’S STONE （哈利·波特与魔法石）HOLLOW MAN （透明人）
HOW THE GRINCH STOLE CHRISTMAS （圣诞怪杰）
ICE AGE （冰河世纪）
第3章动画制作之初步建模
3.1 观察资料
由于当时黑客帝国给我的印象十分深刻，而且看到幕后花絮，发现他们的一些特效就是运用Maya 来做的。

我找到了一些图片进行参考，准备着手制作一个骇客帝国里的机器人。

场景中主要描绘的是众多的该类机器人。

图3-01 《黑客帝国》漫画中原图
图3-02 官方制作的模型图图图3-03 电影发烧友自己制
作的模型。

借助这些参考图片，我正式开始建模。

3.2 建立粗模
所有Maya 制作的人物、场景，必定先确定下大致的几何图形，来定型大致的模型结构。

根据图片资料，这个机器人大体由椭球组成，于是我拉出一个Polygons 的圆球，然后运用缩放工具对其压缩，使其成为一个椭球形，如图3-04.
图3-04
3.2 细化粗模
接着反复运用球体以及其他类型的Polygons来操作拉伸、变形等工具，并直接赋予了类似金属的材质，将机器人的身体逐步完成，达到如图3-05 所示的效果。

机器人的大体粗模完成。

图3-05
第4章动画制作之材质建立
做好了粗模，机器人大致的形态也就表现出来了。

但是还是有不少地方看上去很死板生硬，不够活灵活现。

于是，我对它进行进一步的详细制作。

4.1 细节软化
从图2-05 可以看出，在机器人“眼睛”边缘很生硬。

起初，我想到的解决方法是用Smooth 命令来解决。

不过想要达到很好的效果的话，我就必须再次细化模型上的线条分布，无疑使模型复杂化了。

后来经过反复琢磨，我想到了一个办法。

我从和这些“眼窝”相同的模型上取出一小段来，然后贴在模型的边上，按照模型的变化来进行操作。

最后得到的结果如图3-01 所示。

图3-01
结果圆滑了不少，而且也没经过Smooth，保持了模型的简略性。

4.2 部件制作以及材质增添
结合图片，我接着做出了机器人的“眼睛”“手”和“尾巴” 。

如图3-02 所示。

对“眼睛”赋予了相应的材质，以及其余部分需要细致刻画的部分进行深入。

如图3-03、图3-04 所示。

图3-02 图3-03 “眼睛”材质
图3-04 其余部位材质
第5章动画制作之灯光渲染
一个好的CG 当然最重要的是最后的结果，渲染就起到了画龙点睛的作用！
5.1 初次渲染
最开始渲染的时候，我只用了一只机器人摆造型。

结果发现很单调，整体很空洞。

于是我又复制添加了几只机器人，并且按照一定的位置摆放了一下。

然后打好灯光，设置好渲染级别和参数，试着渲染出一张图来。

如图4-01.
图4-01
5.2 最终渲染
看上去效果还可以，但是还是觉得没有背景感觉不出效果。

于是我从书中的一个教程中看到了一个我可以利用的类似云雾的效果，便添加入我的作品里。

后来从朋友那了解到摄像机调节一下景深会达到更好的效果，于是在朋友的帮助下我慢慢修改。

最终效果如图4-02 所示。

图4-02
结束语
本设计用Maya软件制作一个简短的三维动画。

总的来说电脑动画短片中，重要的是深入研究运动控制、角色设定和渲染技术。

因为物体的运动要遵循一定的运动定律，比如表现一个球的弹跳，水流的波动，都有一定的物理模型，要符合一定的物理规律。

如果由电脑通过计算来完成，会使运动变得自然而逼真。

这种技术现在还没有完全进入大规模实用阶段，因为有关模型的理论还在完善中，但这将是未来发展的趋势。

一个成功的动画角色设计，体现了一个三维艺术家的才华，修养，以及他的价值观和审美观；好的剧本和角色设计是影片的灵魂线索，也是整个影片增辉添色的重要组成部分。

动画三维技术和变现手法深刻的影响着短片动画带给广大观众的感受，概念设计由此也介入了高品质动画的研发过程并且举足轻重。

如今的家用机的发展日新月异，三维动画凭借着高性能机能的推动，把观众引领到一个拥有真实“体感”世界，多层次的极具真实感的画面。

电脑三维动画的内容多，范围广，发展快，是一个很有前景的研究方向，许多技术问题还有待于进一步探索。

通。