三维动画制作流程

1 绪论
三维动画相对于二维动画来说，多了时间和空间的概念，而要做到逼真和自然的感观效果，从纯粹的制作角度看，主要涉及几何造型技术和图像处理技术，重点是运动控制技术。

运动控制技术就是基于骨骼的控制来驱动模型跟随运动的一种技术。

骨骼技术是动画领域的一项比较高级的技术。

由于其生动、逼真的效果，在影视制作、动态仿真等领域起着重要的作用。

只有使用骨骼技术，才能制作出更高级别的动画作品。

所以为了让画面的动作更加生动逼真，就必须在骨骼装配上面花费精力。

在屏幕上看到的多是角色或者场景在运动，并不是单纯的骨骼直观的在运动，因此大部分观众忽略了骨骼技术的存在重要性。

其实生动的角色动作表现是动画师通过激活具有大量骨骼关节的复杂模型，根据决定运动的几个主要骨骼的最终角度可以确定骨架的运动，从而创建精确灵活的人物动画。

通过毕业设计《小熊日记》的创作，了解与掌握三维动画的骨骼装配及动作调试各个技术要点，探讨骨骼装配及动作调试在三维动画创作过程中所占的地位，以及短片《小熊日记》中的骨骼装配技巧与运用。

2 《小熊日记》创作前期
2.1 剧本创作
2.2动画创意与制作流程
小熊躺在床上看书，听到敲门声起身开门回来时手中提着塑料袋里面有一只红色的小鱼，小熊提着塑料袋走到桌子旁边左右看了一下从桌子抽屉里拿出了一个牙缸倒了里面的东西将小鱼放到里面，小熊坐在凳子上看小鱼但是小鱼在里面太小了，小熊想了一下一抬头看到柜子上面有一个空鱼缸，把鱼缸拿下来把小鱼放到鱼缸里，抱着鱼缸转身出了宿舍回来时鱼缸里多了一条小黑鱼还有些水草，小熊坐在桌前看小鱼。

有人敲门小熊转身看原来是另一只小熊她走到桌前和小熊说话，走的时候她带走了那只小红鱼，小熊看到小红鱼和小黑鱼依依不舍的样子，想了一下他抱起鱼缸去追赶那只小熊将小黑鱼和鱼缸一起送给了那只小熊，又回到宿舍看书
2.2.1 动画创意
本短片是以主人公小熊日记的形式展开的表现了小熊在不同的两天不同的地点发生的故事为题材表现了小熊的善良和好动。

短片中的小熊就是比拟了现实中的学生借以表现了现在学生的精神面貌。

2.2.2 制作流程
一部好的片子的实现，前期的工作犹如房屋的地基，首当其冲的是剧本的创意性。

短片《小熊日记》剧本创作的灵感来源于现实社会，用卡通形式来表现出社会的阶级本质，更能深刻的阐述短片的灵魂所在。

其次是分镜头剧本和角色的设定，镜头感的运用会带给短片更好的视觉传达。

对于角色的性格塑造也起到了重要作用。

角色的造型决定了整部短片的生命力和风格特点。

第三中期制作就是切实的进入短片角色、场景的创作过程，实现预期效果。

例如《小熊日记》中各个角色以及场景的建模，uv，贴图，灯光和材质，渲染等。

最后就是后期制作，片头和片尾的制作也不容忽视，做事情要善始善终，既要有好的开头也要有耳目一新的结尾。

2.3《小熊日记》角色设定
2.3.1 角色设定
短片《小熊日记》中设定的主要角色有一个，男性小熊，还有两个辅助角色女性小熊和女孩2.3.2 角色的造型风格
根据角色的性格特点来设计角色的造型风格，狗的造型如图2-1所示，猫的造型如图2-2所示，老鼠的造型如图2-3所示。

图1图2 图3
图1表现的是男性小熊矮胖的身体和短小而粗的四肢体现了小熊的可爱
图2表现的是女性小熊粉色的衣服有别于小鱼1性别，头上一个蝴蝶结体现了小熊的可爱图3是一个女孩是小熊的好友
3 《小熊日记》角色模型制作和动作调试3.1模型制作
3.1.1角色建模
（1）搜集一些小熊的图片，这样制作出的小熊模型各部分大小才不会失调。

（2）打开MAYA，按空格切换到4视图模式下，然后再front视图菜单中选择“view→Image
Plane(参考图像)→Import Image（导入图像）”命令，打开“Open”对话框。

（3）找到需要的文件后，单击“Open”按钮即可。

（4）按F3进入多边形建模模块，创建一个多边形正方体，在正方体上布线调点，使用“Edit Mesh→Extrude（挤出）”命令，在各个视图下进行观察对其进行各种操作建造出身体粗模，建立一个多边形球体，在球体上布线调点，使用“Edit Mesh→Extrude（挤出）”命令，在各个视图下进行观察对其进行各种操作建造出身体粗模。

3.1.2 检查模型
（1）在Front试图中检查模型
比如，在《小熊日记》创作过程中，主人的模型，尤其注意肩部和腿部的布线是否合理，在进行抬大腿的动作时，大腿会与躯干产生一个夹角，这个位置的模型布线需要加密，应保持关节处至少有三条线，来保持夹角处动画过程中的正常变形，且要与人体肌肉走向保持一致。

同理，肩部布线也要匀称，走向也要保持与人体肌肉走向一致，尤其是大臂与躯干的衔接处的布线，如图3-1和图3-2所示。

图3-1 人物前视图图3-2 人物前视线框图
（2）在Side视图中检查模型位置
在Side视图中检查模型是否位于以y轴基准的地面之上，如图3-3和图3-4所示。

图3-3 人物侧视图图3-4 人物侧视线框图
（3）在Side视图中检查模型主要关节处的布线情况
比如，在《小熊日记》创作过程中，人物的模型，检查膝关节的布线，弯曲
处要坚持至少有三条线的原则，并且呈扇形分布，保证角色屈膝时能够正常变形，
如图3-5所示。

图3-5 布线图
检查模型的布线时，不仅要满足关节处有3条线的基本要求，更需要动画师灵活应用，根据角色的动作幅度决定模型布线的合理性，适用更多模型的动画变形要求。

检查完模型模型各个地方都准确后要执行“Mesh→Smooth”命令将模型进行平滑处理。

3.1.3创建骨骼
(1) 创建骨骼的原则
角色的骨骼创建完成了，但为什么要这样创建骨骼呢?在《小熊日记》项目中，在为这些卡通风格的角色创建骨骼系统时，都会根据此角色，或者是根据类似于此种角色的生物的骨骼解剖结构来创建骨骼。

有解剖结构作为基础，角色的运动才能更加合理。

动画师通过控制角色骨骼来制作动画，在这个前提下，如果角色的骨骼创建过于密集，动画师在制作动画时所要操作的对象就会越多，调节动画就会变成一项麻烦而单调的工作。

所以，骨骼的创建在本着不影响动作的情况下，以越精简越好的原则来进行。

在《小熊日记》的角色骨骼调试过程中，从最精简的骨架开始测试，如图3-6所示，为了完成特定的动作，
可以逐渐的加入骨关节直到制作成最终完善的骨骼系统，如图3-7和图3-8所示。

图3-6 狗的骨骼装配
图3-7 骨骼绑定侧视图图3-8 骨骼绑定正视图
3.1.4 添加IK
IK反向动力学，是根据末端子关节的位置移动来计算得出每个父关节的旋转，是靠小关节的运动，而使得上面关节跟着运动。

IK是通过外力来驱使上肢或下肢来实现特定的动作，具有被动性。

下蹲时双脚固定在地面上用的就是IK。

用手推箱子，也是IK的作用。

图3-9 设置IK骨骼
设置好IK后，最重要的工作就是进行约束和给控制器添加属性设置，在进行约束工作时，要分清楚骨骼对IK的约束应该选择哪一个比较合适，在选择约束时，要注意勾选保持偏移。

添加完骨骼和IK后为了方便我们调节动作我们要给各个IK和调节动作会用到的骨骼绑定一些曲线方便我们选择骨骼和IK，我们选择曲线就可以选择相应的骨骼和IK，还要记住的一点是再添加曲线时要记得把曲线的各个参数进行“Modify→Freeze Transformations”（冻结）命令，调节动作时我们只要将这些曲线参数都归零就可以将人物恢复原始状态。

3.1.5 经验
经过这次毕业创作，不难发现其实并没有“什么时候用IK什么时候用FK”这么一说，因为人的运动一直都是FK和IK一起的作用。

只要适合的场合用适合的动作就OK。

在配置骨骼角色之前，就应该对角色在此次创作中所占地位进行权衡，如果是比较重要的主角色，在绑定的时候，就要注意做的全面一些，有助于动画师在调试动作时，可以有更多动作调试空间；如果是配角，只要做出FK和IK来，不需要在不必要的地方浪费太多心思。

3.2 整理文件的层级关系
完成了角色的骨骼设置后，对角色的层级关系加以整理是必不可少的。

整理文件的层级关系的意义在于使骨骼设置能够正常发挥作用，在整理过程中，要注意随时测试骨骼运动效果，防止设置不能正常工作的情况发生。

如图3-10所示。

图3-10 整理文件层级关系
3.3 皮肤设置
3.3.1 蒙皮前的准备
在对模型进行蒙皮工作前，先检查模型，在检查控制器，并且注意控制器是否已全部冻结，如图3-11所示，接着测试控制器的属性调节有没有达到预计的效果，最后模型清除历史记录。

在进行模型与骨骼的蒙皮工作时，要时刻记得参与蒙皮的骨骼只有SK骨骼，像脊椎和脚部的控制骨不参与蒙皮工作，这对骨骼的命名要求是非常严格的，规范的命名会给动画师减少很多不必要的麻烦。

在《小熊日记》的角色蒙皮前，选择参与蒙皮的骨骼如图3-12所示，就会出现整条需要蒙皮的骨骼如图3-13所示，这里面是不包括控制骨的。

图3-11控制器属性冻结图3-12 选择参与蒙皮的骨骼
图3-13 需要蒙皮的骨骼
3.3.2 蒙皮操作与权重笔刷工具
选择骨骼和模型，进行柔性蒙皮，如图3-14所示，蒙皮后的角色模型便会跟随控制器来控制骨骼的运动而运动。

蒙皮后，切忌一点，不要再进行删除历史记录，再次检查模型是否跟随控制器进行运动，确定没问题后，进行权重工作，如图3-15所示，使每个骨点来控制的模型区域合理化，以方便后面动作调试。

图3-14柔性蒙皮图3-15 权重
3.4 动作调试
3.4.1 运动规律时间
运动是动画中最基本和最重要的部分，运动最重要的因素之一就是时间，它是一切动画开始的基础。

时间控制是动作真实性的灵魂，也是动画师们调试动作时最难掌握的要素之一。

对于时间的感受是不准确的，时间受很多因素的影响。

例如：在《小熊日记》的制作过程中，仅仅是狗走路的动作，都会受到环境，剧情的影响，狗巡逻时是一种昂首挺胸、走路铿锵有力，节奏感比较强的状态，此时的时间把握要恰到好处，而最后狗被赶出家门，懊恼、沮丧的离开家园时，时间又是相对来说节奏很慢的。

正是因为对时间无法做出准确的判断，也就无法对一个动作发生所用的时间做出正确的估计。

因此，一个优秀的动画师首先必须具备良好的时间感受能力，这就是为什么称动画师的眼睛为“1/25秒的眼睛”的原因吧。

在对《小熊日记》短片的角色进行动作调试中，主要注意的问题是:要预留足够的时间给观众，要留有足够的时间给动作的发生，要留有足够的时间给动作反应。

重视时间的地位，学会控制“时间”，接近并征服它。

3.4.2 运动规律速度
速度是指物体在运动过程中的快慢，在《小熊日记》动作调试过程中，因为角色的性格特点不同，所以角色的运动速度也是不同的。

这就要求动画师在动作调试时，要正确的把握该角色在特定的环境下的运动速度，也就是说在同样一秒的时间内，要实现角色动作所需要的key帧数是不一样。

3.4.3 运动规律节奏
在日常生活中，一切的物体运动都是充满节奏的。

动作的节奏处理不当，会让人感觉很不舒服，比如《小熊日记》一开始进行动作调试时，因缺乏经验，角色动作节奏掌握的不够娴熟，导致最后动作的不协调，让人看了以后很不舒服。

这犹如在弹奏一段乐曲时，拍子打错了，该快的地方不快，该慢的地方不慢。

因此，处理好动作的节奏对于加强动画的表现力是十分重要的。

3.4.4 姿势
首先，在动作调试时，先要观察动作的开始，想要将动作调试达到炉火纯青，有时需要亲自摆一个漂亮的pose，想想现实生活中是怎么去做这个动作的。

其次，在设计姿势的时候，一定要考虑头部、胸部、臀部3轴线的位置关系。

最好的办法是不要让他们保持水平，要带有一定的角度。

仔细观察生活中人走路的姿势，会发现在走路的时候人的肩膀总是与胯和臀部的移动方向相反。

相同的道理，人站立的时候通常不会让自己的肩膀总是与胯和臀部成水平位置，总会带一些角度，这样站着会舒服些。

每一个姿势的开始，在实现一个动作之前一定要考虑是否需要必要的预备工作，但每一个动
作都有预备动作又会很乏味、缺乏变化。

对于冲击力很强，暴发性的动作，可以省去预备动作，来造成更大的冲击效果和喜剧效果。

此时残留动作要着重表现，来完整的表现整个动作的意义。

角色的动作是从一个部位开始，产生的能量会带动其他部位跟着动。

因此，身体从一个地方移动到另一个地方时，会有好几个动作，并且它们不是同时进行的，这就需要动画师在调试过程中有适量的延迟动作。

3.4.5 技巧
在进行《小熊日记》的角色动作调试过程中，熟能生巧，总结了几点经验和技巧。

1）角色的头部和身体不要成一条直线。

如果成一条直线，会让人感觉十分呆板。

因此，角色身体正面朝向镜头时，头部应该稍微向两侧倾斜，这样会显得优雅而生动；或者换句话说，角色眼睛正对着镜头时，把身体转成一定的角度，这样会使画面显得更生动。

2）角色的双臂和腿部不要平行。

无论角色是坐着还是站着，不要让双臂或双腿呈现平行状态，这样显得太僵硬了，除非是机器人。

妥当的做法是一曲一直或者是两者构成一定的角度，这样的姿势既动感，又富于变化。

3）不要忽视角色手的姿势。

人物的手在画面中的比例不大，但若摆放不当，就会破坏画面的整体感觉，这跟人物素描里的构图道理是一样的。

要注意手部的完整，不要使其变形、折断、残缺的感觉。

4）有时可以选择把角色的调好的动作放在简单的黑白剪影里，如果清晰可读，那么角色的姿势就能被他人读懂，而不需要很长的时间去琢磨。

5）当到了应该把注意力从一个角色转换到另一个上时，摇确保有一个清晰的交接。

同一时刻应该只有一个焦点。

基于动画师所展示给角色的东西，观众也就本能的知道此时应该关注谁了。

4.场景制作
4.1模型制作
模型制作中需要注意很多事项：第一个要点：比例要得当，大型要准确，对照设计图要在三视图里进行，或对照实物照片要在camera（镜头）里进行。

注意：camera的Focal Length 焦距的参数要与实物照片焦距相接近。

如果实物照片有变形记得要修好再对，这样会确保做出来的模型不会变形。

在制作模型中把persp视窗的Focal Length焦距改成80，制作出来模型与眼看到的一致，减少焦距变形。

三视图，camera里面图是一把尺，量好就要抛开，不要每一个细节都要用尺子量，最好还是要锻炼目测。

把你的设计稿和参考图放在旁边，目测做模型。

来回检查尺子和目测之间差距。

这样检查对比后，出错会比较少。

成功率会大大提高的。

第二个要点合理的布线，在建模时有些地方要布线使模型更丰富在布线时线条要有顺
序有规律负责有些模型细化后可能会变形。

第三个要点：平时要多用心观察身边的事物，条件允许时可以用手感觉形体。

多做练习，时间不允许时多想像形体。

多加耐心去做，不要半途而废。

第四个要点：做好模型后，改名打组也是很重要。

名字改好打组清晰有条理，法线要正确，还要删除没用的和多余的工作历史、材质球、灯光节点。

这样文件不会过重，不用影响下面工作流程的进度。

5后期合成及输出
我们将制作好的动画镜头分别一帧一帧渲染出来，利用电脑的编辑软件Premiere或AE 在时间线上调整好图像速度，然后将前期渲染出来的序列图导入该电脑软件，并且在该软件中将渲染出来的镜头画面合并成视频片段，然后播放测试。

在镜头合并完成后，将整段视频导入进行最后的剪辑。

并且我们将合成好的视频在此软件中进一步的优化，使其更加完美，视频合成后，利用音频制作软件将声音素材进行处理，修改其长度和音调，再在Audition 和Premiere中进行声音的合成。

最后，利用flash软件制作片头和字幕，然后利用会声会影和AE将独立的素材整合在一起，进行输出转换，利用会声会影和Premiere将声音与视频进行合成。

6 创作《小熊日记》感受与总结
在创作过程中，不免会遇到各种各样的困难，由于之前的学习中，对模型的检查不到位，有一些关节骨节的重要部位布线不够合理，以至于骨骼装配后，动作调试时才发现，某些部位的布线是需要多部一些，来方便后面实现某些夸张的动作，一开始对于骨骼掌握的不够精细，经常性在装配骨骼的过程中，遇到中途被某件事情打断的情况，这样的插曲是绝对不允许的，因为每一次骨骼的装配都需要动画师高度的集中精力，稍微有一点疏忽，就会导致最后装配出的骨骼出现这样那样的问题，可能仅仅是一个控制器的约束问题，但是要想在装配完的骨骼中寻找出现的问题，就不是那么简单就能解决的问题，牵一发而动全身或许是个很贴切的比喻。

《小熊日记》创作，受益匪浅，积累了一点骨骼装配方面的工作经验。

一个角色的成功程度，不仅仅是骨骼，还有很多方面，比如表情、权重、布料、柔体……甚至是绑定需要根据剧本的剧情、角色特点，这也要求动画师要全面系统的掌握动画原理，人体工程学，机械结构原理，动画师都可以成为是一个小科学家了。

凡事没有随随便便就能成功的，要追根究底的去探析骨骼的奥秘，多去看他人的作品，理清思路，有一套有效可行的做事方法，最重要的是培养思考问题的能力。

这次的创作，历时长达几个月时间，从剧本开始，大家倾注了100%的精力，自始至终都想要精益求精，这个过程中，组员之间的合作尤为重要，分工也显得举足轻重，明确的计划，可以使项目进行的更加顺利，有助于个人的效率提高。

参考文献
[1] 完美动力编译.MAY A极速引擎——动画篇.电子工业出版社
[2] 石英华编译.MAY A·印象角色绑定与动画规律专业技法.人民邮电出版社
[3] MAYA MODERING 动画卷·设定.环球数码动画学院
致谢
本动画制作及论文是在郑刚老师的细心指导下完成的，郑老师他为人随和热情，治学严谨细心，能像知心朋友一样鼓励我们，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求我们，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改，始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，正是郑老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢郑老师。

在此，我还要感谢在一起制作的同学们，谢谢你们在制作过程中给予我的帮助和支持。

没有你们的帮助，我们的动画短片是做不出来的，再次谢谢大家！
最后，向在百忙中抽时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！。