关键帧动画

2005—2006年第2学期教案
课程名称：三维角色动画
适用专业：高职高专影视动画专业
教学时间：第2005—2006学年第2学期
教学形式：案例教学
第12-19教学周
关键帧动画
动画是一个过程，用于创建和编辑对象的属性随时间推移而产生的变化。

关键帧是一个任意的标记，它表明对象属性在某个特定时间上的值。

在效果上，相当于特定时间上记录属性的快照。

关键帧的概念来自于传统的二维动画，在二维动画中，画家以一定的时间间隔画出动画对象的一些重要姿态，这些有重要姿态的帧称为原画。

然后通过原画，动画加工者画出原画之间的所有帧，这些帧就称为中间帧。

在Maya中，制作动画也是类似的方法，不同的是，只要我们设定好关键帧，电脑就会自动的画出(计算)中间帧。

关键帧动画是所有动画方法的基础，非线性动画和路径动画都需要运用关键帧的概念和方法。

1）设置关键帧
设置关键帧，实际上是指创建用于指定时间和运动的关键的帧。

由几种方式可以为一个属性设置关键帧：
a)使用Animate菜单来设置和控制关键帧
选择Maya菜单栏上的Animate命令，显示Animate菜单：
● Set Key设置关键帧
选择要设置关键帧的对象，选择Animate>Set Key 命令，或者按快捷键“S”，Maya会根据Set Key的选项创建关键帧。

默认情况下，为选中对象所有可以设定的属性设置关键帧。

● Set Transform Keys设置变换关键帧
为选择对象的某些属性设置关键帧。

Translate,为移动属性设置关键帧, 快捷键“Shift”+“W”，
Rotate, 为旋转属性设置关键帧, 快捷键“Shift”+“E”，
Scale, 为缩放属性设置关键帧, 快捷键“Shift”+“R”，
● Auto Key自动设置关键帧
当我们改变时间和属性值时，Auto Key 功能会自动为更改过的属性设置关键帧。

关闭, 打开
当我们使用自动设置关键帧时，属性上必须已有一个关键帧。

b) 使用Attribute Editor属性编辑器和通道栏中的菜单命令来为显示的属性设置关键帧；
●在通道栏中设置关键帧：
在通道栏中，选中需要对象的动画属性，然后再属性名称上单击鼠标右键，
在弹出菜单中选择Set Key，我们就可以为选中的属性设置关键帧。

●在属性编辑器中设置关键帧：
我们也可以对在Attribute Editor的属性进行编辑和动画设置。

c)使用Graph Editor(曲线编辑器)可以为现有动画设置和编辑关键帧；
(具体使用，请看后面的Graph Editor章节)
d)使用Dope Sheet(关键帧列表)可以为现有动画设置和编辑关键帧；
(具体使用，请看后面的Dope Sheet章节)
e) 设置被驱动关键帧
Maya中有一种特殊的关键帧，叫作被驱动关键帧，它把一个属性值与另一个属性值链接在一起。

Maya根据“Driving attribute(驱动属性)”的值为“driven （被驱动）”的属性值设置关键帧。

当“驱动”属性的值发生变化时，“被驱动属性”的属性也会相应的发生改变。

驱动关键帧可以应用到一般的动画中，也可以应用到复杂的角色动画中。

我们可以用一个属性驱动多个属性，也可以使用多个属性来去动一个属性。

当我们创建被驱动关键帧时，Maya会在Graph Editor器中创建一条曲线来描述连接属性间的关系。

对一般的关键帧，Graph Editor的垂直轴代表属性数值，而水平轴代表动画时间数值。

对于被驱动关键帧，Graph Editor的垂直轴代表被驱动属性的值，而水平轴代表驱动属性的值。

对于驱动属性的每个值，在曲线上都有其对应的被驱动属性值。

我们可以编辑曲线来调整这种关系。

Set Driven Key驱动关键帧设置面板打开方式有三种：
Animate>Set Driven key>set；
Channel Box；
Attribute Editor中的右键菜单。

例：创建小球滚到门前，将门撞开的简单动画效果。

⑴首先，我们设置小球从0到60帧的在地面上滚动的动画，不管门的相应变化。

分析：这里我们决定用小球的Z轴的位移作为驱动属性，用门的Y轴的旋转作为被驱动属性。

我们需要在驱动关键帧面板里“驱动”两次：撞门的一瞬间和门被撞开到最大角度。

⑵打开Set Driven Key窗口：Animate > Set Driven Key > Set
⑶在工作区中，选择小球
然后在Set Driven Key窗口，单击Load Driver按钮，小球ball和它的属性显示在窗口的Driver部分。

（如下左图）
⑷在工作区中，选择门door，然后在Set Driven Key窗口，单击Load Driven 按钮，门door和它的属性显示在窗口的Driven部分。

（如上右图）
⑸在Set Driven Key窗口中，选择小球ball的属性translate Z,和门door 的属性rotate Y。

⑹在Time Slider中将动画移至撞门的一瞬间，即小球刚接触门但还没进入门的那帧。

⑺在Set Driven Key窗口中单击Key按钮。

⑻在Time Slider中将动画移至小球进入门后，门被撞开到最大角度的那帧。

⑼在工作区中，选择门door，选择Y轴旋转，旋转70°。

⑽再次在Set Driven Key窗口中单击Key按钮。

下面是完成的动画
2）Channel Control 窗口
Channel Control 窗口由两个选项卡组成。

Keyable选项卡用于编辑可设置关键帧的属性，Locked选项卡用于编辑属性锁定。

打开Channel Control 窗口：Window > General Editors > Channel Control
例：翻滚的盒子（轴点动画）
这个实例让我们主要了解怎样动画一个物体的枢轴点。

在这个练习中我们使用基本六面体的枢轴点动画来旋转它的边。

这个过程将包括通道控制窗口设置属性的关键帧。

一旦它们被设了关键帧，将会对通道盒里设的帧有效并能编辑它们的值。

在这个练习你也会使用Graph Editor用正确的运动类型来调节动画曲线。

⑴Create>Polygon Primitives>cube放置到场景,并在通道盒分别设置Scale X,Y,Z为2，2，和2。

⑵选择移动工具按下Instert键，在side窗口中移动枢轴点到右下角。

为了精确你在移动之前可以按住X键来使用网格抓取工具。

⑶再按一下Insert回到移动工具。

移动六面体到原点。

⑷选择Display>Component Display>Local Rotation Axes和Rotate Pivots。

这些出现的图标在开始动画枢轴点后可以更好的显现它们的结构。

⑸选择Window > General Editors > Channel Control
在Non Keyable一栏选取以下属性：
Rotate Pivot Translate X
Rotate Pivot Translate Y
Rotate Pivot X
Rotate Pivot Y
使用Move按钮使它们成为“Keyable”属性。

现在它们也显现在通道盒。

⑹当立方体被选择时，在第0帧时对Z轴旋转设置一个关键帧，拖动时间滑条到第十帧，立方体的RotateZ设为-90并设置另一个关键帧。

⑺回到第0帧，选中通道盒里的Rotate Pivot Translate X、 Rotate Pivot Translate Y、 Rotate Pivot X、和 Rotate Pivot Y，仍然是点击鼠标右键选择Key Selected。

⑻这一步是关键。

设到第十帧，按Ctrl＋A打开属性编辑器。

在pCube1栏打开Pivots >World Space设置World Rotate X Pivot为2。

把鼠标移动到工作空间，这时你会看到点的位置移到了立方体的前面。

现在你可以继续旋转立方体了。

⑼在通道盒对Rotate Pivot Translate X, Rotate Pivot Translate Y, Rotate Pivot X, 和Rotate Pivot Y设置一个关键帧。

在编辑属性里的World Rotate Pivot之前必须对以上四个属性都完成关键帧的设置。

⑽移到20帧。

把Z轴旋转设为-180后设置一个关键帧。

再把World Rotate Pivot设为4，然后再对前面提到的四个属性设置关键帧。

⑾我们可以继续设置移动枢轴点让立方体一直旋转移动下去。

⑿当我们回放动画时，我们发现立方体旋转的并不正确，这时需要调节枢轴点的运动曲线类型。

不正确的运动是因为枢轴点应该在十帧中保持不动，然后跳到另外的位置。

打开Graph Editor，选择四个动画点的曲线，然后选择Tangents > Stepped。

现在动画完全正确了。

播放动画。

3） Animation Snapshot动画快照和Animated Sweep
通过使用Animate > Animation Snapshot 和Animate > Animated Sweep，我们可以以动画的曲线或对象为基础来创建path-driven几何体。

a)．A nimation Snapshot动画快照
A nimation Snapshot动画快照在播放范围中以不同间隔创建动画对象的复制。

我们可以使用NURBS或多边形几何体来进行动画快照。

b). Animated Sweep 动画席卷
使用动画席卷可以用动画曲线来创建几何体。

动画席卷操作动画对象的变换它精确地连接与几何体相连所有节点上。

该菜单项地执行效果类似于对一个曲线执行动画快照，然后进行放样地过程。

4）使用Graph Editor 图表编辑器
设置好关键帧后，我们就可以使用Graph Editor图表编辑器编辑关键帧，操纵动画曲线。

Graph Editor是我们编辑关键帧的最主要的工具。

动画曲线用
来控制动画的形态，而每个关键帧的切线决定了动画曲线的形状和中间帧的属性值。

打开Graph Editor图表编辑器的方法:
●选择建模窗口，选择Panels > Panel > Graph Editor
● Window > Animation Editors > Graph Editor
a). 使用Graph Editor工具栏
Graph Editor工具栏上提供了许多用于编辑曲线的工具：
关键帧状态区的输入栏中显示出选择关键帧的时间值和属性值，我们也可以在其中输入新的值来改变关键帧的时间和属性值。

权重工具区的工具是关键帧切线手柄的操作工具。

在Graph Editor里，关键帧的切线决定着曲线的形状。

切线有两种类型，非权重切线和权重切线。

它们的区别在于非权重切线仅能更改切线的角度而不能更改切线的权重（切线长度），而权重切线不仅可以更改角度，还能更改权重。

我们通过使用Curves菜单中的Non-weighted 命令，可以使被选择的曲线成为非权重的曲线（系统默认设置为非权重切线），反之选用Weighted Tangents，使曲线成为有权重的曲线。

识别切线特性
Graph Editor 直观地显示了锁定或打断的切线。

在系统的默认设置下，打断的切线以蓝色显示，当被统一时，两切线以相同的颜色显示。

加载区的工具用于加载被选择对象的动画曲线：自动加载已选对象；
加载选中对象。

吸附区的工具可以使我们在图表区移动关键帧的时候，总是吸附到最近的整
数时间单位或属性值上。

使有效，是时间吸附，使有效，是属性值吸附。

b)．使用Graph Editor菜单
（1).Edit(编辑)菜单
Edit菜单中的许多命令和功能与建模视图的Edit 菜单的显示和操作方式相类似。

然而，由于Graph Editor直接作用于动画曲线和属性，所以在编辑功能的设置对话框中，没有可以访问的层级选项。

（2）．View（视图）菜单
View (查看)菜单中的控制Graph Editor图表区中可编辑的内容。

（3）．Curves（曲线）菜单
Curves 菜单中的各种功能项用于处理整个动画曲线
● Non-weighted 和 Weighted Tangents非权重切线和权重切线
选择Non-weighted Tangents，则被选择的曲线成为非权重切线类型的曲线。

这项命令是系统默认设置的。

当选择Weight Tangent时，则被选择的曲线成为有权重切线类型的曲线。

我们可以通过释放切线权重，操纵切线手柄编辑切线角度和权重。

需要注意的是，我们不能在同条曲线上混合权重和非权重切线。

（4）．Keys（关键帧）菜单
通过选择相关命令，可以编辑关键帧切线的权重，以及添加或去除中间帧等。

（5）．Tangents(切线)菜单
设置选中关键帧左右曲线段的形状。

5）使用Dope Sheet 信息清单
在Maya 中，Dope Sheet 用来进行精确的时间、事件以及声音的同步编辑操作。

它和Graph Editor的界面很相似，有很多和Graph Editor相同的编辑功能。

打开Dope Sheet 信息清单:
●Panels > Panel > Dope Sheet。

●Window > Animation Editors > Dope Sheet。

Dope Sheet的主要操作对象是关键帧的时间，在Dope Sheet中关键帧时间由着色的“小方块”来表示。

它不同于Graph Editor中的关键帧编辑内容，每一时间方块代表了一个整数时间范围
我们可以用鼠标来选择这些关键帧时间，当小方块是以黄色显示时，那就意味着这个关键帧时间中的某些关键帧属性已被选择，然后我们可以用移动或缩放工具来编辑选中的关键帧属性，包括用Dope Sheet菜单中的命令。

Dope Sheet 的Outliner区用层次的描述了选择物体的属性。

Dope Sheet 根据属性的类型和所属的物体以组的方式来组织属性。

这样，我们可以一次操纵组合在一起的属性。