maya动画教程：动画入门

图 3-21 在第 8 帧设置小球的关键帧
4) 同理，将时间滑块滑动到第 14 帧、第 20 帧、25 帧、30 帧、34 帧、38 帧、41 帧、 44 帧、46 帧、48 帧、49 帧和 50 帧，调节 NURBS Shpere 的 Translate Y 属性，选 择 NURBS Shpere 点击“s”键为小球设置关键帧，如图 3-22 所示。
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图 3-1 投掷铅球
生活中，大部分生物在运动时其局部动作的轨迹会呈弧线。例如人走路时，手臂摆动的 轨迹以及脚步抬起落下的运动轨迹也是弧线。这一发现使动画师设计角色的动作类型发生了 重大改变，打破了以往动作僵硬的现象，如图 3-2 所示。因此，物体和角色运动时，用弧线 描绘动作可以达到自然的效果，从来没有哪个物体的运动轨迹是完美的直线，没有弧度的运 动会变得古怪、受限制并像机械一样。在 Maya 这种三维动画制作软件中，可以使用软件强 迫和约束全部或部分动作的运动轨迹形成弧线，即使是用动作捕捉的表演也能用动画曲线编 辑器进行微调整，让动作不显得单调。但是并非所有的动作都是弧线的，例如有力的出拳动 作，如果让拳头打出去时呈直线运动，会使动作的力量感更强。因此，制作时首先要对动作 分析透彻，这样才能做出好的效果。
4) 设置第 8 帧为中间位置，Rotate Z 为 0，设置关键帧，如图 3-12 所示。 由于钟摆运动是来回循环的，所以用同样的方法让钟摆从右边向左边摆回来。在第 22 和第 29 帧时，Rotate Z 分别设置为 0 和 45，并设置关键帧。此时播放动画，钟摆可以左右 来回摆动了。 5) 接下来为钟摆添加重量感，参照图 3-13 的帧数和 Rotate Z 的参数设置关键帧。 6) 在 Graph Editor（动画曲线编辑器）中调整动画曲线，如图 3-14 所示，使曲线圆滑
的间距。 慢入及慢出：如果想要使弹跳球的动画看起来更加真实，需要将它的重量感体现出
来。通过节奏的调整，令其上升至最高点的过程减速，落下时加速，这样快慢分明 的节奏会使动画看起来更加可信。 挤压和拉伸：为体现小球的弹性，可以在小球向上弹起和落下的过程中加些拉伸的 变形，在其与地面接触的时间内增加挤压变形的效果。 那么下面就抓住这些知识点，在 Maya 中制作弹跳球的动画。 【例 3-2】制作弹跳球动画 1) 首先创建一个 NURBS 球体，并改变其通道栏内的 Translate Y（Y 轴位移）属性如 图 3-19 所示。
图 3-3 摆球运动中的极端位置
图 3-4 错误的摆球运动
需要注意的是，钟摆支臂的长度在摆动时维持不变，于是细分位置在运动中便形成圆弧 路径，而非图 3-4 中的直线轨迹。
确定了摆球的圆弧运动后，在两个极端位置之间添加一个摆球处于最底端的中间位置， 如图 3-5 所示，这时可以清楚地看到中间位置的重要性。如果中间位置出错，那么整个动画 都将不协调。因此，细分位置不能被忽略。
如图 3-16 所示的弹跳球运动中，首先给小球一个水平方向的速度，使其在横向上产生 运动，而不是只固定在竖直方向内上下跳动。由于小球受到重力的影响，在竖直方向上的运 动分解为自由落体运动。下落的过程中它的速度不断增加，表现为相同时间间隔内的间距逐 渐增大。在小球碰触地面的过程中，受到地面对其向上的挤压，竖直方向上的速度逐渐减至 零。因为地面给它的这个反作用力的作用，小球开始向上运动，于是它脱离地面再次开始了 空中旅行。但由于小球一直受到向下的重力及与速度方向相反的空气阻力甚至还有地面摩擦 力的影响，弹跳球在竖直方向和水平方向上的速度都逐渐减小，表现为它在上升过程中相同 时间间隔内间距逐渐缩短。直至小球到达最高点，速度减为零，转而开始向下掉落，再次重 复之前的过程。
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第3章 动画入门
本章主要介绍一些动画入门的基础知识，并帮助读者了解动画的一些基本原理。通过本 章的学习，可以为今后制作更高级别难度的动画打下良好基础。
本章主要内容： 极端与细分位置的概念以及弧线运动 钟摆和弹跳球的运动原理 动画的慢入慢出、时间和间距、挤压和拉伸原则 Animate（动画）菜单命令 本章学习重点 掌握钟摆运动原理，以及钟摆动画的运用 通过小球弹跳动画掌握动画的两个基本要素——挤压和拉伸，并掌握弹跳球的运动
原理与制作 Animate（动画）菜单命令的掌握
3.1. 弧线轨迹的规律
钟摆动画在动画制作的入门阶段是个典型案例，因为这个动画重点引入了极端与细分的 动画概念，使初学者对动画的学习有了明确的切入点。
3.1.1. 极端与细分位置的概念以及弧线轨迹
在做钟摆动画前需要引入两个概念：极端与细分位置。极端位置就是方向改变之处，动 作结束时即改变方向。而两处极端位置之间的部分称为细分或者经过位置。例如，图 3-1 中 人投掷铅球时，拿铅球的手会移动至脸旁的一个位置，自这个位置开始手将向前推进，那么 此位置即为手的极端位置。当铅球脱手后，手回落一段距离再收回身体，脱手和收回的地方 也均是手的极端位置，这三个极端之间便是手的细分位置。
由于弹跳球在整个运动过程中能量的损失，它在水平方向上的速度逐渐减小，于是表现 为每弹跳一次，与之前落地点的间隔逐渐减小。同理，弹跳的高度也渐渐降低。
1.2.4. 弹跳球动画的制作
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通过本节的学习，我们知道了弹跳球动画中涉及三个关键知识点： 时间和间距：在制作时要让小球的运动节奏合理，使其在运动过程中能够产生漂亮
流畅。此时再播放动画，钟摆就有了重量感了，如图 3-15 所示。
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图 3-13 钟摆运动中关键帧参数
图 3-14 调整动画曲线
图 3-15 添加重量感的摆球运动
1.2. 弹跳球动画
用弹跳球作为例子，会展现出动画的许多特征层面。这个简单的动画中包含时间、速度、 间距、形态变形等动画元素。
由于让钟摆在两个极端位置间由慢至快再由快至慢地运动，还需再添加两个中间位置， 这样能够使动画看起来更加有重量感，如图 3-8 所示。
图 3-8 为体现重量感再添加两个中间位置
上述的钟摆运动中，体现了慢入慢出原理。当摆球从极端位置开始向下摆动时，可以认 为它正在慢入，摆球下滑的速度越来越快，到达最低点后继续运动但速度越来越慢，直至摆 动到另一个极端位置，此时速度降为零，可认为是慢出。慢入慢出原理将在本书第 5 章中做 讲解。
图 3-17 弹跳球运动中的挤压和拉伸
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在没有障碍物的情况下，同样会出现挤压和拉伸的情况。例如，角色在奔跑中突然停止， 为了使动画更加有趣，一般会加入身体挤压变形的效果。而当角色突然加速开始运动时，可 以运用夸张的手法，使其运动方向上的部分先行向前，而背离运动方向的部分暂时停止不动， 这样便形成了拉伸效果，如图 3-18 所示。
图 3-2 人类行走
3.1.2. 钟摆的运动原理 本节将以摆动的钟摆为例，具体说明极端与细分的概念，使读者对这些概念有更具体化
的认识。
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首先，摆球围绕固定轴心摆动，当它运动到两侧的最高位置时，不能再向上或外侧运动， 已经到达了极限，这两个位置即为极端位置，如图 3-3 所示。而摆球在这两个极端位置外的 其他位置皆为细分位置，或称作经过位置、中间位置。
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图 3-9 制作钟摆模型并移动中心点
图 3-10 在钟摆通道栏的属性上设置关键帧
3) 设置第 1 和第 15 帧为极端位置，此时 Rotate Z 分别设定为 45 和-45，设置关键帧， 如图 3-11 所示。
图 3-11 设置钟摆的极端位置
图 3-12 设置中间位置
a) 第 14 帧
b) 第 20 帧
c) 第 25 帧
d) 第 30 帧
e) 第 34 帧
f) 第 38 帧
g) 第 41 帧
h) 第 44 帧
i) 第 46 帧
j) 第 48 帧
k) 第 49 帧
l) 第 50 帧
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5) 现在小球的位移动画已经制作完成，接下来需要在动画曲线编辑器里对小球的动画 曲线进行调整和修改。通过 Window（窗口）＞ Animation Editors（动画编辑器） ＞ Graph Editor（动画曲线编辑器）打开动画曲线编辑器， 选择 NURBS Shpere， 在动画曲线编辑器中点击键盘上的“f”键，让 NURBS Shpere 的各属性的曲线在 编辑器中最大化显示，如图 3-23 所示。
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1.2.1. 弹跳球中的时间和间距 时间和间距是动画的两个基本要素。在弹跳球运动中，小球Fra Baidu bibliotek击地面后再次弹起，弹起
的高度将一次比一次低，向前弹跳的距离会越来越小，所花费的时间也越来越短。在每一跳 中，处于高处的时间较长，弹起和落下的过程时间较短，如图 3-16 所示。
1.1.3. 钟摆动画的制作 分析了钟摆运动后，下面付诸行动，制作钟摆摆动动画，操作步骤如下。 【例 3-1】制作钟摆摆动动画 1) 制作钟摆模型并将其中心点移动至支臂的顶端，如图 3-9 所示。 2) 让钟摆沿着 Z 轴摆动，设置关键帧。选择钟摆，在它的通道栏的 Rotate Z（旋转 Z 轴）属性上设置关键帧，如图 3-10 所示。
图 3-5 添加摆球处于最底端的中间位置“3”
图 3-6 添加“2”和“4”两个中间位置
为了使钟摆动画自极端处平滑地开始与结束，再添加两个中间位置，如图 3-6 所示。于 是，现在对钟摆运动中小球的位置分析如图 3-7 所示。
图 3-7 钟摆运动中小球的位置分析
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位置确定以后，由于对象本身存在惯性，并且受到重力的影响，需要在此运动过程中调 整节奏用于体现钟摆的重量感。在 Maya 中，是通过虚拟制作展示真实世界中的动作，特别 要体现出重量感，可以将钟摆摆动的起始与结束位置的动作放慢，加快中段动作的速度，不 要匀速运动，即不要使其运动节奏太过平均。钟摆向极端位置行进的过程中速度逐渐降低直 至为零，之后开始进行反方向的加速运动。人走路时手臂的摆动也是同样道理，手臂沿身侧 向前减速摆动到圆弧的一端，当速度为零时完成该动作，手臂受重力影响开始朝身体的中部 加速回落。
图 3-16 弹跳球的运动轨迹
接下来看看间距。球位于高处时速度减慢，它在这些地方单位时间内的间距缩短，在图 3-16 中体现为帧与帧之间有重叠。而当其快速掉落时，则会相隔得远些，这便是间距的体 现。间距是指这些动画帧与帧之间相距的远近。虽然简单却十分重要，它是难以捉摸的微妙 部分，出色的动画间距比较少见。通过调整间距可使运动对象的节奏产生不同的效果。
图 3-18 人加速奔跑时的拉伸效果
关于挤压和拉伸，这里值得注意的是，无论物体本身怎样形变，它的体积或容积需保持 不变。也就是说如果它的高度压扁到比平时水平低 2 倍，那么它的横截面面积也应该相应地 扩大 2 倍以保证体积不变。如果一个角色或者角色身上的某个部分在变形中不能保持其体积， 看上去就会很假。 1.2.3. 弹跳球的运动原理
在制作小球向前弹跳的动画之前，一定要先考虑好球的材质，它是什么质量的球，会产 生多大的重量感。例如乒乓球的重量感很轻，弹性好；铁球重量感大，加之表面坚硬，则弹 性差。通过分析之后可通过调整时间及间距的变化，达成想要的小球弹跳的效果。 1.2.2. 弹跳球中的挤压和拉伸
挤压和拉伸是用来表现物体弹性的。当物体处于运动中而突然停止（特别是遇到障碍物） 时，由于其自身惯性的原因，身体部分会继续向之前的方向运动，这样便产生了类似挤压的 效果。与挤压相反，物体从零速度开始运动时，依然会因为惯性，产生拉伸的效果。比如上 述的弹跳球落到地面时形体会被压扁。这便是挤压的体现，而当小球弹起后它会在弹跳的方 向上拉伸变形，如图 3-17 所示。
图 3-19 创建球体并修改属性
2) 选择球体后点击键盘上的“s”键，在第 1 帧的位置上为小球设置关键帧，如图 3-20 所示。
图 3-20 在第 1 帧设置小球的关键帧
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3) 将时间滑块滑动到第 8 帧，调节 NURBS Shpere 的 Translate Y 属性至 0，选择 NURBS Shpere 点击 s 键为小球设置关键帧，如图 3-21 所示。