計算機畢業論文:數碼動畫新紀元MAYA

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注意一下各種場合播放的動畫影片，電視節目廣告，節目片頭…，也許，您已經感到數碼動畫的時代已經悄悄來臨了。一點沒錯，一般媒體所展現的視覺效果已經無法滿足人們尋求動、靜、變、豐富視覺感官的多種要求.為了適應這種要求，數碼動畫應運而生，它是將人類的藝術創作以科技的手法呈現出動態的效果。

我們臺新近購入的三維動畫軟件maya便是這樣的一個軟件。它是Alias／Wavefront公司推出的，Alias和Wavefront一度曾是工作站三維動畫制作業極富盛名的兩大招牌。幾經收購合并后，兩者合二為一變成了SiliconGraphics屬下的Alias/Wavefront公司，出自Alias/Wavefront的Maya可以說是當前電腦動畫業所關注的焦點之一。讓我們來看看這個焦點吧。

一、逼真的角色動畫

Maya所提供的直觀工作環境中，人物都是栩栩如生的。在這里，建模與設置順滑的模型動畫是較方便的。我們可以把多種內嵌行為或高級控制加入到每一次的數字創作中;動畫師要牽掛的主要是創意本身。

用Maya，我們可以把微妙的表情賦予數字角色，就好象是在執導一批真正的演員。這是在以前的三維軟件里無法實現的。

所謂高級三維人物動畫特性包括以下幾點：

·可儲存、可動畫、可重新排序的多種變形工具。

·一整套用以精確控制人物動畫的反向運動學工具。

·基于若干融合形態（Blendshapes）的面部表情動畫控制。

·一整套皮膚工具

·對人物任一屬性的細微表情控制

·內置運輸和捕捉支持

·集成聲音同步

·模型上的縫合曲面，即使是在復雜的變形動畫中也保持連續性。

玩過游戲最終幻想8《FF8》的游戲愛好者也許對里面的三維人物栩栩如生的表情，細微的人物心理刻畫，以及真實靈活的人物動作記憶猶新吧。（該游戲已有PC版），這游戲的動畫制作就是用Maya軟件，據說當時日本制作該游戲的公司，通過MEL語言把整個Maya的界面給重新定制了。

而在Maya的教學中，我們曾做過一只海豚玩球的例子。在實際生活中的海豚運動時從脖子到脊背的運動強度是不一樣的（脖子運動范圍大些），我們通過定義一個Cluste簇，這樣在運動時，會根據Cluste來限制運動的強度，真實地模擬現實情況。在這段動畫的后面，海豚的球滾向了遠處，我們又可以用一個自定義的worry屬性來定義它的眼睛形狀，從而表現它失去球沮喪的眼神……。當你完成一個神態生動，動作逼真，同時具有一定情節的海豚動畫時，會由衷的覺得Maya太有趣了。它給你提供了許多可控制的工具，使你能靈活應用各種各樣的方法來達到不同的，微妙逼真生動的效果。

二、強大的粒子系統和動力學

粒子系統已經成為當今動畫軟件的重要組成部分，它的豐富程度也就成為動畫軟件功能強弱的集中體現。Maya有著非常強大的粒子系統，它擁有許多完備的參數設置，而且現在我們還可以任意的根據建模的形狀定義粒子的形態，這樣很大程度上增強了粒子系統的靈活性和藝術表現力。而這在以前的三維軟件里是不可能這么隨心所欲的。

舉個例子：水流緩緩流下水車……，小球擊中磚墻并碎裂開來……，星系相撞……

Maya為實現上述種種效果提供了一個豐富的工具庫，使得動畫師可以簡便的設置模型或粒子關系，來精確的模擬真實世界中存在的一些作用力（如磨擦、重力和風），而這在過去要花上幾個小時的時間用關鍵幀方法才能實現。

現在來看用動力學做一個打保齡球的動畫：先建一個保齡球的場景，（有保齡球，保齡球的瓶子及地面）。然后定義保齡球及保齡球的瓶子都是主動剛體，地面是被動剛體，同時定義瓶子和地面發生碰撞，接著給保齡球加一個拉力，給整個場景加一個重力。這時保齡球受拉力的影響打向保齡球瓶子，而這些瓶子在受到一個外來力之后，Maya會自動算出它們倒下的姿勢和地面發生碰撞后的結果（保齡球瓶子形態不一的躺在地面上）。而這一切都不用定關鍵幀，通過動力學Maya能自動算出結果。和真實世界一樣。在這個動畫里，可以通過設定保齡球碰撞時的速度，角度和旋轉來實現一打便是所有瓶子都倒下的好成績。看著這么一個動畫，成就感不亞于在保齡球館打了個滿灌。

三、Maya的高級模塊

1、MayaArtisan

在Maya中讓我很感興趣的還有一個叫Artisan的工具，它讓我們能隨意的雕刻NURBS面，從而生成各式各樣繁復的形象。如果你有數字化的輸入設備，如數字筆，你更是可以隨心所欲地制作復雜的模型。

MayaArtisan為動畫師提供了創造性的控制方式，以及與傳統藝術創作過程中所用到的畫筆，雕塑用具同樣直觀的現代創作方式，來修改模型。選擇控制點或指定簇的權重等。采用Artisan，我們甚至可以為柔體的不同部位"畫上"不同的目標權重，或在NURBS曲面上"畫出"粒子發生器。我們可以象捏橡皮泥般地捏出一個造型。使藝術家們覺得原來計算機也這么友好，這么方便。

2、MayaF/X

燈火升騰起的煙霧漸漸變成一個妖怪……泥地中的一串腳印……火海……噴氣引擎尾氣……曾幾何時，要想惟妙惟肖地生成以上這些效果是那么的艱難，而現在有了MayaF/X，我們可以簡便地生成靈活的軟性物體和復雜的粒子系統，使其與真實世界的物理運動相一致，并與場景中其它模型協調作用

3、MayapowerModeler

MayapowerModeler是Maya人物建模工具的完美補充。它為動畫師們提供了在設計真實世界機械裝置時所必須的精確度。使得我們所要求的每個精確數值（如某個轉角的半徑）皆不差分毫。

四、開創性的制作工具

1、MayaCloth

MayaCloth是Maya中的一種布料模擬和仿真的軟件工具。三維動畫師可以利用它創建真實生動的布料。比如為動畫中的三維形象制作各種上衣、裙子、褲子、飄帶、披肩等布制或其他材料制作的柔性飾物。還可以應用動力學系統對布料對象的動態動作進行模擬和仿真，制作出現實世界中布制物品的運動效果。

以前我們不得不面對這種令人尷尬的現實――給心愛的角色千篇一律的套上生硬無比的"鐵衣鋼褲子"，而現在MayaCloth不但能為我們設計的角色配上柔軟飄逸的時裝，而且還能制作許多其它類型的布料，包括被單、被褥、帷帳、旗幟、皮革等所有類型的織物。當然最重要的是它可以把這些虛織物制作成迷人的柔體動畫。

2、Fur

Fur是Maya2.0和2.5Unlimited版本的一個組件，利用Fur可以在多層面NURBS曲線模型上創建帶有紋理和陰影的逼真的毛皮和短發，既可以設置毛皮的屬性，如顏色、長度、寬度、禿度、透明度、凹凸、卷曲度，伸展方向等，也可以局部畫出。

同時我們還可以利用MayaArtisan，把大多數毛皮的屬性直接畫到表面上并且梳理毛皮。

可以利用牽引系統（AttractorSystem），定出毛皮的運動，或是毛皮對動力場的反應。

3、Mayalive

Mayalive是我們很喜歡的一個工具，它能把非線性編輯及后期合成的部分內容加入三維制作過程中，解決了三維虛擬對象與視頻圖象對位合成的難題。

Mayalive能自動進行并加速完成與移動匹配的這種耗時的處理任務。匹配移動是由計算機產生（CG）場景的活動電影膠片來匹配攝像機或物體的移動。為了做到這一點，必須重建活動場景中三維對象的復制品，它包括物體間的相對位置和場景中攝像機或物體的移動。

由于與Maya集成，匹配移動過程與我們做的動畫配合得天衣無縫。可以很容易地把CG物體載入到場景中去，以進行對處理的檢驗。

還可以在兩種處理中轉換，這兩種處理是：攝像機繞靜止的點的移動;點繞靜止的攝像機移動（稱之為物體跟蹤）。

在最近上映的新片《緊急迫降》里，鏡頭從三維飛機的外觀搖到駕駛員在機倉里操作的活動畫面的天衣無縫的運動銜接便是用了Mayalive完成的。

五、Maya的工作流程

Maya的用戶界面直觀、方便，同時為高級用戶提供了所需的靈活性和全局控制性。

現在我們可以在全屏范圍內工作了，不再有菜單和圖標的擁擠。用戶界面可以簡便地設定為只包含現時工作所需的部分工具。

同時我們還可自行編寫簡單的MEL過程，來自動執行重復性任務。或為特定項目設計特定環境。可隨意撤消或重做某一操作，直接用藝術級的三維操縱工具來調整場景的各個組成部分。或是利用拖放式的圖形用戶界面來改變Maya內部的基于結點的體系結構。這種用戶界面往往吸引我們做種種不同的嘗試。

六、Maya個性化的操作

不妨再設想一下：您定制一個控制面板來控制某個角色的頭部運動（其中一些極其細微，如皮膚上的皺紋、發音時的口形、眉毛運動、眨眼等），結果是您可以可視化的把角色的面部表情與其配音相匹配。而這，只是MEL強大威力的一部分。

MEL允許我們對Maya實施個性化控制。有了MEL，用戶可以自行擴充Maya的功能，以迎合某些特殊的創作需求。如某些特殊角色、高級動力學效果、程式化的建模或動畫過程等。另外，我們還可以根據各自不同的創作習慣和不同創作本身的需要，來剪裁、定制各自不同的用戶界面。

Maya的C＋＋API設計使得技術導演們可以把為特殊創作任務所定制的插入程序加入到系統中。動畫分工的外部硬件也可隨時插入Maya，而無須進入某一特定模式。借助于工具架上的撳鈕可輕松自如地重新定位外部控制。