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作品中除特别加以标注和致谢的地方外,不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果,其他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助,均已在作品和说明书中做了明确的声明并表示谢意。
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签名日期:
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本毕业设计作者完全了解黄淮学院有关保留、使用毕业设计的规定,及学校有权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或光盘,允许毕业设计被查阅和借阅。
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摘要
本设计说明主要对三维动画《大地永存》的动画制作流程进行分解,特别是中期制作方面中的建模、材质以及后期的渲染等相关课题进行技术创新和实用性的探究。
在具体制作过程中,遇到的问题以及解决问题的思路进行总结和探讨。
三维短片《大地永存》以“周公丈量天中山”为背景,并加以创新,形成独特风格,吸引观众,达到宣传“天中文化”的目的。
在建模和贴图方面,尝试多种软件相结合的方式,不再单一软件使用,提高对软件的掌握程度,并且对使用过程中出现的问题进行总结归纳,探寻多软件相结合来制作模型材质的技术型创新。
在后期渲染方面,学习大量相关知识,提高对软件的理解以及自身的艺术修为。
在硬件条件与画面效果间寻求平衡点,探究渲染技术的实践性创新。
通过建模、材质、渲染等课题进行研究,总结其规律并进行技术创新,最终制作出三维短片《大地永存》,展现了三维技术的强大,弘扬了历史悠久的天中文化。
关键字:
技术型创新;
模型贴图;
渲染
Abstract
thispaperdecomposedtheproductionprocessofthethree-dimensionalanimatedshort“Theearthabidethforever”,especiallyexploringthetechnologicalinnovationandpracticalityofinquiryofthemodeling,texturing,laterenderingandotherrelatedtopicsinmid-productions.Inthespecificproductionprocessproblemsencounteredandsolutionstothoseproblemsarealsosummarizedanddiscussed.
thethree-dimensionalanimatedshort“Theearthabidethforever”usesthehistoricalstoryof“Zhou’smeasuringTianzhongMountain”asthebackgroundandcreatessom-
ethingmore,formingauniquestyleandattractingtheaudience,reachingthepurposeofpublicizingTianzhong’sculture.
ontheaspectsofthemodelingandtexturingwetriedavarietyofsoftwarecombin-
ationandnolongeruseasinglesoftware.Weimprovemasteryofthesoftwareandsummarizedtheproblemsappearedintheusingprocessandexplorethemultimate-
rialmodelingsoftwarecombinedtechnology-basedinnovation.Intheaspactoflaterredering,welearnalotofknowledgeandimprovethesoftwarefixfortheirundersta-
nddingandartandseekthebalancepointinthehardwareconditionsandthepictureeffect,atthesametimeexploretheinnovationpracticeofrenderingtechnology.
throughtheresearchofmodeling,material,renderingandothersubjects,wesummarizetheregulationandconducttechnologyinnovation,finallyworkingoutthethree-dimensionalanimatedshort"
Theearthforbidethforever"
.Thisshortshowsthepowerful3DtechnologyandcarryforwardthecultureofTianzhongthathasalongh-
istory.
Keywords:
technologicalinnovation;
modelmapping;
redering
目录
一、总体策划和人员分工1
(一)总体策划1
1作品简介1
2作品定位1
3作品设计方案1
(二)人员分工1
二、背景分析2
(一)国内外研究现状2
(二)选题的目的和意义2
1选题目的2
2选题意义3
三、设计思路4
四、设计过程5
(一)前期准备5
1选题的素材5
2角色设定5
(二)中期三维制作6
1角色建模6
2场景建模7
3材质8
4动画调节8
(三)渲染和特效9
1渲染9
2粒子特效10
五、设计自评总结12
参考文献:
13
致谢:
14
一、总体策划和人员分工
(一)总体策划
1作品简介
短片《大地永存》是一部以天中文化为主题,借“周公丈量天中山”的故事发挥其后传,风格方面融入更多现代元素,角色造型更具有活力,画面风格更鲜明活泼。
2作品定位
本作品面向年轻观众,轻松愉快,简单易懂。
3作品设计方案
作品设定卡通风格,角色方面力求个性鲜明,整体色调鲜艳,混杂多种风格。
动画制作方面使用低模建模,利用ZB烘焙法线。
利用Nudbox绘制贴图,并结合材质库相互使用。
渲染保证整体卡通风格,并合理利用自身特点,优化资源配置。
最终制作出优良的动画,以达到宣传“天中文化”的目的。
(二)人员分工
本人在三维动画《大地永存》制作中,负责的环节有:
角色设定,建模,材质,绑定,动画,渲染和粒子特效,主要研究的方向是建模,材质和渲染。
另外一位同学主要研究的是剧本,灯光和后期;
主要工作:
大量收集国内外建模材质方面的资料,结合自己所学进行大量练习。
大量学习人体结构,确保建模时布线的合理性,这对以后绑定和动画的制作至关重要。
并尝试用多种软件结合,制作法线贴图。
研究国内外优秀的贴图制作方法,尝试利用Maya之外的软件制作贴图以达到高效的目的。
结合自身硬件条件,优化资源,制定出一套适合自身的渲染方案。
二、背景分析
(一)国内外研究现状
本课题国内外有所研究,比如国外的三维动画《海底总动员》、《玩具总动员》等,国内三维动画《魔比斯环》、《兔侠传奇》等都是对模型材质的积极探索。
从早期的三动画可以看出模型比较粗糙,材质比较生硬,但目前的动画看出模型非常精细且材质非常细腻,可以看出在这方面取得了比较不错的成果。
但是其中也存在着不容忽视的问题,众所周知,三维动画需要大量人力物力制作,想要达到理想的画面效果就不得不用到大量制作人员,从顶级的皮克斯,梦工厂到一般的动画公司都是如此,这就对动画的多样性产生了限制。
如何运用有限的资源,较少的人员制作出优质的动画是本课题研究创新的方面。
同一个模型的制作并不能由多人完成,在一人情况下如何既能很好的完成精细的模型,又能考虑面数问题,使以后的制作不出现差错,这不单单要求对结构的掌握,更要求对整个动画制作流程有很好的了解。
材质绘制同样需要必要的创新,对于质感的理解有限的前提下如何令自己绘制的材质达到专业的级别,如何巧妙利用软件自带的功能,实现优秀的画面效果,这都是需要研究的方面。
另外渲染部分更是具有研究的价值,如何不利用渲染农场等设别,仅仅在一般的电脑上渲染出想要的画面,既能吸引观众目光,又能表达剧本的含义,同时能把“天中文化”这一主题很好的表现出来,这是本课题研究的重点。
本课题旨在如何利用现有资源高效制作动画,使其达到专业水准,这对今后国内自由动画人的创作,学生的动画创作有着非凡的意义。
(二)选题的目的和意义
1选题目的
通过三维动画模型的制作,不仅巩固加深课堂所学习的建模基础知识,更提高了对模型布线的理解,以及对建模软件的掌握。
特别是主角建模时,其要求的精准度令我明白了,建模不仅仅是几条简单的指令就能做好的,必须通过大量的练习,尤其是对结构的理解,才能很好的完成模型的制作。
对于材质的制作,不单单是对物体外观的理解,更深一步的是对质感的掌握,通过三维动画的材质绘制,加深了对物体质感的理解,特别在场景的材质制作中,如何在大面积的贴图上绘制,并保证整体风格,还要考虑后期灯光的效果,更进一步令我明白了材质绘制的好坏直接关系到后面灯光和渲染的质量,是中间环节的重要部分。
渲染同样占着举足轻重的地位,众所周知渲染环节是最耗费系统资源的,也是容错率最小的,通过《大地永存》渲染输出的制作,如何选用合适的渲染器,如何调度配置,如何高校的进行渲染,如何减少错误的出现,通过三维动画渲染输出,使我对渲染部分的各个参数有了深刻的领悟,对于渲染器的运用更加熟练。
2选题意义
在三维动画制作中,模型的制作是一切的基础,有了好的模型,才能在上面绘制好的贴图,在上面调动画,在上面打灯光。
所以一个模型是否合格,决定着一部动画是否能顺利的完成。
在制作主角时,必须考虑如何合理的布线,更大程度的节省面,同时模型制作的好坏意义深远,能否体现剧本意思,能否体现人物性格,能否让观众喜欢上剧中人物,这都是模型制作所要考虑的。
在三维动画制作中期,材质绘制起着承上启下的作用。
好的材质能另整个画面都光彩亮丽,而坏的材质只会让画面黯然失色。
在绘制场景贴图时,发现了大场景中贴图和人物贴图有着不同的技巧,保证整体风格,并跟人物贴图结合,同时动画片中的材质不同于其他,不是做的光鲜就好,必须根据场景需求,根据剧本需求,实际的制作质感,如果没能好好领悟材质制作,最后制作的材质就无法表达剧本的意义,使整部动画意义不明。
在三维动画后期环节,渲染同样起着至关重要的作用,因为它是中期环节的总结,中期环节制作的好坏与否都要通过他来表现出来。
在《大地永存》渲染时,通过Maya自带渲染器和mentray的结合,研究渲染技术的创新性,如何在有限的硬件设施上进行高效的渲染,如何减少渲染中可能出现的差错,如何将最好的画面效果表现出来,这些都是渲染所在的重大意义。
三、设计思路
对于“周公丈量天中山”这一文化主题,选题并不局限于故事本身,剧本创作者在架构设置上跳出了这一思维禁锢,所以在动画的中期制作中,就要考虑角色的模型是否能体现剧本意思,是否时候后面的制作,面数是否优化,布线是否合理,这都是需要考虑的地方。
另外如何通过多软件的合作制作模型,也是本课题在技术创新性上所需要探讨的问题。
在贴图制作方面,进行大量的实验并进行实践性创新,尝试利用多个软件进行贴图绘制卡通风格的贴图,并为后面灯光渲染打下基础。
在渲染方面制定一套适合自身的渲染方案,并对其进行创新性实验,最大限度降低渲染对硬件的要求,提升画面质量,并照顾到整体风格是本课题要探究的重要问题。
如何结合自身所学,制作三维动画并对其关键技术点进行创新,需要对中期制作有着精确的把握。
最终制作出优秀的动画短片,达到宣传“天中文化”的目的。
四、设计过程
本章主要分析《大地永存》制作过程以及其中探寻的技术创性。
由于三维动画工作量集中在中期制作,实质的任务必须要由中期制作人员完成。
所以这个需要大量的学习现有资料,并结合自身进行制作。
制作过程中可能出现的问题,积极探寻解决方法。
(一)前期准备
1选题的素材
本课题以“周公丈量天中山”为背景,为了收集相关素材,团队成员一起乘车前往汝南县考察天中山遗址,希望得到更多启发。
特别在中期制作方面,希望通过收集参考,为以后模型贴图制作提供便利。
(如图:
4-1天中山公园,4-2天中山)。
图4-1天中山公园图4-2天中山
2角色设定
动画角色相当于影视剧中的演员,角色的重要性至关重要。
一个角色是否吸引人,决定了整部片子是否能第一时间抓住人们的注意力。
在设定角色时,首先认真读剧本,确定需要哪些角色,哪些是主要的,哪些是次要的,这些角色性格,服装,特征如何......这些都是需要考虑的。
通过收集大量资料,并加上自己的创意,最终设计出富有个性的角色造型。
4-3兔子人物设定,4-4蛤蟆人物设定)。
图4-3兔子人物设定
图4-4蛤蟆人物设定
(二)中期三维制作
1角色建模
在三维动画制作中,模型的制作是一切的基础,没有模型,一些无从下手。
贴图,动画都要依赖一个完整优秀的模型。
在角色建模时,通过大量练习人体素描,对人体结构有深入了解和掌握,这对建模时的合理布线至关重要。
错误的布线会对以后的动画制作造成很大麻烦,所以布线的合理性是一个模型成功的第一步。
在Maya软件中,利用polygon进行。
建模初期不用考虑太多细节,利用几何体做出大致的模型,遵循了传统绘画中的原则,先整体后局部,先塑性后细节。
建模过程中,先是在基础模型上需要加线的地方,使用插入环形边工具或是插入线工具,加入更多的线,架构出更清晰的轮廓;
然后再通过挤出,架线和不断的调整点,以做出更加丰富的细节。
最后制作出与原画设定相符的模型。
然后开始展UV,这里我们并没有使用Maya软件展UV,而是通过uvlaout软件展UV,在之前的制作过程中使用自带展UV时,切线并不合理,没有达到想要的效果。
而在uvlaout中可以很方便的切出想要的UV线,极大地提高了工作效率。
多软件协同工作是本课题研究的重点之一。
4-5人物建模)。
图4-5人物建模
2场景建模
首先认真研究场景设定,这是队友设计的场景,所以必须认真了解其中的深意。
场景设定非常宏大,融合了多种建筑风格,这对场景的建模带来一定难度。
为此收集了大量中西方建筑的资料,希望能从中得到启发。
建模时按照传统建模方法,先用几何体堆砌出大型,确定每个建筑都在设定的位置。
然后进行细节的制作,通过和人物同样的方法,先做出大体轮廓,再深入刻画。
在制作悬浮岛的场景时,经过尝试发现Maya自带笔刷不能随心所欲的雕琢,于是经过研究决定通过Zbrush进行细节的雕刻,以达到最真实的效果。
4-6场景建模)。
图4-6场景建模
3材质
通过大量研究,总结出一套材质贴图的绘制方案,根据不同模型而采取不同的方法,提高了工作效率。
场景中贴图和人物贴图有着不同的技巧。
在制作人物贴图时,通过大量研究制定了一套外置绘制的方案。
利用mudbox绘制贴图,这样可以很直观的观察贴图的绘制。
在制作场景贴图时,因为场景较大,如果全用mudbox进行绘制工作量太大,所以在一些不重要的场景上,我们采用Maya软件进行绘制。
必要时调用材质库,利用制作好的贴图,可以提高工作效率。
4-7材质制作)。
图4-7材质制作
4动画调节
考虑到动画的工作量巨大,所以合作了这一环节。
在动画制作方面翻阅了大量运动规律的资料,参考了许多国内外经典的动画,学习其中优秀动画的同时更接触了很多动画风格。
首先根据先前制作的layout的确定关键pose,这个至关重要,只有关键pose摆好,才能使整个动画具有活力。
反复调整pose,并利用剪影法检查,摆出富含个性的pose。
然后开始细分关键帧,Maya软件会自动生成关键帧间的运动,但是效果往往不理想,所以必须通过手动调整。
遵循十二黄金法则,最大限度保证动作的流畅性和肢体的柔软度,使角色动画富有活力。
打开曲线编辑器能清楚的看到各个关节运动的曲线,通过调节滑杆控制节奏,以达到最好的效果。
在运动跟随效果的制作中,用AnmationEdiors-DopeSheet来调整极端关节的节奏,使之更加灵活。
4-8动画调节,4-9曲线调节)。
图4-8动画调节
图4-9曲线调节
(三)渲染和特效
1渲染
Maya中渲染,目前最常用的,最能够出效果的有两种:
一种是软件渲染,另一种是很强大的mentalray渲染。
其中软件渲染能够快速的渲染出一些基础的兰伯特,布林等材质所要表达的效果;
而mentalray则是通过一些更加写实却复杂的材质,并且通过模拟光子的计算,以渲染出最接近真实的效果。
软件渲染的特点是,渲染速度快,材质球少而且简单;
他的缺点是不如mentalray那样,拥有更加丰富的细节,和更加接近真实的效果:
mentalray的特点是材质球丰富,参数繁多,缺点是渲染速度慢,不过当你等上很多时间,去收获mendalray渲染出的成品的时候,你会觉得你所付出的等待是相当值得的!
在本次毕业设计的制作中,因为考虑到时间,我们选择了软件渲染,软件渲染相对简。
首先,我们先根据场景需求,明白要从哪个渲染机开始渲染,渲染的长度是多少,并且检查之前的灯光是否有效,整体效果如何,哪些是需要分层渲染的物体,渲染的路径的位置,当我们检查完这些之后,再进行渲染,否则一个小小的错误,就会造成渲染的失败,会浪费掉很多的时间;
然后,我们打开渲染编辑器,从第一行开始编辑参数:
mageformat是文件名称,这里我们选择name.#.ext。
4-10渲染设置1,4-11渲染设置2)。
图4-10渲染设置1图4-11渲染设置2
2粒子特效
通过粒子发射器发射粒子,调整粒子参数和mel语言并结合场控制粒子,以达到所需要的效果。
首先对ParticlesTool通道盒,ParticlesSettingsNumberofparticles一次创建粒子数目,Maximumradius最大粒子半径,决定一次创建的粒子间距,Sketchinterval粒子流量,数值越大,粒子越稀疏,Createparticlegrid创建粒子网格,点击创建一个粒子点,再在对角线创建一个粒子点,回车,则会生成一个矩形粒子平面。
如果创建一个粒子长方体,则在侧视图中,按住D键,把第二个创建的粒子点向上提,回车即可;
其次对CreateEmitter创建粒子发射器Emittertype;
Omni全方位发射;
Directional方向性发射;
Volume体积发射CycleEmission:
默认关闭,打开后粒子呈线性发射,然后对MakeCollide创建碰撞。
选择粒子,加选地面,执行命令。
选择地面,Ctrl+A打开通道盒,geoconnector1菜单下,Resilience是反弹,Friction是摩擦系数;
在对EmitfromObject从物体发射粒子,创建发射物体,选中物体,执行命令。
实现粒子呈现图片:
创建一个面片,执行EmitfromObject命令(EmitterType改成Surface),打开particle通道盒,emitter1菜单下NormalSpeed改为0(使得粒子吸附在面片上),然后emitter1菜单那下面ParticleColor选项,点击后面的棋盘格,连接需要的图片,并勾选下面的InheritColor和InheritOpacity两项。
在particleShape1菜单下的AddDynamicAttributes中点击Color按钮,勾选第二项AddPerParticleAttribute,并在emitter1菜单下将Rate(Particle/Sec)值改大,点击播放,即可实现粒子呈现图片效果。
4-12粒子特效)。
图4-12粒子特效
五、设计自评总结
通过三维动画《大地永存》的制作,将平时所学的理论知识运用到其中,专业水平得到了很好的提升。
对于其中出现的问题,通过查阅资料和请教老师得到了很好的解决,自己也总结出不少技术方案,提高了实践能力和技术创新性。
新的技术和方案提高了工作效率,眼界更加开阔,但并不只是会局限于只钻研技术,深刻的知道动画是一门艺术,所以归根结底艺术的境界才是动画的本源。
在追求技术的道路上,也会不断提升自身的修养,达到更高的境界。
当然,和专业水平的相比作品还有很大差距,有许多不足。
在模型制作上制作精细化后并没有很好的优化面数,给后面的渲染造成了麻烦。
贴图制作方法的选择上也并不是很好,往往在不该精细绘制的时候花费大量时间,这影响了不少效率。
通过本次三维动画的制作,拓展了思维,提高了专业技能,更加深刻的认识到了各个环节协作的重要性,这些收获相信对我今后的学习工作都是受益匪浅的。
参考文献:
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[9]孙立军.中国动画造型之我见[M].北京:
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[10]皮克
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