基于MayaMEL语言的数字媒体艺术动画控制技术的研究_郑潇.docx
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1、分类号 : TP391 研究生学号: 201053R528 单位代码: 10183 密 级:公开 吉林大学 硕士学位论文 基于 Maya MEL语言的数字媒体艺术动画控制技术的研究 The Research on Control Technology of Digital Media Arts Animation based on Maya MEL 作者姓名:郑潇 专业:软件工程 研究方向:计算机图形学与数字媒体 指导教师:郭晓新副教授 培养单位:计算机科学与技术学院 2013年 10月 基于 Maya MEL语言的数字媒体艺术动画控制技术的研究 The Research on Control
2、 Technology of Digital Media Arts Animation based on Maya MEL 作者姓名:郑潇 专业名称:软件工程 指导教师:郭晓新副教授 学位类别:软件工程硕士 答辩日期: 2013年 11月 30日 未经本论文作者的书面授权,依法收存和保管本论文书面版 本、电子版本的任何单位和个人,均不得对本论文的全部或部分 内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者 著作权的商业性使用(但纯学术性使用不在此限)。否则,应承担 侵权的法律责任。 吉林大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文,是本人在指导教师的指导下, 独立进行
3、研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外,本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 : 日期: 2013年 Q月 4 - 日 摘 要 基于 Maya MEL语言的数字媒体艺术动画控制技术的研究 随着计算机科学技术的发展,新媒体与计算机技术的紧密相结合应用的领域 越来越广泛,任何一种现代媒体都需要计算机相关的技术支持。数字媒体产业就 是由媒体、网络技术、智能终端技术,联合文化产业而产生的一项现代化产业。 科学技术的发展给新媒体提供了强有力的技
4、术支持。放眼全球,以数字媒体为代 表的应用多媒体文化产业,在市场上占有的份额正逐渐增加,人们的生活已离不 开数字媒体。 2世纪 90年代前后随着计算机运算器变成高性能超大规模集成电路,数字 应用技术普及,数字媒体艺术作为多媒体应用领域的新概念产生。这一新概念是 指运用现代高科技技术来呈现艺术等形式,它既是一种数字化媒体也是一种艺术 精神。数字媒体是一门新兴的学科也是一门交叉学科,它需要计算机技术中的网 络技术、数字通信技术、数字信息处理技术等提供技术支持,同时也需要艺术设 计、媒体传播等相关学科的参与。上述各类技术的不断创新发展和相互融合促进 了数字媒体产业的迅猛发展。可以说是数字技术的纵深研
5、发和应用产生了数字媒 体产业。 本文从数字媒体艺术作品的表现形式角度,结合 Maya制作实际,选用 MEL 语言中控制角色动画的技术,针对性地解决了人工控制动画遇到的问题并可以达 到三维立体动画在计算机视图操作中迅速展现。这样数字媒体作品在 Maya设计 中应对艺术知识进行合理选择并能够显现数字媒体艺术有效表征以符合目标受 众者的认知规律,达到知识在数字传播时代有效传播的目的。在大多数的数字媒 体艺术设计应用当中,很多能够基于参数控制的 CG动画软件都大大提高了角色 动画的生产效率和制作效果,如 Maya中的 MEL语言一直是国内外动画界的热 门话题,为了更好地达到计算机技术和艺术在数字媒体艺
6、术上的有效结合,完成 了在数字媒体艺术设计工作过程中达到的实际效果,从而实现大量角色动画的场 旦 关键字:数字媒体艺术、三维动画、 Maya、 MEL语言、控制技术 I Abstract The Research on Control Technology of Digital Media Arts Animation based on Maya MEL With the development of computer science and technology, new media and computer technology is closely connected with the
7、broader application field, and any kind of modern media needs to support technology of computer related to the media. The digital media industry is a modern industry involving network technology, intelligent technology and culture industry. The development of new media is also the history of develop
8、ment of science and technology. The market share of multimedia cultural industry such as digital multimedia is growing rapidly, the life of people is closely related to digital media. In 1990s, with the improvement of computer central processing unit into VLSI with high performance, digital technolo
9、gy becomes popular, and the new concept of digital media art in the field of multimedia application appears. The digital media art is the combination of art and technology. The digital media is a crossing disciplines of multiple fields, and it includes digital information processing technology, comp
10、uter technology, art and design, communication, digital communication and network technology. In this paper, from the point of view of expression of the digital media art, author uses MEL language in Maya to solve the manual control difficulties for the rapid generation of animation, under 3D animat
11、ion computer demand. Author analyzes the technology of control character animation in MEL language. The digital media works in Maya design is selected according to the reasonable knowledge to represent the objects with effective characteristics, conforming the users cognitive process, and achieves t
12、he goal of the effective propagation of knowledge in digital media age. In the most of the design and application of digital media art, many CG animation software based on can greatly improve production efficiency and production performance of the character animation. For example, MEL language in Ma
13、ya has been a hot topic in domestic and foreign animation field. MEL n language is used in animation development in order to achieve the effective combination of the computer technology and the arts in digital media, to achieve the actual effect in the process of digital media design, and to constru
14、ct a lot of character animation scene. Keywords: Digital media art, 3D animation, Maya, MEL language, Control Technology m 目 录 第 一 章 绪 论 . 1 1.1课题背景 . 1 1.2国内外现状与发展趋势 . 2 1.3 研宄内容范围 . 3 1.4 Maya与 MEL语言的应用 . 4 1.5 论文结构 . 6 第二章数字媒体艺术研宄理论概念 . 8 2.1 数字媒体艺术的特征 . 8 2.1.1 传播大众化 . 8 2丄 2表现多样化 . 9 2丄 3 创作高效化
15、 . 10 2.2 视觉元素表达的需求 . 13 2.3 本章小结 . 15 第三章数字媒体艺术动画设计分析与设计方法 . 17 3.1数字媒体艺术动画设计分析 . 17 3.1.1用户心理行为因素 . 17 3丄 2 用户的类型 . 17 3丄 3 认知和行为特性 . 18 3.2 用户为中心的界面动画设计方法 . 20 3.2.1用户为中心的界面设计原则 . 20 3.2.2用户可用性界面的一般设计原则 . 21 3.2.3 动画设计基本方法 . 21 第四章 Maya嵌入式语言 MEL的技术实现与分析 . 24 4.1 嵌入式 MEL语言作用在动画交互的表现特征 . 25 4丄 1 ME
16、L语言功能特点 . 25 I 4.1.2 Maya MEL语言构建三维动画模型 . 26 4.1.3 说明 MEL命令及函数特点 . 27 4.2用 MEL语言系统实现动力学动画原理分析 . 29 4.3 基于 MEL语言的 Maya分析 . 31 4.4应用实例:用 MEL语言实现人潮涌动模拟 . 32 4.5 MEL对渲染的控制作用 . 35 第五章基于 MEL语言的 Maya数字艺术动画控制技术实例分析 .36 5.1 动作特征在三维动画领域的应用分析 . 36 5.2 三维动画系统构成简介 . 38 5.3 三维动画关键技术分析与实现 . 40 5.3.1 二维插值关键帧动画 . 40
17、 5.3.2包裹蒙皮变形技术 . 41 5.3.3 基于 MotionBuilder的运动编辑技术 . 42 5.3.4几何 “ 皮肤 ” 由骨架控制 . 43 5.4 基于 MEL语言的 Maya技术分析 . 45 5.5 MEL语言动画控制系统的实现 . 46 5.5.1 IK/FK 转换简介 . 46 5.5.2 创建 IK/FK转换系统 . 47 5.5.3语言模拟动力学过程的实现 . 52 5.5.4群体动画中实现个体动作控制 . 56 5.6 实验实现效果分析 . 60 第六章结论和展望 . 62 参考文献 . 64 至夂 i射 . 64 第 1 章绪论 1.1课题背景 随着计算机
18、技术应用的纵深发展,媒体与技术紧密相结合应用的领域越来越 广,任何一种现代媒体都需要计算机相关的技术支持,媒体发展的历程也就是科 学技术发展历程。 纵观多媒体技术在国内外的发展,以媒体、智能终端技术、网络技术与文化 产业的相互融合,数字媒体产业应运而生。随着多媒体的应用和文化产业市场的 迅猛发展,数字媒体产业也活跃于国内外市场。数字媒体产业的高速发展源于数 字技术的深度研发及应用,包括数字技术、计算机技术和媒体产品的不断研发、 突破和相互融合。 数字媒体艺术既是一门技术更是一种艺术 ,它是由多门学科相互融合形成 的,涵盖了计算机图像处理技术、多媒体技术、艺术设计等多种技术 1。 20世纪 90
19、年代前后随着计算机运算器变成高性能超大规模集成电路,数字应用技术普 及,数字媒体艺术作为多媒体应用领域的新概念产生,这是艺术领域携同知识经 济并驾齐驱,通过网络媒体模式将传统的单一表现模式以更艺术更美观的形式展 现出来的多元化模式的一种总称。它主要分为三个类别:第一,从其整体内涵上 的层面上讲,通过计算机技术贯穿整个流程中的设计,并且将软件和硬件设施融 合进去进行整合创作,用艺术的形式展现出数据构 造出画质的美感;第二,从其 应用程序上来说,将庞大的数据进行优化,以一种更让人欣赏的手段通过计算机 技术描绘出来,突破了传统的创作模式,通过一种更为简便、更为美感的艺术表 现方式进行展现;第三种应用
20、趋势来看则是运用计算机技术、网络技术、 3D打 印技术、智能识别技术和移动通讯软、硬件设备等多元化技术融合对艺术作品进 行数据模拟复合的数字化仿真手法或表现工具制作出来,使艺术作品在制作过程 中虽然缺失大量数据时还能够通过多方信息数据的整合和多维度技术的复合集 成而能够恢复原貌规格的艺术表现形式。 计算机科学与艺术设计的结合产生了数字媒体艺术设计学科。它的产生对人 类有多方面的重要影响。工业上的设计产品以及美术类作品借助数字媒体技术或 电子媒体技术得到完美的展现,人们可以通过新兴的媒介如手机、光盘、互联网 等方便快捷地观看作品,多媒体网页以及交互式包装艺术给人们带来了很好的视 觉体验 2。与此
21、同时,社会在发展,人们的物质条件在提高,与此同时,人们的 审美观念也逐渐有了新的标准。如何将丰富多彩的艺术作品呈现在观众面前以及 如何运用数码制作软件创造出视觉效果更 好的作品便成为当前较为迫切的研究 课题。数字媒体另一个重要的功能是充分发挥人类的想象力和挖掘出创造潜能。 所谓艺术创作,究其本质而言,数字化媒体艺术创作并不仅仅是通过技术性 创作而产生的显性表现,也不仅仅是一些艺术创作形式的反复叠加,而是依靠艺 术创作性的本源通过改写、再造以及更新等一系列的形式打造而成的,在艺术性 方面,它不但有其独特的意义而存在,而且也表现在美学的现代化、基础形式和 基本理论等方面。 数字媒体在日常生活中的运
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