人物运动规律在三维动画中的实际应用研究.docx

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1、本科毕业设计（论文）（人物运动规律在三维动画中的实际应用研究） （Research on the practical application of character motion law in 3D animation） 院 （系）数字媒体与设计学院专 业动画班 级动画一班学 号16230220124学生姓名张哲瀚指导教师王淼提交日期2020年 4 月 15 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行的设计（研究）工作及取得的成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人已经

2、发表或撰写的作品及成果。对本文的研究作出贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者（签字）：张哲瀚 签字日期： 2020 年 4 月15日 指导教师评分： 评阅教师评分： 答辩小组评分： 总评成绩： 系主任签字（盖章）： 年 月 日中文摘要 论文的题目：人物运动规律在三维动画中的实际应用研究。文章主要以动作运动规律进行研究分析，运动规律是在三维动画中所需应用的技术表现，运动动作能让整部动画更加灵魂有趣。在作品上我们的角色是猴子，主要采用写实风格对作品内容的场景及角色进行制作，表演动作方面参考人类现实动作进行仿真制作，整部作品采用较为拟

3、人化的方式以达到剧本剧情动作所有内容的表现目的。在人物角色、动物角色等所有富有生命的不同角色上进行需表现的动作特点制作，在整部动画上进行更有趣、更吸引观众视觉的处理方法。运动动作可以表达得更夸张搞笑，但同时也要根据现实运动规律进行制作，夸张的同时也需要符合常理。动作、表情、情绪都模拟现实自然中的表现，要具有真实感。关键词：动作捕捉；动作技巧；运动规律Abstract: Title of the thesis: Research on the practical application of character movement laws in 3D animation. This paper

4、mainly studies and analyzes the law of motion, which is the technical expression needed in 3D animation. Motion can make the whole animation more interesting. In the work, our role is monkey. We mainly use realistic style to make the scene and role of the work content. In the aspect of performance a

5、ction, we refer to human real action for simulation production. The whole work adopts a more anthropomorphic way to achieve the performance purpose of all the content of the scenario action. In the personas, animal characters and other living different characters, we make the action characteristics

6、to be displayed, and make the whole animation more interesting and attractive to the audience. The movement can be more exaggerated and funny, but at the same time, it should be made according to the real movement law, and the exaggeration also needs to conform to the common sense. Actions, expressi

7、ons and emotions are all simulated in real nature, and should have a sense of reality.Key words: motion capture; motion skills; motion laws目录一、作品内容设定11.1研究的背景11.2场景角色设定11.3场景角色分镜绘制1二、角色动画基础32.1角色制作绑定32.2三维动画常见的运动规律3 2.3走路运动规律4 2.4跑步运动规律5 2.5跳跃运动规律6三、运动规律的运用73.1表演动作的仿真73.2动作的伸展与压缩83.3动作的速度节奏把握93.4曲线编

8、辑器的使用93.5运动规律在动画中的重要性10结论10参考文献11致谢12第一章 作品内容设定1.1研究的背景动画是一种综合的艺术，里面包括了拍摄技巧、剧本创作、美术绘画、音乐等等多种艺术。一部完整优秀的三维动画作品不仅有故事情节，还需要有角色动作动画，而运动规律是一切动作的根本。无论二维动画或者三维动画，运动规律都是动画作品中缺一不可的重要组成部分。对于三维动画作品的制作来说，只有详细了解掌握运用运动规律与三维动画的技术，才能做出精彩有趣吸引观众的动画作品。因为动画中的人物动物角色是活的，有生命迹象都是会活动的。在设计中根据角色特点个性化动作的突出在作品中展示出来的。运动规律在所有动画制作上

9、是一个需要仔细深入了解研究的问题，想要设计出好的角色动作必须在这方面付出努力研究，才能通过动作表演表达角色的性格特点，让角色更有生命力，让作品更丰富多彩吸引观众。1.2场景角色设定 整部作品的场景角色设计我们主要以创作剧本的思路往下延续，因为我们的主题的动物园，角色是猴子。在场景设计方面我们考虑了几个场景，因为是动物园，考虑到动物所有适合匹配我们剧本剧情的场景如露天假山园、小树林、大独养间房等等，最后决定了场景制作为单独的大养间房以匹配我们的剧本剧情。考虑到动物园的老旧，我们场景布置材质等也同样进行老旧化处理。角色猴子方面，我们考虑用哪一种风格来制作猴子，经过商量之后设定为较拟人化的，因为猴子

10、本身相比于其他动物更接近像人类，所有我们从这个角度出发制作角色的身体肢体等拟人化处理，为我们的剧本剧情所需的动作表演进行角色设计。场景颜色以暗色老旧为主，角色根据现实猴子类型以黄棕等为主。1.3场景角色分镜绘制制作一部完整的动画开始的时候却少不了镜头分镜的设计绘制，分镜也是一部动画的重要之处，制作的时候可以以分镜来参考。我们在photoshop中导入分镜表，用手绘板连接电脑进行绘制。当我们构思好剧本剧情、场景布置、角色造型等等的时候，就进行剧本的分镜绘制。以剧本开始的第一个镜头开始绘制，根据剧本镜头设定的秒数长短，绘制完需要在分镜表标明出来这个镜头的时间，还需要表明解释绘制这个镜头的表达内容，

11、因为分镜中绘制的动作表情情绪是无法像动画一样表达的，所以必须概括一下镜头内容表达。场景及角色的特写角度，镜头的远近变化，提前构思好进行绘制。我们的移动镜头不算太多，主要绘制好主镜头，还有注意下一个镜头跟上一个镜头的转换。绘制过程中把作品中的主要镜头特写等绘制表达出来，按剧情走向绘制完成下去。 （图1-1 部分镜头分镜） （图1-2 部分镜头分镜） （图1-3 部分镜头分镜绘制） （图1-4 部分镜头分镜绘制）第二章 角色动画基础2.1角色制作绑定想要制作一部动画，动画的角色就必须制止建模出来，然后进行角色的绑定，蒙皮，才能开始调节角色的动作动画。对于角色的绑定主要一下内容：骨骼、骨骼轴向、控制

12、器、IKFK、约束、蒙皮等。首先给角色创建骨骼，需要符合匹配结构。我们一般情况下是从腰部开始进行绑定操作的，IK创建，注意拉伸和旋转设置。接着双手绑定IKFK切换设置，拉伸骨骼创建以开关跟随设置，控制器全局设置。再接着双腿设置添加拉伸空间锁定等可以实现脚部抬起、脚掌尖可调节、可左右旋转等等，为双腿全局脚本命令。最后进行头部面部表情，其操作设置和身体绑定是一样的。包括骨骼设置、权重、表情、控制器添加等等。当然最好制作好的角色绑定骨骼之后还要进行蒙皮，选中绑定好的角色模型再选骨骼然后打开窗口进行蒙皮，蒙皮后骨骼变成彩色就基本可以调节控制模型了。 （图2-1 绑定效果图）2.2三维动画常见的运动规律

13、无论在二维动画或者三维动画中，在我们常见的动作运动规律无非就那么几种，走路、奔跑、跳跃等等，还有一些表演动作、打斗动作，更佳华丽的复杂动作也有很多，但是所有的动作运动规律都是不同的。比如走路，虽然都是走路，但是每个人物每个角色的走路习惯动作是不一样的，根据现实人物动物，所有的个人习惯都不一样，摆动的手臂双腿身体扭曲程度都不同，所有需要仔细观察了解细节，留意每个角色的形象造型风格，制作出各有个性特点的角色。2.3走路运动规律人物走路运动规律是动画中运用较多的运动形式，人物走路的运动规律也是学习其他形式运动规律的基础。设置想要的动作时间长度，设置好25帧每秒的实时播放最为合适。第一帧的时候可以设置

14、走路动作走出的第一步。动作调节完成后框选你的角色，按s键进行关键帧保存，然后要到第几帧开始动的时候就到那里进行下一个动作的调节，人在走路的时候双臂和双腿会通过摆动前后交替进行的，因此惯性带动身体往前移动，在走路过程中，同侧的手臂和腿的摆动前后方向会相反进行。设置好你的关键帧动作之后s保存，25帧每秒的话如果你的第一帧是动作调节好，就可以到第12帧的时候调节这个动作的相反动作，也就是说你第一帧是左脚前右脚后，左手后右手前的话，那么12帧的时候就是右脚前左脚后，右手后左手前，然后到25帧的时候可以选择复制第一帧的动作过去，接下来再细节调整三个关键帧中间的帧数动作，直到看起来整个走路动态流畅运动规律

15、符合就可以。在一只脚向前踏下接触到地面的时候，触地脚成为身体的中心脚，另一只脚抬起释放身体的重力向前移动。在脚向前踏下的时候脚跟会先着地，然后随着整只脚再逐渐着地，在踏出前脚脚跟跟着地时，后脚脚跟顺势抬起，当踏出前脚完全着地时，另外一只脚刚好抬起离开地面。走路的时候身体会上下起伏波浪状运动，一只脚接触地面另外一只移动相交时身体会升高度，当脚踏出时会身体会降低高度。 （图2-2 走路分解图（来源百度图片） （图2-3 走路动作图） （图2-4 帧速率实时播放速度设置）2.4跑步运动规律 跑步也是动画中常见的动作运动，相对于走路来说，跑步的动作幅度更大，速度更快。在制作跑步动态的时候，制作动画关键

16、帧跟以上走路基本一致，但是要注意的是速度节奏把握。第1帧的时候可以是静止动作，也可以是起跑踏出的第一步，这个需要根据剧情动作需要怎样的开始来制作。我们可以先放慢速度进行跑步动作循环制作练习。同样以25帧为例子，第1帧设置好的时候可以到最后一帧设置同样的动作，制作完成，到1到25帧的中间帧数，制作调节一个第1帧的动作。但是双腿的跨越方向相反，双手臂摆动的相反。最开始肯定是慢的，然后再加速上去。一开始调节动作的时候动作幅度不需要太大因为跑步启动需要一个过程，跑步的时候身体会往前倾，一般基本上都会双手握拳，手肘关节弯曲，左右手臂前后摆动，双腿跨越比走路要大，还有基本不会跟走路情况下一样双脚会同时接触

17、到地面的过程。在调节的时候中间关键帧会有一个整个人腾空的动作，这个时候角色的高度是处于整个跑步动作中最高的，一定要注意好身体上下起伏的高度，不能过高，会让人觉得是跳起来跑步的样子不现实。 （图2-5 跑步分解图（来源百度图片） （图2-6 跑步最高点离地动作）2.5跳跃运动规律跳跃动作的运动规律更加多样化，人物、动物类很多都有不同的跳跃动作。正常人物跳跃动作由几个动作姿态组成的，收缩下蹲、蹬腿腾空、落地屈膝。以原地跳远为例，制作的时候，第1帧同样是站立静止状态，这里假如设置2秒，那么留一秒的跳跃时间，第一秒用来制作起跳准备动作摆臂上，25帧一秒，第1帧站立，那么可以到第8帧的时候制作调节角色身

18、体向上伸展，手臂向上挥直过头顶，按s保存动作帧，然后到大概16帧的时候调节角色身体半蹲姿态，身体往前倾一点，手臂摆至身体后，按s保存动作帧。到25帧的时候调节角色身体伸展起来，整个身体往前倾准备起跳的动作，手臂向上挥，保存动作帧，接下来大概到33帧的时候调节角色身体是腾空的最高点，高度取决于角色的合理范围内，不能太过夸张，这时候身体完全舒展向前，需要拖动角色向前移动到高度。然后到大概42帧的时候拖动角色移动到落地到最远点，同时也是角色的最低点，身体下蹲状态，手臂收缩到身体双侧，最后50帧的时候调节角色站立状态，其中第1帧到50帧的中间帧再进行查看调整修改直到动作完整流畅，这样一个跳跃动作就基本

19、完成。 （图2-7 跳跃分解图（来源百度图片） （图2-8 原地上跳动作）第三章 运动规律的运用3.1表演动作的仿真 二维动画和三维动画都一样，动作是一种仿真现实的艺术表现。我们的动画制作就是沿着现实世界人类的动作，虽然是角色是动物猴子，但我们采取的制作是拟人化的表现。有的是现实的动作基础上故意夸张有趣化，通过夸张的手法对各种角色进行制作。根据剧本剧情的角色特点设计，对于角色动作的设计需要根据角色的形象造型特点表现出来。剧中我们为了突出亮点，吸引目光，制作了几个来回比拼表演的动作镜头，有倒立走、走钢丝、双手抛苹果、徒手劈木板、单杆表演，甚至包括胸口碎大石，期间的剧情动作也有爬网墙等等这些动作都

20、是参照于现实世界动作的表演。这些动作看似简单，但是要注意手部动作，还有道具移动的关键帧，一定要把握好才可以看起来是流畅的动作。每个帧道具都需要跟着时间的过度去制作变化移动，要仔细观察现实表演的动作，然后跟随动作进行每个关键帧的制作是最为重要的。再加上是动物拟人化的表演动作，可以相对再夸张搞笑一点，非常具有表现力从而达到的有趣搞笑效果来吸引观众的视觉。 （图3-1 爬网墙动作） （图3-2双手抛两个苹果）（图3-3表演单杆动作）3.2动作的伸展与压缩动画中，特别是三维动画，所有的人物角色、动物角色包括物体，伸展与压缩都是重要的表现。如果角色和物体都没有任何变化，就显的太死板，不符合现实，更何况是

21、动画里面的更夸张有趣的表现手法。所以制作过程中必须注意到角色动作的姿势，人物在活动的时候身体是会随动作的压缩或舒展程度进行改变的，动物也是如此，每个活动到的骨骼关节，每个动作的都不一样，吃东西的时候面部肌肉也是不停活动的，面部表情在情绪变化的时候也随着变化。当物体遭受到外力挤压的时候必定产生变化。所有东西都会有伸展与压缩的变化才能让动画的真实精彩，如果没有变化所有只是像根柱子一样在那里，观众的视觉得不到感觉只会觉得是在看一幅画。3.3动作的速度节奏把握 动画的动作速度节奏也是有细节研究的，不能一成不变。好比跑步，一开始启动肯定是慢的，然后随着双腿摆动越来越快，到最后也是逐渐慢慢停下来的，不能开

22、始到结束都是同样的速度，不能突然停下静止下来，所有动作都是有附带惯性的，制作的时候需要根据时间、帧数、动作流畅度结合起来。需要想好要制作多长时间的动作，要制作什么样的动作。像跑步就需要控制好速度节奏，是要忙跑还是快跑。特别是一些有打斗的动作，不能像走路那样调节动作时间，必须缩小中间帧数，帧数之间动作越多就越快。该快的快该慢的慢，动作的运动规律必须制作好，制作不好速度节奏出不来，整部同个节奏的话会让观众感觉非常别扭。3.4曲线编辑器的使用MAYA中的曲线编辑器，也是一个动画编辑工具，在你觉得动作流畅度奇怪或者那里不对劲的地方时，可以打开曲线编辑器看看，是可以在里面调节动画的。上面菜单栏选择窗口，

23、然后动画编辑器，然后曲线编辑器打开。只要你有了关键帧，选中关键帧，打开里面就会有曲线显示，那是你之前制作调节的动作关键帧的曲线，可以调节动画的动作细节、加速减速等等。在里面选择你关键帧曲线的喵点可以拖动进行调节，曲线编辑器也是非常常用很重要的动画制作工具。 （图3-4曲线编辑器打开方式） （图3-5曲线编辑器内容）3.5运动规律在动画中的重要性 运动规律在动画中非常重要，一部动画里面如果没有好的运动规律，那么这部动画是失败的。整部作品的成败取决于剧本剧情里面需要的动作来衬托，动作的好坏取决于动作运动规律的正确与否。运动规律包含很多，动作流畅度、力度、速度、惯性等等，如果缺少任何东西那么动作看起

24、来是不正常不协调非常别扭的，所以说整部剧的成败取决去动作运动规律的好坏。还有一些特别的运动技巧，特效效果等等看起来以为和运动规律没有关系，其实任何都是跟运动规律密切相连的。可见运动规律在动画中的重中之重，想要制作好动作运动规律，必须仔细深入研究，观察每个变化细节，然后反复进行练习操作修改，最后把你成功学到的技术融入到你的动画作品中，才能让人对你的作品称赞有加。结论 运动规律是动画中的体现角色造型的必要条件，无论二维动画还是三维动画，角色的动作运动规律都是整部片的重中之重。经过所有的深入了解研究，在做了所有的操作测试之后，我意识到想要把运动规律做好并不是想象的那么简单，这其中的一些细节是必须要了

25、解知道这个动作是否连贯舒展，是否符合常理。动画就是动起来的画面，可见动在动画中的重要性。动作运动规律是动画表达情节和主题的基础。在整部动画的制作中，无论哪种角色的动作，包括无论哪种会动的物体，动作都是需要提前设计好的，都必须根据角色的形象造型，根据现实的动作运动规律进行设计，可以舒展夸张有趣，但也需要符合现实常理逻辑。充分了解动作运动规律特点和运用，使动画中的角色场景都具有生命力。参考文献1陈伟.动画运动规律M，清华大学出版社，2013（2017.1重印）2章力、周智娴.动画运动规律M，中国科学技术大学出版社，2015.083（美）托尼怀特著、付娇译.动画师工作手册：动画影片制作M，人民邮电出

26、版社，2017.054姚桂萍、贾建民.动画运动规律与时间掌握M，清华大学出版社，20195傅文彬.动画运动规律教程M，辽宁美术出版社，2010.066赵雪.浅谈三维角色动画的动作原理J，大众文艺，2018.097贾否.动画创作基础M，清华大学出版社，20068胡铮.三维角色动画设计与制作M，机械工业出版社，2010.089查霞，李明.论夸张变形在动画中的运用J,电影文学，200810杨桂民.MAYA角色动画规律M，人民邮电出版社致谢 四年大学的修行，没有不散的宴席。首先，感谢我的指导老师王淼，论文的题目和内容是在我和王淼老师的交流和她的指导下定题完成的。从选题、定题、写作构思、修改内容到论文定稿，老师用她的专业知识、学术思维、严谨态度、非常耐心的指导我，非常感谢您的细心指导让我完成毕业论文。感谢在我大学四年的课程里教过我的老师们，谢谢把自己所有的专业知识都传授给我们，也谢谢你们对我们的细心耐心教导，对我们的宽容包容，是你们让即将走上社会的我们有了一技之长，你们是如此伟大的老师。感谢我的同学，让我的大学生活丰富多彩，是你们让我的朋友圈范围更加扩大。最后感谢广东东软学院，谢谢给了我美好的校园环境，谢谢给了我高质量的师资力量，谢谢给了我以后可以怀念的精彩回忆。感谢广东东软学院，感谢所有老师，感谢所有同学，你们是我最特别最美好的回忆。12