三维动画制作概述.pptx

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1、三维动画制作概述三维动画制作概述第1页/共70页1.11.1三维动画技术概述三维动画技术概述第2页/共70页 阿凡达（阿凡达（AvatarAvatar）是一部科幻电影，由著名导演詹姆斯）是一部科幻电影，由著名导演詹姆斯 卡梅隆卡梅隆执导，二十世纪福克斯出品。该影片预算超过执导，二十世纪福克斯出品。该影片预算超过5 5亿美元，成为电影史亿美元，成为电影史上预算最高的电影。全球第一部票房突破上预算最高的电影。全球第一部票房突破1919亿并一路到达亿并一路到达2424亿美元的影片亿美元的影片 第3页/共70页第4页/共70页第5页/共70页第6页/共70页第7页/共70页 传统动画制作方法：制作一秒

2、钟的动画需要绘制传统动画制作方法：制作一秒钟的动画需要绘制2424张图画，一分钟需要张图画，一分钟需要14401440张图画，张图画，一部一个小时左右的动画片需要一部一个小时左右的动画片需要126400126400张画面，如果一个人绘制需要张画面，如果一个人绘制需要63206320天，大概需要天，大概需要2020年的时间，工作量巨大。年的时间，工作量巨大。第8页/共70页 用于动画制作的用于动画制作的Motion captureMotion capture（运动捕捉）技术可以追溯到（运动捕捉）技术可以追溯到2020世纪世纪7070年代，迪斯尼公年代，迪斯尼公司曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画

3、制作效果。司曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。第9页/共70页第10页/共70页第11页/共70页第12页/共70页1.1 1.1 高清电影制作流程高清电影制作流程第13页/共70页第14页/共70页下图为我校亚瑟动画工作室的运动捕捉现场下图为我校亚瑟动画工作室的运动捕捉现场 第15页/共70页第16页/共70页第17页/共70页第18页/共70页第19页/共70页第20页/共70页第21页/共70页第22页/共70页第23页/共70页 1.2 1.2 常见的运动捕捉方式常见的运动捕捉方式 第24页/共70页一、机械式运动捕捉一、机械式运动捕捉一、机械式运动捕捉一、机械式运动捕捉第2

4、5页/共70页 机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构相连，物体运动带动机械装置，从而被传感器实时记录下来。相连，物体运动带动机械装置，从而被传感器实时记录下来。第26页/共70页 这种方法的优点是成本低，精度较高，可以做到实时测量，还可这种方法的优点是成本低，精度较高，可以做到实时测量，还可容许多个角色同时表演。但其缺点也非常明显，主要是使用起来非常容许多个角色同时表演。但其缺点也非常明显，主要是使用起来非常不方便，机械结构对表演者的动作阻碍和限制很大。且较难用于连续不方便，机械结构对表演者的动作阻碍和限制很大。且

5、较难用于连续动作的实时捕捉，需要操作者不断根据剧情要求调整设备的姿势，主动作的实时捕捉，需要操作者不断根据剧情要求调整设备的姿势，主要用于静态造型捕捉和关键帧的确定。要用于静态造型捕捉和关键帧的确定。第27页/共70页二、声学式运动捕捉二、声学式运动捕捉二、声学式运动捕捉二、声学式运动捕捉第28页/共70页 常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位

6、差，个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可以计算并确定接收器的位置和方向。系统可以计算并确定接收器的位置和方向。LogitechLogitech、SACSAC等公司都生等公司都生产超声波运动捕捉设备。产超声波运动捕捉设备。第29页/共70页 这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受噪较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受噪声和多次反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与气压、湿度、温声和多次反射等干扰较大。由于空气中声

7、波的速度与气压、湿度、温度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。第30页/共70页三、光学式运动捕捉三、光学式运动捕捉三、光学式运动捕捉三、光学式运动捕捉第31页/共70页 光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的

8、图像和相机参数，可以确定这一时则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。序列中就可以得到该点的运动轨迹。第32页/共70页 典型的光学式运动捕捉系统通常使用典型的光学式运动捕捉系统通常使用6 68 8个相机环绕表演场地排个相机环绕表演场地排列，这些相机的视野重叠区域就是表演者的动作范围。为了便于处理，列，这些相机的视野重叠区域就是表演者的动作范围。为了便于处理，通常要求表演者穿上单色的服装，在身体的关键部位，如关节、髋部、通常

9、要求表演者穿上单色的服装，在身体的关键部位，如关节、髋部、肘、腕等位置贴上一些特制的标志或发光点，称为肘、腕等位置贴上一些特制的标志或发光点，称为“MarkerMarker”，视觉，视觉系统将识别和处理这些标志。系统将识别和处理这些标志。第33页/共70页下图为我校亚瑟动画工作室的光学式运动捕捉现场。下图为我校亚瑟动画工作室的光学式运动捕捉现场。第34页/共70页 如果在表演者的脸部表情关键点贴上如果在表演者的脸部表情关键点贴上MarkerMarker，则可以实现表情捕捉，则可以实现表情捕捉第35页/共70页 阿凡达阿凡达主角表情捕捉主角表情捕捉第36页/共70页第37页/共70页1.3 1.

10、3 运动捕捉空间运动捕捉空间第38页/共70页第39页/共70页第40页/共70页捕捉角色面部表情的动画捕捉角色面部表情的动画第41页/共70页特技吊挂系统特技吊挂系统第42页/共70页 进行空间校准进行空间校准第43页/共70页分别对每个镜头的拍摄角度、焦距、光圈进行调整，如图分别对每个镜头的拍摄角度、焦距、光圈进行调整，如图 第44页/共70页第45页/共70页第46页/共70页第47页/共70页1.4 1.4 运动捕捉过程运动捕捉过程第48页/共70页 在捕捉之前要首先确定捕捉点分布的模版，基于不同的捕捉精度、数据用途、在捕捉之前要首先确定捕捉点分布的模版，基于不同的捕捉精度、数据用途、

11、三维动画软件的类型，可以选择不同的模版，模版中捕捉点的分布就是要在演员三维动画软件的类型，可以选择不同的模版，模版中捕捉点的分布就是要在演员身上粘贴捕捉点的位置，如图身上粘贴捕捉点的位置，如图 第49页/共70页 捕捉点一般分布在角色肢体的关节位置附近，捕捉点的作用主要体现在：标捕捉点一般分布在角色肢体的关节位置附近，捕捉点的作用主要体现在：标定关节的位置、标定肢体的体积、标定肢体的前后或左右。定关节的位置、标定肢体的体积、标定肢体的前后或左右。第50页/共70页 在正式捕捉之前，演员还要做一段预备动作，运动身体的每一个部位，依据在正式捕捉之前，演员还要做一段预备动作，运动身体的每一个部位，依

12、据预备动作和肢体模版，创建该演员的个性化模版文件，以后所有捕捉到的动作都预备动作和肢体模版，创建该演员的个性化模版文件，以后所有捕捉到的动作都基于这套个性化模版。基于这套个性化模版。第51页/共70页 利用光学动作捕捉系统，表演者负责根据剧情做出各种动作和表情，下图为利用光学动作捕捉系统，表演者负责根据剧情做出各种动作和表情，下图为我校亚瑟动画工作室运动捕捉现场。我校亚瑟动画工作室运动捕捉现场。第52页/共70页 到目前为止镜头捕捉到的还是一些图像文件，单击到目前为止镜头捕捉到的还是一些图像文件，单击ReconstructionReconstruction（重建）（重建）选项卡，如图选项卡，如

13、图 第53页/共70页 如果同时捕捉多个角色的动作，或者角色动作中包含摔倒、滚动等动作，一如果同时捕捉多个角色的动作，或者角色动作中包含摔倒、滚动等动作，一些捕捉点可能被遮挡，造成捕捉数据中捕捉点丢失等错误。些捕捉点可能被遮挡，造成捕捉数据中捕捉点丢失等错误。第54页/共70页专业的捕捉工程师任务专业的捕捉工程师任务:解决错误；解决错误；避免错误；避免错误；补救错误；补救错误；第55页/共70页1.5 1.5 捕捉结果编辑捕捉结果编辑 第56页/共70页 运动捕捉过程可以将演员的动作完全解析为三维虚拟空间中的动作，运动捕捉过程可以将演员的动作完全解析为三维虚拟空间中的动作，动作看起来完全真实，

14、十分生动自然。但在某些情况下，完全逼真的动作看起来完全真实，十分生动自然。但在某些情况下，完全逼真的动作往往抹煞了动画区别于实拍影视的夸张、变形独特性，在动画中动作往往抹煞了动画区别于实拍影视的夸张、变形独特性，在动画中角色的动作可以超出正常人的运动阈限，甚至骨骼也可以被自由的拉角色的动作可以超出正常人的运动阈限，甚至骨骼也可以被自由的拉伸、压缩、变形。伸、压缩、变形。第57页/共70页 一些软件可以对运动捕捉的数据进行重新编辑，创建更具动画表一些软件可以对运动捕捉的数据进行重新编辑，创建更具动画表现力的动作，常见的运动数据编辑包括：现力的动作，常见的运动数据编辑包括：一、动作调节一、动作调节

15、 二、混合二、混合 三、回放三、回放 四、常量偏移四、常量偏移 五、瞬时偏移五、瞬时偏移第58页/共70页1.6 1.6 运动捕捉数据驱动运动捕捉数据驱动第59页/共70页 运动捕捉的数据可以输出为不同的格式，方便地被大多数三维动运动捕捉的数据可以输出为不同的格式，方便地被大多数三维动画软件调用，在画软件调用，在ViconIQViconIQ中可以将运动数据输出为中可以将运动数据输出为CSM CSM 文件格式，该格文件格式，该格式的运动数据可以被式的运动数据可以被Character StudioCharacter Studio直接调用，如图直接调用，如图第60页/共70页 在在3ds max3d

16、s max中创建一个动画角色的骨骼，并编辑该骨骼的形态使其中创建一个动画角色的骨骼，并编辑该骨骼的形态使其与动画角色相匹配，如图与动画角色相匹配，如图 第61页/共70页在动画场景中合并一个小男孩动画角色，如图在动画场景中合并一个小男孩动画角色，如图 第62页/共70页对动画角色模型和对动画角色模型和CSCS骨骼进行蒙皮编辑，如图骨骼进行蒙皮编辑，如图 第63页/共70页 单击选项卡进入运动命令面板，在单击选项卡进入运动命令面板，在Motion captureMotion capture（运动捕捉）（运动捕捉）展卷栏中单击按钮，弹出如下图所示的展卷栏中单击按钮，弹出如下图所示的“打开打开”对话

17、窗口，在其中浏对话窗口，在其中浏览选择刚刚输出的览选择刚刚输出的CSMCSM文件。文件。第64页/共70页 在在“打开打开”对话窗口中单击对话窗口中单击“打开打开”按钮，弹出如下图所示的按钮，弹出如下图所示的Motion Motion Capture Conversion ParametersCapture Conversion Parameters（运动捕捉转换参数）对话窗口，在其中可以（运动捕捉转换参数）对话窗口，在其中可以设置设置Key ReductionKey Reduction（关键帧精简）、（关键帧精简）、Footstep ExtractionFootstep Extraction

18、（足迹提取）、（足迹提取）、Limb Limb OrientationOrientation（肢体方位）等参数项目的设置。（肢体方位）等参数项目的设置。第65页/共70页 在在Motion Capture Conversion ParametersMotion Capture Conversion Parameters对话窗口中单击对话窗口中单击OKOK按钮，按钮，开始输入运动捕捉的开始输入运动捕捉的CSMCSM数据，如图数据，如图 第66页/共70页 输入结束后，拖动时间滑块可以观察到小男孩被赋予了演员的动输入结束后，拖动时间滑块可以观察到小男孩被赋予了演员的动作，如图作，如图 第67页/共

19、70页1.7 1.7 思考思考第68页/共70页1 1、请概述运动捕捉的作用原理。、请概述运动捕捉的作用原理。2 2、常见的运动捕捉方式可以分为哪几种类型？、常见的运动捕捉方式可以分为哪几种类型？3 3、在捕捉场中放置水平校准仪有哪些作用？、在捕捉场中放置水平校准仪有哪些作用？4 4、在演员身上放置捕捉点应当依据什么规律？、在演员身上放置捕捉点应当依据什么规律？5 5、在、在ViconIQViconIQ中可以将运动数据输出为什么文件格式，该格式的运动中可以将运动数据输出为什么文件格式，该格式的运动数据可以被数据可以被Character StudioCharacter Studio直接调用？直接调用？第69页/共70页感谢您的观看！感谢您的观看！第70页/共70页