利用maya技術(shù)構(gòu)建三維動畫場景的研究---畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　利用MAYA技術(shù)構(gòu)建三維動畫場景的研究</p><p>　　Research of Constructing three-dimentional </p><p>　　Senario Using Maya</p><p><b>　　姓 名： <

2、;/b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p><b>　　學　　院：軟件學院</b></p><p><b>　　系：軟件工程</b></p><p>　　專 業(yè)：軟件工程</p><p><b>　

3、　年 級：</b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　年 月</b></p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　Maya是Alias公司的產(chǎn)品，作為三維動畫軟件的后起之秀，深受全世界3D

4、制作者的青睞。在國內(nèi)，Maya也正在慢慢地興起，并涌現(xiàn)出一大群技術(shù)相當卓越的制作者。</p><p>　　本文著重介紹了Maya中各種形狀的模型的建立的方法以及如何為建立好的模型貼上生動的材質(zhì)。</p><p>　　模型的建立主要有Polygon以及Nurbs兩種方式。兩種不同的建模方式，他們各自有著不同的特點和優(yōu)缺點，Polygon有完善的建模系統(tǒng)以及實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)，較少的系統(tǒng)資源占用率和

5、較快的運行速度，Nurbs可以被用來創(chuàng)造各種各樣的復(fù)雜的光滑的曲面造型和表現(xiàn)一些特殊的效果。側(cè)重點在于Polygon建模，以及部分的Nurbs配合，兩者之間相互的補充讓Maya建立各式的模型顯得游刃有余。</p><p>　　本文進一步講解了Maya模型建立完畢之后，如何給生硬的模型貼上精致的貼圖。本文分為三種方式介紹貼圖的過程：矢量貼圖、普通的位圖貼圖，以及高級材質(zhì)貼圖。貼圖的過程包括了如何調(diào)整UV紋理。UV紋

6、理是模型對應(yīng)于貼圖的位置坐標。配合UV紋理編輯器的使用，UV紋理的調(diào)節(jié)會變得更加簡單。不論是矢量圖或者是位圖，都能使模型煥發(fā)出生機，高巧的貼圖能力在Maya場景建設(shè)中有畫龍點睛的作用。</p><p>　　講解的過程由淺入深，并且結(jié)合了幾個實例，為神秘的電影虛擬場景、特效的制作過程揭開了一層神秘的面紗。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三維場景制作；角色建模；3D模型制作</p>

7、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Maya, a product of Alias, has won the popularity of 3D makers world wide, though it is newly used given so many 3D cartoon making software as choices. In our

8、country, Maya is beginning to have more market share with more and more professional composers using this tool.</p><p>　　This paper emphasizes on the methods with which various shape models could be built an

9、d how to paste textures on those existing models.</p><p>　　There are mainly two ways to establish the models, and they are Polygon and Nurbs. These two methods have their own distinctive characteristics. As

10、for Polygon, it has the following advantages, for instance, a complete modeling system and practical experiences, less resource consumption from the system and faster running speed. When it comes to Nurbs, we could utili

11、ze this technique to create all kinds of intriguing smooth surface modeling and some special effect too. But here we are going to fo</p><p>　　In addition, after the models have been constructed, we will show

12、 the methods which make the surface covered with pictures of different formats. This technology enables the models to be more alive, as a result of which, pasting pictures has the effect become more appealing. In this pa

13、per, we introduced how textures are made and adjusted.</p><p>　　The explanation develops step after step, and it unveils the secret that lies behind how the mysterious virtual movie scenes and special effect

14、s are made. </p><p>　　Key Words: Scene Construction; Role Modeling; 3D Model Making.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p><b>

15、;　　1.1項目背景1</b></p><p>　　1.2 動漫業(yè)研究現(xiàn)狀與存在問題1</p><p>　　1.3 主要工作內(nèi)容2</p><p>　　1.4 論文組織結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第二章 場景介紹4</p><p>　　2.1 動畫故事梗概4</p><p&g

16、t;　　2.2 主要場景繪圖展示5</p><p>　　2.3 本章小結(jié)6</p><p>　　第三章 建模技術(shù)的研究7</p><p>　　3.1 Polygon與Nurbs建模技術(shù)研究7</p><p>　　3.2 模型整合19</p><p>　　3.3 本章小結(jié)21</p><p

17、>　　第四章 模型貼圖的研究22</p><p>　　4.1 貼圖的準備工作22</p><p>　　4.2 位圖材質(zhì)貼圖23</p><p>　　4.3 矢量圖貼圖28</p><p>　　4.4 高級材質(zhì)貼圖28</p><p>　　4.5 本章小結(jié)32</p><p>　

18、　第五章 場景展示33</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望36</p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　Contents</b></p><p>　　Chap

19、ter 1 Introduction1</p><p>　　1.1 Project Background1</p><p>　　1.2 Current Status and Existential Problems1</p><p>　　1.3 Major Work2</p><p>　　1.4 Outline of Thesis2

20、</p><p>　　Chapter 2 Scenic Introcuction4</p><p>　　2.1 Introduction of Cartoon Story4</p><p>　　2.2 Show for The Main Scene5</p><p>　　2.3 Summary6</p><p>

21、;　　Chapter 3 Research on Modeling Technique7</p><p>　　3.1 Polygon and Nurbs7</p><p>　　3.2 Integration of Models19</p><p>　　3.3 Summary21</p><p>　　Chapter 4 Research

22、 on Model Picture Pasting22</p><p>　　4.1 Preparation on Pasting22</p><p>　　4.2 Pasting with Bitmap23</p><p>　　4.3 Pasting with Vectorgraph28</p><p>　　4.4 Pasteing w

23、ith High Quality Texture28</p><p>　　4.5 Summary32</p><p>　　Chapter 5 Display33</p><p>　　Chapter 6 Expectation36</p><p>　　Acknowledgement37</p><p>　　Re

24、ferences38</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1項目背景</b></p><p>　　動畫業(yè)是當前世界市場上技術(shù)含量高、蒸蒸日上的產(chǎn)業(yè)之一。隨著計算機圖形技術(shù)的發(fā)展，三維動畫處理的技術(shù)也越來越多，功能越來越強大。</p><p>　　中國國

25、內(nèi)有近四億青少年受眾，市場潛力深厚。由于動漫節(jié)目及產(chǎn)品對青少年兒童的成長有重大的影響，廣電總局要求中央及各地方電視臺開播少兒頻道，并且所播放的動畫節(jié)目以國產(chǎn)優(yōu)秀動畫為主，這從政策上為國產(chǎn)動漫產(chǎn)品創(chuàng)造出了巨大的市場需求[1]。</p><p>　　Maya在三維動畫領(lǐng)域是佼佼者之一。</p><p>　　Maya是Alias公司出品的一款世界聞名的3D動畫軟件，現(xiàn)被Autodesk公司收購。

26、主要的應(yīng)用對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。著名的星球大戰(zhàn)前傳就是采用Maya制作特效的，此外還有蜘蛛人、指環(huán)王、侏羅紀公園、海底總動員、哈利波特甚至包括頭文字D在內(nèi)的大批電影作品。</p><p>　　1.2 動漫業(yè)研究現(xiàn)狀與存在問題</p><p>　　中國具有廣大的動畫市場。在中國，有超過5000家的機構(gòu)在從事動漫制作的工作，有超過20萬的動漫人才。人數(shù)方面，中國遠遠超過了

27、日本、美國等動漫大國。</p><p>　　然而，在中國能夠深入人心的動漫作品，僅僅只有早期的孫悟空、葫蘆娃、蘇克和貝塔、皮皮魯?shù)鹊扔邢薜膸撞?。近期比較成功的作品也寥寥無幾，例如《喜羊羊與灰太狼》，《喜羊羊與灰太狼》融合了各種幽默、搞怪、夸張的表現(xiàn)形式，打破了過去國產(chǎn)動漫呆板說教的范式。據(jù)資料顯示，在中國青少年最喜愛的動漫作品中，日本動漫占60%，歐美動漫占29%，而中國原創(chuàng)動漫，包括港臺地區(qū)的比例只有11%[2

28、]，這明顯落后于國外動漫產(chǎn)業(yè)的水平。我國動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展僅僅處于初級階段。</p><p>　　中國動漫業(yè)的落后，可以歸結(jié)為許多原因。其中，包括重視的力度的不夠，不成熟的市場環(huán)境，動漫生產(chǎn)者經(jīng)常會為微薄的利潤問題而放棄繼續(xù)生產(chǎn)。加上國內(nèi)傳統(tǒng)思想的禁錮，傳統(tǒng)的模式化教育，造成動漫人才貧乏的創(chuàng)新思想。</p><p>　　1.3 主要工作內(nèi)容</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計

29、期間，本人主要是參與動漫劇本中大型場景的建設(shè)。通過項目之前對Maya自學到項目前期收集了大量資料、書籍、視頻等方式，熟悉了Maya這個三維動畫制作軟件，積累了大量Maya軟件的使用方法、建模的經(jīng)驗，以及后期的模型貼圖用到的復(fù)雜的節(jié)點知識。</p><p>　　總結(jié)全文，本人的主要工作內(nèi)容有：</p><p>　　包括地球村莊場景、禮堂場景、飛船以及飛船室內(nèi)場景的建立。其中，地球村莊場景中包

30、括了建筑、噴泉、地平面、海洋、天空背景、植物、以及部分修飾物體。禮堂場景中包括禮堂的建筑部分、禮堂內(nèi)講臺部分，包括麥克風、茶杯、禮花。飛船場景中，有飛船船艙、船艙內(nèi)的操作臺、柜子、水晶床等物品。</p><p>　　場景建立完畢后模型的整合工作。</p><p>　　模型建立完畢以后大量的貼圖工作。利用到的技術(shù)有矢量貼圖、普通的位圖貼圖、高級材質(zhì)貼圖。</p><p&g

31、t;<b>　　場景的展示動畫。</b></p><p>　　1.4 論文組織結(jié)構(gòu)</p><p>　　本論文分五個章節(jié)安排，從介紹Maya在國內(nèi)以及國際的發(fā)展現(xiàn)狀到介紹Maya大型場景的實現(xiàn)，各章節(jié)的內(nèi)容安排如下：</p><p>　　第一章 主要介紹本項目的背景、國內(nèi)動漫業(yè)的現(xiàn)狀和項目中本人的主要工作。</p><p&g

32、t;　　第二章 介紹了本次動漫項目中劇本的故事梗概，以及展示了美工師給的幾張場景繪圖。</p><p>　　第三章 這章主要介紹了Maya建模中常用的兩種建模方式，Polygon以及Nurbs（Non-Uniform Rational B-Splines）方式。分析了兩種建模方式各自的優(yōu)缺點，以及通過實例的講解展示了兩種建模方式的強大的功能。</p><p>　　第四章 本章重點介紹的是M

33、aya的貼圖功能。其中分為前期的準備工作和貼圖部分。</p><p>　　第五章 本章主要展示項目中本人完成的場景的截圖。并且客觀地分析其中的優(yōu)點以及存在的問題。</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望，將對該項目的特點及重點進行再次陳述，并說明該項目今后的開發(fā)方向以及尚需改善的部分。</p><p><b>　　第二章 場景介紹</b><

34、;/p><p>　　2.1 動畫故事梗概</p><p>　　場景的建立是以一個科幻故事《海域征途》為背景。</p><p>　　3210年，人類已住在火星，但是人類仍十分惦記曾經(jīng)的藍色家園——地球，一直關(guān)注地球以及其他星球的情況。</p><p>　　在火星幼兒園的禮堂里，有一批小朋友被告知必須完成幼兒園安排的任務(wù)才能順利取得畢業(yè)。而任務(wù)的地點

35、就在遙遠的地球，這批小朋友必須解決地球海洋面對的兇殘的鯊魚的過量繁殖而帶來的危機。</p><p>　　主人公納金就是其中一員。他帶著先進技術(shù)和儀器來到地球海洋生活，與海豚娜娜、章魚若琳、海星肯妮、龍蝦艾倫、海螺耶克、海馬艾瑪六人結(jié)為好友，快樂地生活，并且主人公納金運用自己的智慧、勇氣跟鯊魚做斗爭，取得了最后的勝利，納金也獲得了成長，順利地從火星幼兒園畢業(yè)。</p><p>　　動畫中會用

36、到的場景有幼兒園禮堂、海平面的一個小村莊、飛船船艙內(nèi)、太空中等。</p><p>　　動漫的年齡定位在13歲以下，風格為Q版卡通。因此在模型的設(shè)計上不能太過于華麗、現(xiàn)實。而是應(yīng)該以簡略、可愛俏皮的造型為主。</p><p>　　幼兒園的禮堂內(nèi)部場景、飛船的室內(nèi)，飛船的外形，地球上的小村莊這些場景應(yīng)該詳細地制作。場景的風格融入中國元素。層層疊疊的梯田，古稀的榕樹，簡單的斜屋頂小平房，色彩鮮艷

37、的幼兒園禮堂。</p><p>　　2.2 主要場景繪圖展示</p><p>　　圖2-1到圖2-5展示了美工師提供的部分動畫場景的繪圖。其中，圖2-1為幼兒園禮堂的室內(nèi)繪圖。</p><p>　　圖2-1 火星幼兒園禮堂場景圖1</p><p>　　圖2-2是禮堂的演講臺的特寫繪圖。包括了標語、講臺、禮花、麥克風、茶杯等物品。</p&

38、gt;<p>　　圖2-2 火星幼兒園禮堂場景圖2</p><p>　　圖2-3是地球遠景的彩色繪圖。</p><p>　　圖2-3 地球遠景繪圖</p><p>　　圖2-4是操作臺的四視圖，通過四視圖能更好的觀察模型的外觀。</p><p>　　圖2-4 操作臺四視圖</p><p>　　圖2-5為太

39、空飛船的四視圖。模型的手繪圖可以用來更好的了解模型在各個角度的形狀。手繪圖一般不用來作為建模時的比例圖。</p><p>　　圖2-5 太空飛船四視圖</p><p>　　圖2-6為宇宙飛船內(nèi)部的平面圖。包括了座椅、水晶船、柜子等的繪圖。</p><p>　　圖2-6 宇宙飛船平面圖</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)&l

40、t;/b></p><p>　　確定了場景的整體風格之后，將來模型的建立過程中方向就比較清晰了。之后的建模和貼圖都必須按照這個風格制作。</p><p>　　整體風格定好以后，建模的工作就要陸續(xù)展開了。</p><p>　　第三章 建模技術(shù)的研究</p><p>　　3.1 Polygon與Nurbs建模技術(shù)研究</p>

41、<p>　　Maya中的兩種主要的建模方式是Polygon和Nurbs。</p><p>　　Polygon就是多邊形，它是由人們平常印象中的三邊形、四邊形、等等多邊形構(gòu)成。通過Polygon建立的多邊形模型，可以直觀地對各個可控點進行控制，制作和修改時比Nurbs簡單。Maya提供的Polygon功能相當強大，大部分的制作者都喜歡使用Polygon的建模方式[3]。</p><p&

42、gt;　　Maya中的Nurbs建模方式在同類產(chǎn)品中是功能最完善的。Nurbs翻譯成中文的意思是非統(tǒng)一有理B樣條，它的造型總是由曲面和曲線來定義的，因此要想用Nurbs創(chuàng)建一個棱角是很困難的。也就是因為這個特點，Nurbs可以被用來創(chuàng)造各種各樣的復(fù)雜的曲面造型和表現(xiàn)一些特殊的效果，例如高腳玻璃杯、豪華跑車、人的皮膚等等[4]。</p><p>　　Maya中多邊形的建模系統(tǒng)非常完善，并且它不僅在建模方面，而且在貼

43、圖方面，有著更簡捷的方法以及經(jīng)驗的積累。如果所要建立的模型是一個角色模型，那么在貼完圖以后們還需要進行動畫綁定，動畫調(diào)節(jié)，多邊形在這方面有強大的功能支持。再加上多邊形相對于Nurbs在運算速度快、內(nèi)存占用量少方面的優(yōu)勢[5]，因此在本次的建模過程中，主要采用的是多邊形建模方式，部分采用Nurbs的建模方式。</p><p>　　Maya軟件有4個視圖。包括persp，既透視圖，還有頂視圖、前視圖、側(cè)視圖。其中，透

44、視圖是三維的，在這個視圖中，制作者可以隨意的旋轉(zhuǎn)觀察模型的角度，跟現(xiàn)實中的空間感是一樣的。其他的三視圖都是二維的，分別可以從3個角度觀察模型。二維視圖的精確度往往比透視圖高。透視圖存在一個視角差的問題[6]。四視圖的設(shè)計對于方便地、準確地設(shè)計模型是很重要的。例如使用者在透視圖中或者其他兩個視圖中選擇了一部分的點，然而由于視線的遮擋，錯誤的多選或者少選了。這樣的失誤對于建模是非常忌諱的。制作到后期才發(fā)現(xiàn)錯誤，還原將變得極其的困難[7]。&

45、lt;/p><p><b>　　圖3-1 地球遠景</b></p><p>　　“地球遠景”場景整體是一個漂浮在大海中的小島，它可以被分為地面、房子、大海、藍天背景、樹木等。本文的建模首先由地面開始。</p><p>　　首先創(chuàng)建一個20x20的Nurbs平面。采用Nurbs建立地面的原因是Nurbs的模型表面光滑，這比較好表現(xiàn)小島的地形特色。如圖

46、3-2。</p><p>　　圖3-2 Nurbs平面</p><p>　　觀察到在場景繪圖中地面并不是簡單的平面，它的左上角是一個山丘，中間還有一條河流。由于是一個海島，地面的四周明顯的低于中間部分。因此需要對Nurbs平面的點進行調(diào)節(jié)。</p><p>　　Maya在這方面為用戶提供了很強大的筆刷工具。雙擊筆刷工具，打開筆刷的屬性欄，如圖3-3。</p&g

47、t;<p>　　圖3-3 Brush屬性欄</p><p>　　筆刷有5種形式。包括push、pull、smooth、relax、erase。點擊筆刷，選擇需要的筆刷形式，就能輕松地對平面表面進行調(diào)節(jié)。對于地面左上角的山坡，需要加大筆刷的大小，同時按住鍵盤的B鍵和鼠標的中間，然后上下移動鼠標[8]，就能快捷地實現(xiàn)筆刷大小的調(diào)整。河流也可以通過筆刷的方式產(chǎn)生。</p><p>

48、　　為了不讓平面看起來太呆板，需要使用筆刷對平面的其他地方做隨機的涂抹，并且，根據(jù)小島的形狀，調(diào)整小島的邊緣點的位置，否則四四方方的島嶼會顯得不自然。</p><p>　　大致的模型如圖3-4，現(xiàn)在也許覺得這樣的一個模型四不像，甚至有點丑陋，但是后上了貼圖以后這是否會給人帶來不同的感覺呢，后面的貼圖就能見分曉了。</p><p>　　圖3-4 完成的地面模型</p><

49、p>　　美工師提供的場景中，建筑的造型都相對簡單，為了能有一個突出，應(yīng)該在美工師原有的基礎(chǔ)上自己設(shè)計一間房子。</p><p>　　建筑的風格以中國較早的建筑的風格為主，但是由于主題的原因又不能太過于復(fù)雜、豪華，因此，決定以小平房，屋頂采用類似于瓦片房的房頂?shù)男问?，又要有需要一些不同?lt;/p><p>　　房子的俯視圖如下圖3-5所示。</p><p>　　圖

50、3-5 房子的俯視圖</p><p>　　Polygon的建模多數(shù)以原始幾何體開始[9]。并且，建模的原則是從簡單到復(fù)雜。Polygon的建模忌諱一開始建立的原始幾何體就有太多的線。根據(jù)這個原則，首先在俯視圖中建立一個長方體，調(diào)整長方體的長寬到俯視圖的右邊部分大小，高度以適合為準。</p><p>　　接下來為長方體加線，Polygon有多種加線方式，如圖3-6，有Cut faces to

51、ol、Split polygon tool、Insert edge loop tool等等。往往不同的方式都能達到同樣的效果。選擇自己喜歡的工具，例如Cut faces tool，將多邊形分成3份，調(diào)整每份的大小。</p><p>　　圖3-6 Edit Mesh菜單</p><p>　　俯視圖的右下角有一個向下凸起的部分，這時需要用到Extrude工具。Extrude工具在Polygon

52、建模中有著舉足輕重的作用[10]。很大部分的建模都需要用到。Extrude既可以對一個或者多個面進行擴展，也可以對線做擴展。在這個例子中，需要對面進行擴展。在透視圖中，右擊長方體彈出菜單以后，選擇Face，進入面選取模式。</p><p>　　鼠標選擇要擴展的面，然后單擊Extrude，按住如圖3-7所示的藍色箭頭不放，拖動鼠標就能擴展所選擇的面。</p><p><b>　　圖

53、3-7 擴展面</b></p><p>　　擴展效果如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 擴展后的面</p><p>　　左邊部分原理相同。最后的效果圖如圖3-9。</p><p>　　圖3-9 完成的房子底部</p><p>　　建立一個長方體作為房子的墻壁。需要在墻壁上挖一個窗戶。Polygo

54、n有一個Booleans工具，可以對兩個物體取交集、并集或者補集的操作[11]。再建立一個窗戶大小的長方體，如圖3-10的垂直部分。長度任意。放置于窗戶的位置，并穿過墻壁。</p><p>　　圖3-10 兩個相互疊加的長方體</p><p>　　先選擇墻壁，再選擇長方體，單擊Booleans—Difference。Maya會為兩個物體取差集，剩下的部分如圖3-11所示。當然Boolean

55、s還有好多種用法?？梢赃M行各種不同的運算。制作者可以根據(jù)需要選擇不同的功能。</p><p>　　圖3-11 完成Booleans運算后的模型</p><p>　　接下來的幾面墻壁如法炮制。</p><p>　　為了讓房子看起來有厚實感，也更美觀，在墻的交接處、窗戶的四周可以設(shè)置了一些柱子、橫木條。這樣房子的主體就剩下屋頂了，如圖3-12。</p>&

56、lt;p>　　圖3-12 只缺少屋頂?shù)姆孔幽Ｐ?lt;/p><p>　　屋頂?shù)脑O(shè)計考慮了多種方案，例如常見的廟宇式的密密麻麻的小瓦片層疊，制作出來的效果不理想，跟周圍的建筑風格格格不入。最終，決定把小瓦片放大，也就是一個斜面只用少量的幾個片。如圖3-13，這是建模以后整體的效果。</p><p>　　圖3-13 完成的房子模型</p><p>　　房子里的一些小物

57、品，例如桌子，書本。配合場景的整體風格，書桌用簡潔的風格。書本的基本形狀也出來了，如圖3-14，等到后期貼圖以后就能更加逼真了。</p><p>　　圖3-14 房子內(nèi)的書桌與書</p><p>　　圖3-15 操作臺四視圖</p><p>　　圖3-15是美工師給出的操作臺的四視圖。</p><p>　　觀察這個模型，可以發(fā)現(xiàn)模型的左半部分

58、跟右半部分基本是對稱的，除了中間的按鈕以外。因此，中間的操作面板部分要單獨制作。外殼部分只制作右邊的一半，然后再鏡像復(fù)制一份[12]，兩個部分結(jié)合起來，就能成為一個完整的整體。</p><p>　　按鈕部分相對簡單。在由Polygon平面擴展而成的平面上，通過之前的Booleans運算挖出幾個對應(yīng)的孔。然后把制作好的按鈕放入孔中，并調(diào)整位置。</p><p>　　搖桿是用Nurbs的曲線旋

59、轉(zhuǎn)做成的。</p><p>　　在Maya的前視圖中，使用EP線畫出搖桿以及底盤的外輪廓線，如圖3-16。</p><p>　　圖3-16 畫好的搖桿輪廓線</p><p>　　選中畫好的輪廓線，點擊Revolve工具，設(shè)置輪廓線繞著Y軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)制作出來的物體外表面都非常光滑[13]。如下圖3-17，已經(jīng)制作完成的操作臺的平臺部分。</p><

60、p>　　圖3-17 制作完成的操作臺平臺</p><p>　　剛開始制作外殼時無從下手。如果美工師給的四視圖有按照正規(guī)的比例繪畫，就可以在Maya的3個二維視圖中分別貼上對應(yīng)的視圖，建模過程中參照三個視圖來調(diào)節(jié)可控點的位置，模型的制作將會省去一半的功夫[14]。然而美工師給的四視圖只是草圖，比例不成形，因此模型的比對只能通過視覺來判斷了。</p><p>　　操作臺的整體形狀類似半圓

61、。所以在這個實例中，可以使用對原始幾何體圓進行改造的方法。</p><p>　　創(chuàng)建一個圓的原始幾何體，加大細分數(shù)。刪除多余的面。并且調(diào)整邊緣點的位置，如圖3-18。</p><p>　　圖3-18 調(diào)整后的半圓</p><p>　　刪除調(diào)整后產(chǎn)生的多余點，如圖3-19。不能使用鍵盤的Delete鍵刪除，使用Delete鍵刪除點后，雖然點消失了，但是構(gòu)成點的兩兩條邊

62、其實還是互相獨立的[15]。使用Edit Mesh菜單中的Delete Vertex工具，可以將兩條邊合并成一條。</p><p>　　圖3-19 多余的點</p><p>　　選中邊緣的邊，使用Extrude命令像中間擴展。在三個視圖中仔細調(diào)節(jié)每個點相對于其他點的位置。</p><p>　　操作臺頂端的角，采用的是合并的方法。角的模型建立完以后，調(diào)整好角度再與外殼

63、合并。</p><p>　　外殼的一半制作好了。左邊部分只需要鏡像就行。打開鏡像工具的屬性，選擇X軸的單選框，再點擊鏡像按鈕，模型就能沿著X軸鏡像復(fù)制一份。</p><p>　　圖3-20 完成的操作臺建模</p><p><b>　　3.2 模型整合</b></p><p>　　所有的模型做好以后，需要將它們整合到一起

64、，并且調(diào)整模型的位置、方向和大小等，形成一個完整的整體，必要時還要對模型進行修改。</p><p>　　整合的過程中需要對各個部分打包成組。選取要分配到一組的模型，例如一個房子的所有部分，然后按CTRL+G就能打組了。下次要選擇這個組的所有物體時，只需要選中其中一個部分，然后按鍵盤的“上”方向鍵，就能自動選到這個組所有的模型。</p><p>　　需要注意的是，Maya軟件制作過程中存在很

65、多歷史記錄。這使得使用者在進行組級別的移動、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作時軟件并沒有按照預(yù)期的整體的變動，而是各自為戰(zhàn)。產(chǎn)生這個結(jié)果的原因，就是這些歷史記錄在作祟[17]。這時候，使用者需要刪除這些歷史。選中組后，在菜單Edit中，選擇Delete all by type---History，刪除歷史，就能正常操作了。</p><p>　　圖3-21到圖3-23是模型整合后的截圖：</p><p>　

66、　圖3-21 整合后的地球遠景場景</p><p>　　圖3-22 飛船室內(nèi)</p><p><b>　　圖3-23 禮堂</b></p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過Polygon與Nurbs的對比，實例的演示，在建模過程中選擇適當?shù)姆椒芴岣呓５男?/p>

67、率和質(zhì)量。</p><p>　　同一種建模方法，也有各種不同的方式。這需要大量的實踐經(jīng)驗。</p><p>　　整合完以后，就要開始貼圖了。貼圖所需要花費的時間不亞于建模。</p><p>　　第四章 模型貼圖的研究</p><p>　　4.1 貼圖的準備工作</p><p>　　盤觸三維動畫的朋友都有這種體會剛開始接

68、觸的時候最關(guān)心的就是如何把一個物體動起來但是隨著學習的深入就會慢慢的體會到讓一個物體動起來并不難難的是如何讓一個物體真實逼真[18]。</p><p>　　Maya中編輯材質(zhì)主要是通過菜單欄Window中第二項，Rendering Editors，來完成的，里面的選項都是跟渲染有關(guān)的。</p><p>　　打開Hypershade，既超級濾光器，這個一個最重要的編輯、管理、渲染材質(zhì)的窗口。

69、</p><p>　　Hypershade中提供了一些Maya程序編輯好的紋理，更改這些紋理的各個屬性，就能產(chǎn)生各種各樣豐富多彩的紋理效果。這些紋理都是矢量的，也就是不管放大多少倍數(shù)它的紋理都依然很清晰。</p><p>　　盡管這些程序紋理有這樣的好處，但由于它的隨機性、局限性，因此在很多貼圖中，還是要用到位圖才能更好的表現(xiàn)[19]。</p><p>　　場景的貼

70、圖是一個龐大的工程。需要大量的各種材質(zhì)的貼圖，例如石頭的紋理貼圖、草地的貼圖、木頭的貼圖、墻壁的貼圖、金屬的貼圖。并且，每一種材質(zhì)還需要多種多樣的不同的紋理、色彩。</p><p>　　尋找這些貼圖需要花費大量的時間。當然方法也很多，例如可以上網(wǎng)搜索。對于一些特定的材質(zhì)，也可以親身用照相機到各處拍攝。搜集了大量的貼圖以后，貼圖工作也開始緊鑼密鼓地展開了。</p><p>　　Polygon

71、的模型貼圖需要用到UV紋理編輯器。UV紋理編輯器的作用是用來對貼圖的坐標進行調(diào)整。打開UV紋理編輯器。選擇要進行貼圖的模型，例如橋面。</p><p>　　4.2 位圖材質(zhì)貼圖</p><p>　　圖4-1 未貼圖的橋面</p><p>　　圖4-1是還未貼圖的橋面的模型圖。</p><p>　　首先，要為橋面先映射一下坐標。映射的方式還有

72、其他的，例如圓柱體映射，或者自動映射，這些都是比較常用的映射方法。在創(chuàng)建UV的菜單欄中，選擇第一項—平面映射，平面映射坐標，打開平面映射的屬性欄?？梢赃x擇X軸映射，或者Y軸映射、Z軸映射，還有一個也是比較常用的攝像機角度映射。根據(jù)實際情況選擇映射的方向。</p><p>　　這個例子中，需要選擇的是Y軸映射。Maya會自動為該橋面映射坐標，如圖4-2。接下來為這個物體指定貼圖，貼圖也會很整齊地按照這個方向平鋪在物

73、體表面。豎直方向上的紋理會有紋理拉扯的現(xiàn)象產(chǎn)生，這時候就需要用到紋理編輯器進行UV紋理的編輯。</p><p>　　圖4-2 橋面進行平面映射</p><p>　　為橋面貼圖。打開材質(zhì)編輯器，為橋面創(chuàng)建一個Lambert材質(zhì)，用鼠標中鍵拖拽Lambert材質(zhì)球到橋面上，就能將該材質(zhì)指定到橋面。選擇Lambert材質(zhì)球的Color屬性后面的棋盤格按鈕，開始為它做一個貼圖，在跳出的選項中，選擇

74、File。為材質(zhì)球選擇一張合適的圖片。如下圖。圖片的選擇會是一個重復(fù)繁瑣的過程，不同的圖片在不同場合會產(chǎn)生不同的效果，而這時候所需要做的就是根據(jù)自己的審美、并且要配合不同的環(huán)境選取最適合的貼圖，圖4-3是本項目中選定的橋面的材質(zhì)貼圖。</p><p>　　圖4-3 橋面材質(zhì)貼圖</p><p>　　圖4-4 默認的UV紋理</p><p>　　簡單的貼圖以后，橋面的

75、木條的紋理顯得過于密集，如圖4-4的效果，這時需要減小貼圖的Repeat UV的屬性值，也可以通過調(diào)節(jié)橋面的UV坐標來實現(xiàn)[20]。</p><p>　　在UV紋理編輯器中，橋面的UV顯示如圖4-5。右鍵菜單選擇UV，進入UV編輯模式。在這個狀態(tài)下，可以對UV點進行移動，旋轉(zhuǎn)，剪接等等操作，而且對UV點進行操作時不會影響到橋面模型本身的形狀。</p><p>　　圖4-5 UV紋理編輯器

76、</p><p>　　壓縮橋面的紋理，如圖4-6，隨著壓縮的進行，可以觀察到透視圖中，橋面的木條貼圖慢慢地變粗。如圖4-7。</p><p>　　圖4-6 調(diào)整后的UV紋理</p><p>　　圖4-7 調(diào)整后的貼圖效果</p><p>　　貼圖還沒完成。在透視圖中旋轉(zhuǎn)模型，觀察到模型的兩邊的貼圖有明顯的拉扯現(xiàn)象產(chǎn)生。產(chǎn)生拉扯的原因，是由于之

77、前映射坐標時，是從橋面的垂直方向往下映射，因此，橋面的上下點其實是重疊的。UV點重疊造成的后果就是紋理的拉扯[21]。如果重新對整個橋面映射橋面兩邊方向的坐標，那橋面上下部分也同樣會產(chǎn)生拉扯。其實，這只需要在UV編輯器中調(diào)整兩邊的面的UV點的位置。</p><p>　　圖4-8 橋面兩側(cè)的貼圖</p><p>　　透視圖中選擇橋面。右鍵選擇UV。進入UV級別編輯。選取橋面一側(cè)的下部分的UV

78、點，在UV編輯器中，整體平行移動UV點的位置。隨著移動的進行，兩邊的紋理慢慢的清晰起來了。</p><p>　　圖4-9 調(diào)整紋理后的兩側(cè)貼圖效果</p><p><b>　　4.3 矢量圖貼圖</b></p><p>　　水晶床是用了玻璃的材質(zhì)進行貼圖。</p><p>　　在Hypershade中，新建一個Phong

79、球。Phong的高光點比較硬，適合用來做玻璃或者塑料的效果。加大Phong的Cosine Power值，這個值用來調(diào)節(jié)Phong材質(zhì)的反射面積大小，值越大高光點越小。Transparency屬性控制材質(zhì)的透明度。將它調(diào)的最大，既白色。</p><p>　　Phong材質(zhì)有一個Raytrace Options屬性，中文的意思是光線跟蹤。它跟材質(zhì)的折射有關(guān)。光線進入玻璃或者水內(nèi)部時都會發(fā)生折射現(xiàn)象。勾選Refract

80、ions。調(diào)整Refractive Index（折射率）的大小到1.5左右。</p><p>　　渲染時，需要打開全局控制面板的光線跟蹤，并且更改渲染的品質(zhì)到Production quality。</p><p>　　渲染后的效果如圖4-10。</p><p>　　圖4-10 水晶床貼圖效果</p><p>　　4.4 高級材質(zhì)貼圖</

81、p><p>　　草地的貼圖需要用到的是層材質(zhì)。層材質(zhì)是Maya的一個基本的Surfaces材質(zhì)，它能很好的控制一個物體表面的顏色、透明、凹凸、變化等效果。它的特點是可以將多個材質(zhì)進行混合，在表現(xiàn)一些復(fù)雜的紋理特效時會被經(jīng)常用到。它所能表現(xiàn)的材質(zhì)的層次、細節(jié)很豐富。</p><p>　　圖4-11 地面—未貼圖</p><p>　　首先，需要新建一個Layered sha

82、der材質(zhì)。然后，再新建一個Lambert材質(zhì)來控制地面的基本顏色。將該Lambert材質(zhì)用鼠標中間拖動到Layered shader材質(zhì)的材質(zhì)列表里面，這時候Layered shader材質(zhì)中只有一個層，因此所表現(xiàn)出來的效果是跟Lambert材質(zhì)一樣的。</p><p>　　繼續(xù)創(chuàng)建一個Snow節(jié)點。Snow節(jié)點可以用來調(diào)節(jié)一些覆蓋的效果，顯示出一些土地的顏色。Snow紋理屬于3D紋理，3D紋理的像素點是定義在

83、一個空間里的，因此3D紋理所染色的幾何體是沒有接縫的。這是它相對于2D紋理的優(yōu)勢。它的缺點是計算速度相對于2D紋理慢。為該節(jié)點的Snow color屬性添加一張草地貼圖。加大草地貼圖的重復(fù)度為20，這樣草地的材質(zhì)才不會被拉扯。</p><p>　　圖4-12 草地貼圖</p><p>　　為了使Layered shader的第二層不會被第一層完全覆蓋，需要設(shè)置Lambert節(jié)點的透明屬性。

84、如圖4-13顯示，先將snow節(jié)點的surface color屬性設(shè)置成黑色，maya中，黑色為不透明，白色透明，因此，需要添加一個reverse節(jié)點，將snow節(jié)點的顏色取反，然后傳遞到Lambert節(jié)點的透明屬性中。這時候，snow節(jié)點中的黑色部分就能顯示出層材質(zhì)的第二層。</p><p>　　圖4-13 第一層的節(jié)點</p><p>　　接下來就要為層材質(zhì)添加第二層。</p&g

85、t;<p>　　新建第二個Lambert材質(zhì)。將該材質(zhì)設(shè)置為層材質(zhì)的第二層。這一層要設(shè)置的是沒有被草地覆蓋住的土地的材質(zhì)。為該Lambert材質(zhì)的Color屬性設(shè)置一個Marble紋理。Marble紋理是一種隨機紋理，但是隨機之間又有一個主脈紋理。Marble紋理分為兩個顏色，第一個是基本的混雜顏色，第二個是條紋的顏色。由于之前層材質(zhì)的第一層的透明屬性不是嚴格按照黑和白求得，因此表面上會出現(xiàn)密密麻麻的下層的材質(zhì)。很明這樣的

86、顏色讓人看起來不大舒服，如圖4-14。將Marble的條紋顏色設(shè)置為綠色，為的是能減少土地的紋理數(shù)量。土地的比例大小可以通過Vein width和contract屬性進行調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖4-14 Marble使用默認條紋顏色的效果</p><p>　　圖4-15 Marble條紋顏色設(shè)置為綠色后的效果</p><p>　　為Marble的基本混雜顏色設(shè)

87、置一個貼圖。這個貼圖為了體現(xiàn)出沒有被草地覆蓋住的土地的紋理效果，在Filler Color中添加一個三維的實體分型程序貼圖——Solid Fracat紋理。Solid Fracat紋理能表現(xiàn)出一種很混亂的效果，它的紋理隨機產(chǎn)生，加大Ratio屬性值能使得它的黑白明暗屬性更加突出，調(diào)大Frequency Ratio屬性能使它的紋理更細小，細節(jié)更加豐富。</p><p>　　沒有被草地覆蓋住的土地會有一些明顯的凹凸效

88、果。凹凸效果可以由凹凸貼圖以及置換材質(zhì)兩種方法實現(xiàn)。其中，凹凸貼圖是根據(jù)紋理的灰度值來對表面的法線進行擾動，它沒有對表面點進行真實的變換，表面的材質(zhì)點還是不動的。它的作用點是通過明暗關(guān)系、人的視覺上的一種生理特性，從而讓人產(chǎn)生凹凸的錯覺。</p><p>　　置換材質(zhì)跟凹凸貼圖不同，置換材質(zhì)即擾動表面的法線，又擾動表面的材質(zhì)點。材質(zhì)點被擾動以后，發(fā)生了上下的位移，之后又計算移動以后的表面的法線。所以它是一種真實的

89、使表面產(chǎn)生凹凸的方法。一些劇烈的凹凸效果只能通過置換材質(zhì)來完成。</p><p>　　Maya的置換材質(zhì)占用較大的內(nèi)存，需要龐大的計算量，因此對于土地微小的凹凸效果，采用的是凹凸貼圖。</p><p>　　選擇第二層的Lambert材質(zhì)，將Marble材質(zhì)拖動到Lambert材質(zhì)的Bump Mapping屬性中。因為這里所使用的是一個三維程序紋理，因此產(chǎn)生的也是一個三維的凹凸貼圖節(jié)點---

90、Bump3D。將它的Bump Depth的值調(diào)成適合的1.5。</p><p>　　經(jīng)過渲染以后，地面上產(chǎn)生了一些漂亮的不規(guī)則紋理。山坡也有了一些丘陵的效果。</p><p>　　圖4-16 草地的兩層的節(jié)點</p><p><b>　　4.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過多種貼圖方法的介紹，并且列舉了

91、多個實例，由淺入深地講解了各種貼圖方法的優(yōu)點、局限、適合的場合。</p><p><b>　　第五章 場景展示</b></p><p>　　以下圖5-1到5-6展示了本次項目中本人的工作成果。</p><p>　　如圖5-1的地球遠景場景中，可以旋轉(zhuǎn)各個視角拍攝。</p><p>　　圖5-1 完成貼圖的地球村莊近拍&l

92、t;/p><p>　　圖5-2 完成貼圖的地球村莊遠望</p><p>　　圖5-3展示的完成貼圖的禮堂的全景。柔和的建筑風格，粉色以及藍色等顏色搭配，色彩鮮艷，符合幼兒園一貫風格。</p><p>　　圖5-3 完成貼圖的禮堂全景</p><p>　　圖5-4 完成貼圖的禮堂講臺</p><p>　　圖5-5和5-6展示

93、的完成貼圖的飛船室內(nèi)的全景。包括了操作臺、柜子、水晶床。</p><p>　　圖5-5 完成貼圖的飛船室內(nèi)1</p><p>　　圖5-6 完成貼圖的飛船室內(nèi)2</p><p><b>　　第六章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　Maya在國內(nèi)是一個剛剛起步不久的但是潛力無窮行業(yè)，其中動漫產(chǎn)業(yè)更是受到了巨大的關(guān)注

94、和期待。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計期間，本人主要是參與動漫劇本中大型場景的建設(shè)。通過項目中對Maya的自學，熟悉了Maya這個三維動畫制作軟件，積累了大量Maya軟件的建模的方法、經(jīng)驗，以及Maya節(jié)點的知識。</p><p>　　項目中，我完成了大型的地球遠景場景、幼兒園禮堂、飛船以及飛船室內(nèi)的場景的模型建立和模型的貼圖工作?？偟膩碚f，基本上達到了預(yù)期的要求。但是由于時間、人力、資金

95、的原因，場景中還存在一些瑕疵的東西，細節(jié)方面還有很多需要改進的地方。</p><p>　　畢業(yè)之后，我將會繼續(xù)完善這些場景，并且在資金和時間允許的情況下，繼續(xù)動畫中其他場景模型、角色模型的建立，完成動畫接下來的骨骼綁定、角色動畫、拍攝等環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本文即將結(jié)束的這個時候，也意味著在廈門

96、大學的四年的學習生涯也將要畫上句號。四年期間，廈門大學“自強不息，止于至善”的校訓激勵著我不斷前進，也將會繼續(xù)激勵我在人生道路上努力拼搏。</p><p>　　跌跌撞撞地忙碌了兩個月，我的畢業(yè)設(shè)計項目也終將告一段落。點擊渲染，電腦畫面中慢吞吞的吐出的畫面也基本達到預(yù)期的效果，不自覺的成就感在總會欣然冒上心頭。然后由于能力、人力和時間等的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方，例如場景的豐富性方面、細節(jié)的瑕疵方面……數(shù)

97、不勝數(shù)?？墒?，我知道，我們做每一件事情，最終的結(jié)果只是其中一方面，還有更可貴的一點是過程中的收獲。</p><p>　　我很高興能在廈門大學軟件學院講師老師的指導下完成我的本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作。老師提出了很多建設(shè)性的意見，使我收獲良多。在老師的熱情指導下，我也少走了很多彎路。而且，老師豐富的想象力、創(chuàng)新能力給我很多不同的啟發(fā)，是我學習的榜樣。在此，我對姚老師致以最誠摯的感謝和敬意。</p>&l

98、t;p>　　這次的畢設(shè)的過程中，學院為我們提供了實驗室的支持，并且有專業(yè)的小型服務(wù)器可以用來Maya渲染，相比起自己的電腦的配件，節(jié)省了很大一部分的時間。能與研究生學姐學長一起在一個實驗室中工作學習，自己也進步了很多，包括專業(yè)知識，還有做事情的態(tài)度，嚴謹、持之以恒。</p><p>　　我也要感謝和我一起工作的同學，在制作過程中一起探討難題，在失落迷茫的時候鼓勵我讓我對項目一直報有熱情。</p>

99、<p>　　我還要感謝在讀期間授予我基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的老師和助教們。</p><p>　　在開發(fā)過程中，有很多老師、同學及親友給過我關(guān)心、鼓勵和支持，我謹在此表示我的謝意。</p><p>　　感謝所有幫助過我的人們。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］范嶸. 中國

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108、t;p>　　廈門大學軟件學院《畢業(yè)設(shè)計（論文）》中期檢查報告</p><p><b>　　畢業(yè)論文任務(wù)書</b></p><p>　　校外指導教師（簽名） 職稱 </p><p>　　校內(nèi)指導教師（簽名） 職稱 學生（簽名） </