淺淡3DS MAX三維軟件虛擬舞蹈動作的技術(shù)問題

侯自力

摘要：通過科技輔助手段提高教學效率已經(jīng)成為各科目學習者經(jīng)常用到的方法，該文探討了使用3DS MAX軟件制作舞者舞蹈動畫時，涉及的幾個重要技術(shù)方面的問題，分析了用系統(tǒng)兩足人蒙皮制作男女舞者的三維模型、舞步組合分解動作、單一分解動作集合的運動流動畫及連接動畫持續(xù)的時間控制問題，討論了解決這些問題的方法步驟和可行性。

關(guān)鍵詞：三維模型;單一動作;動作組合;運動流動畫

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0202-03

1引言

現(xiàn)如今作為一種體育鍛煉為目的跳舞活動，人們在音樂中伸展身體展現(xiàn)歡樂的自我，成為一種不可或缺的社會風尚，對舞種的風格及基本步的掌握程度，通過現(xiàn)代技術(shù)來學習每種舞蹈動作的組合，如：跟著舞者錄制的視頻反復(fù)播放學習、利用三維軟件使用足跡語言直接描述和編排復(fù)雜的舞蹈時空關(guān)系，開發(fā)模擬新穎的分解動作及組合。利用計算機3DS MAX 、Unity3D等軟件模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界的舞臺場景，制作可共觀賞者在視覺、聽覺或觸覺等感官上來體會舞者的動作，通過虛擬舞臺中舞者的動作利用計算機圖形制作技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多媒體合成等技術(shù)實現(xiàn)舞者的運動仿真，達到學舞者可交互式、沉浸式、720度方向上反復(fù)研磨舞者舞姿技術(shù)的目的。下面重點講述如何使用3DS MAX軟件制作模擬舞者組合動作的動畫，并為日后能在Unity 3D等游戲引擎軟件開發(fā)交互式舞蹈動作學習應(yīng)用軟件，編輯新穎的舞蹈動作等虛擬產(chǎn)品打下基礎(chǔ)?，F(xiàn)將研究3DS MAX軟件開發(fā)分解舞者動作組合操作過程中遇到的幾個重要技術(shù)問題談些粗淺的看法。

2歸納一種舞蹈動作組合順序的名稱

學習舞者優(yōu)雅的舞蹈動作，首先要模仿他們的舞姿舞步以及各種神態(tài)，舞姿舞步學習尤為重要，現(xiàn)以男者身體和腳步引導取名來歸納某種舞蹈組合順序的名稱，如：休閑華爾茲舞常見組合花種，常見動作共有12組：

1）左右旋轉(zhuǎn)組（左橫左進起+右旋轉(zhuǎn)組+退左的右轉(zhuǎn)截+退右的左轉(zhuǎn)+左旋轉(zhuǎn)組+進左的右旋起）;

2）分式右順組（分式右轉(zhuǎn)退+退左的右順/后叉起）2遍;

3）左盤旋組（起步/進右的左旋轉(zhuǎn)+退左的左旋轉(zhuǎn)） 2遍;

4）右兩步轉(zhuǎn)組（分式右轉(zhuǎn)并+兩步轉(zhuǎn)+退右的梭步右轉(zhuǎn)身左進）;

5）異步梭步組（進右的梭步+異步拉女到面對+男左轉(zhuǎn)身退步+左退梭步+分式右順步）;

6）左軸轉(zhuǎn)切克開屏組（退左直步+退右的左轉(zhuǎn)并+左軸轉(zhuǎn)+雙左旋+左軸轉(zhuǎn)+切克+合攏+左開屏）;

7）右擰碎步轉(zhuǎn)開屏組（退右的左轉(zhuǎn)截+右擰/男左腿右甩轉(zhuǎn)+右腿后小擺+右碎步轉(zhuǎn)+右開屏）;

8）梭步造型組（進右的梭步+右箭步+左斜塔步+退右的左旋轉(zhuǎn)）;

9）退或進跑步組（分式右順+退左的跑步+退左的右轉(zhuǎn)、退右的左轉(zhuǎn)+進右跑步+分式右順步）;

10）女側(cè)前后蕩步組（男左箭步右側(cè)女前后擺蕩+原地小兩步轉(zhuǎn)）;

11）女拋腿右退展組（原地小兩步轉(zhuǎn)+女右腿拋出+后退展開步+退右的左順步+轉(zhuǎn)身進右起步）;

12）女右自轉(zhuǎn)組（男后退+牽女左手自轉(zhuǎn)一圈+退左的右順步）。

3 男女舞者模型創(chuàng)建問題

根據(jù)這種舞蹈組合順序的名稱，使用3DS MAX軟件模擬制作男女雙人舞動的動畫，將會涉及的各類技術(shù)問題。模擬動畫中男女舞者，創(chuàng)建舞者的虛擬模型，其好壞依賴建模師的水平。研究開發(fā)舞者的舞步組合動作時，對舞者外形審美不需要做過多的要求，只要舞者模型制作出的動畫能夠準確表達出舞步組合順序就可以，模型的創(chuàng)建技術(shù)一般包括：皮膚、骨骼、骨骼蒙皮、蒙皮貼圖。

3.1 3DS MAX軟件創(chuàng)建男女皮膚、服裝、飾品外形

男女舞者模型創(chuàng)建是實施完成各舞種動作的主體，其外形皮膚創(chuàng)建分為：

1）美工師繪制或拍攝實體的前、頂、左視圖方向上的二維圖片;

2）將一組實體二維圖片導入軟件中凍結(jié)，為創(chuàng)建立體模型做臨摹背景;

3）根據(jù)圖片外形選擇接近實體外形的透明標準體或透明平面繪制實體邊線;

4）使用編輯多邊形、編輯面片、NURBS曲面編輯技術(shù)進行點、線、面逼近實體模型;

5）用實體對稱特點取其1/2或1/4，再通過擠出、焊接、塌陷等技術(shù)編輯立體模型。

3.2根據(jù)皮膚外形用3DS MAX軟件創(chuàng)建控制男女舞蹈運動的骨骼軀干

1）使用角色系統(tǒng)根據(jù)皮膚的外形從軀體與肢體向外添加骨骼連接方法，創(chuàng)建舞者的骨架，同時修改骨骼大小長短，盡量填滿皮膚的內(nèi)空間（見圖1）。

2）使用角色系統(tǒng)根據(jù)外殼皮膚的大小，選擇兩足人Biped中的骨骼、男女型、標準人與其匹配，創(chuàng)建舞者的骨架，同時修改骨骼大小長短，盡量填滿皮膚的內(nèi)空間（見圖2）。

3）利用Cat角色系統(tǒng)根據(jù)外殼皮膚制作積木式的Cat骨架，同時修改積木的長短大小。填滿皮膚的內(nèi)空間（見圖3）。

3.3男女骨骼蒙皮，皮膚封套調(diào)整技術(shù)

1）將舞者皮膚與兩足人骨骼匹配一起;

2）選擇皮膚，修改列表選擇蒙皮或physitue修改器對角色綁定;

3）命令面板蒙皮欄下添加所有的骨骼;

4）皮膚封套調(diào)整（見圖4）。

3.4男女蒙皮貼圖技術(shù)

1）皮膚是有規(guī)律的多邊形可采用多維貼圖材質(zhì)（見圖5）。

2）皮膚是沒有規(guī)律的外形往往采用漫反射貼圖修改列表中uvw展開貼圖（見圖6）。

4舞者舞步組合動作分解及連接動畫創(chuàng)建技術(shù)

根據(jù)舞者舞步組成的各種腳步動作組合的順序名稱，一組一組分解腳步在地面沿舞程線方向的軌跡，調(diào)整舞者個體腳步變換在移動及變向上的技術(shù)問題，根據(jù)舞者模型創(chuàng)建方式不同有所區(qū)分。蒙皮舞者模型創(chuàng)建有骨骼人、標準兩足人Biped（characte studio）和Cat骨骼人方式。標準兩足人分析舞者舞動如行走、站立、跳躍、奔跑、跳舞和運動動作。對于不需要 Biped 接觸地面的移動（如游泳和飛翔），自由形式的動畫比較適合。

下面以標準兩足人分析舞者舞動時的腳步步幅、軀干曲線扭動、手臂伸與縮、頭部轉(zhuǎn)動等舞步組合中涉及的動畫技術(shù)進行描述。

4.1單一動作腳步速率軌跡方向創(chuàng)建

根據(jù)一組動作中每個分解動作參照上面的舞步名稱，由男人牽引女舞者在地面留下一串舞步軌跡，當在視口中出現(xiàn)足跡的位置時，計時將出現(xiàn)在“軌跡視圖– 攝影表”編輯器中。每一足跡都以黃色矩形框時間塊的形式出現(xiàn)，每一塊代表腳踩踏在足跡中的時間，選擇其中任意矩形都可以左右移動并調(diào)整矩形的長度，可以編輯舞者出腳速率、空間的高度。

使用3DS MAX軟件由系統(tǒng)自帶標準兩足人的走步、跑步腳步制作步驟有：

1）導入蒙皮后的舞者模型，隱藏皮膚，選擇骨骼（1）確定默認兩足人是行走或跑步

2）創(chuàng)建足跡窗口確定足跡數(shù)、步幅長度、運行速度

3）根據(jù)軌跡線上的腳步調(diào)整舞者實際步長及運行方向，彎曲/縮放（見圖7）。

4）在“軌跡視圖– 攝影表”編輯器中編輯足跡計時，調(diào)整每個足跡的矩形，拉長或縮短控制腳步移動的快慢。舞者走4步、跑2步的足跡及攝影表（見圖8）。

5）播放運動進行檢查。如果足跡運動不正確，對足跡位置和計時進行相應(yīng)的更改，然后再次激活并播放足跡。反復(fù)執(zhí)行此操作，直至腳部和腿部運動正確。

6）舞者上半身動作，啟用“自動關(guān)鍵點”制作關(guān)鍵幀動畫，通過移動、旋轉(zhuǎn) Biped 身體部位，完成舞者原地

7）離開足跡選擇面板小人 character studio，用混合模式下結(jié)合“關(guān)鍵點信息”卷展欄中的“設(shè)置關(guān)鍵點”工具制作上半身動作。

在足跡被激活時，將創(chuàng)建每一體形軌跡的關(guān)鍵點：頭部、脊椎、骨盆、手臂和腿部。那些關(guān)鍵點形成了動畫的初始草圖。插值時，默認關(guān)鍵點依據(jù)足跡方案形成制作體形動畫所需的基本的最小限度運動。

4.2 舞者腳步軌跡任意足跡插入造型動作

由系統(tǒng)自帶標準兩足人的轉(zhuǎn)換自由變換還可以編輯舞者原地的造型。自由模式制作動畫需要結(jié)合軌跡攝影表模式下完成控制舞者軀體原地反身、起伏、擺蕩、傾斜動作，兩手臂轉(zhuǎn)動、傾斜及頭部變向動畫制作步驟有：

1）在角色攝影表模式下轉(zhuǎn)換方式--插值動畫，選擇動作區(qū)間;

2）攝影表上選擇編輯自由形式，選擇足跡之間的矩形黃框（見圖9）;

3）時間滑塊移動到插值起始幀，手動逐幀設(shè)置舞者每個動作的變換。

4.3 創(chuàng)建幾組動作集合動畫運動流

舞者的表演由一組一組動作連續(xù)組成，每組動作由幾個分解動作制作的動畫完成后，使用系統(tǒng)自帶標準兩足人（舞者）制作完成一組多個動作集合的運動流動畫技術(shù)主要有：

1）分別創(chuàng)建標準兩足人（舞者）每組動作，如：右兩步轉(zhuǎn)組、左軸轉(zhuǎn)切克開屏組、右擰碎步轉(zhuǎn)開屏組，分別保存為.Bip格式

2）導入標準兩足人（舞者）

3）添加運動流各種動畫集合（見圖10）

a. 任選一個骨頭---面板選運動圖標--選運動流圖標。

b. 順次添加腳本（動作名稱）。

c. 播放就可看見三個動作順次沿紅色箭頭展示動畫的運動流。

4）修改兩兩動作之間的時間過度，保持視覺上的連貫性，做完“左軸轉(zhuǎn)切克開屏組”連接“右擰碎步轉(zhuǎn)開屏組”

a. 選擇面板上“左軸轉(zhuǎn)切克開屏組”;

b. 打開過度編輯窗口，過渡開始時間28—35—39;

c. 調(diào)整：長度=5—1，長度越短紅、黃小人越近，見圖11。

5）導出舞者三個舞步組合的運動流.FBX格式的動畫。

5 結(jié)束語

以上通過3dsmax軟件制作系統(tǒng)兩足人蒙皮的舞者作為各組舞蹈動作的主體，分析了舞者表演一連串分解動作的組合動畫制作技術(shù)問題，為將來完成舞者的各組動畫集制作奠定基礎(chǔ)，也為應(yīng)用unity3d軟件設(shè)計鍵盤、鼠標、手柄或可穿式佩戴設(shè)備來模擬控制舞者每個動作積累素材，使完成設(shè)計的模擬舞者舞姿的動作成為可能。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】