[三维动画设计与制作]毕业论文

河南职业技术学院

毕业设计（论文）

题目《三维动画设计与制作》

河南职业技术学院 信息工程系

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）指导教师评阅意见表

摘要

本文从三维动画短片的视觉效果出发，对动画短片中涉及的三维动画制作，

后期特效制作方法进行了详细的阐述，并解析归纳了适用于短片动画的，相关三

维动画及其后期处理的制作方法，总结出为达到该动画短片视觉效果可行的制作

解决方案。结合该短片的特点，提出了为达到预期效果使用到的处理方法。

随着国内3D 产业的快速发展，政府相关部门也在大力宣传发展3D 产业，全

国3D 大赛秘书长、3D 动力总裁鲁君尚表示，目前国内3D 人才的缺口超过千万，

其中制造行业对3D 应用人才的需求缺口最大，约为800万人。相对于人才紧缺问

题，国内3D 软件技术、产业链的完善和资源整合等问题同样急需解决。 相关调

查显示，如今动漫行业许多高薪职位，像游戏动漫设计总监年薪可达30万元左右，

但还是有价无‚货‛。我国游戏动漫产业的迅猛发展急需大量高级游戏3D 动漫设

计师人才。 相关调查显示，如今动漫行业许多高薪职位，像游戏动漫设计总监年

薪可达30万元左右，但还是有价无‚货‛。我国游戏动漫产业的迅猛发展急需大

量高级游戏3D 动漫设计师人才。

三维动画是伴随着计算机技术和多媒体技术的飞速发展而产生的新型动画艺

术。它是继传统二维动画、泥偶动画之后而产生的新型无纸动画。它借助于计算

机平台，实现了动画制作形式的又一大跨越，使得三维动画成为一个无所不能的

梦幻王国，由于其技术的精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于

建筑、医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术

能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画不仅可以用于

广告，而且在电影电视剧的特效制作、特技、广告产品展示、片头等方面也应用

的非常广泛。三维动画业是新兴行业，综观三维动画的发展历程，相信不久的将

来，三维将进入千家万户。 本课题全面考察学生几年来大学所学的动画、影视专

业知识以及动手实践能力。在三维动画以及影视方面的各个技术环节上积累实战

经验。

关键词：三维 动画 Autodesk Maya Adobe After EffectsCS4

第一章 引言

漫画是在纸上的, 是人画出来的, 可以是彩色的, 但普遍是黑白的, 而卡通是电

视上看的, 是在银幕上的东西, 会动的这是漫画。

讲漫画，须先讲漫画的来源和艺术特性，再讲创作方法。

漫画这种绘画形式很早就有。画家作画时，有时因心有所感，想说，就会画

出来。早在我国明朝时期(1366年—1644年) 时期，李士达就拿驼背人开玩笑画了

《三陀图》，那就是漫画。但那时还没有‚漫画‛这名称。

人说什么，总想加以强调，话说得很夸张，画出来就显得滑稽有趣。这就形

成了漫画的两种艺术特性：一是当话说的，即有语言功能；二是谐趣性，即滑稽、

幽默或讽刺，而幽默和讽刺同样是滑稽的。

我国长期处于封建时代，人说话受约束，所以漫画不可能流行，因此罕见。

直到17世纪末期，英国摆脱了封建势力的约束，印刷技术又发展得很快。英国画

家开始用画对时事作评论，报社把这些画制版印在报纸上，通过报纸广为传播，

引起了读者的重视，这种画也就成为绘画艺术中的一个特殊性质的品种，后来有

人把其称为CARTOON ，音译‚卡通‛，又译为‚漫画‛。与此同时，英国还出现了

专业的漫画家，称CARTOONIST 。我国在20世纪初才见到外国漫画，那时皇帝刚

被打倒，漫画才开始流行，并出现我国的漫画家何剑士、黄文农和丰子恺等。

而动画，是指在电视上看到的东西。总之一句话:漫画是在纸上出现的, 不会

动, 而卡通是在屏幕上的动画, 是会动的, 而卡通(动画) 是通过漫画而创造出来的。

动漫，它是一个新名词。

浙江工商大学日本所网站‚日语聊天室, 曾经就此问题展开越洋讨论。由于中

日双方使用日语沟通，遇到的第一个障碍便是‚动漫‛的日语译法。 动漫‛爱好

者都知道，‚动漫‛作为一种流行文化，发源于日本。但我相信大多数人不会知道，

其实在日本至今还没有‚动漫‛的概念。，动漫‛是中国独创的词汇，台湾出身而

入日本国籍的‚原先生‛在讨论会上一语道破：‚日本人不说‘我喜欢动漫’，只

说‘我喜欢漫画’。‛原先生从小生活在日本，他的发言是有根据的。动画起源20

世纪初的美国和法国，是将静止的单幅图片链接成具有动感的连续画面的一种电

影技术，随着迪斯尼乐园的成功推广而风靡全球。日本早期的动漫追随欧美，用

作宣传广告或采用历史题材，尚缺乏‚漫画‛的要素，所以称作‚动画‛，与中文

‚动画片‛意思相同。‚动漫‛与‚动画片‛的最大区别在于一个‚漫‛字，‚漫

画‛在日本是一种独特的文化，不仅面向儿童、青少年，大学生几乎人人迷恋各

种档次的漫画，甚至连公司的白领也常常在上下班的电车上沉湎于漫画杂志。日

本漫画——尤其是连续漫画的画面，突破传统‚动画‛的格局与技法，几副画面

重叠在一个框架内，画面内插入对话，平面构图中隐含动感和音响要素，现在我

们所说的日本‚动漫‛，绝大部分是杂志漫画的音像化制品。从这个意义上说，与

‚动漫‛最接近的日语应该是‚漫画‛。不过，中国的‚动漫‛不是日本漫画的翻

版，作为一种大众文化载体，其含义更加广泛。不仅包括静态的漫画杂志、书籍、

卡片，还包括动态的漫画音像制品，甚至还包括漫画的周边产品和cosplay （模

仿秀）之类。再到中国的‚动漫‛，这种风靡世界的大众文化在传播过程中不断丰

富内涵，在中国形成一个新的增长点，何去何从，拭目以待。

还有象这个哥哥所说的：‚ 动漫是一种心情, 它是我们无奈的生活在这个充满

压力的社会里的解压密码. 毕竟你就生在这个地方, 学习, 就业天天在你眼前晃来

晃去, 想避开不太可能. 换到动漫心情时就不一样了, 这里没有世俗的喧嚣, 没有师

长们挑剔的眼光, 没有妈妈的唠叨, 也没有陌生人的忽视……总之没有在现实社会

中会给你带来压力的因素. 进入这里之前, 你只需要作一项准备:放松, 放松你的神

经, 暂时把不快的事情放开, 去体验与自己完全不同的经历就行了. 其实在动漫里

也有现实中的成分, 有活生生的人, 也有大千世界中的飞禽走兽, 发生的故事有很

多在真正的世界里也出现过, 之所以还去看, 就是因为看到同样的事情, 感觉不一

样, 借一句名人的话说, 就是‚源于现实, 有高于现实‛. 明知道那里面的都只是人

为设计出来的情节, 可看过的人又有谁能说出, 完全没有被那错综复杂的情节吸引

过, 没有被其中某人或某事打动过?

这是一种潮流？？对这是一种潮流！！

第二章 相关软件介绍

2.1 Autodesk Maya 介绍

Autodesk Maya 是美国Autodesk 公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用

对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya 功能完善，工作灵活，易

学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。Maya 集

成了Alias 、Wavefront 最先进的动画及数字效果技术。它不仅包括一般的三维和

视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运

动匹配技术相结合。 Maya可在Windows NT与SG I IRIX操作系统上运行。在目

前市场上用来进行数字和三维制作工具中，Maya 是首选解决方案。 很多三维设

计人应用Maya 软件，因为它可以提供完美的3D 建模、动画、特效和高效的渲染

功能。

2.2 After Effect 介绍

After Effects是Adobe 公司推出的运行于PC 和MAC 机上的专业级影视合

成软件，也是目前最为流行的影视后期合成软件。After Effects拥有先进的设

计理念，与Adobe 公司的其他产品Photoshop 、Premiere 和Illustrator 有着紧

密的结合。

Adobe After Effects 适用于从事设计和视频特技的机构，包括电视台、动

画制作公司、个人后期制作工作室以及多媒体工作室。而在新兴的用户群，如网

页设计师和图形设计师中，也开始有越来越多的人在使用After Effects。新版

本的After Effects 带来了前所未有的卓越功能。在影像合成、动画、视觉效果、

非线性编辑、设计动画样稿、多媒体和网页动画方面都有其发挥余地。属于层类

型后期软件。

Adobe After Effects 6.5 软件继续为用于电影、录像、DVC 和 Web 的动画

图形和视觉效果设立新标准。 After Effects 提供了与 Adobe Premiere Pro、

Adobe Encore DVD、Adobe Audition、Photoshop CS 和 Illustrator CS 软件无

与伦比的集成功能，为您提供以创新的方式应对生产挑战并交付高品质成品所需

的速度、准确度和强大功能。

After Effects 6.5 有两个版本：After Effects 6.5 标准版提供核心的 2D

和 3D 合成、动画制作和视觉效果工具。 After Effects 6.5 专业版包括 After

Effects 标准版中的所有功能，另外还提供了动画跟踪和稳定化功能、先进的索

引和变形工具、30 多种附加视觉效果、粒子系统、脚本、网络成像、每信道 16 位

彩色、额外的音频效果，等等。

Adobe After Effects 是一款动画和视觉效果的编辑工具。为您的电影、视

频、DVD 及网页制作增添动画和视觉效果。Adobe After Effects 让您在视觉创

新上得到快速、准确的效果!

After Effects 是由Adobe 公司出品，和Premiere 同属视频编辑软件，但是

它与Premiere 又有所不同。

After Effects主要用于处理的视频文件或图象文件，它可以在视频片段上

创作许多神奇的效果，例如抠像、局部透明、文字旋转、按路径移动文字等，经

过处理的视频片段或图象文件可以重新生成视频文件。After Effects和

Photoshop 一样具有层的功能，用户可以在无限的层上添加各种效果和动作，可

以这么说，After Effects就是视频处理上的Photoshop 。

可以这么认为，After Effects是一个前期的软件，使用它可以对采集的视

频文件、三维软件生成的动画文件进入深入加工。Premiere 是一个后期的软件，

它可以把 After Effects 处理过的多个视频文件，使用多种蒙太奇的手法连接成

一个视频文件；或者使用一定的抠像方法，将多个视频文件叠加在一起。生成复

杂的效果。

After Effects是一个专业性较强的软件，据悉中央电视台的有些节目片头

和广告是用它制作的。它的价位很低，效果却非常好，在某些方面可以同工作站

级的视频处理软件和专用的字幕机相媲美，使用它可以组成性价比很高的视频处

理系统，适用的范围非常的广泛。

第三章 设计

3.1 剧本设计

该剧本的设计理念就是符合动画的运动规律。结合人们喜好，设计出一个可

爱的小兔子在大草原上玩耍的小剧情。可爱的小兔子东张西望的向前走着，不知

在哪飞来一个垃圾团。刚好落在小兔子的面前。小兔子低头弯腰向下看了一眼。

然后，很快的捡起了地上的垃圾扔进了路边的垃圾桶里。然后，就开心的回家了!

以下是剧本的分镜头：

场景一：

小兔子在长满了绿油油的草地上东张西望的走着，漫无目的。 场景二：

小兔子刚好走到垃圾桶旁边时，不知怎么的一个不知名的垃圾团从远处飞来，落

在了小兔子的面前。然后，小兔子向下看了一眼。又看了下旁边的垃圾桶，想着，

可能是谁扔垃圾没有正好投到垃圾桶中。

场景三：

小兔子弯腰捡地上的垃圾团，随手扔进路边的垃圾桶里。

总结：很简单的的一个三维动画，无声。告诉人们，爱护环境，讲究文明。

3.2 角色设计

根据剧本要求，就在网上下了张小兔子的三视图，最后，把这三张图导到

MAYA 中，用建模的方法，建了个简单的低模小兔子。下面是我的设计图：

图3-1 角色设计

3.3 场景设计

也是根据剧本设计需要，建一个简单的地面（polyjons 面片），用圆柱挤压，调点，加线等方法挤出成一个垃圾桶。

第四章 动画制作

运动是动画的核心，要让一部动画生动起来，必须要让角色的动作流畅而自然，符合一定的规律。

动画的制作一定要小心，例如调人和动物的步行不要莫名其妙地出现滑步、左右脚交叉，在平地里行走脚步却陷入地面。角色各个关节的动作，不是同一时间开始和结束的。角色的动作要调出弹性，就得会做帧偏移。简单的说就是先一起K ，再移动曲线，让它们有先后顺序。角色运动，所有关节都会随之而运动，分别只是幅度、方向、速度和先后顺序的不同，3D 动画特别讲究角色运动的合理性，所以尽量不要出现僵硬的动作，要有牵一发而动全身的思维模式。

如何了解角色动作的真实运行情况，最简单的办法就是自己先模拟一次，在调动作的时候，如果遇到困难，有想不明白的地方，就对着镜子自己把那些动作做几遍，仔细看看。

Maya动画的基本属性包括：Translate （转化）、Rotate （旋转）、Scale （缩放）等，经常用的属性，在学习Maya 初期，根据这些简单的属性控制，可以做一些小球弹跳类的简单动作。随着学习的深入，我在做一个物体或角色的动作时，就要考虑到物体的运动规律了，比如，当我需要让物由A 位置移动到B 位置，根据需要的时间在时间线上Key 帧。在Maya 默认状态下创建关键帧时，关键帧与关键帧之间是匀速变化的，这就导致物体从一个关键帧到下一个关键帧也是匀速的，好在Maya 会在运动状态变化时自动平滑这种变化，小球从A 到B 再到A 位置，那B 就称之为一个接触点，这个接触点会在默认的情况下会被Maya 平滑掉，所以在不做任何修饰的情况下，小球动画会那样运动。 但真是的情况并不是这样，而应该像图一样，从A 到B 是一个加速的过程，接触点达到最高速度，然后突然弹起，最后回到A 位置速度降到最低，那么BD 的位置和时间是决定变化过程的关键因素。可以在时间轴上使用Tangents ——Liner 命令，对于动画师来说，这是非常考验基本功的技巧，初学者在这会遇到一个非常大的问题，明明是添加Tangents ——Liner 为了是动作更柔和自然，但往往到最后不但帮不了你的动画，反而让你的动画变得越来越乱，最好配合着动画曲线来做动画。

动画曲线是一种表示运动属性随着时间变化状态的线条图形，可以通过改变动画曲线的形态来对模型进行修改，在高质量的动画中，动画曲线对动画的终的

结果好坏起着至关重要的作用。

随着学习的深入，为了方便一些复杂的模型动作的调节，Maya 可以为模型绑定骨骼。在动画中表现最多的是人物的动作，虽然日常生活中的一些动作虽然有年龄、性别、体型等方面的差异，但基本的规律是相似的。所以，研究和掌握人物动作的一些基本规律也就十分重要。

4.1 模型制作

场景建模，也就是一个简单的地面，Polygons 平面。用圆柱挤压，变形，调点、线、面等方法做一个垃圾桶。还有饮料瓶子。

人物建模，各种挤压，变形，调点，调线，调面等方法建一个卡通的小兔子。

模型：

模型建造有很多方法，个人爱好不同，方法也各不一样。但最主要的还是建一个基本物体挤出大体模型。如下：

图4-1 初模

图4-2 角色模型

图4-3 地面

图4-4 垃圾桶初模

图4-5垃圾桶

4.2 模型绑定与蒙皮

绑定，首先想到的就是骨骼，人在有骨骼的情况下才可以支撑人梯，才可以做一系列的运动，在MAYA 里骨骼这一栏，包裹了骨骼，皮肤也就是蒙皮。如下图：

图4-6 界面图

然后，对所作的模型进行绑定。创建骨骼，控制器，平滑蒙皮等工作。点击Joint Tool 创建骨骼，按照人体结构和要运动的情况，添加控制器，创建一些需要的命令，按照一步步的步骤，进行绑定加入控制器，创建IK 与FK ，控制器方向等工具，添加手部骨骼，脚步反骨骼。这里要注意的是骨骼的方向，和IK 的方向，做好每一步，为以后的运动绑定做好基础。

下图是该模型的骨骼绑定与控制器的添加:

图4-7 骨骼绑定 图4-8 控制器的添加

4.3 刷权重

刷权重就是给骨骼加上皮肤，规定每根骨骼的所控制的皮肤范围，以至于动作的规范和流畅度。不至于变形。在MAYA 中刷蒙皮的工具如下：

图4-9 界面图

图中所标出的就是最常用的刷权重工具，在这里选中每一根骨骼进行刷权重。下面开始绑定蒙皮，命令在Animation 里Skin 菜单中Bind Skin下的栏中 Smooth Skin下图：

图4-10 界面图

选中骨骼加选蒙皮，点击上述命令，绑定后，骨骼的颜色将发生变化，区分是否绑定骨骼。绑定完之后刷权重，按照上述工具Paint Skin Weights Tool刷制。

图4-11 Maya截图

这里刷权重比较麻烦，根据动作的幅度及变化起刷。选中每根骨骼看他包括的范围，黑的表示区域无影响，白的属于它的范围，过度范围约束依次减少。工具中包括四种刷权重方式，有Replace Add Scsle Smooth 四种不同的工具，达到更好的效果。Value 的值是1时表示全白，0时全黑，这样调节简便不繁琐。

下面几幅图是小兔子各个骨骼的权重影响图：

图4-12 耳朵权重

图4-13 头部权重

图4-14脚的权重

图4-15 手与胳膊的权重