浅析三维动画中骨骼绑定的应用

论文总字数：10927字

目 录

1.引言..............................................1

2.动画中的骨骼绑定概述.....................................1

2.1骨骼绑定的概念.........................................................1

2.2骨骼绑定的一般原则.....................................................1

2.3骨骼绑定在三维动画中的重要性...........................................2

3.骨骼绑定在动画角色中的运用...............................2

3.1骨骼的夸张变形在《天降美食2》中的表现...................................2

3.2动画《疯狂原始人》中角色绑定分析.........................................3

4.结合《十八小时》分析骨骼绑定的应用........... ............4

4.1对骨骼创建的理解.......................................................4

4.2对IK与FK的理解........................................................8

4.3对骨骼蒙皮的理解.......................................................8

5.结语 .............................................................8

参考文献............................................................9

致谢................................................................10

浅析三维动画中骨骼绑定的应用

骆夏宁

，China

Abstract：Whether Both at home and abroad, the three-dimensional animation is rapidly developing, quickly replaced the traditional animation, has become the most popular animation. The 3D animation is to express our desired effect by way of animation, the most intuitive feeling is the object of realistic and natural, and to achieve the natural motion, it must be to fully study of human and animal movement law and control their skeletal system. So full of vitality and flexibility, the real perfect three-dimensional animation can not be separated from good bone binding. Good bones bound for animators conveniently regulate the expression of action figures, stationary inanimate objects change into one lively and lovely role, can let the player performance but also gives life, the final animation effect is determined by the skeletal binding. Skeletal binding is an integral part of 3D animation

Key words：3D animation; Bone binding; Application

1. 引言

本篇论文的主要讲述的骨骼绑定在三维动画中的应用，在屏幕上，尤其是三维动画我们经常能看到人物或场景的运动，它们的运动给观众带来逼真的视觉效果，但是在运动中我们并不知道是什么驱使着这些角色在运动，所以大部分观众忽略了骨骼在动画中的重要性。骨骼绑定在一部三维动画中起着至关重要的作用。好的骨骼绑定可以方便动画的制作，人物表现的更赋予生命性，可以让设计师调整人物动作时更加方便快捷。在这篇论文中，作者不光阐述了骨骼的概念、定义及制作原则，也结合了具体的实例来描述骨骼绑定在经典三维动画中所起到的作用,通过具体的实例来告诉大家骨骼绑定在三维动画中的地位及作用。在论文的最后一个章节中，作者结合了自己的毕业作品《十八小时》来阐述自己的制作过程，在制作过程中所遇到的问题以及所对应的解决方案，还有在在制作过程中所要注意的问题。

2.动画中的骨骼绑定概述

2.1 骨骼绑定的概念

骨骼是三维动画中角色在进行运动时的支撑，就像人体在运动时是由骨骼来带着人体完成运动的，而关节则是骨骼的基本组成部分。关节点与点之间组成的部分叫做骨骼，骨骼之间的连接就形成了基本的骨架，但单纯的骨架是不足以带动角色的运动，这就要靠绑定师通过控制器对骨骼的约束来达到骨骼运动的目地。在控制器完成之后，还要对骨骼进行蒙皮， 蒙皮的目地就是将骨骼和模型结合起来，用骨骼的运动是模型的表面产生形变，使之产生一定的动作，这样骨骼才能控制模型。

在一般的三维软件中，如Maya它的其中一个环节就是给已经制作好了的动物、人物、机器等的三维模型设置骨骼绑定系统，这一环节叫做动画，这样就是使角色能够按照动画师的意愿活动起来，为了能更快更方便地调节人物的的动作或者表情。一般骨骼绑定要求绑定师熟悉人类、相关动物、相关机械的运动规律及骨骼生理知识，熟练掌握控制器与骨骼之间的绑定技巧。而骨骼系统是由关节这种元素构成的，关节与关节之间的连接就是骨头。关节和骨骼之间的连接叫做关节链。关节链是指每个关节都只有两个骨头的骨骼;当骨骼中存在多于两个骨骼连接的时候，就称之为肢体链。关节链通常作用于骨骼单项生成的地方，如胳膊、大腿、脊椎，这些都是由单根关节链控制的，没有第三根关节；肢体链通常作用于模型肢体交叉的地方，如脊椎是胳膊、脖子、还有脊椎本身三方面的连接。

2.2骨骼绑定的一般原则

在创建骨骼之前要对模型布线进行分析和观察是否合理。模型不合理的布线会对后期角色的动作调节带来很多麻烦。在绑定之前要将模型的历史记录消除，这样就不会地后期的绑定带来影响。不是所有的模型都套用一套骨骼模式，在绑定之前要考虑角色运动的最大限度，然后选择一套符合角色真实骨骼的系统进行绑定设置。角色骨骼中的每一条骨骼都不是单独存在的，它们之间相互依存、相互影响、相互作用。然而过多或者过于复杂的骨骼系统会让动画师眼花缭乱，过多的操作对象会让动画师浪费大把的时间，从而将原本有趣的工作变得乏味不堪。所以在合理的条件下要遵从用最简单的模式来控制角色。所以只有熟悉掌握角色的运动规律并灵活运用，掌握每个角色的特点，才能实现好的骨骼绑定，否则就像一团麻线找不到头，越绑越乱。

此外，在动画中的角色并不像现实生活里的动物一样，运动起来循规蹈矩。动画中能达到现实生活生无法达到的状态，如角色的变形，一些特别夸张的运动方式，以及一些特殊的效果等，对于这些特殊的状态，在骨骼绑定前都要做好分析，制定最好的制作方案，这样才能在后期制作中达到预想的效果。

2.3骨骼绑定在三维动画中的重要性

三维动画是一种新兴的3D技术，其优点就在于它能做到逼真，自然，完美的视觉效果。3D动画现如今已占据电影行业的一般市场，在屏幕上我们经常能看到逼真写实的角色或场景，这些角色的逼真效果、夸张的表情和流畅的动作已让人分不清着到底是真是假，所以大家才享受欢乐的同时却忘记了是什么在背后操控这这些可爱的角色，就像人一样，在运动时是由骨骼控制并支撑着人体在运动，所以动画角色也是由背后的骨骼在操控着，但是单纯的骨骼在动画中是无法直接的操控模型，所以在骨骼创建后要对要将骨骼绑定在模型上使模型产生形变，从而做出一系列的动作。如果没有骨骼绑定，这些角色只是一些不会动的木偶，是动画师赋予角色生命。好的骨骼绑定可以让动画师方便快捷的调节角色的动作，丰富动画的场景，让角色更赋有生命力，直接影响动画质量的好坏，所以骨骼绑定是三维动画制作过程中最重要，也是必不可少的一部分。

3.骨骼绑定在动画角色中的运用

3.1 骨骼夸张变形在《超人总动员》中的表现

在三维动画中除了基本的动作和逼真的视觉效果，几乎每部动画中的角色都有着各种变形或夸张的动作，甚至发生了在现实生活中根本无法达到的形变，这些动作或表形的表现不仅为为动画添加乐趣，给观众带来视觉盛宴，更能有效的表达动画角色的情感，为动画情节带来一定的转机。如在动画《超人总动员》中，如图一超人妈妈和自己的两个孩子即将坠入海里，妈妈为了救自己的孩子瞬间将胳膊伸出了数倍之长，这是在现实生活中根本无法实现的，但是这是为了剧情的需要，也是符合超人这个身份的拥有的技能，如果没有这个夸张的动作，动画剧情就无法继续，也不能将超人这个身份的技能展现出来。就像图二中妈妈在降落的过程中，为了不让自己的孩子受伤，将自己的身体变成了一个降落伞，这个在现实生活中无论如何让是不能实现的，但在动画中这以夸张的变形，不但展现了创作者的脑洞大开，而且在为这一部动画的情节增添了亮点，使呆板无趣的动画角色增添了乐趣，变得有血有肉，丰富观众的视野，所以夸张变形在动画中也是必不可少的。很多动画中夸张变形的动作是来源于生活，但是高于生活，很多在现实生活中受到限制的动作，在三维动画中你都可以通过骨骼绑定的夸张变形来表现出来，只有你想象不到的，没有表现不出来的夸张变形。

夸张变形在动画中是十分常见的，几乎每部三维动画中都存在动画角色动作的夸张变形，除了动画角色中动作的夸张之外，很多动画角色的本身就是由一定的变形得到的，就像《超人总动员》中父亲的角色，“鲍勃”他宽大的下巴就占据了头部的一半，整个上身宽大有力，而腿部却很细，如果在现实生活中根本就无法像正常人一样行走，但在动画中就可以表现出来。虽然动画角色是夸张变形，但是他的行为举止还是依照现实中人作为参考，只是在正常的骨骼绑定之下增添了变形夸张的结构，但是这一切的夸张变形都是制作者在绑定之前预想到角色运动的最大值，在角色骨骼绑定的时候将这个最大值考虑进去，这样才能在最后的动作调节中达到最终想要的目的。

图1 《超人总动员》 剧照 图2 《超人总动员》 剧照

3.2 动画《疯狂原始人》中角色绑定分析

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