三维游戏角色动作制作方法探讨

【摘要】三维游戏是当前的主流游戏形式，美轮美奂的画面既真实又富有层次感，通过三维的运用，可以极大的拓展游戏操作空间，让玩家拥有立体感的丰富体验，尝试诸如空间飞翔等新鲜玩法。与这种升维效果相对应，三维游戏动画的制作过程也充满了全新的探索，一名合格的动画师，必须深谙三维动画原理，对物体的运动规律有着深刻的认识，善于运用那些日新月异的制作软件，广泛涉猎艺术类各个学科，更要了解电子游戏这一独特平台，甚至是仔细了解各个年龄阶层玩家的心理活动。随着资本的注入和市场的放开，三维游戏和其他计算机技术一样都有了长足的进步，风格和形式也在不断更新，从业者不但需要紧随时代的脚步，也要静下心来踏踏实实的钻研动画制作本身的技巧。本文希望能够深入浅出的介绍三维游戏动画制作流程及方法，通过模拟分析来向新进者展示本领域的魅力，与从业者进行技术交流学习，分享以往工作、教学经验，以及提供思路供大家探讨。

【关键词】三维动画;游戏动画;角色制作

从宏观来看，作为三维动画的一支，三维游戏动画同样有着固定的制作环节，包括游戏原画设定、模型和贴图制作、角色绑定、动作设计、游戏特效、程序导入引擎等等，在本文中将重点介绍角色绑定和动作设计的流程以及相关知识，了解三维游戏动画中角色动作设计的特点。在这部分的制作工作中，主要知识点包括：骨骼适配模型研究，蒙皮的核心概念和命令操作技巧，运动拆分動作的思考，动画的编辑和力的运动原理，物体运动节奏的掌握等等。那么细分三维动作有三个基本流程：骨骼设定、蒙皮设定、动作制作。

1. 骨骼的创建及方法

三维动画制作包括诸多环节，骨骼设定就是其中重要组成，它将建模和动画串联起来，点石成金般地为静止模型赋予了创作的可能。根据剧情的需要，动画师需要为模型配置操控方案，结合各种相关技术，设置一套便于控制的骨骼系统，这样动画师就可以进行动作设计，动画师操作角色动作的过程其实就是在控制模型的骨骼。所以无论是初学者还是经验丰富的动画师在做三维动画时，要在脑海里模拟出一个动态的骨架，时刻回顾每一个动作设计是否符合动画运动规律，是否有不合理的地方，跟现实事物进行比较，不要突兀。假如要制作人物动画，根据人类骨骼和肌肉特点，各个关节的运动方向和幅度都是受客观约束的，如果不加入夸张效果，应该和现实人物想差不多才合理。

骨骼适配模型方法：①调整骨骼之前，要冻结模型，我们从设置里拉一个BIP骨骼，然后把骨骼匹配到模型的相应位置。Cs系统是角色动画所用的一套系统，要想移动骨骼，不可以选一个骨节来移动，要选择中心点，也叫做置心点来操作，因为骨骼和置心点有层级关系和父子关系。②进入编辑模式，选择骨骼，打开软件运动面板，BIPED卷展栏下激活小人图标，这要在归到坐标原点之前操作，然后选择置点，归零xy轴，③进入骨骼构成界面，右边是组成骨骼的参数设置，要先设置各关节数目，骨骼左边做好可以拷贝到右边，人物体型也通过各种移动、旋转和缩放对位各个骨点位置，将骨骼和模型进行匹配，所有视图反复检查骨骼匹配模型位置是否正确，检查无误以后，退出编辑模式。

2. 关于蒙皮的讲解

模型和骨骼是两个独立的个体，中间的纽带便是蒙皮，这样在操控骨骼的时候，模型就可以随之运动，每一个蒙皮的点就将影响周围的骨骼。蒙皮的工作量是比较而且繁杂的，但是蒙皮的好坏会直接影响最终动画效果。说到蒙皮技术首先要对蒙皮含义和重要性做一个简要概述：当我们拿到一个模型的时候，建一个与之匹配的骨骼，但是骨骼匹配好之后，要想让模型动起来，需要一个非常重要的驱动环节，这就是蒙皮，专业术语称之为：skin。在很多动画公司的业务单元划分，蒙皮单列为一个组，其在三维动作中的重要作用可见一斑。

下面介绍蒙皮的具体操作和技巧。点选菜单栏选择skin，在parameters中选添加骨骼，请注意，这里是添主要骨骼，不要添加nub虚拟体，添加好后按select点选中，这样骨骼就链接到模型上了。原来两个完全独立的个体，现在经过链接而成为一体，之后便可以按照模型来设置骨骼各个关节位置和匹配合理位置了。其实绑定还有很多方法，但SKIN是绑定里效果最好的，现在在人才市场上，好多应聘者只会动作不会蒙皮，觉得蒙皮特别难，其实它只是相对繁琐，需要细心。

3. 动作制作理念的介绍

动作制作是要逐帧制作的，一秒中要有24帧，人的眼睛在观察动态效果的时候会有视觉残留，24分之一秒之内不会消失，利用这一原理就会给观众一种流畅的视觉效果，无论传统动画制作还是三维游戏动画制作都是一张张图片切换的过程，当切换的速度和时间达到了标准要求，就形成了动画。动作设计比较重要的两个关键环节一个是时间节奏的把握，还有一个就是动作形态的掌握。

时间的把握也就是对节奏的把握，这关系到很多方面，在经典物理知识中，速度等于长度和时间的比值，动画场景是画面式的，加上适当夸张效果，可以很轻易的比较出两个角色的速度快慢，同样一段距离，速度快的角色用时短，反之亦然。具体到三维动画制作方法，其实就是通过控制时间轴来控制速度，当角色配置的帧数少，那么就能突出速度快或者力量大的特点，如果角色这段动作的帧数很多，那么看起来就会很慢，甚至达到慢动作的夸张效果。通过观察现实生活，可以了解到所有运动事物都是基于其自身生物或者机械特点的，不存在客观上不允许的行为出现，即便是稍微的改动也会显得很是怪异，例如动作、语速等该快的地方慢了，该慢的地方快了，整体的动作、表情和语言等都会让人感觉到非常不舒服，也会有不顺畅的感觉，所以平时生活观察中我们要非常细分，把时间节奏把握的恰如其分，这样才能使动作顺利而让玩家和观众感到很舒服。

另一方面，动作形态的把握也就是pose的把握，同样非常重要，制作效果的好坏是基于一系列理论基础之上的，这些理论包括动画运动原理，经典物理原理，作用力与反作用力，各种艺术学科理论和动画十二条运动规律等等。众所周知，角色动作的实质是骨骼运动，了解角色和现实类似生物的骨骼特点是动画制作的前置工作。以人体来举例，有如下几个主要关节：颈关节、腰关节和四肢关节，通过操作这些关节，可以实现人体各个部分的前后移动、弯曲和扭转，控制住这些主要的关节部位，也就能够实现动画师对于人物角色的动作设计目标了。在实际操作过程中，要根据各个部分骨骼可能的动作幅度去刻画，不能违反生理规律，否则既不美观也不和谐。即便是使用夸张创作形式，也得是承接上下文的合理安排，太多的突兀表现并不能体现特立独行，只会让动画效果变得很怪。

动画角色生活的场景虽然是在电脑画面里，可在那个世界也一样存在着物理规律，比如说平衡。通过观察冬奥会速度滑冰比赛，可以看到运动员需要不断地改变身体倾斜角度，这就是在调整重心，目的是保持平衡，在足球篮球赛事中，运动员摔倒的时候，解说员往往会说他失去了平衡。可见平衡是维持角色能够做出合理动作的基础，假如重心不稳，角色应该及时的调整姿态，否则就显得很怪异。动作的表象是肢体、部件的运动，而动作的核心是重心的变化，两者必须相辅相成、表里合一。以运动员跑步为例，无论速度快慢，运动员的跑步姿勢大致相同，即身体前倾，双腿交替前行，上肢根据腿部节奏来回摆动，时刻保持重心在一条直线上并向前移动。跳高运动员在比赛时，从起跳到越过栏杆到落下是一条抛物线的，那么重心就应该沿着这条抛物线运动，身体其他部位需要配合重心做动作，否则就会导致重心偏移而碰掉栏杆。

另外一个需要考虑的物理规律是物体之间的相互作用力。运动是基于作用力产生的，当物体受到作用力时，相应的也会遇到阻力，只要作用力大于阻力就可以产生运动，同时施加作用力的一方也会接收到相同的反作用力，当作用力变大，物体运动就会加速，反之亦然。那么在设计角色动作时候，如果想要加速，可以通过作用力加大或者阻力减少来表现，比如描绘游泳比赛的动画，要将运动员的肢体动作控制在流线形，像鱼一样向前涌动，这是为了表现阻力减少。还有惯性也是一个重要参数，事物是不可能从高速运动突然静止的，合理的缓冲过程必不可少，那个这个缓冲过程就要体现出阻力增大、作用力减少的过程。

4. 结语

作为三维游戏动作的制作，一方面有游戏的特征，适当的超越现实，才能达到游戏所需要的表达力度，另一方面要遵守动画创作时应用到的各种理论知识，尊重客观事实，处理好动画中的动作姿态和节奏。在制作过程中，骨骼、蒙皮和动作一脉相承，环环相扣，充分掌握操作技巧，借鉴其他优秀作品的闪光点，坚持遵守动画运动规律，精益求精，另外还需要表演方面的训练，充分融入所塑造的角色，才能做出生动的、令人信服的角色动画。

参考文献：

[1]丁新慧，张锦华.三维动画制作课程教学方法改革探索与实[J]，2012，09：37.

[2]刘洋，郭荧飞.三维角色动画制作关键技术的几点探讨[J].工业设计，2016（08）：87.

[3]张兴华，孟艺.浅析运动规律在三维动画制作中的运用——三维角色的行走动画[J].艺术与设计（理论），2013（03）：102.

作者简介：赵雪，吉林人，助教，硕士，研究方向：数字艺术。