基于3D Max的民族手工藝品結構剖析動畫演示

蔣建輝，李道慧

（廣西師范學院計算機與信息工程學院，南寧 530299）

0 引言

繡球，是壯族人民世代相傳極具廣泛性和普遍性的民間手工藝品。長期以來，商業對繡球的關注聚焦在繡球的刺繡藝術和圖案的寓意上，對繡球的結構關注較少或沒有關注。利用計算機的3DS Max軟件，制作繡球分解與合成動畫并展現出來，可以幫助人們從結構的觀點去觀察和思考繡球，從而拓展繡球作為旅游商品的市場視角，啟發繡球手工藝品的文化傳播和營銷思路。

繡球制作的3D動畫展示，通過將一個繡球拆解為球瓣，再將球瓣展開成平面，最后逆向將零件還原成一個完整的繡球的3D動畫過程，展示了繡球零件的基本幾何圖形，清楚表現零件之間的穿插關系以及比例關系。達到讓觀者對繡球的制作過程、內部結構有一個直觀認識的目的。

以下將從真實繡球的結構，3D建模，動畫制作和視頻錄制等幾個方面，介紹繡球的結構分解和合成3D動畫制作過程。

1 繡球的結構

真實繡球進行拆解觀察，可以看到拆分的繡球為12瓣，其中兩個球瓣組成了一個繡球的基本部件，分為上下、左右、前后共六組繡球組件，另外拆分還得到了吊墜共五個，頂部紅繩一個。展平一個球瓣得到的是一個正圓及兩個葉瓣。繡球的葉瓣長度是繡球的球體周長的1/4，制作球瓣的正圓直徑與繡球直徑一致。如圖1所示。

圖1 真實繡球拆解結構

以上數據，是制作繡球3D模型的基礎數據。

2 繡球的結構剖析動畫制作

2.1 繡球的 3 D建模

根據繡球的結構，需要制作6個繡球的組件3D模型。為了方便建模，考慮到組件是球體的一部分，如果先建立一個球體，就比較容易得到組件的形狀。我們首先制作5個半徑一致的24邊多邊形樣條線，通過旋轉、調整它們的位置，使得它們組成一個球體的線框。其次我們制作葉瓣，并將制作的葉瓣“貼”在這個“輔助球體”，最后在球心處新建樣條線連接到葉瓣上，葉瓣兩條對稱的弧線也分別連上，給樣條線添加曲面命令，轉化為可編輯多邊形。這樣就可以得到一個繡球球體組件。具體步驟如下：

步驟1：建立5個半徑為60的24邊的多邊形樣條線，調整它們的位置，使得它們組成類似一個球體。

步驟2：制作葉瓣，注意到因為制作的輔助多邊形是24邊，所以，葉片的邊數應為它的一半，也就是制作葉瓣的多邊形邊數為12。在左視圖建立12邊多邊形，轉化為樣條線，進入頂點級別，修改頂點位置。調整好各點的位置使其接近一個葉瓣形狀。

步驟3：把制作好的葉瓣圖形“貼”在輔助球體上，打開2.5捕捉，將頂點分別捕捉到“球體”上，并調整好位置。捕捉完畢后，用縮放工具，對葉瓣進行一個寬度的調整，使其更為美觀。如圖2所示。

圖2 調整葉瓣樣條線到制作模型輔助線

步驟4：畫兩條相互垂直的樣條線，分別穿過輔助球體的球心，另一端的位置分別捕捉到葉瓣的兩個頂端，然后附加葉瓣圖形。

步驟5：進入頂點級別，將球心點分別與葉瓣每個點創建線，葉瓣兩條對稱的弧線也分別連上，創建線完成后框選所有頂點并右鍵選擇焊接頂點。

步驟6：添加曲面修改器，面片拓撲步數為0：

步驟7：轉化為可編輯多邊形，進入邊級別，選定葉瓣上的一條邊，選擇“環形”選擇葉瓣上所有的邊，最后選擇“移除”，將這些邊移除掉：

步驟9：鏡像復制該實體，軸向的選定視情況而定，鏡像完成后，將其中一個球瓣附加另一個球瓣，使這兩個實體變為一個實體。

步驟10：根據現實中繡球部件的穿插關系，利用旋轉工具和鏡像，再復制8個繡球部件。如圖3所示。

圖3 完成球瓣的復制

2.2 球體分解動畫制作

需要做的動畫效果是，繡球的六個球瓣進行逐個分離，然后將球瓣展成平面，接著平面恢復成球瓣，部件與部件進行大小比較，最后六個球瓣組合成完整繡球。

步驟1：在制作繡球主體動畫前，先將所有球瓣的葉瓣都分離出來：

步驟2：分別給各自的球瓣以及球瓣所對應的兩個葉瓣鏈接到新建的相應虛擬對象上，鏈接完成后，打開自動關鍵幀記錄這些虛擬對象的位移動畫，每一個虛擬對象做“背離球心”的動畫，根據不同方向的球瓣在X軸、Y軸、Z軸輸入-65或65。如圖4所示。

步驟3：球瓣的動畫制作過程：

繡球的葉瓣長度是繡球的球體周長的1/4，而制作球瓣的正圓直徑與繡球直徑一致，所以，繡球的葉瓣長度也等同于制作球瓣正圓周長的1/4，用圖形樣條線畫出如下比例關系圖如圖5所示。

圖4 給葉瓣添加虛擬對象

步驟4：調出建模時畫的葉瓣圖形或通過計算得到的葉瓣圖形來制作“葉瓣展成平面”動畫。首先，調整好之前分離出來的葉瓣的調整軸，背離球瓣反方向旋轉90度。葉瓣由曲面變為平面的做法是，將葉瓣轉化為可編輯多邊形，進入頂點級別后，打開自動關鍵幀，將葉瓣上每一個頂點用3.0捕捉到葉瓣圖形樣條線上與它對應的頂點。

步驟6：制作好這兩個關鍵幀后，在需要葉瓣發生動畫的前20幀左右復制移動第一幀，以確保動畫發生前葉瓣的形態不發生變化。

步驟7：展開球瓣動畫過程：

展開球瓣與展開葉瓣的制作原理一樣，也是將一個元素的頂點捕捉到展開后所成形狀的圖形樣條線（半徑為60的24邊多邊形）的相應頂點上。在展開動畫前，需要將球瓣中間相連的點斷開，斷開之后，將臨近兩個分離的頂點焊接，最后打開自動關鍵幀開始記錄動畫。

步驟8：平面復原成球瓣動畫是球瓣展成平面動畫的逆向動畫，所以復制之前所做的所有球瓣展開動畫的關鍵幀后，逆向拖動“選擇范圍”即可。

2.3 貼圖材質

給葉瓣和球瓣加材質，首先是給它們加UV展開，保存uvw文件（作用是可以讓其他的葉瓣加載這個文件），然后導出貼圖文件（可將導出的圖像文件拿去Photoshop中做修改）。繡球模型貼圖后效果如圖5所示。

至此，繡球的3D模型及動畫制作已經完成，為了能夠將此3D動畫過程以視頻作品的方式呈現，需要使用攝像機及后期合成制作來設置跟隨效果和播放效果等。可以將繡球置于圓形路徑中央，利用路徑約束把攝像機鏈接到圓形路徑上，并對攝像機做圓周動畫，可以得到一種觀察繡球自轉的動畫效果。再將3D Max渲染完成后的序列幀導入到視頻剪輯軟件中編輯，使配音與動畫匹配到相應的時間軸上。

圖5 葉瓣與球瓣關系圖

圖6 賦予繡球模型材質效果

3 結語

繡球是壯族的一種具有民族特色的民間手工藝品。隨著旅游產業的發展，繡球也發展成為特色旅游商品。利用計算機三維技術，制作出繡球的三維模型和結構分解合成的動畫，不僅能“仿真”繡球，還能流暢地表達出繡球的結構特征和制作流程。繡球數字化的意義在不僅展現了繡球的結構原理、制作流程，還宣傳和推廣其文化價值。達到使更多對廣西繡球感興趣的人加入到繡球制作DIY的行列中，體驗繡球制作的樂趣，又促進繡球文化的傳播的目的。

[1]呂屏.壯族繡球工藝的文化轉型及社會意義[J].中國民族,2011(10):45-46.

[2]徐雯棟.民族文化的傳承方式研究綜述[J].華章,2012(28).

[3]禹宙.數字化背景下民族文化傳播研究[J].南方論刊,2014(11):87-88.

[4]李松，王學文.跨越數字鴻溝--信息化時代中國民俗文化數字化的現狀、問題與對策[J].西南民族大學學報(人文社科版),2014,v.35;No.274(6):155-160.

[5]章立，朱蓉，牛超，邵絲語.非物質文化遺產三維數字化保護與傳播研究——以惠山泥人為例[J].裝飾,2016(8):126-127.

[6]于翔.數字化資源在非物質文化遺產傳承中的研究與應用-以南通藍印花布為例[J].裝飾,無線互聯科技,2016(14):128-130.

[7]三億文庫.電腦動畫工具16[Z].http://3y.uu456.com/bp_0gsoc84q8e072ie1ycc6_1.html.

[8]李鐵.三維動畫軟件應用基礎[M].人民美術出版社,2010.