淺談maya動畫曲線的概念及在動畫中的應用

王強 項陽

摘 要：在我們的日常生活中，每個人、每個動物乃至被風吹起的樹葉，自然界每時每刻都在運動。而對動畫制作來說，做好每一個關鍵幀和中間幀動畫是至關重要的。除了調節關鍵幀之外，可以通過對maya動畫曲線的調節來模擬生活中柔滑、優美的運動軌跡和速率，使我們調節的動畫更加流暢，動作慣性、力度等更加符合自然規律，曲線運動更加準確、真實。

關鍵詞：動畫曲線;關鍵幀;動作細節

在傳統二維動畫中，大多數動畫人一般是先做好關鍵幀，然后添加過渡幀，也就是中間幀的方法，來使運動更加自然、不掉幀。但是采取這樣的制作方法會有一個缺陷，就是動作的曲線型運動得不到表現，運動速率得不到有效的控制。舉個例子來說，我們做一個皮球的拋出動畫，如果運用傳統的辦法，添加拋出到最高點的關鍵幀，再做出到達地面的關鍵幀，采取添加中間幀的方法，做出的運動軌跡實際上是一個多邊形運動。中間幀越多，越接近曲線，卻無法達到準確的拋物線運動標準，且運動速率也無法得到有效的控制。而在動畫軟件maya中，由于動畫曲線編輯器的應用，能夠使這一點得到有效解決。通過對maya軟件動畫曲線的調節，可以自然地模擬出曲線動畫和手臂隨動等真實、自然的生活細節。

動畫曲線編輯器的編輯原理是運用數學上函數的形式來工作，也就是一個圖表，由于maya是三維制作軟件，所以包括x軸、y軸和z軸。x軸為長度距離，y軸為高度軸向距離，z軸為寬度軸向距離。而在maya動畫曲線編輯器中，每條坐標軸都有自己的坐標。x軸代表時間，y軸代表在此軸向上運動的距離。顯而易見，如果曲線越陡，就說明物體運動越快。曲線越緩，物體運動得越慢。在動畫曲線編輯器中，還提供了幾種自帶的曲線方式，方便我們在制作動畫時直接運用。

首先是spline（樣條曲線）。它的效果是可以使兩個關鍵幀之間采用光滑曲線的方式過度。這種曲線通俗地講就是兩個關鍵幀之間可以做出拋物線那種曲線，比如一根木條，如果用力掰它的兩端，木條就會彎曲。而木條的彎曲是一條類似拋物線的曲線，而不是直線。如果把木條的兩端當作關鍵幀，也就是中間的關鍵幀會以拋物線或曲線的形式過渡。第二種是clamped（夾具曲線）。這種曲線是當相鄰兩個關鍵幀非常接近時，它們之間采取直線方式過渡;當相鄰兩個關鍵幀距離較遠時，采用光滑方式過渡。也就是說，相鄰兩個關鍵幀較遠時，采取像樣條曲線一樣的曲線過渡;而兩個關鍵幀較近時，采取直線的方式過渡。直線過渡，也就是傳統的勻速運動。這種曲線可以用作人類的走路，如果腳步抬得比較高，就是曲線運動;如果腳步較小，過渡的曲線運動會使人感覺飄，不自然，像跳舞。當腳步落地時，就可以用直線過渡方式使腳步直接落下。linear（線性直線）是兩個關鍵幀之間采取直線方式過渡，也就是勻速運動。flat（平直曲線）是指關鍵幀之間切線的入切方向和出切方向都是水平方向。就是說這種運動軌跡為先慢，后快，再慢。這種曲線可以模擬汽車啟動后由于慣性先慢，后快速行駛，最后又剎車變慢那種動畫。stepped（步進曲線）這種曲線可使關鍵幀之間采取跳轉的方式過渡。這種動畫可以模擬瞬間移動這種動畫。如一個人物突然出現在另一個地方，也就是沒有中間幀，直接轉移到下一個關鍵幀。plateau（穩定曲線）這種曲線也是夾具曲線和平直曲線的組合，一般用處不多，前幾種曲線運動基本包含了所有運動方式。當然，曲線也可以手動調整。在制作動畫電影中，動畫曲線的運用是十分頻繁的，尤其在迪士尼動畫電影中，動畫曲線的運用起到了至關重要的作用。例如，《長發公主》《功夫熊貓》《冰河世紀》等動畫大片，都運用了關鍵幀和動畫曲線的配合。在有些電影中還運用了動作捕捉技術，就是在人的關節點和運動點上安裝磁片，然后通過演員來表演動作。這些磁片就是記錄關鍵幀的點。當演員表演時，運用身體捕捉和面部捕捉技術把演員的表演加到角色模型上，實現演員和動畫角色的一體化。這樣的好處是顯而易見的，省去了手動制作關鍵幀的煩瑣工作，并節約了時間。但是對于特別夸張的動作，如功夫熊貓翻跟頭、腦袋變大等，就需要調節動畫曲線，才能模擬出夸張而符合現實規律的動作。所以動畫曲線在動畫電影中的應用還是非常廣泛的。

當今一些動畫軟件技術發達的國家，制作動畫當中三維軟件技術充當著十分重要的角色，幾乎所有的三維動畫和影視作品都能看到三維技術的參與使用及動畫曲線的運用。針對具體項目要求，利用三維軟件和動畫曲線或者找到如動作捕捉等插件的開發來制作一些特殊效果，如《阿凡達》《復仇者聯盟》等。雖然每個公司都開發了適合自己的插件方法，但是目標只有一個：做好作品，做好動作。所以只有學好基礎，開拓創新，才能制作出優秀的動畫作品，屹立于世界優秀動畫之林。

動畫曲線在制作動畫時起著至關重要的作用，在動畫中起到了防止機械化、模擬大自然的運動規律、增加生活運動細節等作用。作為動畫的潤滑劑，它簡潔方便，用法通俗易懂，可以增加畫面節奏感，它的函數算法使其可以模擬任何動畫，可以循環，可以復制。由于其方便、快捷、靈活等的特性，被廣大動畫公司所接受和應用。可以說，有maya動畫存在，就有動畫曲線的調節。所以，在制作動畫中，要善于分析運動規律，建立巧妙的動畫關鍵幀，善于運用動畫曲線編輯器，調節運動軌跡、運動節奏，才能制作出自然、豐富、優秀的動畫作品。

作者簡介：王強（1961—），男，多倫多大學工業工程碩士，斯坦福大學數學系訪問學者，北京大學軟件與微電子學院數字藝術系副主任，吉林藝術學院動漫學院研究生導師，研究方向：動畫藝術創作。

項陽（1992—），男，吉林藝術學院研究生在讀，acaa認證影視動畫師，研究方向：動畫藝術創作。