浅淡3DS MAX三维软件虚拟舞蹈动作的技术问题

侯自力

摘要：通过科技辅助手段提高教学效率已经成为各科目学习者经常用到的方法，该文探讨了使用3DS MAX软件制作舞者舞蹈动画时，涉及的几个重要技术方面的问题，分析了用系统两足人蒙皮制作男女舞者的三维模型、舞步组合分解动作、单一分解动作集合的运动流动画及连接动画持续的时间控制问题，讨论了解决这些问题的方法步骤和可行性。

关键词：三维模型;单一动作;动作组合;运动流动画

中图分类号：G642.0        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）36-0202-03

1引言

现如今作为一种体育锻炼为目的跳舞活动，人们在音乐中伸展身体展现欢乐的自我，成为一种不可或缺的社会风尚，对舞种的风格及基本步的掌握程度，通过现代技术来学习每种舞蹈动作的组合，如：跟着舞者录制的视频反复播放学习、利用三维软件使用足迹语言直接描述和编排复杂的舞蹈时空关系，开发模拟新颖的分解动作及组合。利用计算机3DS MAX 、Unity3D等软件模拟产生一个三维空间的虚拟世界的舞台场景，制作可共观赏者在视觉、听觉或触觉等感官上来体会舞者的动作，通过虚拟舞台中舞者的动作利用计算机图形制作技术、虚拟现实技术、多媒体合成等技术实现舞者的运动仿真，达到学舞者可交互式、沉浸式、720度方向上反复研磨舞者舞姿技术的目的。下面重点讲述如何使用3DS MAX软件制作模拟舞者组合动作的动画，并为日后能在Unity 3D等游戏引擎软件开发交互式舞蹈动作学习应用软件，编辑新颖的舞蹈动作等虚拟产品打下基础。现将研究3DS MAX软件开发分解舞者动作组合操作过程中遇到的几个重要技术问题谈些粗浅的看法。

2归纳一种舞蹈动作组合顺序的名称

学习舞者优雅的舞蹈动作，首先要模仿他们的舞姿舞步以及各种神态，舞姿舞步学习尤为重要，现以男者身体和脚步引导取名来归纳某种舞蹈组合顺序的名称，如：休闲华尔兹舞常见组合花种，常见动作共有12组：

1）左右旋转组（左横左进起+右旋转组+退左的右转截+退右的左转+左旋转组+进左的右旋起）;

2）分式右顺组（分式右转退+退左的右順/后叉起）2遍;

3）左盘旋组（起步/进右的左旋转+退左的左旋转） 2遍;

4）右两步转组（分式右转并+两步转+退右的梭步右转身左进）;

5）异步梭步组（进右的梭步+异步拉女到面对+男左转身退步+左退梭步+分式右顺步）;

6）左轴转切克开屏组（退左直步+退右的左转并+左轴转+双左旋+左轴转+切克+合拢+左开屏）;

7）右拧碎步转开屏组（退右的左转截+右拧/男左腿右甩转+右腿后小摆+右碎步转+右开屏）;

8）梭步造型组（进右的梭步+右箭步+左斜塔步+退右的左旋转）;

9）退或进跑步组（分式右顺+退左的跑步+退左的右转、退右的左转+进右跑步+分式右顺步）;

10）女侧前后荡步组（男左箭步右侧女前后摆荡+原地小两步转）;

11）女抛腿右退展组（原地小两步转+女右腿抛出+后退展开步+退右的左顺步+转身进右起步）;

12）女右自转组（男后退+牵女左手自转一圈+退左的右顺步）。

3 男女舞者模型创建问题

根据这种舞蹈组合顺序的名称，使用3DS MAX软件模拟制作男女双人舞动的动画，将会涉及的各类技术问题。模拟动画中男女舞者，创建舞者的虚拟模型，其好坏依赖建模师的水平。研究开发舞者的舞步组合动作时，对舞者外形审美不需要做过多的要求，只要舞者模型制作出的动画能够准确表达出舞步组合顺序就可以，模型的创建技术一般包括：皮肤、骨骼、骨骼蒙皮、蒙皮贴图。

3.1 3DS MAX软件创建男女皮肤、服装、饰品外形

男女舞者模型创建是实施完成各舞种动作的主体，其外形皮肤创建分为：

1）美工师绘制或拍摄实体的前、顶、左视图方向上的二维图片;

2）将一组实体二维图片导入软件中冻结，为创建立体模型做临摹背景;

3）根据图片外形选择接近实体外形的透明标准体或透明平面绘制实体边线;

4）使用编辑多边形、编辑面片、NURBS曲面编辑技术进行点、线、面逼近实体模型;

5）用实体对称特点取其1/2或1/4，再通过挤出、焊接、塌陷等技术编辑立体模型。

3.2根据皮肤外形用3DS MAX软件创建控制男女舞蹈运动的骨骼躯干

1）使用角色系统根据皮肤的外形从躯体与肢体向外添加骨骼连接方法，创建舞者的骨架，同时修改骨骼大小长短，尽量填满皮肤的内空间（见图1）。

2）使用角色系统根据外壳皮肤的大小，选择两足人Biped中的骨骼、男女型、标准人与其匹配，创建舞者的骨架，同时修改骨骼大小长短，尽量填满皮肤的内空间（见图2）。

3）利用Cat角色系统根据外壳皮肤制作积木式的Cat骨架，同时修改积木的长短大小。填满皮肤的内空间（见图3）。

3.3男女骨骼蒙皮，皮肤封套调整技术

1）将舞者皮肤与两足人骨骼匹配一起;

2）选择皮肤，修改列表选择蒙皮或physitue修改器对角色绑定;

3）命令面板蒙皮栏下添加所有的骨骼;

4）皮肤封套调整（见图4）。

3.4男女蒙皮贴图技术

1）皮肤是有规律的多边形可采用多维贴图材质（见图5）。

2）皮肤是没有规律的外形往往采用漫反射贴图修改列表中uvw展开贴图（见图6）。

4舞者舞步组合动作分解及连接动画创建技术

根据舞者舞步组成的各种脚步动作组合的顺序名称，一组一组分解脚步在地面沿舞程线方向的轨迹，调整舞者个体脚步变换在移动及变向上的技术问题，根据舞者模型创建方式不同有所区分。蒙皮舞者模型创建有骨骼人、标准两足人Biped（characte studio）和Cat骨骼人方式。标准两足人分析舞者舞动如行走、站立、跳跃、奔跑、跳舞和运动动作。对于不需要 Biped 接触地面的移动（如游泳和飞翔），自由形式的动画比较适合。

下面以标准两足人分析舞者舞动时的脚步步幅、躯干曲线扭动、手臂伸与缩、头部转动等舞步组合中涉及的动画技术进行描述。

4.1单一动作脚步速率轨迹方向创建

根据一组动作中每个分解动作参照上面的舞步名称，由男人牵引女舞者在地面留下一串舞步轨迹，当在视口中出现足迹的位置时，计时将出现在“轨迹视图– 摄影表”编辑器中。每一足迹都以黄色矩形框时间块的形式出现，每一块代表脚踩踏在足迹中的时间，选择其中任意矩形都可以左右移动并调整矩形的长度，可以编辑舞者出脚速率、空间的高度。

使用3DS MAX软件由系统自带标准两足人的走步、跑步脚步制作步骤有：

1）导入蒙皮后的舞者模型，隐藏皮肤，选择骨骼（1）确定默认两足人是行走或跑步

2）创建足迹窗口确定足迹数、步幅长度、运行速度

3）根据轨迹线上的脚步调整舞者实际步长及运行方向，弯曲/缩放（见图7）。

4）在“轨迹视图– 摄影表”编辑器中编辑足迹计时，调整每个足迹的矩形，拉长或缩短控制脚步移动的快慢。舞者走4步、跑2步的足迹及摄影表（见图8）。

5）播放运动进行检查。如果足迹运动不正确，对足迹位置和计时进行相应的更改，然后再次激活并播放足迹。反复执行此操作，直至脚部和腿部运动正确。

6）舞者上半身动作，启用“自动关键点”制作关键帧动画，通过移动、旋转 Biped 身体部位，完成舞者原地

7）离开足迹选择面板小人 character studio，用混合模式下结合“关键点信息”卷展栏中的“设置关键点”工具制作上半身動作。

在足迹被激活时，将创建每一体形轨迹的关键点：头部、脊椎、骨盆、手臂和腿部。那些关键点形成了动画的初始草图。插值时，默认关键点依据足迹方案形成制作体形动画所需的基本的最小限度运动。

4.2 舞者脚步轨迹任意足迹插入造型动作

由系统自带标准两足人的转换自由变换还可以编辑舞者原地的造型。自由模式制作动画需要结合轨迹摄影表模式下完成控制舞者躯体原地反身、起伏、摆荡、倾斜动作，两手臂转动、倾斜及头部变向动画制作步骤有：

1）在角色摄影表模式下转换方式--插值动画，选择动作区间;

2）摄影表上选择编辑自由形式，选择足迹之间的矩形黄框（见图9）;

3）时间滑块移动到插值起始帧，手动逐帧设置舞者每个动作的变换。

4.3 创建几组动作集合动画运动流

舞者的表演由一组一组动作连续组成，每组动作由几个分解动作制作的动画完成后，使用系统自带标准两足人（舞者）制作完成一组多个动作集合的运动流动画技术主要有：

1）分别创建标准两足人（舞者）每组动作，如：右两步转组、左轴转切克开屏组、右拧碎步转开屏组，分别保存为.Bip格式

2）导入标准两足人（舞者）

3）添加运动流各种动画集合（见图10）

a. 任选一个骨头---面板选运动图标--选运动流图标。

b. 顺次添加脚本（动作名称）。

c. 播放就可看见三个动作顺次沿红色箭头展示动画的运动流。

4）修改两两动作之间的时间过度，保持视觉上的连贯性，做完“左轴转切克开屏组”连接“右拧碎步转开屏组”

a. 选择面板上“左轴转切克开屏组”;

b. 打开过度编辑窗口，过渡开始时间28—35—39;

c. 调整：长度=5—1，长度越短红、黄小人越近，见图11。

5）导出舞者三个舞步组合的运动流.FBX格式的动画。

5 结束语

以上通过3dsmax软件制作系统两足人蒙皮的舞者作为各组舞蹈动作的主体，分析了舞者表演一连串分解动作的组合动画制作技术问题，为将来完成舞者的各组动画集制作奠定基础，也为应用unity3d软件设计键盘、鼠标、手柄或可穿式佩戴设备来模拟控制舞者每个动作积累素材，使完成设计的模拟舞者舞姿的动作成为可能。

参考文献：

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[2] 刘炼，孙慧佳.虚拟现实技术在舞蹈教学中的应用现状及设计要求[J].中国电化教育，2014（6）：85-88.

[3] 王珂.全视频3ds Max游戏设计与制作深度剖析[M].北京：清华大学出版社，2013.

【通联编辑：朱宝贵】