浅谈maya动画曲线的概念及在动画中的应用

王强 项阳

摘 要：在我们的日常生活中，每个人、每个动物乃至被风吹起的树叶，自然界每时每刻都在运动。而对动画制作来说，做好每一个关键帧和中间帧动画是至关重要的。除了调节关键帧之外，可以通过对maya动画曲线的调节来模拟生活中柔滑、优美的运动轨迹和速率，使我们调节的动画更加流畅，动作惯性、力度等更加符合自然规律，曲线运动更加准确、真实。

关键词：动画曲线;关键帧;动作细节

在传统二维动画中，大多数动画人一般是先做好关键帧，然后添加过渡帧，也就是中间帧的方法，来使运动更加自然、不掉帧。但是采取这样的制作方法会有一个缺陷，就是动作的曲线型运动得不到表现，运动速率得不到有效的控制。举个例子来说，我们做一个皮球的抛出动画，如果运用传统的办法，添加抛出到最高点的关键帧，再做出到达地面的关键帧，采取添加中间帧的方法，做出的运动轨迹实际上是一个多边形运动。中间帧越多，越接近曲线，却无法达到准确的抛物线运动标准，且运动速率也无法得到有效的控制。而在动画软件maya中，由于动画曲线编辑器的应用，能够使这一点得到有效解决。通过对maya软件动画曲线的调节，可以自然地模拟出曲线动画和手臂随动等真实、自然的生活细节。

动画曲线编辑器的编辑原理是运用数学上函数的形式来工作，也就是一个图表，由于maya是三维制作软件，所以包括x轴、y轴和z轴。x轴为长度距离，y轴为高度轴向距离，z轴为宽度轴向距离。而在maya动画曲线编辑器中，每条坐标轴都有自己的坐标。x轴代表时间，y轴代表在此轴向上运动的距离。显而易见，如果曲线越陡，就说明物体运动越快。曲线越缓，物体运动得越慢。在动画曲线编辑器中，还提供了几种自带的曲线方式，方便我们在制作动画时直接运用。

首先是spline（样条曲线）。它的效果是可以使两个关键帧之间采用光滑曲线的方式过度。这种曲线通俗地讲就是两个关键帧之间可以做出抛物线那种曲线，比如一根木条，如果用力掰它的两端，木条就会弯曲。而木条的弯曲是一条类似抛物线的曲线，而不是直线。如果把木条的两端当作关键帧，也就是中间的关键帧会以抛物线或曲线的形式过渡。第二种是clamped（夹具曲线）。这种曲线是当相邻两个关键帧非常接近时，它们之间采取直线方式过渡;当相邻两个关键帧距离较远时，采用光滑方式过渡。也就是说，相邻两个关键帧较远时，采取像样条曲线一样的曲线过渡;而两个关键帧较近时，采取直线的方式过渡。直线过渡，也就是传统的匀速运动。这种曲线可以用作人类的走路，如果脚步抬得比较高，就是曲线运动;如果脚步较小，过渡的曲线运动会使人感觉飘，不自然，像跳舞。当脚步落地时，就可以用直线过渡方式使脚步直接落下。linear（线性直线）是两个关键帧之间采取直线方式过渡，也就是匀速运动。flat（平直曲线）是指关键帧之间切线的入切方向和出切方向都是水平方向。就是说这种运动轨迹为先慢，后快，再慢。这种曲线可以模拟汽车启动后由于惯性先慢，后快速行驶，最后又刹车变慢那种动画。stepped（步进曲線）这种曲线可使关键帧之间采取跳转的方式过渡。这种动画可以模拟瞬间移动这种动画。如一个人物突然出现在另一个地方，也就是没有中间帧，直接转移到下一个关键帧。plateau（稳定曲线）这种曲线也是夹具曲线和平直曲线的组合，一般用处不多，前几种曲线运动基本包含了所有运动方式。当然，曲线也可以手动调整。在制作动画电影中，动画曲线的运用是十分频繁的，尤其在迪士尼动画电影中，动画曲线的运用起到了至关重要的作用。例如，《长发公主》《功夫熊猫》《冰河世纪》等动画大片，都运用了关键帧和动画曲线的配合。在有些电影中还运用了动作捕捉技术，就是在人的关节点和运动点上安装磁片，然后通过演员来表演动作。这些磁片就是记录关键帧的点。当演员表演时，运用身体捕捉和面部捕捉技术把演员的表演加到角色模型上，实现演员和动画角色的一体化。这样的好处是显而易见的，省去了手动制作关键帧的烦琐工作，并节约了时间。但是对于特别夸张的动作，如功夫熊猫翻跟头、脑袋变大等，就需要调节动画曲线，才能模拟出夸张而符合现实规律的动作。所以动画曲线在动画电影中的应用还是非常广泛的。

当今一些动画软件技术发达的国家，制作动画当中三维软件技术充当着十分重要的角色，几乎所有的三维动画和影视作品都能看到三维技术的参与使用及动画曲线的运用。针对具体项目要求，利用三维软件和动画曲线或者找到如动作捕捉等插件的开发来制作一些特殊效果，如《阿凡达》《复仇者联盟》等。虽然每个公司都开发了适合自己的插件方法，但是目标只有一个：做好作品，做好动作。所以只有学好基础，开拓创新，才能制作出优秀的动画作品，屹立于世界优秀动画之林。

动画曲线在制作动画时起着至关重要的作用，在动画中起到了防止机械化、模拟大自然的运动规律、增加生活运动细节等作用。作为动画的润滑剂，它简洁方便，用法通俗易懂，可以增加画面节奏感，它的函数算法使其可以模拟任何动画，可以循环，可以复制。由于其方便、快捷、灵活等的特性，被广大动画公司所接受和应用。可以说，有maya动画存在，就有动画曲线的调节。所以，在制作动画中，要善于分析运动规律，建立巧妙的动画关键帧，善于运用动画曲线编辑器，调节运动轨迹、运动节奏，才能制作出自然、丰富、优秀的动画作品。

作者简介：王强（1961—），男，多伦多大学工业工程硕士，斯坦福大学数学系访问学者，北京大学软件与微电子学院数字艺术系副主任，吉林艺术学院动漫学院研究生导师，研究方向：动画艺术创作。

项阳（1992—），男，吉林艺术学院研究生在读，acaa认证影视动画师，研究方向：动画艺术创作。