計算機動畫設(shè)計指南

1.1  感知        1 1.2  動畫的變遷    3 1.2.1  早期設(shè)備  3 1.2.2  早期的傳統(tǒng)動畫        5 1.2.3  迪斯尼（Disney）    6 1.2.4  其他貢獻者       7 1.2.5  其他動畫媒介   8 1.2.6  動畫的原理       8 1.2.7  電影制作的原理        9 1.3  動畫的生產(chǎn)    12 1.4  計算機動畫的生產(chǎn)        16 1.4.1  計算機動畫的生產(chǎn)任務(wù)    17 1.4.2  數(shù)字編輯  19 1.4.3  數(shù)字視頻  21 1.4.4  數(shù)字音頻  22 1.5  計算機動畫簡史    23 1.5.1  早期的活躍者（1980年以前）        23 1.5.2  中間的幾年（1980年左右）   25 1.5.3  動畫時代（20世紀(jì)80年代中期至今）   27 1.6  本章總結(jié)        30 參考文獻         30 第2章  技術(shù)背景                                                              33 2.1  空間與變換    33 2.1.1  顯示流水線       34 2.1.2  齊次坐標(biāo)和變換矩陣         38 2.1.3  變換的合成：級聯(lián)變換矩陣     38 2.1.4  基本變換  39 2.1.5  任意方位的重新表達         41 2.1.6  從矩陣中分解變換    44 2.1.7  顯示流水線中的變換操作         45 2.1.8  誤差估計  46 2.2  方位的表達    49 2.2.1  固定角度（Fixed-Angle）表示法      50 2.2.2  歐拉角度（Euler Angle）表示法       52 2.2.3  角度與軸（Angle and Axis）表示法          53 2.2.4  四元數(shù)（Quaternion）表示法  54 2.2.5  指數(shù)映射（Exponential Map）表示法     56 2.3  本章總結(jié)        56 參考文獻         56 第3章  運動捕捉入門                                                       57 3.1  運動捕捉與表演動畫    57 3.2  表演動畫在娛樂業(yè)的發(fā)展歷史    57 3.2.1  轉(zhuǎn)描（Rotoscope）  57 3.2.2  Brilliance   58 3.2.3  Pacific Data Images  60 3.2.4  deGraf/Wahrman      63 3.2.5  Kleiser-Walczak公司         63 3.2.6  Homer and Associates       64 3.3  動作捕捉的類型    66 3.3.1  光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)    66 3.3.2  電磁追蹤器       69 3.3.3  機電設(shè)備  72 3.3.4  數(shù)字電樞  73 3.3.5  其他動作捕捉系統(tǒng)    75 3.4  動作捕捉在各行各業(yè)中的應(yīng)用    77 3.4.1  醫(yī)學(xué)界       77 3.4.2  體育界       78 3.4.3  娛樂界       78 3.4.4  法律界       79 第4章  運動數(shù)據(jù)                                                              81 4.1  運動數(shù)據(jù)類型與格式    81 4.1.1  Acclaim文件格式     82 4.1.2  .asf文件   83 4.1.3  .amc文件 85 4.1.4  .bva文件格式   87 4.1.5  .bvh文件格式   88 4.1.6  .trc文件格式     91 4.1.7  .htr文件格式     94 4.2  編寫運動捕捉解析工具        102 第5章  面部特征動畫                                                     132 5.1  人臉        132 5.1.1  面部結(jié)構(gòu)解析   132 5.1.2  面部表情編碼系統(tǒng)（FACS）   132 5.2  面部模型        134 5.2.1  構(gòu)建連續(xù)的表面模型         135 5.2.2  紋理  139 5.3  制作面部動畫        139 5.3.1  參數(shù)化模型       139 5.3.2  融合變形  140 5.3.3  肌肉模型  140 5.3.4  表情  143 5.3.5  總結(jié)  144 5.4  口型同步動畫制作        144 5.4.1  發(fā)音器       144 5.4.2  音素  145 5.4.3  協(xié)同發(fā)音  146 5.4.4  韻律學(xué)       146 5.5  本章總結(jié)        146 參考文獻         146 第6章  實體空間的動畫                                                  149 6.1  動畫路徑        150 6.2  實體紋理（solid texture）的動畫化    150 6.2.1  大理石生成       151 6.2.2  大理石運動       153 6.2.3  實體紋理透明（solid-textured transparency）的動畫       154 6.3  氣體體積的動畫    155 6.4  三維晶格體    162 6.4.1  訪問晶格體數(shù)據(jù)        163 6.4.2  功能流程形式的晶格體    163 6.4.3  功能流程函數(shù)   164 6.4.4  功能的集合       167 6.5  超紋理（hypertexture）的動畫化       170 6.6  粒子系統(tǒng)：另一種過程動畫技術(shù)        171 6.7  本章總結(jié)        174 參考文獻         174 第7章  流體和氣體的動畫化                                           176 7.1  特殊的流體類型    176 7.1.1  水的模型  176 7.1.2  云的模型（作者：David Ebert）      185 7.1.3  火的模型  192 7.2  計算流體力學(xué)        194 7.2.1  建模流體的一般方法         195 7.2.2  計算流體力學(xué)方程    196 7.3  本章總結(jié)        200 參考文獻         200 第8章  動畫生物學(xué)                                                         203 8.1  概述        203 8.2  動畫和電影的感知        203 8.2.1  視覺的簡述       203 8.2.2  運動和動畫的視覺    205 8.3  動畫師的工作流程        206 8.4  工作流程三段論    207 8.4.1  流程階段1：預(yù)生產(chǎn)          208 8.4.2  流程階段2：生產(chǎn)     213 8.4.3  流程階段3：生產(chǎn)后處理 220 8.4.4  放在一起考慮   220 8.5  動畫        221 8.6  Maya       221 8.6.1  過程式動畫與關(guān)鍵幀動畫         221 8.6.2  關(guān)鍵幀與內(nèi)存   222 8.6.3  Animation菜單集     222 8.6.4  設(shè)置關(guān)鍵幀       223 8.6.5  自動關(guān)鍵幀       224 8.6.6  圖示動畫  224 8.6.7  刪除關(guān)鍵幀       226 8.6.8  時間單位  226 8.6.9  回放設(shè)置  226 8.7  教程08.01：關(guān)鍵幀動畫      227 8.7.1  準(zhǔn)備工作  227 8.7.2  設(shè)置關(guān)鍵幀       228 8.7.3  播放、拖動和停止動畫    229 8.7.4  編輯動畫曲線   229 8.7.5  Graph Editor      230 8.7.6  Graph Editor的Graph View      230 8.7.7  Graph Editor工具欄 231 8.7.8  移動關(guān)鍵幀項   232 8.8  Hypergraph和Attribute Editor中的動畫節(jié)點   232 8.9  教程08.02：簡單的過程式動畫  233 8.9.1  動畫表達式概述        233 8.9.2  創(chuàng)建動畫表達式        233 8.9.3  動畫表達式節(jié)點        235 8.10  本章總結(jié)      235 參考文獻         236 第9章  基于點的動畫                                                     237 9.1  導(dǎo)言        237 9.2  無網(wǎng)格的有限元    237 9.2.1  概述  237 9.2.2  連續(xù)彈力  238 9.2.3  無網(wǎng)格的離散化        241 9.2.4  移動最小二乘法        242 9.2.5  更新應(yīng)變與應(yīng)力        243 9.2.6  通過應(yīng)變能量計算受力    244 9.2.7  彈性物體的動畫化    245 9.2.8  塑料  247 9.2.9  被動的表面點集（surfel）對流         248 9.2.10  總結(jié)         248 9.3  碎裂材質(zhì)的動畫    248 9.3.1  概述  249 9.3.2  歷史背景  250 9.3.3  不連續(xù)的建模   250 9.3.4  表面模型  252 9.3.5  裂縫的初始化和增殖         253 9.3.6  拓?fù)淇刂?nbsp; 253 9.3.7  體積采樣  255 9.3.8  破碎的控制       257 9.3.9  模擬流水線       257 9.3.10  結(jié)論         258 9.4  流體模擬        258 9.4.1  概述  258 9.4.2  模擬方法  258 9.4.3  平滑粒子的流體動力學(xué)    260 9.4.4  表面表達  264 9.4.5  使用采樣點進行表面跟蹤         265 9.4.6  總結(jié)  268 參考文獻         268 第10章  Maya內(nèi)部原理解析                                          272 10.1  為什么要剖析Maya內(nèi)部原理  272 10.2  從屬圖、屬性、屬性連接 272 10.3  范例1：使用Hypergraph瀏覽從屬圖     277 10.4  變換層次與父子關(guān)系 280 10.5  檢查層次結(jié)構(gòu)      281 10.6  變換節(jié)點（Transform）和形狀節(jié)點（Shape）       282 10.7  范例2：了解變換節(jié)點和形狀節(jié)點、實例化，以及歷史節(jié)點       282 10.8  MEL和Maya用戶界面     285 10.9  Maya場景的后臺處理備忘錄   285 第11章  MEL動畫                                                         286 11.1  動畫      286 11.1.1  時間         286 11.1.2  實時回放         288 11.1.3  動畫曲線         289 11.1.4  骨骼系統(tǒng)         305 11.1.5  運動路徑（motion path）      317 第12章  MEL的剛體動力學(xué)范例                                     320 12.1  范例1：粒子碰撞       320 12.1.1  創(chuàng)建場景         320 12.1.2  與粒子碰撞     323 12.1.3  對碰撞進行控制      325 12.1.4  geoConnector中的其他控制手段   325 12.1.5  在MEL中完成場景        326 12.2  范例2：碰撞事件       327 12.2.1  概述         328 12.2.2  添加發(fā)射器和粒子 328 12.2.3  動力學(xué)關(guān)系     330 12.2.4  限制粒子數(shù)目，添加重力       331 12.2.5  添加更多的碰撞      332 12.2.6  事件         332 12.2.7  籃子的表達式 334 12.2.8  編輯設(shè)置來修復(fù)問題      336 12.2.9  速度         337 12.3  范例3：剛體動力學(xué)的物體間碰撞   337 12.3.1  編寫復(fù)制和定位的腳本  339 12.3.2  組裝字符串變量時的常見錯誤        340 12.3.3  創(chuàng)建碰撞盒     341 12.3.4  反轉(zhuǎn)碰撞盒的法線 342 12.3.5  主動和被動的剛體 343 12.3.6  將每個網(wǎng)格平面都變成被動碰撞對象    346 12.3.7  打開碰撞數(shù)據(jù)選項 347 12.3.8  改變網(wǎng)格碰撞時的顏色  348 12.4  范例4：剛體動力學(xué)與粒子       351 12.4.1  使用MEL創(chuàng)建瞄準(zhǔn)窗口         352 12.4.2  向工具欄添加新的窗口控件   353 12.4.3  將平面轉(zhuǎn)換為多邊形，并且分解為多片         354 12.4.4  向分片添加動力學(xué)和表達式   356 12.4.5  創(chuàng)建完整的MEL腳本    358 12.4.6  加載場景并運行腳本      360 12.4.7  向panelBreakup傳遞一個浮點數(shù)  361 第13章  MEL的角色裝配范例                                        362 13.1  范例1：角色控制       362 13.1.1  場景載入         363 13.1.2  場景概述      &am