三维cG角色动画控制系统的发展与现状解析.docx

    三维cG角色动画控制系统的发展与现状解析    吴延(湖南师范大学，湖南 长沙 410000)Reference：自从二十世纪九十年代以来，三维CG动画风靡全球，方兴未艾随着CG技术的不断成熟和完善，它逐渐成为动画、影视、游戏等文化创意产业的新宠，使得动画艺术创作的方法变得更加丰富多彩角色控制系统设计是三维CG动画中致关重要的一个环节，与三维CG动画制作的其他模块（如建模、导演分镜、概念设计等）相比较，它是比较侧重于CG技术领域的一个模块，更多的涉及到表达式、Mel或script等的一些计算机编程知识设计CG角色动画控制系统的目的是为了让动画师更快更好的创作，提高他们的工作效率，为项目开发节约时间和成本因此,本文对三维CG角色动画控制系统的发展与现状进行了较为全面的调研与解析,以帮助更多的人知道和了解此项技术的发展过程Keys：三维CG动画；CG角色；CG角色动画控制系统J0 　 　：A：1673-2111（2012）07-0237-01　　三维CG角色动画控制技术是伴随着CG动画发展的历史不断发展衍变的，它的发展历史大致可以划分为四个阶段：二十世纪七十年代、二十世纪八十年代、二十世纪九十年代和二十一世纪以后。

　　在二十世纪七十年代早期，计算机图形图像技术还处于萌芽阶段的时候，早期的科学家们就开始研究如何在电脑中模拟人的运动，此时三维CG角色控制系统就随同早期的三维CG角色一同诞生了例如，1984年，约翰·拉斯特（皮克斯公司的创始人之一，《玩具总动员》的总导演）与他的搭档--艾尔维·雷·史密斯在卢卡斯电影公司“工业光魔”创作的纯三维角色动画短片《安德鲁和威利冒险记》1985年，加拿大蒙特利尔大学的TAARNA Studios, Inc.团队在《Tony de Peltrie》动画短片等现在看来，早期的三维CG角色控制技术能够实现的动画效果十分有限，只能作一些很基本的运动控制，而且[来自www.lw5u.Com]操作复杂，需要用早期的计算机编程语言来控制，没有图形化的人机交互界面，不人性，完全不适合动画师使用，但是它底层所包含的CG技术原理却一直沿用到今天　　二十世纪八十年代是三维CG角色控制技术进一步完善的时代，运动捕捉技术和反向运动学（IK）技术已经基本成型，并被广泛的运用于各种动画短片当中例如Karl Sims的《Particle Dreams》、Kleiser-Walczak制作的《Don‘t Touch Me》、Michael Girard的《Eurythmy》等。

太平洋数据图像公司制作的《Locomotion》一片，首次用CG技术表现出传统动画原理中的挤压和拉伸效果，进一步推动了三维电脑动画角色控制技术的发展20世纪80年代是三维电脑角色控制技术有突破性发展的十年皮克斯公司于1989年制作CG动画短片《小雪人大行动》虽然片中角色都是由三维几何体拼接而成，材质、灯光和渲染都十分简单，但角色的动作夸张，表演合理到位，成为这个年代CG动画艺术短片中最杰出的代表　　二十世纪九十年代三维CG角色控制技术日臻成熟，已经能够成功的模拟人类肢体和表情的主要运动，并开始探索更加细微的动作控制技术，诸如角色的毛发控制、布料控制和肌肉控制CG角色越来越多的出现在电影屏幕之中 1991年詹姆斯·卡梅隆导演的《终结者2：末日审判》中运用CG动画技术制作了一个逼真的[来自www.lW]人物角色，进一步的推动了CG电影特效的发展1993年史蒂文·斯皮尔伯格导演《侏罗纪公园》该片把CG动画技术推上了一个新的台阶片中的恐龙成为CG动画技术制作的第一个照片级真实的生物角色1994年，在《虚拟生物的进化》一片中卡尔·希门斯把研究的人工智能算法应用于虚拟的三维模型上，这些模型奇迹般地产生了各种自己的运动方式。

1995年，皮克斯公司成功制作《玩具总动员》--世界第一部三维CG动画影院片这部电影在舆论与票房的双赢中，排除了一切对CG动画技术的质疑这是世界动画史上的一次“工业革命”，从此主流动画开始了由传统手绘动画向三维CG动画的演变1995年，在《辛普森一家》万圣节特别版中，太平洋数据图像公司成功把传统动画中表现角色性格和动作的方法用三维CG动画表现出来1997年，皮克斯公司制作的《棋逢敌手》获得奥斯卡最佳动画短片，该片在用CG动画技术模拟布料解算和面部表情动画方面作出了有益的探索1998年，蓝天工作室的《兔子邦尼》获得奥斯卡最佳动画短片奖该片把角色毛发控制技术推上了一个新的台阶1999年，索尼公司在《精灵鼠小弟》一片中，更进一步的改进了角色毛发控制技术创造出一个有自己独特个性、真实可爱的小白鼠　　进入二十一世纪以后，涌现出大量的CG角色动画影片，如《怪物公司》、《最终幻想》、《怪物史莱克》、《冰河世纪》、《海底总动员》、《机器人历险记》、《超人特工队》、《汽车总动员》、《美丽的大脚》、《料理鼠王》、《霍顿家族》、《功夫熊猫》、《机器人Wall·E》等创作三维电脑动画人物角色控制的关键技术诸如肢体控制系统、毛发系统、肌肉系统、布料系统都已有相对较为成熟的解决方案。

但是这各个技术都相对独立，如何整合优化现有CG角色控制技术，使之更好的为动画服务，逐步提上日程三维CG角色控制技术开始向系统化，人性化的方向发展　　国内对三维CG角色控制技术的研究起步相对较晚，从二十世纪九十年代中后期才开始，目前还是处于发展的初期阶段直到2006年，深圳环球数码公司才开发出国内首部纯三维CG动画影院片--《魔比斯环》，它与1994年皮克斯公司开发的《玩具总动员》整整相差了12年，而且动画质量和票房成绩都与之有着很大的差距2007年上映的《宝葫芦的秘密》是国内首部三维CG角色担当主要角色的真人实拍电影与之类似的影片还有2008年《长江七号》但这些CG角色都还仅限于简单的造型，对角色控制技术的要求不高而且，由于多方面因素导致，国内的一些影视项目都应用各种角色控制系统插件来制作，从技术方面导致了国产三维CG角色动画质量不高近几年来随着好莱坞CG动画影片的走红,三维CG角色动画成为动画产业的研究热点本文将研究自定义三维CG角色控制技术与动画本体的衔接，其目的在于让艺术和技术更好的结合，探索角色控制技术与动画结合的方法，让它更好地服务于动画  -全文完-。