本书首先介绍动作捕捉的相关概念与基础知识,以及使用动作捕捉技术制作三维动画的流程,同时也对MotionBuilder软件的基本操作进行讲解; 然后按照动画制作的流程,逐步说明如何基于MotionBuilder软件和相关的动作捕捉设备来制作三维动画,以及制作过程中的各种方法与技巧。 书中运用了典型的案例,全面、系统地介绍了动画角色的处理、演员动作的拍摄、动作捕捉数据与角色的结合、各种后期处理的方法与技巧,以及材质渲染等,旨在帮助读者理解并掌握使用MotionBuilder这一主要工具,创作出生动、逼真的动作捕捉动画。 全书共分为14章,其中第1~5章主要介绍动作捕捉以及MotionBuilder软件的基础知识,第6~14章则按照动作捕捉制作动画的流程依次介绍相关的方法与技巧。 本书适合作为高等院校数字媒体、动画、影视等专业本科生、研究生的教材。此外,本书也将**动画爱好者进入动画制作的台前幕后,了解并掌握动画制作的相关知识与技能。

第3章MotionBuilder简介




前面提到过,使用动作捕捉系统制作三维动画,拍摄只是占了整个流程的一小部分,而大量的工作是在MotionBuilder软件中完成,因此,熟练掌握MotionBuilder软件的使用就成为制作动作捕捉动画的非常重要的环节。
3.1MotionBuilder基本介绍
MotionBuilder的前身是FILMBOX,如图3.1所示,由Kaydara公司开发。1994年,为了完成一个动作控制项目,Kaydara公司开发了FILMBOX,早期的FILMBOX并不是一个真正完全的动作捕捉系统而只是一个插件,它可以让用户导入Softimage的动画曲线。2004年,Kaydara公司被Alias并购,2006年Alias又被Autodesk并购并将软件更名为MotionBuilder,此后它逐步成为一个成熟的产品。MotionBuilder的文件格式FBX(FILMBOX的缩写)成为动画文件交换的标准。



图3.1FILMBOX软件界面


FILMBOX/MotionBuilder的***Benoit Sevigny在1999年左右目睹了一些艺术家利用音轨来制作面部动画非常困难,于是想到使用一些简单的工具,利用声音来实时驱动面部动画。因此用户可在捕捉动作的同时录制声音,后期再利用声音来驱动表情。这一功能被开发出来成为VoiceReality,一款利用声音实时驱动面部表情的软件,VoiceReality也*终成为MotionBuilder软件的一个部分。
随着时间的推移,Sevigny认为FILMBOX/MotionBuilder要成为一个实时的动画系统,并让其他数字设备与之相连,包括动作捕捉、手套、面部跟踪系统、MIDI、光源、输入设备和表面控制、网络、音频、视频、语音、时间码等。结果使得FILMBOX/MotionBuilder成为**的动作捕捉工具,并被广泛应用于电视、游戏和电影等。**影片《骇客帝国》中的Neo躲避子弹的镜头,就是使用FILMBOX来实现单反镜头画面的同步,如图3.2所示。


图3.2《骇客帝国》中的经典镜头


虽然MotionBuilder被认为主要应用于动作捕捉领域,但是MotionBuilder也是一个很好的关键帧动画工具,因为它可以让用户自由地利用层来将关键帧和动作捕捉动画融合到一起。
MotionBuilder是业界*为重要的3D角色动画软件之一。它集成了众多**的工具,为制作高质量的动画作品提供了保证。此外,MotionBuilder中还包括独特的实时架构、无损的动画层、非线性的故事板编辑环境和平滑的工作流程。
MotionBuilder**地支持平台不受限制的FBX高端三维制作与交换格式。它能让用户从各种各样的资源中快速而轻松地获取和交换三维资源与媒体。FBX格式得到了业界领先的软硬件厂商的广泛支持,甚至已经成为三维模型的通用交换标准。
Autodesk MotionBuilder 2011已经与Autodesk HumanIK中间件进行整合,使得Autodesk MotionBuilder所包含的姿势控制、角色控制和角色定义表也可以与HumanIK插件共同使用。目前MotionBuilder的主要应用领域就是动作捕捉及其数据处理与动作编辑等。
3.2安装MotionBuilder软件
MotionBuilder可以支持Windows和Linux双平台,作为一个实时三维动画软件,它对计算机的硬件有着较高的要求。
3.2.1MotionBuilder安装软硬件要求
根据Autodesk官方给出的信息,MotionBuilder 2018支持64位操作系统,对系统软件的*低要求如表3.1和表3.2所示。


表3.1MotionBuilder软件要求



软件


操作系统√Microsoft Windows 7 (SP1) and Windows 10 Professional operating system

√Red Hat Enterprise Linux 6.5 & 7.2 WS operating system

√CentOS 6.5 & 7.2 Linux operating system
浏览器Autodesk**使用以下浏览器的*新版来获取在线补充内容Apple Safari

√Google ChromeTM

√Microsoft Internet Explorer

√Mozilla Firefox



表3.2MotionBuilder硬件要求



硬件


CPU64位Intel或者AMD多核处理器
显卡参照Maya软件要求
内存至少8GB(**使用16GB及以上)
磁盘空间至少剩余4GB空间用于软件安装
鼠标3键鼠标

目录 第1章概述 / 1.1什么是动作捕捉 / 1.2动作捕捉技术的发展历史 / 1.3动作捕捉技术的分类 / 1.3.1机械式 / 1.3.2声学式 / 1.3.3电磁式 / 1.3.4光学式 / 1.3.5惯性式 / 1.4动作捕捉技术的应用 / 第2章使用动作捕捉技术制作动画的流程 / 2.1动画角色和场景的建立 / 2.2角色蒙皮 / 2.3动作拍摄 / 2.4动画处理 / 2.5渲染输出 / 第3章MotionBuilder简介 / 3.1MotionBuilder基本介绍 / 3.2安装MotionBuilder软件 / 3.2.1MotionBuilder安装软硬件要求 / 3.2.2MotionBuilder安装步骤 / 3.3启动与关闭MotionBuilder / 3.4MotionBuilder的工作界面 / 3.4.1菜单栏 / 3.4.2Viewer窗口 / 3.4.3Character Controls窗口 / 3.4.4Transport Controls窗口 / 3.4.5Navigator窗口 / 3.4.6Key Controls窗口 / 3.4.7Animation Layerss窗口 / 3.4.8Resources窗口 / 3.5MotionBuilder的基本设置 / 3.5.1参数设置 / 3.5.2交互模式 / 3.6MotionBuilder软件布局设置 / 3.7MotionBuilder的视图与显示模式 / 3.7.1View设置 / 3.7.2Display设置 / 第4章MotionBuilder基本使用方法 / 4.1文件操作 / 4.2MotionBuilder与其他软件的数据交换 / 4.3视图调整 / 4.3.1旋转视图 / 4.3.2平移视图 / 4.3.3推拉视图和缩放视图 / 4.3.4转动视图 / 4.3.5ViewCube / 4.3.6SteeringWheels / 4.4对象基本操作 / 4.4.1选择对象 / 4.4.2选择模式 / 4.4.3Translate / 4.4.4Rotation / 4.4.5Scale Uniform / 4.4.6状态栏 / 4.4.7Properties窗口 / 4.4.8参照模式 / 4.4.9Object Mode / 第5章MotionBuilder动画基础 / 5.1Transport Controls窗口 / 5.2Key Controls窗口 / 5.2.1Menu / 5.2.2Key Interpolation Type菜单 / 5.2.3Keying Mode菜单 / 5.2.4Layer菜单 / 5.2.5Keyframe buttons / 5.3制作关键帧动画 / 5.3.1为普通对象添加关键帧动画 / 5.3.2使用FCurves窗口制作关键帧动画 / 5.3.3在FCurves窗口中调整关键帧插值与切向 / 第6章角色处理 / 6.1在Maya中为角色添加骨骼蒙皮和权重 / 6.1.1添加骨骼 / 6.1.2设置蒙皮和权重 / 6.2非标准命名骨骼的角色化 / 6.2.1调整角色的姿势 / 6.2.2建立骨骼映射 / 6.2.3使用Character Definition窗口定义角色 / 6.3标准命名骨骼的角色化 / 6.4角色控制 / 6.4.1创建控制器 / 6.4.2角色动作分类 / 6.4.3Pin工具 / 6.4.4Stance Pose / 6.4.5Pose Controls / 6.4.6Character Extension / 第7章演员动作的拍摄 / 7.1Vicon T Series设备简介 / 7.2Vicon Blade软件简介 / 7.3系统校正 / 7.3.1校正摄像机的位置 / 7.3.2校正摄像机的参数 / 7.4演员贴点 / 7.5建立演员骨骼文件 / 7.5.1建立拍摄文件 / 7.5.2动作采样的录制 / 7.5.3数据重建 / 7.5.4导入骨骼模板 / 7.5.5计算演员骨骼 / 7.6正式拍摄 / 7.7数据处理与导出 / 第8章动作捕捉数据和角色的结合 / 8.1角色和拍摄数据的导入 / 8.2过滤动作捕捉数据 / 8.2.1Butterworth / 8.2.2Constant Key Reducer / 8.2.3Cut / 8.2.4Key Reducing / 8.2.5Peak Removal / 8.3定义角色 / 8.4用拍摄数据驱动角色 / 8.5烘焙数据 / 8.6删除多余数据 / 8.7多个角色的处理 / 8.8仅有Marker点的动作捕捉文件处理 / 8.8.1创建Actor并与Marker点匹配 / 8.8.2映射Marker点到Actor / 8.8.3Actor驱动角色 / 第9章动画层 / 9.1动画层简介 / 9.2Animation Layers窗口 / 9.3Animation Layers菜单 / 9.4使用动画层修正动画 / 9.5动画层的合并 / 第10章创建约束 / 10.1约束分类 / 10.2添加约束 / 10.3约束设置 / 10.4约束应用 / 第11章Story / 11.1Story窗口简介 / 11.2Story工具 / 11.3在Character Animation Track中进行动作剪辑 / 11.4在Character Animation Track中进行动作连接 / 11.5在Character Animation Track上编辑片段 / 11.6使用Subtrack进行动作编辑与合成 / 11.7使用Command Track和Constraint Track来控制对象 / 11.8使用Shot Track来实现机位切换 / 11.9Video Track和Audio Track / 第12章面部表情动画 / 12.1头部模型要求 / 12.2使用关键帧来制作面部表情动画 / 12.3使用动作捕捉来制作面部表情动画 / 12.3.1面部表情捕捉 / 12.3.2导入动作文件 / 12.3.3添加Actor Face并建立映射 / 12.3.4使用Actor Face驱动角色面部表情动画 / 12.4使用声音来驱动面部表情 / 12.4.1制作语音表情 / 12.4.2添加Voice Devices / 第13章灯光与材质 / 13.1Lights / 13.1.1Custom Light / 13.1.2Global Light / 13.1.3添加和设置Lights / 13.2Shaders / 13.2.1Shaders类型 / 13.2.2为模型添加和设置Shaders / 13.3Surfaces / 13.3.1Materials / 13.3.2Texture / 第14章动画的导出和渲染 / 14.1MotionBuilder渲染设置 / 14.2视频压缩选项 / 14.2.1AVI格式 / 14.2.2MOV格式 / 14.2.3SWF(Flash)格式 / 参考文献 /