3Dmax路徑約束法制作動(dòng)畫
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要想使一個(gè)物體沿一個(gè)指定的路徑運(yùn)動(dòng)，路徑在早期的版本中是通過指定路徑控制器的方法來實(shí)現(xiàn)，在R4.0版本中我們可以通過菜單指定給物體的路徑約束，也可以使用以前提到的指定路徑約束控制器的方法得到，二者所得到的效果是一樣的 ，即都可以是物體被一曲線控制并沿曲線方向運(yùn)動(dòng)，或者在多條曲線的位置加權(quán)平均值處運(yùn)動(dòng)。路徑曲線可以是任何類型的曲線，并且其自身可以制作任何標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)畫，還可以對(duì)其子物體進(jìn)行進(jìn)行動(dòng)畫。所有的效果都會(huì)作用與約束物體。正是由于其靈活多變的動(dòng)畫能力，使得在很多的動(dòng)畫中都會(huì)用到這種方法。
制作路徑約束的一般方法如下：選擇一個(gè)物體或一個(gè)物體組在菜單上選擇Animation menu > Constraints > Path Constraint，進(jìn)入選擇目標(biāo)模式，在視窗中選擇要作為運(yùn)動(dòng)路徑的曲線，或者在動(dòng)畫控制面板中，選擇位置控制器，為其指定控制器為路徑控制器，這種方法也可以在軌跡視窗中完成。然后在動(dòng)畫面板中將出現(xiàn)路徑約束的參數(shù)，可對(duì)其經(jīng)行調(diào)整，完成動(dòng)畫。
需要注意的是你一旦指定了路徑約束， 在你的位置控制器的卷簾窗中就出現(xiàn)了一個(gè)控制器列表，其中增加了路徑約束一項(xiàng)，物體的位置由其路徑約束決定，在視窗中不可移動(dòng)(在R4.0中可以沿路徑移動(dòng))。
路徑約束的參數(shù)并不是很多，而且參數(shù)的意義也很好理解，我們只是做一下簡(jiǎn)單的介紹：
Add Path(增加路徑)：選擇這個(gè)按鈕可以增加一個(gè)新的路徑與已有的路徑共同對(duì)物體施加約束。
Delete path(刪除路徑)：這個(gè)按鈕用來從路徑列表中刪除路徑，一旦某個(gè)路徑被刪除，它便不再對(duì)物體其任何的約束作用。
Weight(權(quán)重)：用來調(diào)整被選中的路徑對(duì)物體的約束程度，通常用來制作動(dòng)畫。
% Along Path(位置百分比)：這是一個(gè)重要的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)用來設(shè)置物體在路徑上的位置比例。在軌跡視窗可以找到這個(gè)參數(shù)的動(dòng)畫軌跡—百分比(Precent)，它也是用來制作動(dòng)畫的常用參數(shù)。這個(gè)參數(shù)的具體意義是指物體在路徑上的軸向值，需要注意的是一些路徑的軸向值是不均勻的，也就是說當(dāng)你設(shè)定50 % Along
path時(shí)，物體不一定在路徑的中間位置上，除非你勾選了勻速選項(xiàng)。
Follow(隨動(dòng))：是使物體的某一軸向在路徑的轉(zhuǎn)彎處與路徑方向一致。
Bank(傾斜)：使物體在路徑上運(yùn)動(dòng)時(shí)隨路徑的曲度產(chǎn)生自然的傾斜。
Bank Amount(傾斜度)：用來調(diào)整傾斜的大小和方向，其范圍為999999～－999999，數(shù)值的正負(fù)決定了傾斜的方向。
Smoothness(抖動(dòng)光滑度)：控制物體在路徑的轉(zhuǎn)彎處將以多快的速度達(dá)到傾斜角，較小的值會(huì)對(duì)較小的弧度變化產(chǎn)生敏感的反應(yīng)，較大的職責(zé)會(huì)忽略掉一些細(xì)微的變化，而出現(xiàn)一些抖動(dòng)。缺省值可以較有效地模擬出一般曲線轉(zhuǎn)彎的離心效果。
Allow Upside Down:(顛倒)：打開這一選項(xiàng)可以避免物體在經(jīng)過垂直轉(zhuǎn)彎處發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
Constant Velocity(勻速)；前面提到過曲線路徑的軸向值不完全是均勻的，這就會(huì)導(dǎo)致物體在運(yùn)動(dòng)的過程中的速率不均勻，使用這一選項(xiàng)可以使物體保持勻速，也就是說物體位置的百分比和路徑長(zhǎng)度的百分比相同，當(dāng)你設(shè)定50 % Along path時(shí)，物體就在路徑的中間位置上。當(dāng)關(guān)閉這一項(xiàng)時(shí)物體的速度，是與路徑上點(diǎn)的距離和屬性相關(guān)的。
Loop(循環(huán))：缺省時(shí)，物體在運(yùn)動(dòng)到路徑的重點(diǎn)后會(huì)停留在終點(diǎn)上，打開這一項(xiàng)后，物體在運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后，會(huì)回到起點(diǎn)。
Relative(相對(duì)值)：打開這個(gè)選項(xiàng)，物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)和物體的初始位置相關(guān)，物體會(huì)在與路徑加權(quán)平均值等距的相對(duì)偏移位置上運(yùn)動(dòng)。如圖下圖:
Axis(軸向)：用來定義物體那個(gè)軸對(duì)齊路徑的運(yùn)動(dòng)方向。
Flip(翻轉(zhuǎn))：打開后會(huì)以前面選定的軸的負(fù)向?qū)R路徑運(yùn)動(dòng)方向。
下面我們來做兩個(gè)練習(xí)：path_103.avi、path_104.avi。
在第一個(gè)動(dòng)畫中我們模擬地球太陽和月亮的運(yùn)動(dòng)，首先我們制作三的大小比例相當(dāng)?shù)那蝮w，由于是以太陽為中心運(yùn)動(dòng)，所以我們假定它是靜止的(攝像機(jī)是運(yùn)動(dòng)的)，打開圖形(Shapes)面板，在最大的球體(太陽)處制作一個(gè)圓(Circle)，作為地球的軌道，對(duì)齊圓的中心到太陽的中心，并將其綁定到太陽上，這樣做是為了在移動(dòng)太陽時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)一起移動(dòng)。選擇中等大小的球體(地球)，在菜單上觀看動(dòng)畫，地球已經(jīng)繞著太陽轉(zhuǎn)了。在地球處也制作一個(gè)與其同心的圓，并將其綁定到地球上，作為月球的軌道，觀看動(dòng)畫，這時(shí)地球和月球的軌道一同繞著太陽轉(zhuǎn)。最后選擇最小的球體，同樣為其指定路徑約束，選擇地球周圍的圓作為其路徑，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽系就完成了。
觀看動(dòng)畫，發(fā)現(xiàn)月球轉(zhuǎn)得慢，而地球轉(zhuǎn)得快，這是因?yàn)樗鼈兌际敲恳话賻D(zhuǎn)一圈，這需要我們進(jìn)一步的調(diào)整。先將動(dòng)畫的長(zhǎng)度設(shè)為240幀，打開運(yùn)動(dòng)軌跡視窗，選擇地球的位置動(dòng)畫中的路徑約束軌跡下的百分比一項(xiàng)，選擇以曲線形式顯示動(dòng)畫，可以看到它的動(dòng)畫形式是一條從0到100的直線，月球的動(dòng)畫也是一樣，因?yàn)槁窂郊s束的缺省動(dòng)畫就是這樣一條曲線。但我們都知道，地球公轉(zhuǎn)一周為365天，月球公轉(zhuǎn)一周約為一個(gè)月，因此地球繞太陽轉(zhuǎn)一周，月球就繞地球轉(zhuǎn)了12周。在月球的路徑軌跡視窗中，移動(dòng)其第100幀的關(guān)鍵幀到第20幀處，然后使用周期越界循環(huán)。完成后如下圖:
這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的練習(xí)，從中我們可以看到，路徑約束作為一種制作動(dòng)畫的方法，給我們提供了很多的便利，它看起來簡(jiǎn)單，但是如果你能靈活運(yùn)用，也能創(chuàng)作出一些特殊的效果。在path_104.avi中我們就使用了路徑約束的方法制作出了機(jī)械手繪制出霓虹燈管的效果。在這里我只簡(jiǎn)要的說明一下它的制作原理，具體的制作過程還請(qǐng)讀者自己練習(xí)。
我們先是制作了霓虹燈管的形狀曲線，然后繪制出一個(gè)圓形，并以霓虹燈管的形狀曲線為路徑放樣，然后通過放樣參數(shù)，制作出霓虹燈管逐漸生成的動(dòng)畫，然后制作一虛擬物體，為其指定路徑約束，并以霓虹燈管的形狀曲線為路徑，最后制作機(jī)械手，將前端的筆連接到虛擬物體上，在將機(jī)械臂依次連接，使用IK(反向動(dòng)力學(xué))計(jì)算出機(jī)械手的動(dòng)畫，完成后還需要調(diào)整機(jī)械手的位置，也就是路徑的百分比參數(shù)，使之與放樣參數(shù)的動(dòng)畫吻合。
在這個(gè)動(dòng)畫的制作過程中，我們使用了幾種不同的動(dòng)畫技術(shù)，并通過軌跡視窗使其具有了相互的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是我們?cè)谥谱鲃?dòng)畫時(shí)的必經(jīng)之路。希望大家有機(jī)會(huì)好好研究研究。
另外路徑約束還可以指定給攝像機(jī)、燈光等，在下面的動(dòng)畫中物體和攝像機(jī)都使用了路徑約束動(dòng)畫，希望對(duì)大家有所幫助。
制作路徑約束的一般方法如下：選擇一個(gè)物體或一個(gè)物體組在菜單上選擇Animation menu > Constraints > Path Constraint，進(jìn)入選擇目標(biāo)模式，在視窗中選擇要作為運(yùn)動(dòng)路徑的曲線，或者在動(dòng)畫控制面板中，選擇位置控制器，為其指定控制器為路徑控制器，這種方法也可以在軌跡視窗中完成。然后在動(dòng)畫面板中將出現(xiàn)路徑約束的參數(shù)，可對(duì)其經(jīng)行調(diào)整，完成動(dòng)畫。
需要注意的是你一旦指定了路徑約束， 在你的位置控制器的卷簾窗中就出現(xiàn)了一個(gè)控制器列表，其中增加了路徑約束一項(xiàng)，物體的位置由其路徑約束決定，在視窗中不可移動(dòng)(在R4.0中可以沿路徑移動(dòng))。
路徑約束的參數(shù)并不是很多，而且參數(shù)的意義也很好理解，我們只是做一下簡(jiǎn)單的介紹：
Add Path(增加路徑)：選擇這個(gè)按鈕可以增加一個(gè)新的路徑與已有的路徑共同對(duì)物體施加約束。
Delete path(刪除路徑)：這個(gè)按鈕用來從路徑列表中刪除路徑，一旦某個(gè)路徑被刪除，它便不再對(duì)物體其任何的約束作用。
Weight(權(quán)重)：用來調(diào)整被選中的路徑對(duì)物體的約束程度，通常用來制作動(dòng)畫。
% Along Path(位置百分比)：這是一個(gè)重要的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)用來設(shè)置物體在路徑上的位置比例。在軌跡視窗可以找到這個(gè)參數(shù)的動(dòng)畫軌跡—百分比(Precent)，它也是用來制作動(dòng)畫的常用參數(shù)。這個(gè)參數(shù)的具體意義是指物體在路徑上的軸向值，需要注意的是一些路徑的軸向值是不均勻的，也就是說當(dāng)你設(shè)定50 % Along
path時(shí)，物體不一定在路徑的中間位置上，除非你勾選了勻速選項(xiàng)。
Follow(隨動(dòng))：是使物體的某一軸向在路徑的轉(zhuǎn)彎處與路徑方向一致。
Bank(傾斜)：使物體在路徑上運(yùn)動(dòng)時(shí)隨路徑的曲度產(chǎn)生自然的傾斜。
Bank Amount(傾斜度)：用來調(diào)整傾斜的大小和方向，其范圍為999999～－999999，數(shù)值的正負(fù)決定了傾斜的方向。
Smoothness(抖動(dòng)光滑度)：控制物體在路徑的轉(zhuǎn)彎處將以多快的速度達(dá)到傾斜角，較小的值會(huì)對(duì)較小的弧度變化產(chǎn)生敏感的反應(yīng)，較大的職責(zé)會(huì)忽略掉一些細(xì)微的變化，而出現(xiàn)一些抖動(dòng)。缺省值可以較有效地模擬出一般曲線轉(zhuǎn)彎的離心效果。
Allow Upside Down:(顛倒)：打開這一選項(xiàng)可以避免物體在經(jīng)過垂直轉(zhuǎn)彎處發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
Constant Velocity(勻速)；前面提到過曲線路徑的軸向值不完全是均勻的，這就會(huì)導(dǎo)致物體在運(yùn)動(dòng)的過程中的速率不均勻，使用這一選項(xiàng)可以使物體保持勻速，也就是說物體位置的百分比和路徑長(zhǎng)度的百分比相同，當(dāng)你設(shè)定50 % Along path時(shí)，物體就在路徑的中間位置上。當(dāng)關(guān)閉這一項(xiàng)時(shí)物體的速度，是與路徑上點(diǎn)的距離和屬性相關(guān)的。
Loop(循環(huán))：缺省時(shí)，物體在運(yùn)動(dòng)到路徑的重點(diǎn)后會(huì)停留在終點(diǎn)上，打開這一項(xiàng)后，物體在運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后，會(huì)回到起點(diǎn)。
Relative(相對(duì)值)：打開這個(gè)選項(xiàng)，物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)和物體的初始位置相關(guān)，物體會(huì)在與路徑加權(quán)平均值等距的相對(duì)偏移位置上運(yùn)動(dòng)。如圖下圖:
Axis(軸向)：用來定義物體那個(gè)軸對(duì)齊路徑的運(yùn)動(dòng)方向。
Flip(翻轉(zhuǎn))：打開后會(huì)以前面選定的軸的負(fù)向?qū)R路徑運(yùn)動(dòng)方向。
下面我們來做兩個(gè)練習(xí)：path_103.avi、path_104.avi。
在第一個(gè)動(dòng)畫中我們模擬地球太陽和月亮的運(yùn)動(dòng)，首先我們制作三的大小比例相當(dāng)?shù)那蝮w，由于是以太陽為中心運(yùn)動(dòng)，所以我們假定它是靜止的(攝像機(jī)是運(yùn)動(dòng)的)，打開圖形(Shapes)面板，在最大的球體(太陽)處制作一個(gè)圓(Circle)，作為地球的軌道，對(duì)齊圓的中心到太陽的中心，并將其綁定到太陽上，這樣做是為了在移動(dòng)太陽時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)一起移動(dòng)。選擇中等大小的球體(地球)，在菜單上觀看動(dòng)畫，地球已經(jīng)繞著太陽轉(zhuǎn)了。在地球處也制作一個(gè)與其同心的圓，并將其綁定到地球上，作為月球的軌道，觀看動(dòng)畫，這時(shí)地球和月球的軌道一同繞著太陽轉(zhuǎn)。最后選擇最小的球體，同樣為其指定路徑約束，選擇地球周圍的圓作為其路徑，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽系就完成了。
觀看動(dòng)畫，發(fā)現(xiàn)月球轉(zhuǎn)得慢，而地球轉(zhuǎn)得快，這是因?yàn)樗鼈兌际敲恳话賻D(zhuǎn)一圈，這需要我們進(jìn)一步的調(diào)整。先將動(dòng)畫的長(zhǎng)度設(shè)為240幀，打開運(yùn)動(dòng)軌跡視窗，選擇地球的位置動(dòng)畫中的路徑約束軌跡下的百分比一項(xiàng)，選擇以曲線形式顯示動(dòng)畫，可以看到它的動(dòng)畫形式是一條從0到100的直線，月球的動(dòng)畫也是一樣，因?yàn)槁窂郊s束的缺省動(dòng)畫就是這樣一條曲線。但我們都知道，地球公轉(zhuǎn)一周為365天，月球公轉(zhuǎn)一周約為一個(gè)月，因此地球繞太陽轉(zhuǎn)一周，月球就繞地球轉(zhuǎn)了12周。在月球的路徑軌跡視窗中，移動(dòng)其第100幀的關(guān)鍵幀到第20幀處，然后使用周期越界循環(huán)。完成后如下圖:
這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的練習(xí)，從中我們可以看到，路徑約束作為一種制作動(dòng)畫的方法，給我們提供了很多的便利，它看起來簡(jiǎn)單，但是如果你能靈活運(yùn)用，也能創(chuàng)作出一些特殊的效果。在path_104.avi中我們就使用了路徑約束的方法制作出了機(jī)械手繪制出霓虹燈管的效果。在這里我只簡(jiǎn)要的說明一下它的制作原理，具體的制作過程還請(qǐng)讀者自己練習(xí)。
我們先是制作了霓虹燈管的形狀曲線，然后繪制出一個(gè)圓形，并以霓虹燈管的形狀曲線為路徑放樣，然后通過放樣參數(shù)，制作出霓虹燈管逐漸生成的動(dòng)畫，然后制作一虛擬物體，為其指定路徑約束，并以霓虹燈管的形狀曲線為路徑，最后制作機(jī)械手，將前端的筆連接到虛擬物體上，在將機(jī)械臂依次連接，使用IK(反向動(dòng)力學(xué))計(jì)算出機(jī)械手的動(dòng)畫，完成后還需要調(diào)整機(jī)械手的位置，也就是路徑的百分比參數(shù)，使之與放樣參數(shù)的動(dòng)畫吻合。
在這個(gè)動(dòng)畫的制作過程中，我們使用了幾種不同的動(dòng)畫技術(shù)，并通過軌跡視窗使其具有了相互的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是我們?cè)谥谱鲃?dòng)畫時(shí)的必經(jīng)之路。希望大家有機(jī)會(huì)好好研究研究。
另外路徑約束還可以指定給攝像機(jī)、燈光等，在下面的動(dòng)畫中物體和攝像機(jī)都使用了路徑約束動(dòng)畫，希望對(duì)大家有所幫助。