計(jì)算機(jī)動(dòng)畫設(shè)計(jì)指南

1.1  感知        1 1.2  動(dòng)畫的變遷    3 1.2.1  早期設(shè)備  3 1.2.2  早期的傳統(tǒng)動(dòng)畫        5 1.2.3  迪斯尼（Disney）    6 1.2.4  其他貢獻(xiàn)者       7 1.2.5  其他動(dòng)畫媒介   8 1.2.6  動(dòng)畫的原理       8 1.2.7  電影制作的原理        9 1.3  動(dòng)畫的生產(chǎn)    12 1.4  計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的生產(chǎn)        16 1.4.1  計(jì)算機(jī)動(dòng)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(jì)算機(jī)動(dòng)畫簡(jiǎn)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(dòng)畫時(shí)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(xiàn)         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(jí)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(dá)         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(jì)  46 2.2  方位的表達(dá)    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(xiàn)         56 第3章  運(yùn)動(dòng)捕捉入門                                                       57 3.1  運(yùn)動(dòng)捕捉與表演動(dòng)畫    57 3.2  表演動(dòng)畫在娛樂(lè)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(dòng)作捕捉的類型    66 3.3.1  光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)    66 3.3.2  電磁追蹤器       69 3.3.3  機(jī)電設(shè)備  72 3.3.4  數(shù)字電樞  73 3.3.5  其他動(dòng)作捕捉系統(tǒng)    75 3.4  動(dòng)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(lè)界       78 3.4.4  法律界       79 第4章  運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)                                                              81 4.1  運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)捕捉解析工具        102 第5章  面部特征動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(xiàn)         146 第6章  實(shí)體空間的動(dòng)畫                                                  149 6.1  動(dòng)畫路徑        150 6.2  實(shí)體紋理（solid texture）的動(dòng)畫化    150 6.2.1  大理石生成       151 6.2.2  大理石運(yùn)動(dòng)       153 6.2.3  實(shí)體紋理透明（solid-textured transparency）的動(dòng)畫       154 6.3  氣體體積的動(dòng)畫    155 6.4  三維晶格體    162 6.4.1  訪問(wèn)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(dòng)畫化       170 6.6  粒子系統(tǒng)：另一種過(guò)程動(dòng)畫技術(shù)        171 6.7  本章總結(jié)        174 參考文獻(xiàn)         174 第7章  流體和氣體的動(dòng)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(jì)算流體力學(xué)        194 7.2.1  建模流體的一般方法         195 7.2.2  計(jì)算流體力學(xué)方程    196 7.3  本章總結(jié)        200 參考文獻(xiàn)         200 第8章  動(dòng)畫生物學(xué)                                                         203 8.1  概述        203 8.2  動(dòng)畫和電影的感知        203 8.2.1  視覺的簡(jiǎn)述       203 8.2.2  運(yùn)動(dòng)和動(dòng)畫的視覺    205 8.3  動(dòng)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(dòng)畫        221 8.6  Maya       221 8.6.1  過(guò)程式動(dòng)畫與關(guān)鍵幀動(dòng)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(dòng)關(guān)鍵幀       224 8.6.6  圖示動(dòng)畫  224 8.6.7  刪除關(guān)鍵幀       226 8.6.8  時(shí)間單位  226 8.6.9  回放設(shè)置  226 8.7  教程08.01：關(guān)鍵幀動(dòng)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(dòng)和停止動(dòng)畫    229 8.7.4  編輯動(dòng)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(dòng)關(guān)鍵幀項(xiàng)   232 8.8  Hypergraph和Attribute Editor中的動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)   232 8.9  教程08.02：簡(jiǎn)單的過(guò)程式動(dòng)畫  233 8.9.1  動(dòng)畫表達(dá)式概述        233 8.9.2  創(chuàng)建動(dòng)畫表達(dá)式        233 8.9.3  動(dòng)畫表達(dá)式節(jié)點(diǎn)        235 8.10  本章總結(jié)      235 參考文獻(xiàn)         236 第9章  基于點(diǎn)的動(dòng)畫                                                     237 9.1  導(dǎo)言        237 9.2  無(wú)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(wú)網(wǎng)格的離散化        241 9.2.4  移動(dòng)最小二乘法        242 9.2.5  更新應(yīng)變與應(yīng)力        243 9.2.6  通過(guò)應(yīng)變能量計(jì)算受力    244 9.2.7  彈性物體的動(dòng)畫化    245 9.2.8  塑料  247 9.2.9  被動(dòng)的表面點(diǎn)集（surfel）對(duì)流         248 9.2.10  總結(jié)         248 9.3  碎裂材質(zhì)的動(dòng)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(dòng)力學(xué)    260 9.4.4  表面表達(dá)  264 9.4.5  使用采樣點(diǎn)進(jìn)行表面跟蹤         265 9.4.6  總結(jié)  268 參考文獻(xiàn)         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(diǎn)（Transform）和形狀節(jié)點(diǎn)（Shape）       282 10.7  范例2：了解變換節(jié)點(diǎn)和形狀節(jié)點(diǎn)、實(shí)例化，以及歷史節(jié)點(diǎn)       282 10.8  MEL和Maya用戶界面     285 10.9  Maya場(chǎng)景的后臺(tái)處理備忘錄   285 第11章  MEL動(dòng)畫                                                         286 11.1  動(dòng)畫      286 11.1.1  時(shí)間         286 11.1.2  實(shí)時(shí)回放         288 11.1.3  動(dòng)畫曲線         289 11.1.4  骨骼系統(tǒng)         305 11.1.5  運(yùn)動(dòng)路徑（motion path）      317 第12章  MEL的剛體動(dòng)力學(xué)范例                                     320 12.1  范例1：粒子碰撞       320 12.1.1  創(chuàng)建場(chǎng)景         320 12.1.2  與粒子碰撞     323 12.1.3  對(duì)碰撞進(jìn)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(chǎng)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(dòng)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(dá)式 334 12.2.8  編輯設(shè)置來(lái)修復(fù)問(wèn)題      336 12.2.9  速度         337 12.3  范例3：剛體動(dòng)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(shí)的常見錯(cuò)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(dòng)和被動(dòng)的剛體 343 12.3.6  將每個(gè)網(wǎng)格平面都變成被動(dòng)碰撞對(duì)象    346 12.3.7  打開碰撞數(shù)據(jù)選項(xiàng) 347 12.3.8  改變網(wǎng)格碰撞時(shí)的顏色  348 12.4  范例4：剛體動(dòng)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(dòng)力學(xué)和表達(dá)式   356 12.4.5  創(chuàng)建完整的MEL腳本    358 12.4.6  加載場(chǎng)景并運(yùn)行腳本      360 12.4.7  向panelBreakup傳遞一個(gè)浮點(diǎn)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(chǎng)景載入         363 13.1.2  場(chǎng)景概述      &am