基于教学的3ds Max表情系统搭建的研究

洪顺

人物面部表情是由肌肉决定的，这些肌肉的共同作用下的人的面部可以做出表情。根据角色面部肌肉的大致功能，研究3dsMax中的变形器工具与骨胳表情绑定相结合的方法制作面部表情的技巧，设计三维表情动画系统的解决方法。在实际的教学实践过程中，学生可以使用设计的表情动画系统，解决好三维角色面部的表情动画制作问题。用变形器方式制作面部五官的动画效果，用骨胳表情绑定方式制作头部模型中的的下颌、牙齿、舌头动画效果，用动画控制器制作眼球的旋转动画。使用变形器工具与骨骼绑定相结合的方式，随心所欲地让网格发生变形。

在角色表情动画中关于面部表情技术的应用前景广泛，分布在诸多领域。在学生学习三维动画制作技术的过程中，三维角色的表情制作部分不管是从学习的层面还是动画作品的实现来说，都一直重点和难点。从三维模型的表情动画制作出发，研究3ds Max软件中表情动画制作的关键性技术。对于学生制作动画缺少资金与设备的现状的状况下，帮助学生研究角色面部表情系统搭建并将其应用到实际的动画制作之中，提高学生个人动画创作的工作效率，实现更加逼真的动画效果，有着非常重要的现实意义。在实际的制作过程中，使用脚本，运用公式的方法，加快了变形器动画的制作流程；使用蒙皮绑定技术和控制器绑定技术实现了骨胳动画方式的制作。

表情的产生和功能

面部表情通过眼睛、额眉、鼻颊、口唇等肌肉变化表现出各种情绪，它能精细的传达不同类型的情绪和情感，因此面部表情是鉴别情绪的主要标志之。角色在动画场景中要叙述的故事情节，需要以清楚的表演来实现，推动故事的发展，渲染高潮的气氛。通过角色的表情动画，观众可以了解关于角色的最基本的特点，包括性格、心情、复杂的心理活动等。

角色表情系统的设计

1.使用变形器进行五官的绑定

首先，使用石墨建模工具创建表情目标。调整面部进行面部表情的制作，使用变换工具框对表情进行复制，出现对称的表情，以及复合表情。在制作表情目标的时候，不能只是盲目的移动角色模型的顶点，不然在后续的表情动画的制作中会出现错误。根据面部五官的表情变化，制作眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴、语言口型五个部分的表情目标。其次，调入表情目标。选择头部的模型添加变形器修改器。在修改器的通道选项中，为模型添加已经制作好的表情目标。再次，制作表情控制器。通过简单的图形的移动去控制表情通道里的数据，进而制作表情动画。在制作表情控制器过程中，编写脚本可以提高效率。在实际制作之中，只要运行脚本公式，就会立刻出现控制器物体。使用同样的方法，能够迅速的实现多个控制器的制作。学生在实际的操作过程中可以直接输入已经制作好的脚本，可以极大的提高表情绑定的速度，是种既快速又有效的制作方法。最后，制作表控制器和表情目标的联动效果。通过这种联动效果可以实现用圆环物体的运动位置来驱动表情通道数值的效果。在曲线编辑器中选择表情通道，指定浮点表达式。在脚本编辑器面板中，将制作好的脚本导入，进行表情目标的绑定。

2.使用骨胳绑定进行下颔和舌头的绑定效果

骨胳绑定系统就是把自建骨骼绑定到角色头部，让骨胳的动画来带动表情的动画。相对于变形器在设置上要复杂一些，要求学生要有定的绑定基础。首先要为角色架设骨骼。在制作下颔的骨骼时，创建一条骨骼链并在下颔的骨骼链的控制轴点创建个虚拟体。将这些骨骼链制作成带有骨骼拉伸的骨髂系统。通过在骨骼链上添加虚拟体，给骨骼链加入动画控制器，通过点方式的虚拟体的移动来带动骨骼的拉伸。选择骨骼链中的起始骨骼，添加位置约束控制器。在位置约束面板中加入位置约束目标点，选择与这个骨骼在同位置上的虚拟物体，选择注视约束动画控制器，并加入表情注视目标。

通过使用蒙皮命令产生骨胳与模型的之间的联动效果。应用蒙皮修改器并分配骨骼后，每个骨骼都有一个胶囊形状的封套，这些封套中的修改对象的顶点随骨骼移动。蒙皮的制作大致分为2部分，首先使用封套制作骨胳影响范围的大致效果，然后使用权重细化蒙皮的调节效果。在实际的制作过程中，需要学生对蒙皮修改器有足够的认识和相对熟练的操作。

通过骨骼绑定来控制牙套与舌头的动画，主要是制作舌头的上下翻转和拉伸效果。为舌头创建一条骨骼链，从舌跟开始，到舌尖结束，确保条骨骼链的走向要和舌头的走向相致。操作原理是通过为这条曲线添加线性IK控制修改器，然后驱动虚拟体的移动来控制曲线的移动。将样条线上的虚拟体都链接到对应的控制器物体上。在位置约束面板中加入位置约束目标点，并选择与这个骨骼在同一位置上的虚拟物体。除了最端骨骼，为骨骼链上的每一段骨骼都添加位置约束动画控制器和注视约束控制器。为舌头添加蒙皮效果。

3.使用动画控制器进行眼睛的绑定

在眼睛的正前方创建一个矩形。创建一个星形对位至瞳孔的正前方和矩形，并将星形进行复制操作，将2个星形链接到矩形上。创建点并对齐到一个眼球，同时将点进行复制，并对齐到另外个眼球。将眼球模型链接到点物体，实现点对眼球的控制。再次创建一个点，并将其显示为BOX的方式，对齐到眼睛上。将点链接到BOX显示方式的点上。另侧的点也使用同样的方法进行链接，确定其从属关系。选择2个BOX显示方式的点，将其链接到头部骨骼。选择点为其添加注视约束，将其注视至星形。同样对另一只眼睛也进行如此的操作。绑定基本完成，移动矩形，会看到两眼随动的效果。

4.头部表情动画的设计效果

结合上述操作步骤，对三维角色表情动画进行设计制作，最终制作效果如下图。

结论

将变形器动画与骨胳技术相结合，设定为实用的系统。让学生能够应用此系统较好的实现面部表情的变化，使用控制器直接操控网格与表情骨骼想结合的方式，不仅可以提高学生的实际工作效率，而且可以帮助学生更好的实现面部表情动画效果制作。