使用C4D创建角色面部控制原则分析

赵菲菲+温钦韬

摘 要 使用C4D软件创建角色面部控制，构建好骨骼之间的父级关系，模型的对称原则决定了权重绘制省时省力，权重绘制需要注意加法原则，控制样条则遵循着便捷原则进行创建。

关键词 C4D；父级；加法；对称性；便捷

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）205-0156-02

角色表情动画是三维动画中比较难表现的部分，表情的精彩演绎与最初的模型面部控制创建密不可分。CINEMA 4D，是德国Maxon Computer公司研发，使用在电影《毁灭战士》《阿凡达》等制作，是继MAYA、3DMAX之后比较常用的三维动画制作软件。使用C4D创建角色面部控制的合理性，为后续三维动画角色表情的制作提供最基础的保障。对角色面部的头、颈、嘴、眼、眉的骨骼控制的创建原则进行分析，希望对使用C4D进行角色表情动画的制作有所帮助。

1 面部骨骼创建的父级原则

三维人类角色骨骼的创建应该基于人类骨骼肌肉的运动原则进行，表情动画以人类表现为基础进行艺术的夸张处理。父级指在发生关系的两个元素中处于控制地位的。处于被控制地位的为子级。父级原则的理顺关乎动画控制的合理与否。父级原则中轴心的位置很关键，惯例为子级的轴心位于子父级接触末端位置。C4D启用轴心捕捉可以方便的进行操作。

1.1 头颈父级关系

人类头部骨骼的基本运动原则是以颈椎骨骼为父级进行控制头的骨骼运动，还分为以顶骨、额骨、颞骨等上颌骨整体和下颌骨两个部分。归纳头部运动骨骼的父级关系为颈、头、上颌骨和下颌骨。有时头运动带动颈（新疆扭头舞），因此设置颈约束头更为方便控制。

使用关节工具依次创建颈、头、下颌骨、上颌骨的骨骼，头、下颌骨、上颌骨轴心捕捉到颈子级骨骼。下颌骨、上颌骨放于头父级骨骼的子级。把根对象头位置约束于颈子级骨骼。

1.2 眼睛父集关系

使用骨骼控制眼睛的转向，眼睛骨骼为眼睛模型的父级。眼睛的位置决定了眼睛骨骼和上下眼皮骨骼是以上颌骨为父级。眼皮的动画可以使用姿态变形进行控制，但使用骨骼控制可以更方便的实现眼睛运动时带动上下眼皮的细微动画。

创建左眼球骨骼，轴心捕捉到模型左眼球的轴心。左眼球骨骼放于上颌骨父级骨骼的子级。模型左眼球放于左眼球父级骨骼的子级。创建上下左眼皮的骨骼，轴心捕捉到左眼球骨骼的轴心。上下左眼皮骨骼放于上颌骨父级骨骼的子级。镜像工具复制右眼球和上下右眼皮的骨骼。

1.3 牙的父集关系

上牙的位置决定了其以上颌骨为父级，下牙的位置也决定了其以下颌骨为父级。模型上牙放于上颌骨父级骨骼的子级，模型下牙放于下颌骨父级骨骼的子级。

2 权重绘制的加法原则

角色模型绑定到骨骼时，绘制权重是决定骨骼能否控制模型的关键，绘制权重的准确度决定了控制的模型动画是否自然。绘制权重时，笔刷可以调整为加权重绘制或减权重绘制。当一个模型有很多骨骼控制时，用减法绘制某个骨骼的权重数值，会使剩下的权重值分布到其他相近的很多骨骼上，而这种分布不一定是我们想要的结果，因此绘制权重需要用加法原则。即从最父级的骨骼开始绘制，100%权重控制绘制完成后，再绘制子级的骨骼的控制。尽量不用减法笔刷。

模型是否完全对称关系到能否使用对称绘制权重模式，因此尽量保证模型的对称。对称的模型使用镜像工具复制骨骼或样条时更加准确。

把头发绑定到上颌骨父级骨骼。把脸绑定到所有骨骼的父级骨骼上。绘制脖子父级骨骼的权重。绘制下颌骨父级骨骼的权重。绘制上颌骨父级骨骼的权重。设置下颌骨张嘴动画，进一步仔细绘制下颌骨和上颌骨控制嘴巴的区域，注意用加法绘制。设置闭眼动画，绘制眼皮权重。

3 面部骨骼使用样条控制的便捷原则

控制骨骼进行动画创作有选择困难和操作不易等诸多难点，如果用与骨骼约束好的样条来进行动画的调节会便捷很多，因此便捷性是用样条控制骨骼的首要原则。

3.1 头颈样条约束的便捷原则

考虑到前文所提到的头颈运动的关系，在头和颈的约束关系中，如果能设置一个用户数据控制头跟随颈的旋转与否，就能解决“有时头运动带动颈（新疆扭头舞）”的问题。当参数为0%时，头与颈只存在位置约束，当参数为100%时，头与颈同时存在位置与旋转的约束。这对于动画调节有相当大的便捷性。

创建颈样条，轴心捕捉到根对象颈的轴心。创建头样条，轴心捕捉到根对象头的轴心。把头样条群组对象。根对象脖子骨骼PSR约束到颈样条。把头样条位置约束到颈子级骨骼。删除根对象头骨骼的约束标签。把根对象头骨骼PSR约束到头曲线。把根对象头样条旋转约束到颈样条。头样条添加用户数据“跟随颈”。根对象头样条和根对象颈样条打组根对象控制。根对象头样条的约束标签中添加目标，把根对象控制拖放于“目标”选项，去掉位置勾选。在头样条的“跟随颈”数据设置XPressions驱动，在根对象头样条的PSR约束标签中第一个“权重”设置XPressions被驱动（绝对）。在根对象头样条的XPressions编辑器中，创新范围映射。设置根对象头样条约束的权重。连接头样条跟随颈的输出点到新建范围映射的输入点，连接新建范围映射输出点到根对象头样条约束中新建的权重输入点。

3.2 上下颌骨样条约束的便捷原则

上下颌骨约束所用的样条放置于额头和下巴的位置比较合适，可以启用样条颜色，设置醒目的颜色方便选择。

创建上颌骨样条和下颌骨样条，轴心捕捉到根对象颈骨骼的轴心。把根对象下颌骨骨骼PSR约束到下颌骨样条。把根对象上颌骨骨骼PSR约束到上颌骨样条。

3.3 眉毛样条约束的便捷原则

人类眉毛的动作很丰富，根据便捷原则，一根眉毛从眉头到眉梢需要3～4个控制曲线，整个眉毛需要一个统一的控制曲线，才能满足动画的需要。

选择眉弓处适合控制的点，所选到关节。放置眉毛骨骼到上颌骨父级骨骼的子级。逐个选择眉毛骨骼打组，镜像左右眉毛骨骼。把所有子级眉毛骨骼，拖动到模型脸的“权重”标签里。绘制眉毛骨骼的权重。根据眉毛骨骼创建眉毛样条，轴心捕捉到各个眉毛骨骼的轴心。创建眉毛样条总，其他眉毛样条仿佛眉毛样条总的子级，放置眉毛样条总为上颌骨样条的子级。镜像左右眉毛样条。依次选择单个眉毛骨骼PSR约束到对应的眉毛曲线。复制模型脸。选择模型眉毛，创建网笼为新建模型脸的变形器网格，设置精度为0%，外部为表面。

3.4 眼球样条约束的便捷原则

动画里眼球有时候会分开运动，比如表现晕眩等，眼球控制的便捷方法可以用样条单独控制每个眼球，再整体设置眼球的样条控制。设置约束时会遇到样条方向不匹配的情形，可以先把父级约束到子级用来匹配角度，然后删除约束。

创建左右眼球样条，轴心捕捉到左右眼球的轴心，设为上颌骨父级骨骼的子级。眼球样条旋转约束到左眼睛父级骨骼，角度匹配后删除约束标签。眼睛父级骨骼旋转约束到样条约束。创建眼睛方向样条，设为上颌骨样条的子级。眼睛方向样条PSR约束到两个眼球样条，角度匹配后删除约束标签。眼球样条打组。在眼睛方向样条的位置Y方向设置XPressions驱动。在根对象眼球样条的旋转P方向设置XPressions被驱动（绝对）。在眼睛方向样条的位置X方向设置XPressions驱动。在根对象眼球样条的旋转H方向设置XPressions>被驱动（绝对）。打开根对象眼球样条的XRresso编辑器，范围映射的节点选项中勾选“反转”。

4 结论

使用C4D創建人类角色面部的控制，需要根据人体骨骼肌肉的构造和人体活动的原理，才能更好地再现人类丰富的表情动作。准确表达和夸张表现都是建立在控制模型的骨骼和样条创建的合理性上，方式方法千变万化，创建父级的合理性和创建控制的便捷性是不变的追求，希望能提供有益的参考价值。

参考文献

[1]Klet.Cinema 4D+After Effects动态图形设计案例解析[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2]TVart培训基地.CINEMA 4D R17完全学习手册[M].2版.北京：人民邮电出版社，2017.endprint