关键帧04

2.3动画制作遇到的普遍问题
2.3.1物体运动的可信度
三维动画的特点
在制作动作关键帧的过程中,动画师会遇到许多的问题。例如,角色的动作过渡不流畅、动作突然加速以及动作力度不够大、没有重量感……总而言之,是动作的可信度方面出现了问题!在解决这个本质问题之前,我们有必要首先需要明确以下事实。
摄像机通过在极小的时间间隔大量拍照的方式来记录运动状态,画面是符合客观的运动规律的所以人眼会觉得是真实的。而在摄像机之前就存在的原始动画是人通过视网膜记忆手动绘制关键的几帧画面来表现完整的运动过程的。由于涉及人的记忆干扰,所以,如果处理不好会觉得画面不真实。
三维动画的魅力就在于用计算机计算生成画面的方式在电脑中实现了与现实中的摄像机一样精确的逐帧记录运动画面的效果。所以与传统动画相比,三维动画技术在描绘运动细节方面是先进的生产力!
动画师相当于虚拟世界的工程师,我们需要往场景中添加各种力,如重力、拉力、弹力……然而,如果经验不足,我们添加的力往往会脱离实际。技术是把双刃剑!与传统动画相比,一方面,由于具有类似摄像机逐帧记录的精确性方面的优势,三维动画技术可以完美的描绘运动的细节;另一方面,如果这一运动本身是不符合运动规律的,存在于运动中的瑕疵同样也会得到“完美”的展示!在用摄像机拍摄画面时,因为动作原本就是发生在客观世界之中的,所以我们只需要考虑画面的构图而不用考虑动作的可信度。但是在三维动画的虚拟世界中,为了达到客观性,动画师在设计关键帧动作时必须考虑到经典力学的运动规律。
了解了以上的三维动画技术的两个特点,笔者得出以下结论:三维动画技术生成的画面像现实生活中的摄像机一样精确,本身是没有问题的;作为三维世界的设计者,动画师需要考虑运动规律才能像摄像机一样拍摄出具有可信度的动作!
牛顿第一运动定律
牛顿第一运动定律描述内容的有两点[6]:1物体具有维持自身运动状态的特性(惯性定律);2力是改变物体运动状态的原因。这一定律从动画师的角度来考虑的意义在于:在调节每一个动作关键帧之前,必须考虑以下六点要素:
①分析物体在初始时间点的运动状态。物体的在受(外)力之前是什么运动状态?或者说物体的惯性是什么状态?例如在打高尔夫球的过程中,高尔夫球在受到球棒击打力之前,对于周围环境而言是处于相对静止的运动状态
②分析物体在初始时间点的运动状态的原因。物体在受(外)力之前的受力分析。例如,高尔夫球在受到球棒的击打力之前受到地球重力以及球架的支撑力。通过受力分析我们可以明晰物体原先的运动状态(或者说惯性)得以保持的原因
③分析物体需要被施加的新的力。动画师为了制作出多种动作需要在原先平衡的力学环境中引入新的变量。例如在打高尔夫球的运动过程中,动画师需要对球施加来自球棒的击打力以及来自球架和空气的摩擦阻力。
④分析物体在被施加的新的力的瞬间的运动状态。例如高尔夫球在受到球棒的击打力的瞬间会发生由静止到运动的变速运动:加速冲出球座,飞向空中。如果考虑物质本身状态的情况下,物体本身还会发生形变。这一时刻的物体运动状态可能有两种情况:1物体受到的力足够大,使得运动状态发生了改变;2物体受到的力不足以改变原先的运动状态,因而物体维持惯性。
⑤分析物体在结束时间点的运动状态。经过力的作用,物体的运动状态发生了什么变化?例如在打高尔夫球的过程中,高尔夫球在结束的时间点会从空中加速落向地面,并且会有多次弹跳运动最终由运动回归到静止状态。
⑥分析物体在结束时间点的运动状态的原因,即物体结束时间点的物体的受力。例如,高空中的高尔夫球由于受到地球重力以及空气阻力的影响,之前击打力所产生的惯性力会逐渐消失,最终会呈弧线落向地面,由于受到小球橡胶材质的影响,小球受到的重力会在接触地面的瞬间转化为小球的弹力发生弹跳最终静止。
以上就是依据牛顿第一运动规律对于小球在不同时间点的受力分析。格里穆·乃特维克提出“动画的一切皆在于时间点和空间幅度”,而牛顿的观点为“一切皆在于运动状态与受力情况”。通过对不同时间点的运动做受力分析,格里穆.乃特维克在艺术角度对运动给出的定义与牛顿第一运动定律不谋而合。综上所述,动画师应当考虑动作关键帧的时间点与动作幅度,而如果在某一时间点的动作幅度的确定标准是基于受力分析(运动状态与受力情况)对各个变量力的权衡,那么这个动作自然是具有可信度的。
解决方法
三维动画师不仅仅是绘画家与计算机软件工程师,而且是物体运动领域的“科学家”。作为三维空间的“设计者”,动画师必须拥有正确的“世界观”,而物理学理论是构建现实世界的法门。基于牛顿运动定律的动作是可信的(毕竟大部分动作是在自然环境中发生的,三维动画所构建的虚拟世界也来源于自然中的现实世界)。由于动画制作还需要考虑夸张与挤压等艺术加工因素,在掌握了牛顿运动定律之后虽然不可能制作出完美的动画动作,但是在动作的可信度方面一定是无懈可击的。
2.3.2物体运动的流畅度问题
中间帧的力度与速度
毋庸置疑,物体的动作造型美感需要通过关键帧的刻画。但是,关键帧的动作设计只揭示了物体运动的开始状态与运动的结束状态,却没有揭示物体运动过程,中间帧的意义就在于描绘物体的中间运动过程或者说使得动作造型精美的物体“活起来”。物体运动的流畅度出现了问题也就是说物体的运动过程出现了问题,原因大概率在于中间帧的设计:在物体运动的过程中,必然伴随着力度与速度的改变。物体运动不流畅说明中间帧动作过程的力度与速度没有把握好。
牛顿第二定律
根据牛顿第二运动定律:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。第二定律指出了力的作用效果:力使物体获得加速度。在加速度不为零的情况下,物体的运动状态是变速的。同时,决定物体加速度的还有质量与作用力的大小。
解决方法
牛顿第二运动定律揭示了作用力、加速度与质量的关系,对于中间帧动作设计具有重要的指导意义,为动画师进行动作的力度与速度的设计提供了参考标准:在质量确定的情况下,作用力越大,意味着物体运动的加速度越大。例如,在调节角色从地面到空中的起跳的动作过程中,关键帧只刻画了开始和结束的两帧动作,在中间帧的设计中,对于质量相同的两个人而言,弹跳作用力好的人弹跳高度通常越高,速度越快;对于弹跳作用力相同的两个人而言,质量较小的人弹跳高度通常越高,速度越快;对于起跳运动本身来说,动作的曲线调整应该是先快后慢的减速过程。(图2-10)所以,保证动画画面的流畅度的关键任务在于确定不同时间点物体所受的力的加速度状态。
图2-10 原地起跳动作画面
2.3.3物体运动的节奏问题
初级动画师经常犯的错误是所调的动作缺乏节奏感,相当于写文章没有句号。具体说来就是在两个动作过程的衔接处没有明显的停顿,而这是不符合常理的。物体的运动过程实际上分阶段的力量转化过程,类似于竞技运动中的回合制。例如竞技双方在一系列的动作过程中一共发生7个回合,最终3:4,得到一方获胜的结果,这就是节奏感。节奏之间的时间点同时也意味着力量转化的完成或开始的时间点。
牛顿第三运动定律:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。第三定律揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。牛顿第三运动定律脱离了单个物体的限制,分析了两个或多个物体之间的力的传递问题,而现实中的物体运动状态的改变往往也是多个物体共同作用的结果。牛顿第三运动定律对于动画师的意义在于为动作设计的节奏感提供了理论支撑。在每一个动作设计的过程中,动画师应当考虑动作的传递问题,例如,在竞技过程中竞技双方会发生多次身体接触,在碰撞的瞬间发生了力量传递:一方的攻击力必然转化为另一方的格挡力,这称之为一个回合[7],而一方倒地的瞬间意味着节奏的中断,比赛的结束。

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THE END
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