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基于Mel语言的CG仿真及其应用

作　者: 单秀梅
导　师: 肖双九；林维渊
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 计算机图形学 Mel 重复操作 UV、材质传递沙漠脚印
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

计算机图形行业可以说是一个新兴的行业,其历史并不像很多其他行业那样悠久,它是基于电脑技术而衍生出来的一个新行业。但是它的发展速度却是惊人的,它给人们的生活和工作都带来了极大的帮助。当然,目前计算机图形行业应用最广泛的还是三维动画业,往往当人们提到CG,一般想到的都是三维动画业,包括三维动画片、三维电影、三维游戏,以及普通电影中的三维特效、网页上的3G作品、行业中数字模拟等等。这一行业,在近一两百年迅猛发展起来,栖身于娱乐业,并成为其中的一个主要流派。Maya是计算机图形业中的一个主流软件,只要在这个行业内,几乎都不可避免的要长期接触和使用。Mel语言是Maya的嵌入式脚本语言(Maya Embedded Language),它是Maya的高级部分,是Maya使用最方便和最灵活控制的编程接口,它既可以实现Maya的所有界面功能,也可以实现很多人们各种各样其他的想法和构思。因为有了Mel的扩展性,Maya成为一款开发式的具有交互功能的可发展软件。论文是以本人任职公司的动画制作项目《Bratz》为主要研究背景的,这是一部系列三维动画片,每一部讲述一个故事,本文研究的主要目的是解决在整个项目中都存在的“重复”场景道具问题、UV(UVs定义了一个二维纹理坐标系,UV纹理空间用U和V来表示二维坐标。)和材质丢失的问题,以及在其中剧集《神灯》中的特定场景沙漠里出现的大量真实感脚印制作的问题。这些都是本人所在工作组在实际工程应用中遇到的有关CG动画和渲染的具体问题。我们采用Mel脚本将重复操作和复杂烦琐的制作过程简化,为实际工程应用提供有效的技术支持。论文的研究内容和主要成果包括:(1)论文从Mel所处的主要环境,运行模式到其自身的优缺点都进行了相应的介绍,并着重讲述了其在工程中的应用。(2)开发了3D建模过程复用和细节相似复杂形体建模的Mel脚本,使相关建模人员可以通过简单的界面操控就能够制作出一个固定的场景或道具,实现3D建模过程复用和细节相似的复杂形体的快速高效的建模。(3)设计和创建Mel脚本,解决了在项目流程中的一个非常普遍的问题——动画和特效后文件丢失UV和材质。通过和标准文件(标准文件可以为后台文件也可以在场景当中)做对比,将标准文件的UV信息通过Mel命令直接传递过来,或者通过循环逐个传过来。而对于材质信息,由于无法直接进行传递,必须将标准文件的材质信息存储到一个文件中,进而再传递给丢失材质的文件。(4)根据客户在故事版中明确标出要做出脚印的需求,我们提出了一种既节省资源又方便快捷的沙漠脚印效果的Mel解决方法——利用脚面与地面的关系,计算脚印的产生与否以及产生时间,制作出脚印的序列贴图,然后采用bump凹凸映射方法和displacement位移贴图方法实现在地面上产生脚印,最后将其写成脚本应用在实际动画制作中。由于该脚本的原理就是印记产生的原理,所以它可以扩展到各种真实感印痕的制作。经过反复试验,这种方法非常有效而且方便,占用资源率低,在实际应用中得到了很好的效果。Mel脚本在该动画制作过程当中应用的非常广泛,合适的Mel脚本可以给工作带来极大的便利,提高工作效率、保证项目质量、降低生产成本,是动画制作过程不可或缺的左膀右臂。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景及相关研究  9-13
    1.1.1 三维动画的历史、现状及其未来展望  9-11
    1.1.2 Maya 在三维动画产业中的发展  11-13
  1.2 本课题研究的意义以及本文的组织框架  13-15
2 MEL 语言的理念  15-21
  2.1 MAYA 的体系结构  15-17
  2.2 MEL 语言简介  17-19
    2.2.1 Mel 语言在Maya 中的运作模式  17
    2.2.2 Mel 的功能和缺陷  17-18
    2.2.3 Mel 在Maya 中的执行方式  18-19
  2.3 脚本与表达式  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 MEL 语言实现3D 复杂图形建模  21-29
  3.1 MEL 语言实现3D 建模过程复用  21-25
  3.2 MEL 语言实现细节相似复杂形体的建模  25-28
  3.3 本章小结  28-29
4 MEL 语言实现UV 及材质传递  29-36
  4.1 UV、材质传递的作用和原理  29-31
  4.2 UV 的传递  31-33
  4.3 材质的传递  33-35
  4.4 UV、材质的传递可选择性  35
  4.5 本章小结  35-36
5 MEL 语言实现真实感印痕效果  36-47
  5.1 沙漠脚印制作思路  36-37
  5.2 沙漠脚印贴图的制作  37-41
  5.3 沙漠脚印贴图的后期处理以及脚印的最终制作  41-44
  5.4 沙漠脚印脚本的扩展使用  44-46
  5.5 本章小结  46-47
6 结论  47-49
7 附录  49-60
  附录1. MEL 脚本之沙漠脚印制作  49-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
作者攻读学位期间发表的论文  63-66
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书  66

基于Mel语言的CG仿真及其应用

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