Maya之Motion Builder详解

林伟贤

　　本篇教程将详细介绍Motion Builder 6.0的基本功能及其超级用途。相信大家能从中有个颠覆性的认识，原来功能可以开发成这样……
　　相信大家都知道maya,但却不能不知道Motion Builder,一套最强大的动作调整软件， Motion Builder 原属是加拿大Kaydara公司，但后来被Alias收购，改名为alias Motion Builder。Motion Builder的用途很广泛，实时意味着你无需花时间等待渲染的结果，预览起来没有任何解析度及帧速率的限制，也就是所谓的"所见即所得"，回放时的效果如同最终成品，因此可以清楚知道每时每刻的结果。Motion Builder根据功能的不同，分为家庭版、专业版以及专用作运动捕捉的mocap版，而各个版本的功能相差很大，家庭版只有最基本的功能模块，没有Actor，同时只能打开一个take （就是一个动作片段）,没有Motion blend,并且还缺少专业版的一些小功能；而专业版是没有什么限制的版本，支持Actor,Motion blend,同时打开多个take,增强了约束、关系式等的功能模块；而mocap版是相当于增加了运动捕捉功能的专业版，功能大致和专业版相同，可以拥有动作捕捉，面部表情捕捉等强大功能。
　　我在这里要讲解Motion Builder 6.0，它比起以前的版本也是有相当大的改进，包括改进的用户界面、自动记录动画帧、运动轨迹，3d路经动画等。改进的用户界面：新版把常用的功能放到视窗的右边，方便用户操作（图 0） 。并且允许用户自定义界面的布局。例如我们不想浪费Key controls的面板空间（图 0-1），想把Groups和Sets菜单放到Key controls里，我们可以把当前的布局保存下来，选择layout菜单下的Create new layout子菜单（图 0-2），在弹出的菜单输入自己定义的命名（图 0-3），MotionBuilder会把这个配置文件保存为一个txt的文本,放到xrogramFilesAliasMotionBuilder6ProinconfigLayoutsmylayout.txt,用记事本打开,找到描述Key controls菜单的一项,更改为（图 0-4）,关闭Motion Builder，重新运行后，更改就起效了，我们可以看看我们改后的成果（图 0-5），是不是很方便呢？用户的自由度大大的提高了。

图 0


       图 0-1  

图 0-2

图 0-3

图 0-4

图 0-5
        自动记录动画帧：首先在Motion Builder的Asset Browser里把cube拖动到viewer视窗（图1），这样便创建了一个四边形，然后在Key Controls窗口打开Auto key功能（图2），我们分别在第1，15,30帧对cube进行移动（键盘 T键），旋转（键盘 R键），缩放（键盘 S键）的操作，关键帧便记录下来。（图3）

图1


图2

图3
        Move keys:其作用是更改物体整体的运动方向，例如一个人沿着直线走，通过调整，我们可以让他行走中转弯，下面我通过一个cube的运动来说明这个功能的应用。现在cube的运动轨迹是直线的，我们想让它在15桢以后改变运动方向，我们只需要选择第15桢及其以后的所有关键桢（按下空格键，用鼠标拖动选择, （图 3-1）），对cube旋转，然后按下Move keys按钮，这个物体的方向便更改了（图 3-2）,其实这个功能是把story的操作简单化的一个方式，以前要改变一个人或物体的运动方向，只有在story里把clip剪开，然后旋转clip的ghost才能做的到，现在把这个功能单独拿出来，也是一个不错的改进吧。

  图 3-1

图 3-2
        运动轨迹：这个功能可以清楚的知道物体是怎样运动，以及运动是否平滑，对于运动调节的帮助很大，继续上面操作，我们在viewer的界面上打开显示运动轨迹的按钮，这样物体的运动路径便显示出来了，并且可以同时显示多个物体轨迹。

图4

　　3d路经动画:可以让物体沿着用户定义的曲线运动。首先在Asset BrowserElements目录里双击3D Curve图标（图5），然后在viewer里点击进行曲线的绘制，按键盘上的Enter结束绘制。然后拖动cube图标到刚创建的curve上（图6），选择constraint object to path,物体便沿着曲线运动了，如果想改变曲线的形状，切换到点的方式（图7），就可以对曲线进行调整了。

图5

图6

图7
        Control Rigs 的独立：在Motion Builder 6.0 以前，control rigs并不是单独的，而现在独立后，能更方便地操作（图8）。

图8
　　Dynamic Editor（动态编辑器）：很方便的关键帧编辑，并且能调节关键帧的权重，相邻关键帧间的曲线过渡（图9）。

图9

        Story的改进：现在story可以支持character face了，也就是可以专用一条轨，做面部表情动画，并且可以为表情建立clip，方便动画的连接（图10），6.0以前的story是没这个功能的。
图10
　　Character face和 Actor face的分离：Motion Builder的面部表情动画是通过设置好后，通过声音来驱动的，不用手动建立关键帧，不过也有限制，暂时这个声音驱动只支持英文、法文、等，却不支持中文，所谓不支持，其实口型是有的，但不太准确，要很准确，还是要手动key,或者在story里面建立clip,更何况现在character face已不再需要Actor face就能做声音驱动表情动画，以前是不行的，而独立出来的Actor face，现在主要功能是做面部表情捕捉（face mocap）。
　　Handle（手柄）：主要是用来标识，可以方便自己区分场景的物体，对物体进行移动、旋转、缩放等操作，另外的用途是用作控制IK/FK。而建立handle的方法也是从Asset Browers的Elements的目录里，找到handle图标（图11），拖动到物体上（图12），并且可以设置这个handle的大小，标注的文字，颜色，选了这个handle就等于选择了这个物体。

图11

图12
        脚本编辑器（Python programming language）：Motion Builder 6.0新增的脚本语言，也是一种易学易用的语言，下面就详细介绍如何设置和一些应用，不过只有专业版或者比专业版更高级的版本才拥有这样的功能，用户可以根据自己的需要，编写程序，自动处理一些重复性的任务。而这种语言的文件，是以.py为后缀的文本文件，用记事本就能打开，所以我们写完后，就可以另存为*.py的文件，然后放回Motion Builder的目录（一般是Xrogram FilesAliasMotionBuilder6ProinconfigScripts，X是你的驱动器），不过我们也可以在Asset Browser自己定义一个路径，把脚本文件存放到自己定义的目录，方法是：在Asset Browser左边点击鼠标右键，在弹出的菜单上，选择Add favorite path选项（图 13）,在弹出的对话框选择自己定义的目录就可以了（图 14）。现在我们来尝试写一个scripts,来更改场景里所有的摄像机的背景色,我们用记事本写出如下代码（图 15）：然后在记事本的设置如（图16）,一定要注意大小写；做完以上步骤后，我们需要对目录进行刷新，在Asset Browser的Scripts目录用鼠标右键点击，在弹出的选项选择Refresh directory选项（图17），这一步是必要的，不然是不会出现我们刚才所写的文件的，至于如何执行这个脚本，也是很简单的，把这个脚本拖动到viewer窗口，然后选择Execute选项，这样场景所有Camera的背景色都被更改了（图18）。


图 13

图 14

图 15

图 16

图17


图18
　　组和集（Groups and sets） ：你可以为场景浏览器里的任意类型的元素创建Groups 和sets,在管理角色和其它物体上，这个功能很有用，你可以很容易的管理、删除、替换他们所包含的元素，成组后的物体，我们可以控制这个组的可视，是否可选，以及是否锁定旋转，平移，缩放的属性。
　　相关的新增功能就基本上介绍完了，下面介绍maya 6.0和Motion Builder 6.0的交互，很多人听到，可能会问为什么要maya和Motion Builder交互呢？现在我来说一下，maya虽然是有trax editor编辑，不过在角色编辑的强大性上是比不上Motion Builder的。而且在动作的通用性上，是不如Motion Builder的，例如角色的大小不同，角色的骨骼旋转轴心等问题，还有多个动作的融合，以及对身体某一部分进行local blend的方面，镜头的切换，maya还是不如人意，而且maya调动作，实时交互性很差，角色复杂一点的就慢下来了，更不要说同时调整多个角色，而且动作是否有不顺畅，都不能马上知道，要用playblast预览动画，playblast的速度也是十分的慢，没办法达到Motion Builder少于一秒一帧的渲染速度的，说了这么多，相信大家都明白Motion Builder的强大之处了。
　　现在介绍Motion Builder和maya交互要知道的一些基本流程，而这个交互，是通过插件来实现的，首先在maya里要建立符合Motion Builder命名规则的骨骼，蒙皮后导入Motion Builder,在里面建立IK/FK，然后调整动作，调整后再导入maya，大概的流程就是这样了。不过首先要知道的是怎么相互导入，我们需要一个FBX的插件，用作maya和Motion Builder的交互，我们可以到
http://www.alias.com/eng/products-services/fbx/download.shtml,这个插件是免费提供 的，不过要注册一下才可以下载，不过根据使用这么久的经验，最新的fbx 插件还是不要用于工作，有时候新的版本还是不如旧版本的那么理想，会出现一点问题，使用maya 5时推荐使用 3.82版本的，maya 6.0推荐使用 5.3或6.0 版本,这两个都是比较稳定的版本, 虽然现在出了6.01版。
　　在确定以上的条件都准备好后,就可以进行以后的流程了,首先我们要先确定FBX插件装载了没有,因为默认情况安装后,这个插件是不会自动装载的，我们要在maya里装载（图19），首先我们在邦定角色之前，要知道因为maya局部座标系统有可能导致导入Motion Builder后产生位移的错误，就是导入后和maya看到的效果不一样，要解决这个问题，先选择所有的物体（除了要做blendshape表情的不要选，切记），执行Modify/Freeze transformations命令（图 20），把模型的局部坐标全部置0，才能进行角色绑定的下一步操作，绑定模型后，根据经验，比较多会出问题的地方多是胳膊，手臂，臀部，这三个地方，而绑定的模式最好是smooth bind（光滑蒙皮），因为Motion Builder对maya的光滑蒙皮支持要比Rigid bind（刚性蒙皮）要好，主要是不支持刚性蒙皮的Flexor修改器。现在我们继续下一步，现在我要处理的是角色的骨骼命名问题，因为Motion Builder只支持符合它命名的骨骼，虽然命名不正确，是可以在Motion Builder里面修改，但比较麻烦，所以最好在maya里一次完成。在工作中要注意的是给角色的root命个名字，以便区分角色，以及以后动作的导入，我们在maya里为角色加一个前缀，例如添加一个名为 clock_的前缀，我们可以在maya的script editor输入如下命令（图21），然后我们对根节点改名（图22）,这样我们在maya里面工作就做完了。下一步就是输出到Motion Builder，需要注意的是输出的文件格式选项，我们输出的是fbx （图23），不是mb格式，另外需要注意的是输出的目录不要用中文，不然是没任何文件输出的，因为Motion Builder不支持中文目录，按下Export后,会弹出一个输出的选项（图24）,而用户可以根据需要，自行选择，一般都不用选的，按默认Export输出就可以了。

图19


图20

图21

图22

图23

图24

       然后我们运行Motion Builder，打开刚才导出的文件，下面我们要对这个骨骼进行角色化，而角色化的这个过程是必要的，角色化后，Motion Builder会建立IK、FK，其实就是所谓的control rig,而我们在角色化的过程中，有一个比较巧妙的方法，就是把Asset Browser的Character图标拖动到scene里（图25），让程序自动检测哪个需要角色化，而根据我们骨骼命名的正确与否，大体上会分别出现三种情况，第一种 ，完全命名正确就只会出现（图26）的情况，这时候我们选Biped（两足动物）就可以了，Quadruped是四足动物；
　　第二种情况：由于骨骼的roll关节不够直，会出现如图（图27），这里的意思是Leftuplegroll在Z轴上不够直，需要旋转1.4度，修改方法是回到maya,选择程序提示的那一节骨骼进行修改（图28），修改后，为这个骨骼再建立一个新的bind pose就可以了。
　　第三情况：可能没相对应的那节骨骼，又或者是骨骼命名错误（图29）， 从提示里，我们可以看到，缺少了头部的骨骼，至于如何看我们可以点击character,查看，就可以知道缺少了那一节，少了的Model栏里是空的（图30），如果命名错误比较少，而且是有那节骨骼，我们可以选上相对应的那一节，按下键盘上的Alt键的同时，用鼠标拖动到缺失的Model栏里。

图25

图26

图27

图28


图29

图 30
        当角色化完全正确后，我们切换角色为当前角色，在Character controls的edit按钮选控制方式：Control Rig Input（图 31）,然后在弹出的菜单选择FK/IK（图 32）,最后激活Ctrl Rig In（图 33）, keying mode的full body指为所有的control rig打关键帧,body parts为身体部分,包括其子物体，而selection为当前所选的，不包括其子物体。
　　当我们调节好动作以后，就要把动作应用到骨骼了，因为现在的关键帧只是打在了control rig上，骨骼上并没有关键帧，所以我们要用plot Character命令（图 34）, 关键帧转换到骨骼，在弹出的菜单选（图 35）skeleton,然后程序会让你再次确认（图 36），一定要注意，不要忽略plot rate,这个要根据你的需要，一般正常都是用25frame的,进行plot Character后会变成一个take。而现在我们可以存盘，在maya里导入动作（图 37）,选择哪个take，因为我们想把动作导入现在的maya骨骼上，所以要应用Execlusive merge选项，而maya到Motion Builder的交互就基本完成了，在工作中，总结了一些经验，就是骨骼命名最好全在maya完成，要有合理的角色命名，插件的选择是最前提，新发布Motion Builder 6.0在fbx文件上和以前的各个版本都不同了，低版本不能打开高版本的fbx，所以尽量要选好一套稳定版本的组合，我个人推荐Maya 6.0 + Fbx 6.0 + Motion Builder 6.0这个组合，无论在插件的稳定性上都是不错的;另外用Motion Builder时，最好多存几个文件，因为有时候undo会回到很早前你所做的那一步 ，不过Motion Builder 6.01好象消除了这个错误了，到这里，相信大家都会对Motion Builder有一个相当深入的认识了，掀开了它神秘的面纱，Motion Builder不愧为一个功能强大的角色动作调整软件。

图 31

图 32

图 33


图 34

图 35

图 36

图 37

　　关于Motion Builder的背景知识，Motion Builder 应用于好莱坞的动作捕作，角色动画制作，一些电影里面的三维角色的表情动画，现在大多数都是用其制作的，还可以配合面部表情捕捉系统，进行更精确的调整。
　　在当今电影领域应用广泛，还可以实现实时电视广播，真人和卡通实时对话，虚拟主持人,娱乐节目直播，电视游戏节目直播，新闻，天气预报直播，卡通连续剧和卡通电影等各种各方面的应用。这个软件具有独一无二的实时功能：支持实时的反射、贴图、阴影和粒子系统；实时卡通对嘴型（Lip-synchronization）；可与虚拟演播室无缝连接使用（Camera Tracking）;专业的数字分量和模拟分量输入输出。其强大的角色动作调整功能，不但支持两足，而且还支持四足动物，完全可以替代现有的三维软件的动作调整，在动画制作方面处于世界领先的水平。

        本3D教程完。