XSI群组动画解析及实例应用.docx
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XSI群组动画解析及实例应用
XSI群组动画
伴随着影视制作软硬件技术的不断发展，群组动画作为一个新兴的技术领域，越来越多的被人们所关注，这种技术可以模拟众多角色的运动，大场面的表现越来越真实，而使拍摄成本下降很多。
早在70年代，好莱坞的导演们就开始试图表现这些大场面，那时的技术还不是很完善，对于群组动画主要使用的是抠像，合成，拷贝的方法，对于镜头和导演意图的表现都有很大的局限性。
如《宾虚》等影片。
在1992年，《蝙蝠侠回归》首先使用了三维的群组动画，影片《阿甘正传》中的反越战大规模示威也是如此。
而如今，当我们看到《指环王》、《星战》、《Irobot》、《亚历山大》、《最后的武士》等影片时，我们发现群组动画已经成为大场面表现的标志之一，而且使用也越来越灵活，越来越复杂，场面也越来越壮观，对于剧情的推动起到了更好的作用。
（韩国影片《太极旗飘扬》中群组动画的使用 见图1，图2）
纵观群组动画的发展，主要可以分为两大类
1． 非智能类（基于图像或动作序列的）
非智能类的群组动画,制作难度较低,当以合成为主时,其主要是对单一或多个素材的拷贝来实现的;如果是以三维软件为主时,其主要是以粒子序列的形势表现的,主要有SpriteParticle（序列粒子）,InstanceParticle（实物粒子）两大类,这类群组制作的优点就是难度较低,对于不太复杂的场景、行为可以很好的完成，如简单飞鸟，人物行走等。
但是由于其行为的是基于序列的，这也就决定了行为的单一性，如果遇到比如说碰撞物体、寻找行为或复杂路径等情况，这种制作方式就会显得力不从心。
（影片《最后的武士》对战争场面使用了这类的群组制作 见图3）
2． 智能类（基于节点控制，可选择行为的）或说是AI类
这一类的制作是基于节点控制、选择的，也就是说在某种情况下,选择某种行为。
这种方式类似于人的基本活动,所以也就被现在很多的影片采用。
它可以实现角色在复杂地面的行走，而不会产生滑步，而且可以使角色具备动力学的特性，可以开发战斗，寻找，混合等多种复杂行为。
由于这种制作方式是通过节点激活行为的方式来实现的，也就为事件制作的深度和广度提供了可能。
但是这类制作有一定的难度，不但要有一定的编程技巧，还要能很好的规划角色的行为流程。
现在国际使用的这类商业制作软件主要有以下几种：
Massive、Behavior和Aitool，接下来我们以Behavior来做一些实例分析
（影片《IROBOT》使用Massive制作了复杂的群组动画 见图4）
Behavior是AVID公司出品的一个专门用于群组动画制作的软件,我们首先来了解一下这个软件的工作流程
（工作流程图 见图5）
这个软件要与SOFTIMAGE|XSI配合使用，首先在要在XSI中进行模型，动画及准备设定，之后通过DotXSI文件输入到BEHAVIOR中进行群组动画制作，完成后再通过DotXSI倒入XSI或直接使用MentalRay渲染。
而在BEHAVIOR内部的制作流程可参考下图
（BEHAVIOR内部工作流程图 见图6）
在BEHAVIOR内部包含主代码设计、常数文件设计、节点设计、文件输出几大部分
（BEHAVIOR界面 见图7） （动作捕捉现场 见图8、见图9）
而对于原始的动作数据我们一般会采用MotionCapture的方式，这样可以节省大量的时间和人员
我们先来看一下BEHAVIOR的基本例子
1．打开BEHAVIOR。
2．按F11或点击XsiViewer
3．用ImportXsiActor倒入在XSI内设置好的角色
4．用鼠标右键点击角色，你会看到角色预设置好的动画目录，这时随便点那个动画项目，角色就会运行该项目定义的行为
（见图10）
5．接着我们在Piccolo内创建一个简单的行为代码，代码的名字叫Startup.pc
useconstants"drive_constants";//调用常数参数
functionmain（）//主程序
{
engine.RunScript（"rtk",nil）;//调用内核脚本
globalvarworld=engine.GetCurrentWorld（）;//声明全局变量，确定内核脚本影响当前模型场景
vargold=Actor（"Gold0"）;//将模型引入一个变量中，以便进行控制
varsa;//声明sa变量
varsa=CreateSkillActivity（gold,"talk",50）;//用函数CreateSkillActivity为角色加入动画条目“talk”并使该行为每次开始延时50毫秒
sa.SetFlags（drvSKILLACTIVITY_LOOP）;//将该行为循环使用
world.AddActivity（sa）;//将该行为加入模型场景，给角色使用
}
（见图11）
通过上面这个简单的例子，我们可以看出BEHAVIOR内代码的基本组成，下面让我们再看几个简单实例来更好的了解群组动画的分类和制作
1．简单UnMotion动画。
在这类动画中，角色不移动，只有原地行为，适合表现庆典，欢送的人群类的场景。
首先，在BEHAVIOR内导入一个设置好的地面和角色，打开XsiViewer，打开Populate表格，设定好参数后用鼠标在地面上绘制角色的Proxy。
（见图12）
接着用ActorParticles将Proxy转化为角色
（见图13）
建立一个startup.pc文件，并输入以下代码：
useconstants"drive_constants";
functionmain（）
{
engine.RunScript（"rtk",nil）;
globalvar world=engine.GetCurrentWorld（）;
varlist=world.GetActorList（"Female"）;
varactor;
for（actor=list.First（）;actor!
=nil;actor=list.Next（））
{actor.AttachHFSM（"key"）;}
}
在这段代码中，我们用一个循环语句将每个角色都给与一个HFSM（我们可以理解为行为编辑器），这个叫“key”的HFSM要在StateMachine中创建。
接下来在这个HFSM中加入一个行为节点State_1并键入以下的代码：
useconstants"drive_constants";
{
varindex=Math.Rand（）%3;
varsa;
if（index==0）
sa=CreateSkillActivity（actor,"happyA",200）;
elseif（index==1）
sa=CreateSkillActivity（actor,"happyB",200）;
elseif（index==2）
sa=CreateSkillActivity（actor,"happyC",200）;
sa.SetFlags（drvSKILLACTIVITY_LOOP）;
sa.activity.SetStartTime（world.now+Math.Rand（）%2000）;
world.AddActivity（sa）;
}
（HFSM内的State_1 见图14） （最终动画效果 见图15）
在这段代码中，我们使用条件语句对每个角色的行为进行随机选择,并对错开每个角色动画的起始时间，下面我们就可以编译代码，检查动画了
2．Motion动画。
在这类动画中角色根据以设定路径曲线方向，或目标点移动并避开障碍物。
这类动画适合表现城市街景，军队的队伍，难民或繁忙人群的景象
首先准备场景，准备完成后再加入一些障碍物，并用FlockGoal设置目标点
（准备场景 见图16）
在startup.pc内建入以下代码
useconstants"drive_constants";
functionmain（）
{
engine.RunScript（"rtk",nil）;
varworld=engine.GetCurrentWorld（）;
varflock=newDrvFlock（0.4）;
SceneGoalFlock（flock）;
varlist=world.GetActorList（"Female"）;
varactor;
for（actor=list.First（）;actor!
=nil;actor=list.Next（））
{
AddFlockActor（actor,"walk",90,0）;
}
vari;
for（i=0;i flock.EnableSceneGoals（world,i）;
}
在这里，我们使用了一个FLOCK的类，也就是把多个角色作为一个物体来考虑，并通过FlockGoal设置了行为的目标点,这样角色就会向目标点移动,并避开行进路径上的障碍物
（避开障碍物移动 见图17）
3．Dynamic（动力学）动画。
这类动画适合表现战争中的爆炸，灾难类的场面
准备场景，然后在startup.pc内键入以下代码
functionmain（）
{
engine.RunScript（"rtk",nil）;
globalvarworld=engine.GetCurrentWorld（）;
vargravity=newDrvVector（0,-98,0）;
varERP=0.2;
globalvarg_dyn=newDrvDynamics（gravity,ERP）;
varflock=newDrvFlock（0.4）;
SceneGoalFlock（flock）;
varg_actor,g_terrain=InitActor（"Terrain"）;
globalvarmovable=FALSE;
globalvarbounce=0.5;
globalvarfriction=0.5;
varma=newDrvDynamicsActivity（g_dyn,g_terrain,movable,bounce,friction）;
world.AddActivity（ma）;
varlist=world.GetActorList（"Male"）;
for（g_actor=list.First（）;g_actor!
=nil;g_actor=list.Next（））
{
g_actor.AttachHFSM（"key"）;
}
}
functionInitActor（name）
{
varactor;
varlist=world.GetActorList（name）;
for（actor=list.First（）;actor!
=nil;actor=list.Next（））
{
actor.GotoHomeConfig（TRUE）;
varG=actor.GetRootNode（）.GetGlobalTransform（）;
G.Identity（）;
actor.GetRootNode（）.SetGlobalTransform（G）;
returnactor;
}
}
（准备场景 见图18）
在这里我们用了一个嵌套函数InitActor，这个函数的主要作用是初始角色的位置，在这里我们用它初始化地面。
我们还调用了一个新的函数类DrvDynamics，这个类负责对整个动力学系统进行设置。
在“key”内，我们建立一个行为激发，DM_KEYBOARD_KEYDOWN是转化的激发条件，我们按下键盘任意一键，角色的行为就会转化到下一个节点所定义的行为
（见图19）
绿色代表初始节点，初始节点的代码如下：
useconstants"drive_constants";
{
AddFlockActor（actor,"walk",90,0）;
}
一个简单的行走动画
在expo节点内加入爆炸的代码：
useconstants"drive_constants";
{
world.DestroyActivities（actor）;
varG=actor.GetRootNode（）.GetGlobalTransform（）;
G.position.y=1;
actor.GetRootNode（）.SetGlobalTransform（G）;
movable=TRUE;
varda=newDrvDynamicsActivity（g_dyn,actor,movable,bounce,friction）;
world.AddActivity（da）;
varroot=actor.GetNodeByName（"Spine"）;
varsrc=newDrvVector（5,-3,93）;
varmagnitude=8;
vardepth=3;
ApplyImpulse（da,root,src,magnitude,depth）;
}
在这段代码中，我们定义了爆炸的位置，强度，范围，和角色所被影响的节点。
当编译程序，角色移动到爆炸点时，按下键盘任意一键，角色会被炸飞并落到地面与地面发生碰撞，摩擦（见图20）
以上这些就是群组动画的一些简单例子，其中一些点还可以有一些更复杂的应用。
群组动画只是计算机三维动画的一个分支，还是需要与三维动画的其它部门进行密切的合作，比如模型的导入，导出，渲染时生成mi文件对于贴图、材质的调用，前期运动数据的采集和修改，都是需要考虑的环节。
（《骇客帝国》中的群组动画是很多部门共同合作的结果 见图21）
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