本书以基础、原理和范例紧密结合的形式，全面系统地介绍了三维设计软件Maya，内容涉及Maya预备知识、Maya软件入门、各种建模方法、材质的使用、布置灯光、摄像机的运用、制作动画、各种渲染方法、Paint Effects工具、粒子系统和动力学等各方面。可作为高等院校艺术设计相关专业的教材，也可以作为Maya培训班的专业教程，对于自学Maya的初级用户、计算机三维动画艺术爱好者来说也是一本难得的入门指导书。

《Maya影视动画艺术》可以帮助动画师快速掌握Maya的主要工具和技术。本书不仅介绍了Maya工具的使用方法，还提供了一些课堂练习，一步一步地带领读者学会复杂的操作。

Maya很久以来就是各特技工作室和动画工作室关注的热点。下面先简要介绍一下Maya的发展历史、功能及有关本书的情况。

1．Maya的发展历史

早期

从20世纪40年代电子计算机发明，一直到20世纪50年代，在电视、示波器和雷达荧光屏中才可以看到图像。第一个电子绘画系统是Ivan Sutherland在1961年创建的Sketchpad，这是一个基于矢量的系统，可以用光笔工作，允许使用者直接在显示屏上绘画。

1967年，Sutherland和David Evans一起在犹他大学创建了计算机图形课，随后吸引了一批在未来的CG行业中有建树的人士，如Jim Clark，Silicon Graphics，Inc(SGI，今天的Alias I Wavefront的母公司)的创立者；Ed Catmull，计算机动画电影的早期开发者；John Wamock，Adobe系统的创建者、Photoshop和Postscript等产品的开发者。

算法的改进

  CG工程师创建3D的基本思路是：在计算机中用一个由几何体组成的图像来创建一个透视图，几何体可以是三角形、球形或抛物面。几何体是单色的，前景中的几何体可以遮挡背景中的几何体。后来，添加了虚拟“光源”后，就可以制作出有明暗效果的3D元素。如图i．1所示就是最早的计算机图形，有着生硬的边缘，外表机械呆板。

将各顶点的颜色进行平滑、融合处理后，可以制作出更光滑的外观，这就是由HenriGouraud发明的Gouraud(高氏)渲染。这种平滑多边形的方法的计算量最少，今天的大多数3D图形加速卡都用它进行实时平滑(见图i．2)。而在1971年Gouraud提出这个方法时，计算机只能以极慢的速度渲染最简单的场景。

1974年，Ed Catmull引入了z-buffer的概念：如果一幅图像有水平(x)和垂直(Y)元素，那么每个元素也应该有深度(z)元素。这个概念现在是3D图形加速卡的标准。Catmull还用纹理贴图将2D图像包裹成3D几何体，如图i_3所示。而在使用纹理贴图之前，物体只有一个单色。

1974年，Bui一Toung Phong改进了Gouraud材质，他不再单纯对顶点进行平滑，而是在整个多边形内插材质(见图i．4)。虽然这种渲染方法比Gouraud渲染慢，但它产生出了“塑料”样的外观。在Maya中，引入了两种Phong材质类型。

1976年，James Blinn：t睁：Phong材质和纹理贴图结合在一起，创作出了凹凸贴图(BumpMapping)(见图i．5)。既然多边形表面添加：Phong材质方式以后，可以将二维图像贴图到三维表面，那么也可以用一幅灰度图像进行贴图，以达到凹凸的效果：可以将高于中度灰的部分处理成突起，低于中度灰的部分处理成凹下去。由于凹凸贴图利用了Gouraud和Phong材质，几何体形状不会受影响，但这种凹凸效果在物体的侧面就穿帮了。即便如此，Blinn的改进为3D渲染增加了新的写实效果。

Blinn同时还开发了最早的环境反射贴图。他渲染了一个物体的6个视图，并组合成一个立方体环境，然后将这6幅图再贴回到物体上。但是由于贴图是固定的坐标，因此它们无法跟随物体一起移动。使用这种贴图后，物体看上去反射了周围的环境，而且如果不改变环境也不对物体做动画，这种效果可以保持得很好。

1980年，Turner Whitted 提出了一种新的渲染技术，叫做光线追踪。这种技术是在摄像机的渲染视图中，通过计算穿过场景到达摄像机镜头的光线路径而生成图像，产生的每一个像素都要计算这个像素所在的区域内所有光线的表现，而根据表面或光源的颜色来改变像素的颜色(见图i．6)。因为反射和折射表面可以产生更多的光线，所以会改变像素的颜色。虽然计算量很大，但反射和折射的效果却非常真实和精确。光线追踪特别适用于制作合金和玻璃的效果。  20世纪80年代：漂亮的图片

20世纪80年代早期，娱乐界开始尝试使用计算机动画，比如电影《最后的星球斗士》。虽然只是创造了几分钟的计算机动画，但是已经可以看到前进的方向。

到20世纪80年代中，SGI开始建造用于科研和计算机图形的个人工作站。1984．年，Alias在多伦多创办。最初Alias主要开发CAD类的软件，大部分用于建模和设计复杂的表面，后来Alias开发了Power Animator，这是一个功能强大的动画软件产品，许多制作公司都认为最好的3D建模包出现了。

Wavefront是1984年在Santa Barbara创办的。它的软件程序Preview、3D软件包SofUmage，因为动画功能强大，所以很受欢迎。20世纪80年代的动画软件和硬件不仅专业而且昂贵，所以当时世界上只有数千人进行图形动画创作。

20世纪90年代：开始普及

随着台式电脑的普及，1986年，AT&T引入最早的台式机动画软件包，叫做TOPAS。这个软件包是一个专业的动画程序，可以运行在Intel 286 CPU的DOS系统上，它使个人制作大型动画成为可能。Electric Image是一个苹果机上的动画软件，在接下来的几年也得到了发展。1990年，AutoDesk开始销售由Yost Group开发的3D Studio，随后出现了NewTek与LightWave软件捆绑在一起的Video Toaster，这两个都只用在Amiga计算机上。

在20世纪90年代早期，计算机动画不再是精英们的专有品，爱好者们也开始尝试动画。用户甚至可以从网上下载免费光线追踪软件。此时的电影也具有了令人晕眩的特效，像《深渊》和《终结者2》，展示出了一种新的视觉效果。

A1ias与Wavefront的合并

当3D软件市场日益成熟后，许多老公司开始进行技术合并。1993年，Wavefront开发了Thompson Digital Images，它提供了实时渲染(IPR)和NURBS建模。1994年，微软购买了Sofllmage软件并将其应用到奔腾Windows NT平台上，这标志着高端3D软件开始可以运行在普通的PC机上了。1995年，SGI为了反击，收购并合并了Alias和Wavefront(成立了新公司，新名字为Alias I Wavefront)，然后把他们的技术集成到一个新程序中。

到1998年，Alias I Wavefront发布了Maya，但此时只能用在SGI工作站IRIX上。即便如此，作为一个完整的3D软件，Maya创建了未来的动画发展方向：开放式的软件程序界面(API)、图形化结构和巨大的可延展性。1999年2月，SGI发布了用于Windows NT的Maya软件；1999年4月，Maya2公布；1999年11月，Maya2．5发布，添加了PaintEfiects；2000年夏，Maya 3发布，添加了非线性动画Trax；2001年初，发布用于苹果机和Linux的Maya软件；2001年6月，灿ias I Wavefront发布Maya 4。

在2002年4月，带水印的Maya个人学习版(PLE)在Maya的主页http：／／www．aliaswavefront．tom上开放，一时吸引了数百万人去下载。2002年9月，Maya 4．5揭去面纱，它为Maya Unlimited增添了Fluids模块。不久之后，Maya PLE 4．5可以下载，这个版本可以载入本地的．mb和．ma文件。2003年3月，发布Maya 5．0，其中增加了著名的MentalRay渲染器。

2．Maya的功能

Maya是一种软件程序。用户可以在虚拟3D工作空间中制作图像和动画，用虚拟灯光照明，用虚拟的摄像机摄取图像。Maya提供了两个版本：Maya完全版和Maya无限版。Maya可以运行在PC的Windows 2000／XP、Linux上，SGI的IRIX上，苹果机的OSX上。用Maya可以将数字摄像机产生的点阵图像与真实图像进行合成。因为Maya的世界是虚拟的，光源、摄像机、物体和材质都是从空白开始创建的，在制作过程中可以随时修改参数。下面是Maya的主要用途：

卡通和电影Maya最有名的用途就是3D卡通动画，像《怪物史莱克》、《冰河世纪》和《怪物公司》。还可以将写实的图像与电影或视频文件合成，创作出一种特殊的效果。  计算机游戏因为家用计算机普遍包含3D图形加速卡，游戏开发者可以更多地使用3D软件来制作游戏。Maya的简化版本Maya Builder专门用于游戏开发。

广告 电视广告和网站中经常使用3D动画。计算机图形是理想的广告制作手段，因为它能用图像吸引观众的注意力。

商品推介Maya可以在商品广告片中制作出绚丽的效果，比如为一家公司制作一条炫目的logo。

建筑物动画一般用于销售活动，比如一个三维建筑漫游。

法院辩论动画这种动画为陪审团展示事态进展、事件重现或技术分析。

工业设计类似于建筑物动画，用于工业产品设计。工业产品设计包括任何形式的造型设计——汽车、船、香水瓶、搅拌器等。

工业动画是人们用于业务表述的专用名词的统称。

3．读者对象

本书是为初学者写的，同时也有一部分内容适合Maya中级用户使用。

4．本书组织结构

本书由4部分组成。

第1部分是Maya的基本知识和制作3D动画的入门。第1章是为没有艺术或计算机图形基础的用户进行一些指导；第2章是浏览Maya；第3章是物体的编辑方法；第4章为进一步学习创建动画的全过程，包括建模、贴图、动画和渲染。

第2部分是进一步使用Maya。Maya提供了多边形、细分表面和№瓜：BS建模，这3种建模方式在本部分都有涉及。第5章是多边形建模；第6章是多边形角色和细分表面建模，参照一张图片，用细分表面建模创建一个人的头部；第7章继续介绍细分表面模型，学习更多的细分表面技术；第8章是NURBS建模；第9章是材质，用Maya材质编辑器创建材质；第10章是光线，用Maya模拟光源获得真实的灯光效果；第11章是制作动画基础；第12章是角色动画，用一个简单的方法得到逼真的动画效果；第13章是摄像机和渲染，并对新的Vector渲染器和Mental Ray渲染器进行了介绍。

第3部分是深入使用Maya。第14章用Paint Effects创建出各种植物、头发和星云等；第15章是粒子系统和动力学，用于创作复杂的动画；第16章介绍了加速和简化动画过程的方法。

第4部分包括两个附录，给3ds max和LightWave用户提供简要的比较和对照，指导他们更快地熟悉Maya。

5．Maya的硬件平台

随着计算机硬件的发展，现在的PC机基本都可以满足Maya运行的需要。

3D图形加速卡

如果要使用．Maya，最好买一块专业的3D图形加速卡。通常3Dlabs、nVidia和ATI是面向专业用户的，是最兼容的。

买图形加速卡时，要注意销售商的网页是否经常更新驱动。安装驱动后，在窗口中右击桌面，选择Properties(属性)；在属性对话框中，打开Settings(设置)选项卡，在这里设定分辨率和色彩深度；单击Advanced(高级)按钮，显示图形加速卡的用户设定。

三键鼠标

用一个三键鼠标来操作Maya会更方便(滑轮可以代替鼠标中键)。

绘图板

另外一个要推荐的硬件就是绘图板。Maya中的所有绘画工具都有感压功能，如果使用绘图板，可以用笔的压力来改变笔划，笔刷的尺寸和透明度会根据笔划的压力而变化。在Maya中，有的参数出现两次(名字后分别有U和L)，这些参数会基于笔的压力来调整数值。如果使用鼠标，参数值不会改变，对所有笔划都是使用最高值。

最低配置

Maya 5对Windows的配置要求如下：

Pentium II以上或AMD Athlon处理器

512MB OfRAM

DVD光驱

图形加速卡

完全安装需要约450MB硬盘空间

Windows XP专业版或Windows 2000专业版(带SP2)

在线浏览软件用Netscape 7以上或Intemet Explorer 4以上

带驱动的三键鼠标

声卡(可选项)

Linux的特殊需要：

RedHatLinux 7．3或8．0

IntelIA32CPU

Ethemet卡

IRIX的特殊需要：

IRIX6．2．15以上

硬件Z．buffer

24位图形卡

Macintosh OS X(只支持Maya Complete)的特殊需要：

G4芯片集(450，500，533，633，733，800，867或更高)

支持双CPU，但批渲染不支持多进程

ATIRage 128或ATIRadeon图形卡

三键USB鼠标

Mac OS X 10．2．4以上(Mac OS X必须安装在它自己的硬盘分区中。不要将Mac

OS X和MacOS 9安装在同一个的分区)

MacOS外置驱动器

至少512MB内存

不管用什么操作系统，扫描仪、压缩程序、刻录机、互联网都是必要的，可能的话还可以考虑添加一个视频捕捉和视频输出设备。

推荐配置

处理器有条件就选一个双处理器系统，Athlon、Pentium系统和高端Macintosh工作站都提供多处理器结构。Maya的批渲染模式可以使用指定的处理器的数量。

内存(RAM) 512MB是基本的配置，如果要操作更大的模型或贴图，可以选择更大的内存(主板要支持)。

图形加速卡购买专业的CAD和3D图形加速卡。如果要用大型的场景文件，那就选择一款有充足RAM的图形加速卡。

网卡虽然Alias I Wavefront提供了硬件锁，但还是建议为Maya安装一个网卡，因为硬件锁有可能损坏和丢失。

6．Maya Personal Learning Edition(PLE)(个人学习版)  为了让有兴趣的用户研究和学习使用Maya，Alias I Wavefront发布了一个完全免费的软件版本。任何人都可以下载软件包，对那些带宽较低的人，可以象征性地付费后，买一个个人学习版的DVD。这个版本叫Maya Personal Learning Edition(PLE)，安装后，一年之内使用是免费的，但不允许用于商业目的。它和Maya完全版的主要区别是：

PLE是带水印的。Maya中每一个场景和对话框都有一个大的斜向Alias l Wavefront标记，以防止用它创建的文件用于商业目的。

PLE不允许运行插件，Alias为PLE特别设计的除外。

可以导入．ma和．mb文件，但只能以PLE的文件格式(．mp文件)导出文件。

PLE不包括Vector渲染器和Mental：Ray渲染器。

Maya有针对Windows(：XP或2000 Professional)或Macintosh(MacOS 1 0．2．4以上)的PLE(但是没有针对IRIX或Linux的PLE)。如果在将场景文件载入到Maya PLE时遇到问题，可以参考本书的网页。其他有关使用Maya PLE的问题，可以参考Alias I Wavefiont网站http：／／www．alias．com／maya／ple／resource。

7．Maya完全版(Complete)与Maya无限版(Unlimited)的区别

Maya．完全版中包含了Maya的大部分功能。本书只介绍了Maya完全版的功能，下面4个模块是Maya无限版中特有的。

Cloth这个模块可以定义衣服的样式并将衣服缝合到角色上，角色运动时，衣服也能一起运动。用Maya完全版的软体动力学可以模拟Cloth的效果，但Maya无限版的解决方案更细致和完整。

Fur和Cloth模块相同，应用了Fur模块后，带毛发的角色运动起来显得更真实，而且运算和渲染都很快。用：Maya完全版的Paint Effects可以模拟Fur，但它不会响应角色的运动而且渲染会花更长的时间。

Live这个模块可以分析实拍胶片图像，推断出摄像机的位置，然后在Maya中创建一个虚拟的摄像机轨迹，使它的运动与真实世界中的摄像机一致。利用这个特点，可以将CG元素合成到拍摄的真实世界中，也可以将实拍的前景物体(通常在蓝屏前拍摄)合成到CG环境中去。

Fluids Maya 4．5中新添加的。Fluids可以模仿烟、火、云、液体、溶岩和其他流动的物质，Fluids模块的水和地形模仿器可以制作咆哮的海洋或崎岖的山脉等景色环境。在Maya无限版的Visor中有很多：Fluids实例。

8．Maya的帮助

从Maya4开始，可以使用在线帮助。．Maya自带的帮助文件仅仅是一些入门的内容。

9．作者的联系方式

Garry的邮箱是glewis@!me3d．tv，Jim的邮箱地址是jiIn@trinity3d．com。也可以到本书的网站http：／／www．mayafundamentals．com／中查找，或者到中文网站www．vsjx．com得到一定的技术支持。