動畫制作的流程是將一個想法轉化為成品的一系列過程，就三維制作流程而言，通常分為 9 個階段：前期制作、模型、UV 貼圖、紋理和著色、綁定、動畫、燈光、渲染和合成等。每個階段的具體流程會因項目和工作室的不同而有所區別。

　　前期制作

　　前期制作基本上是一個想法經歷探索、角色設計和發現的階段。在這個階段，創意和概念會變得充實，人物、風格、原型、故事、環境和美學能夠確立。

　　帕特里克·巴雷斯特羅（Patrick Ballesteros）將前期制作描述為「創造性能發揮作用的階段」。制作前的資產（如概念藝術、設計概要、故事板和動畫片）都是在這個階段創建的，以確定項目的整體愿景和藝術方向。

　　前期制作由故事、腳本、故事板、動態分鏡、角色設計組成，如果沒有完整的前期制作，任何三維動畫的制作流程（甚至是其他項目的制作流程），都不可能成功。

　　簡而言之，在創建動畫之前，團隊必須知道要創建什么。動畫師的愿景越詳細，就越容易將其變為現實。有一個可靠的計劃意味著每個參與者都確切地知道他們必須做什么，并將準備好去做，從而使制作階段和后期制作階段變得更有效率。

　　更重要的是，詳細的愿景甚至可以讓后期的即興創作變得更容易。有了一個完善的、豐富的計劃，就會有更多的創意素材可供即興創作，并且更容易知道如何將其融入項目中。

　　模型

　　模型是三維制作流程中的一個重要階段，根據前期制作階段的概念化藝術創建視覺、三維對象（或模型），同時確保其符合既定的藝術方向。模型階段的資產包括角色、道具和環境。

　　這些模型可以使用如 Maya 或 3D Studio Max 等不同的三維軟件創建，無論選擇哪種工具，它們都有一些三維建模的共同要素，包括點、邊、多邊形和 NURBS。

　　有 4 種通用類型的三維建模方法，如下所列。

　　多邊形建模：多邊形模型表示三維空間中由線段連接以形成多邊形網格的點。多邊形網格文件是平面的，這意味著它們由一系列平面表示。因此，曲線只能通過具有定義分辨率的曲面細分來近似。多邊形網格很方便，因為它們是輕量級的，并且可以快速渲染可視化。

　　曲線建模：另一種依賴曲線生成曲面幾何形狀的建模。曲線建模既可以是參數化的（基于幾何和函數關系）也可以是自由形式的，并且依靠 NURBS（非均勻有理 B 樣條）來描述曲面形狀。曲線由數學方程驅動，這些方程受設計者使用加權控制點的影響。

　　三維空間中的點由其在該空間中的 x、y 和 z 坐標表示；連接兩個頂點的線形成一條沒有寬度的邊；若干條封閉的邊形成一個沒有深度的面或多邊形。NURBS 是非均勻有理 B 樣條（Non-Uniform Rational B-Splines）的縮寫，它是由曲線和曲面來定義的，適用于創建各種復雜的曲面造型，例如人的面部、流線型跑車等。

　　通過使用平移、旋轉和縮放來創建物體，可以將面組合在一起，構建出從基本形狀（基元）到復雜的人物和環境。

　　數字雕刻：這是一種相對較新的三維建模類型，用戶與數字模型進行交互，就像對粘土建模一樣。用戶可以推、拉、捏或扭曲虛擬粘土來生成他們的模型。

　　程序化建模：通過參數化物體，效果器，數學函數等，構建一條非破壞性工作流，以此來構建模型，該方法的優點是方便來回修改，并且可以快速構建大量相似的模型，但是對程序和數學方面的知識有較高的要求。

　　UV 貼圖是將現有三維模型的頂點組件信息轉化為二維貼圖的藝術，將二維貼圖存在于一個新的坐標系中，稱為 UV 紋理空間。

　　字母 U 和 V 表示該二維空間的兩個軸，因為 X、Y 和 Z 已經用于表示模型空間中三維對象的軸，而 W（除了 XYZ) 用于計算四元數旋轉，這是計算機圖形學中的常見操作。

　　UV 貼圖的過程類似于切開牛奶盒的側面，不同的是，UV 紋理圖上的扁平表面不需要與三維模型的對應面有相同的比例和形狀。

　　運用這個優勢我們可以有的放矢地為重點表面分配更大面積的 UV，這樣我們就可以更容易地對需要刻畫的模型細節進行紋理處理。反之，那些通常不被攝像機看到的次要卻面積較大的表面，我們可以縮小它的 UV 貼圖，以減輕電腦后期渲染的壓力。

　　使用良好的 UV 貼圖技術可以幫助我們緩解很多在貼圖階段常見的問題，如紋理扭曲、拉伸和不一致的像素密度和接縫錯位。

　　紋理和著色器

　　紋理貼圖（Texture）和著色器（Shader）是三維制作流程中的一個重要階段，在這個階段中，三維模型被賦予不同的材質，這個過程一般是由著色器和紋理貼圖共同完成的。

　　著色器是由一組可以體現在表面的屬性組成，這些屬性決定了光線與該表面的互動方式。當下主流的 PBR 流程（Physically-Based Rendering）的著色器大致包括基礎色，金屬度，粗糙度，法線等屬性。

　　為了表現物體表面豐富的細節，我們需要創建紋理貼圖，一般來說 PBR 流程的貼圖大致包括：

　　法線貼圖（Normal Map）：一般為切線空間法線，利用 RGB 三種顏色在切線空間儲存復雜的細節。

　　顏色圖（Base Color Map）：包括一個表面原始的、均勻照明的顏色信息。

　　粗糙度圖（Roughness Map）：描述一個表面的粗糙度。

　　金屬度（Metallic Map）：描述一個表面的金屬性。

　　綁定

　　綁定最簡單的形式是為三維模型創建一個骨架，以便移動模型。綁定不僅涉及到骨架的創建，還涉及到定義這個骨架/模型的控制器，這樣我們就可以用這些控制間接地操縱模型，它很像木偶師使用繩子移動木偶的方式。

　　綁定過程中使用的一些關鍵術語包括：

　　關節（Joints）：與人體中的關節相似，關節是一個特定模型的支點或銜接點。例如，肩膀、肘部、膝蓋。

　　權重（Weight Painting）：權重是一個繪制關節對模型上任何給定頂點影響量的過程，它對于準確模型在操縱時的變形方式非常重要。

　　蒙皮（Skinning）：蒙皮是將實際模型與骨骼關節綁定的過程。沒有蒙皮這個步驟，移動骨架無法影響到實際模型的移動。

　　FK（正向運動）：如果軀干的骨骼組被視為軀干單個骨骼的父級，而胸部是軀干骨骼組的父級，子級是手臂、腿和頭的骨骼鏈。在這個層次結構中，每個關節下的子關節都繼承了父關節的空間屬性變化。正向運動是在影響方向上對這個骨架進行操縱，即從父級部位影響到子級部位。

　　IK（逆向運動）：逆向運動是一種逆轉操縱影響骨骼的方法。例如我們將一只腳約束在地面上，對骨盆關節的操縱并不會影響到腳的位置。

　　三維制作流程中的動畫是利用現有的三維資產，通過運動使角色變得生動的過程。除角色主體外，三維動畫也包括三維場景中的其他物體，如攝像機、燈光，甚至特效。

　　動畫是獲取三維對象并使其移動的過程。動畫有幾種不同的風格，有關鍵幀動畫，動畫師逐幀操作對象，類似于舊的手繪卡通。

　　其他動畫方法包括將對象放置在樣條線上并將它們設置為遵循曲線路徑，或導入運動捕捉數據并將其應用到角色裝備中。另一種制作動畫的方法是使用三維應用程序的內置物理引擎。

　　三維軟件中的動畫通常涉及沿時間軸設置關鍵幀，操縱軟件讓這些關鍵幀之間的畫面平滑過渡。三維軟件中的動畫制作與傳統 CG 動畫沒有什么不同，主要區別在于三維軟件會計算出中間的幀，而不需要動畫師手動繪制它們。動畫的節奏是通過曲線來操作調節的。

　　燈光

　　三維制作流程接下來的這一階段是向三維場景中添加燈光。燈光的使用可以決定一個場景如何引導觀眾，以及如何設定一個場景或環境的情緒基調。

　　三維軟件包中常見的燈光包括：

　　點光源（Point/Omni lights）：從空間中的一個點向外發出的光，它通常用于模擬燈泡或蠟燭。

　　方向光（Directional lights）：光線方向在三維空間中平行，它通常用于模仿太陽光或遠處的光源。

　　聚光燈（Spot lights）：在設定的邊界內，從一個點向特定的方向發出圓錐形的光。

　　區域光（Area lights）：類似于點光源，它從一個源頭向所有方向發射，然而這個源頭不是一個點而是一個表面。

　　環境光（Ambient lights）：為場景添加一個基準照明，它既不從任何特定的源頭向各個方向投射光線，也不投射陰影，通常用于柔化戲劇性的陰影或柔和地照亮場景中不受主光影響的區域。

　　渲染

　　渲染是將場景中的所有信息（物體、材料、燈光、攝像機）結合起來產生單個或一系列的最終渲染圖像的過程。這通常是制作過程中計算密集的部分，根據場景的復雜性、所需的質量水平和預期的平臺，可能需要從幾秒鐘到幾小時的時間來產生渲染圖像。

　　使用 Blender 軟件進行渲染

　　通常有兩種類型的渲染：

　　實時渲染：主要用于交互式媒體，如游戲，每秒需要在屏幕上顯示多個渲染的圖像（要求每秒至少 20 個圖像/幀，以防止卡頓）并實時顯示。這對互動媒體很重要，因為觀眾對場景的操作是不可預測的。

　　預渲染：通常在渲染時間不是一個限制因素的情況下使用的，正因為如此，它可以滿足視覺上極其復雜和計算上要求極高的場景。這在電影、商業廣告和其他基于圖像的媒體中最常見。

　　在三維制作流程中，渲染意味著導出視頻序列，但每個元素（環境、角色、道具等等）都是單獨渲染的，然后在后期制作中重新合成。

　　合成

　　合成是三維制作的最后階段，它是一個對渲染圖像進行調整或與其他圖像或圖層相結合，以創建一個更復雜、更有凝聚力的構圖的過程。

　　使用 Nuke 軟件進行合成

　　合成中的一些關鍵概念包括：

　　遮罩（Mattes）：用于隔離圖像的特定部分，以便它們可以在其他作品的基礎上進行分層。

　　動態遮罩（Rotoscoping）：是以動畫遮罩的形式創建一個啞光的過程。當一個物體在屏幕上移動時，遮罩會跟蹤它，然后我們可以根據需要加上這個物體或刪除它。

　　摳像（Keying）：它是在某種顏色的范圍內創建一個遮罩，通常是通過使用綠色或藍色屏幕來實現的。

　　混合模式（Blending modes）：允許一個圖層的像素與它下面的圖層互動，并與它們進行數學結合。

　　追蹤（Tracking）：通過追蹤你可以跟蹤場景中一個給定的點或物體的位置、比例和旋轉。

　　合成師負責通過組合特定鏡頭或圖像的所有元素來創建最終圖像。這需要對流程有深入的了解和廣泛的三維技能。

　　通常，合成師會將整個作品組合在一起。合成軟件還提供了豐富的效果，使合成師能夠添加粒子、光效和文本。一些合成軟件還可以獲取三維場景的原始構建塊，并通過 Alembic 等格式將其導入為 3D 文件，這些格式可用于為現有素材創建新元素和蒙版。

　　合成師可以采用任何最佳 3D 建模軟件的最佳元素，例如來自 Maya 的角色、來自 Houdini 的模擬以及來自 Cinema 4D 的運動圖形場景，并將它們組合成一個鏡頭。

　　不論是為電影、廣告、動畫劇集還是許多其他目的創建三維動畫，都會涉及許多步驟和許多動畫師一起工作，才能創作出優秀的項目。

　　任何制作都需要一個適當的系統來確保流程盡可能高效，專業三維動畫等高度復雜的工作通常需要由動畫師和創意團隊按緊湊的時間表工作，因此有效的制作流程對于按時準備好最終產品并達到預期的質量水平至關重要。