臺灣博碩士論文加值系統

在現今的影視產業中，為了讓創作的角色表演更加生動，肌肉模擬技術已廣泛應用。這項技術可以被應用在人體或脊椎動物上，讓角色的身體姿態更加生動。而身體結構與人類相差甚遠的無脊椎動物，其特性與動物肌肉十分相似，因此有機會運用肌肉模擬技術進行外觀上的變化。
本研究選擇蝴蝶幼蟲作為範例，並利用3D電腦繪圖方式製作蝴蝶幼蟲的模擬。通過這種方式，我們能夠展現蝴蝶幼蟲的肢體動態和習性表演，並更加深入地了解這種生物的動作特性。最終完成了一部短篇展示動畫，模擬鳳蝶幼蟲在自然環境中的身體動態。
這項研究的結果不僅為無脊椎動物的肌肉系統在動畫中的應用提供了新的思路和方法，同時也為動畫製作和特效設計的相關領域提供了有價值的參考和建議。

In today's film and television industry, muscle simulation technology which can be applied to human or vertebrate animals has been widely used to make the performance of created characters more vivid.
Invertebrate which have a significantly different body structure from humans, share many similarities in terms of muscle characteristics. Therefore, there is an opportunity to apply muscle simulation technology to transform visual appearance.
Caterpillar is kind of invertebrate animal, has been chosen as an example in this research and been simulated with 3D computer graphics. Through this method, we are able to demonstrate the limb movements and behavioral performances of butterfly larva, gaining a deeper understanding of the locomotion characteristics of this species.
So, I create a short animation to simulate body dynamics of butterfly larva in nature environment to support the research of the thesis.
result of this research presents not only new insights and approaches for the application of muscle systems of invertebrate animals in animation, but also provides valuable references and recommendations for the field of animation production and visual effects.

目錄
中文摘要 i
Astract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 viii
第一章 緒論 1
第一節 研究背景 1
1-1-1 肌肉系統 1
1-1-2 無脊椎動物 1
第二節 研究動機 2
第三節 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
第一節 肌肉系統 3
2-1-1肌肉結構 4
2-1-2人體肌肉特性 6
2-1-3 技術方式 8
2-1-4 無脊椎動物身體特性 10
第二節 無脊椎動物運動變化 11
2-2-1 環節動物 12
2-2-2 扁形動物 13
2-2-3 軟體動物 14
2-2-4 節肢動物 16
第三節 蝴蝶幼蟲運動變化 18
2-3-1微動 18
2-3-2爬線 19
2-3-3向後急馳滾動 19
2-3-4爬行 20
第三章 研究方法 22
第一節 研究流程 22
第二節 研究概念 24
第三節 製作方法 24
3-3-1 3dsMax 25
3-3-2 Maya 26
3-3-3 Blender 27
第四節 創作工具及軟體 30
3-4-1 Armature 30
3-4-2 Shrinwrap 31
3-4-3 Particle Hair 32
第四章 研究論述 33
第一節 角色設計 33
4-1-1 建模 33
4-1-2 材質繪製 34
4-1-3 毛髮 35
4-1-4 模型成品 36
第二節 文字腳本 37
第三節 分鏡設計 39
第四節 蝴蝶幼蟲運動設定 41
4-4-1 運動控制器設定 41
4-4-2 肌肉綁定 47
第五節 蝴蝶幼蟲運動實作 49
4-5-1 蠕動爬行 50
4-5-2 身軀彎曲、挺立 51
4-5-3 葉梗攀爬 53
第五章 結論 54
第一節 創作經驗與回饋 54
第二節 結語 55
參考文獻 56

圖目錄
圖1- 1《甜蜜的繭》運動控制器展示 2
圖2- 1《獅子王2019》影片畫面 3
圖2- 2《金剛：骷髏島》影片畫面 3
圖2- 3肌肉三大分類：骨骼肌、平滑肌、心肌 4
圖2- 4肌腹與肌腱部位 5
圖2- 5 肌腹收縮變化 5
圖2- 6 骨骼肌的種類 5
圖2- 7 肌腱展示 6
圖2- 8 二頭肌(屈肌)收縮，三頭肌(伸肌)反向拉伸 7
圖2- 9 二頭肌(屈肌)收縮，三頭肌(伸肌)反向拉伸 7
圖2- 10大象的肚子甩動變化 8
圖2- 11腹部遭遇碰撞時的變化 8
圖2- 12《侏儸紀公園》迅猛龍肌肉系統展示 9
圖2- 13《金剛骷髏島》肌肉系統展示 9
圖2- 14 一般扭轉效果 10
圖2- 15 加上皮膚皺褶後扭轉效果 10
圖2- 16軟體動物、環節動物、節肢動物、扁形動物介紹 10
圖2- 17《金剛骷髏島》肌肉系統展示 11
圖2- 18 蚯蚓的剛毛 12
圖2- 19 沙蠶的鋼毛 12
圖2- 20蚯蚓的運動過程 13
圖2- 21水蛭移動方式 13
圖2- 22《渦蟲》身體拉伸壓縮過程 14
圖2- 23蝸牛的腹足展示 15
圖2- 24蝸牛身軀拉長展示 15
圖2- 25節肢動物胸足結構 16
圖2- 26蝴蝶幼蟲偽足結構 16
圖2- 27變形蟲的體態 17
圖2- 28蝴蝶幼蟲微動過程 18
圖2- 29蝴蝶幼蟲爬線過程 19
圖2- 30蝴蝶幼蟲滾動過程 19
圖2- 31蝴蝶幼蟲爬行過程 20
圖2- 32蝴蝶幼蟲胸足、偽足爬行頻率 21
圖3- 1 研究流程圖(前期) 22
圖3- 2 研究流程圖(中期) 23
圖3- 3 研究流程圖(後期) 23
圖3- 4 3dsMax肌肉展示 25
圖3- 5 3dsMax CAT肌肉展示 26
圖3- 6 Maya肌肉系統展示 26
圖3- 7 Ziva肌肉系統展示 27
圖3- 8 X-Muscle System功能展示 28
圖3- 9 Blender Bones功能展示 28
圖3- 10 Shape Keys功能展示 29
圖3- 11 Armature的骨骼 30
圖3- 12 人類、貓咪、鳥的骨骼展示 30
圖3- 13 鸚鵡角色運動控制器展示 31
圖3- 14 Shrinwrap 展示 31
圖3- 15 Particle Hair 展示 32
圖4- 1 柑橘鳳蝶幼蟲1~5齡變化 33
圖4- 2 柑橘鳳蝶5齡幼蟲 34
圖4- 3 柑橘鳳蝶幼蟲模型製作 34
圖4- 4 柑橘鳳蝶幼蟲材質繪製 35
圖4- 5 柑橘鳳蝶幼蟲刺毛製作 35
圖4- 6 柑橘鳳蝶幼蟲成品展示 36
圖4- 7蝴蝶幼蟲運動控制器分類編號 41
圖4- 8蝴蝶幼蟲體節-黃色骨骼 42
圖4- 9蝴蝶幼蟲體節-體節骨骼 43
圖4- 10蝴蝶幼蟲體節骨骼 43
圖4- 11蝴蝶幼蟲體節骨骼 43
圖4- 12蝴蝶幼蟲體節骨骼 44
圖4- 13蝴蝶幼蟲身軀骨骼 44
圖4- 14蝴蝶幼蟲身軀骨骼 45
圖4- 15蝴蝶幼蟲胸足骨骼 45
圖4- 16蝴蝶幼蟲胸足骨骼 45
圖4- 17蝴蝶幼蟲胸足骨骼 46
圖4- 18蝴蝶幼蟲偽足骨骼 46
圖4- 19蝴蝶幼蟲偽足骨骼 46
圖4- 20蝴蝶幼蟲偽足骨骼 47
圖4- 21單一肌肉外型 47
圖4- 22肌肉群拉伸效果 48
圖4- 23肌肉群擠壓效果 48
圖4- 24肌肉群擠壓效果 48
圖4- 25蝴蝶幼蟲肌肉影響權重繪製 49
圖4- 26肌肉影響前 49
圖4- 27肌肉影響後 49
圖4- 28體節單次移動節奏 50
圖4- 29身軀移動軌跡與時間 51
圖4- 30胸足、偽足控制器 51
圖4- 31因地形起伏而變化的蝴蝶幼蟲身軀 52
圖4- 32因地形起伏而變化的蝴蝶幼蟲身軀 52
圖4- 33偽足腳部運動 53

表目錄
表2- 1 無脊椎動物運動結構與運動方式比較 17
表2- 2 蝴蝶幼蟲運動方式介紹 21
表3- 1 3D軟體肌肉系統列表 24
表3- 2 3D軟體工具比較 29

期刊
1.Sugiura, S., & Yamazaki, K. (2006). The role of silk threads as lifelines for caterpillars: pattern and significance of lifeline‐climbing behaviour. Ecological Entomology, 31.
2.van Griethuijsen, L., & Trimmer, B.A. (2014). Locomotion in caterpillars. Biological Reviews, 89.

論文
1.Kivistö,Joni-Petteri Johannes(2012)REAL-TIME MUSCLE ANIMATION,Kajaanin ammattikorkeakoulu.
2.Barreby, M. (2009). When is it Necessary to Use Muscle Systems to Enhance 3D Animation? (Dissertation). Retrieved from http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-4643
3.Griethuijsen, L & Trimmer, Barry. (2014). Locomotion in caterpillars. Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society. 89. 10.1111/brv.12073.
4.陳興宜(2012)3D電腦動畫《甲蟲人》創作論述。國立臺灣藝術大學多媒體動畫藝術學系動畫藝術碩士論文。
5.蕭勝文(2014)動畫《J'ai vu une fois Une Magnifique Image.》之創作論述。
6.王興喬(2013)。電腦動畫《雲豹傳說》創作論述與電腦模擬四足動物肌肉系統之技術研究。國立臺中科技大學多媒體設計系碩士論文
7.黃冠瑋(2012)。電腦動畫《無常》創作論述「立體顯示及MAYA肌肉系統之研究」。國立臺中科技大學多媒體設計系碩士論文


網路資源

1.Telma Grant Physio(2018) https://telmagrant.com/
2.Medicinenet(2022,July 12) Biceps vs. Triceps: What's the Difference?https://www.medicinenet.com/biceps_vs_triceps_whats_the_difference/article.htm
3.k44dev Software(2023)X-Muscle System 3.0. https://blendermarket.com/products/x-muscle-system
4.呂青倚(2010年7月23日) 毛毛蟲靠腸子走路！　昆蟲界新發現https://news.tvbs.com.tw/local/100162
5.Aaron(不明)蚯蚓真的沒有骨骼/骨頭嗎？怎麼移動？檢自：https://wormmy.com/bones-move-locomotion-hair-setae/
6.Taiwanschoolnet(不明)蝴蝶的身體構造。檢自：http://library.taiwanschoolnet.org/cyberfair2006/ys1es/butterfly3-3-2-1.htm

影片
1.Lumatic(2016,May 26)Our Wonderful Nature - The Common Chameleon. https://vimeo.com/167910027
2.Project Gooseberry (2015,March 3)Caterpillar Franck rig: video update.https://www.youtube.com/watch?v=VwtZXDX2pHU
3.Walt Disney Studios(2018 November 23)The Lion King.https://www.youtube.com/watch?v=4CbLXeGSDxg
4.Warner Bros. Pictures (2017, February 28)Kong: Skull Island.https://www.youtube.com/watch?v=44LdLqgOpjo
5.ICT Vision and Graphics Lab(2015,June 6)Skin Microstructure Deformation with Displacement Map Convolution. https://www.youtube.com/watch?v=tuZMMZ8vbNk
6.The Slow Mo Guys(2011, September 8) Slow Motion Punch in the Stomach - The Slow Mo Guys.Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=DU7HDgv8Zzg
7.Paul Neale(2014年4月16日) Flex Muscles 3 Rigging Muscles.https://www.youtube.com/watch?v=dWifw8yigR8
8.CG Plugins(2018, August 13)Ziva VFX 1.4 for Autodesk Maya.https://www.youtube.com/watch?v=3M9NwvysauI
9.Swiss International(2013,May 22)Eurovision Song Contest 2013 – Caterpillarhttps://vimeo.com/66717412
10.國中理化教學資料庫(2014年4月26日)。縮時攝影 斷裂生殖 渦蟲。檢至：https://www.youtube.com/watch?v=Cfra9l791Do
11.Hanlinplanning(2018年1月26日)。微距攝影：變形蟲。檢至：https://www.youtube.com/watch?v=Bv3KsJ9CbpA
12.蔡老師的生物天地(2012年6月22日)。環節動物。檢至：http://biologychua.blogspot.com/2012/06/blog-post_22.html
13.謝伯娟(不明)。只能向前進的「一腳大仙」。檢至：
https://e-info.org.tw/topic/snail/2005/sn05101101.htm
14.維基百科(2020年3月18日) 無脊椎動物。維基百科。https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%97%A0%E8%84%8A%E6%A4%8E%E5%8A%A8%E7%89%A9
15.維基百科(2012年6月12日) 毛蟲。維基百科。https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%AF%9B%E8%9F%B2
16.維基百科(2023年4月4日) 蚯蚓。維基百科。https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%9A%AF%E8%9A%93