3D掃描及3D打印技術(shù)在定格動畫中的新應(yīng)用

李昀蕓+吳幫平

摘 要：3D掃描、3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，與定格動畫完美結(jié)合，產(chǎn)生了創(chuàng)新性變革作用：既節(jié)約成本、縮繁為減，又提高效率、優(yōu)化創(chuàng)作;既完善材質(zhì)、提高真實感，又連接手工藝和科技，豐富其效果。

關(guān)鍵詞：3D掃描;3D打印;定格動畫;新變革

中圖分類號：TP316 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：2095-1302（2014）12-00-02

0 ?引 ?言

3D掃描、3D打印 技術(shù)作為一種新興技術(shù)，席卷全球，將成為全新的產(chǎn)業(yè)革命。隨著3D掃描、3D 打印技術(shù)的成熟發(fā)展，其應(yīng)用也滲透到工作、生活的各個領(lǐng)域，尤其融入動畫藝術(shù)的重要分支之一——定格動畫中，完善了定格動畫，把現(xiàn)代科技和手工藝完美結(jié)合，產(chǎn)生了積極的創(chuàng)新性變革作用。

1 ?3D掃描、3D打印技術(shù)及其工作原理

1.1 ?3D掃描技術(shù)及其工作原理

3D掃描技術(shù)則是利用三維掃描儀，用來偵測并分析物體及環(huán)境的形狀、構(gòu)造與外觀數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)信息用于三維模型重塑計算，從而構(gòu)建虛擬的數(shù)字模型（如圖1）。而傳統(tǒng)的掃描是掃描平面的對象，如照片、文本頁面、照相底片等。

圖1 ?3D掃描產(chǎn)品外觀圖

3D掃描技術(shù)的工作原理：通過激光器和鏡頭掃描對象，記錄掃描對象切面的距離數(shù)據(jù)并組合成一個三維模型，并在終端設(shè)備中顯示。

1.2 ?3D打印技術(shù)及其工作原理

3D打印技術(shù)也稱“快速成形技術(shù)”， 是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將打印耗材，如金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成立體型，最終將數(shù)字三維模型打印成實物產(chǎn)品。

圖2 ?3D打印產(chǎn)品外觀圖

3D打印技術(shù)的工作原理：根據(jù)需求選好打印材料，并將數(shù)字三維模型數(shù)據(jù)輸入到3D打印機中，設(shè)備會按照模型數(shù)據(jù)以層層疊加的方式將模型打印成實物。3D打印機和2D打印機的區(qū)別在于多了一個維度，實現(xiàn)噴頭與介質(zhì)之間的移動。

2 ?3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動畫的結(jié)合

3D掃描技術(shù)是3D打印技術(shù)的一個衍生。因為一些無法構(gòu)建的復(fù)雜物體模型，會導(dǎo)致3D打印受阻，也會占用大量的時間、耗費大量的精力。它通過將實物的立體信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字模型，通過軟件編輯就能將復(fù)雜的模型簡單構(gòu)造出來。

定格動畫（stop-motion Animation）與手繪動畫、電腦動畫共同構(gòu)成了現(xiàn)代動畫的三大門類。定格動畫是通過逐格地拍攝動畫師用模型定位的實體對象，一一副畫面拍好后，再由動畫師將對象稍作移動，拍下一個鏡頭，每次只拍攝一幀，使之連續(xù)放映，從而產(chǎn)生仿佛活了一般的鏡頭。手工技術(shù)往往要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，通過不斷的再加工，花費大量的時間才能制作完成。所以傳統(tǒng)定格動畫的周期相對較長，工序復(fù)雜，在空間的轉(zhuǎn)換上顯得力不從心。然而當3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動畫完美結(jié)合，就能彌補其劣勢，突出其優(yōu)勢。在科技快速發(fā)展的今天，運用3D掃描、3D打印技術(shù)的精確性和方便性，借助功能強大的各類設(shè)備和軟件，即可達到理想的效果。首先用3D掃描技術(shù)全方位掃描現(xiàn)實物體，獲得物體或景物的三維模型、材質(zhì)，同時捕捉物體的真實動態(tài)，再利用計算機軟件加以變化、組合，改造現(xiàn)實世界中的物體，最后打印出符合情景的動畫模型和場景。目前相對流行的三維軟件設(shè)計的圖形都可以導(dǎo)入打印設(shè)備進行打印，使得原本繁雜的手工工序得到了簡化，如圖3、圖4所示。

圖3 ?傳統(tǒng)定格動畫工作流程

圖4 ?偶形布景設(shè)計制作環(huán)節(jié)融入全新的3D采集

及3D打印技術(shù)

定格動畫與3D掃描與3D打印技術(shù)的完美結(jié)合，使傳統(tǒng)定格動畫得到了升華和完善，既彌補了定格動畫制作的復(fù)雜性，也最大限度地保持了其樸實的逼真性。

3 ?3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動畫帶來的新變革

在現(xiàn)代科技的高速發(fā)展下，3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動畫，必將帶來的新變革。

3.1 ?節(jié)約成本，縮繁為減

就傳統(tǒng)定格而言，角色、場景制作越精良，工序就越復(fù)雜，相應(yīng)的制作成也就本越高。而加入3D打印技術(shù)制作，并配合傳統(tǒng)手工藝技術(shù)的定格動畫，反而簡化普通人制作產(chǎn)品的流程，縮減了成本。因為依靠3D掃描、3D打印技術(shù)的支撐，加上計算機軟件的生成，就可以省去損耗素材的成本，創(chuàng)建出本需要很多工序、人力、財力、物力，形狀各異、復(fù)雜的定格動畫的角色、場景。

3.2 ?提高效率，優(yōu)化創(chuàng)作

在定格動畫的整體創(chuàng)作中，無一不體現(xiàn)創(chuàng)建符合情節(jié)需要的模型的重要性。傳統(tǒng)定格動畫中角色如果在一個或幾個場景中出現(xiàn)就需要反復(fù)翻制人偶、場景等素材，期間要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，不斷的再加工，花費大量的的時間才能制作完成。同樣的運用3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)的定格動畫將數(shù)字精度擴展到實體世界，通過3D掃描儀獲得的計算機能直接處理的數(shù)字模型，在三維軟件中復(fù)制、編輯對象，進行的細節(jié)調(diào)整和實驗，創(chuàng)建精確的副本或優(yōu)化原件。所以如果能將3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)配合使用， 就能輕松完成許多小型復(fù)雜物體的制作工作，也不必等待好由工廠生產(chǎn)原型產(chǎn)品的時間，極大節(jié)約了時間與精力，提高了工作效率，能夠更好更輕易地構(gòu)建精細而細膩的動畫角色、動畫場景。

3.3 ?完善材質(zhì)，提高真實感

在定格動畫電影制作中，人物造型、道具、角色動作甚至是故事情節(jié)設(shè)計，都離不開對材料材質(zhì)的選擇，而傳統(tǒng)定格動畫材質(zhì)通過攝影機拍攝卻無法完美呈現(xiàn)，尤其在立體感表現(xiàn)方面欠佳，而運用3D掃描技術(shù)對模型材質(zhì)進行掃描后，經(jīng)過數(shù)字修正，再使用多種 “印材料”對角色和場景不同區(qū)域進行3D實物打印，既保留了材料材質(zhì)的原始屬性，修正后又使得材質(zhì)細節(jié)更加精準、完美逼真。實物成型后，再采用逐幀拍攝，將諸多靜態(tài)畫面制作成動態(tài)影像，給觀影者營造極佳的影像體驗效果，更能有效表達創(chuàng)作者的創(chuàng)意與智慧。

3.4 ?連接手工藝和科技，豐富效果

眾所周知，傳統(tǒng)定格動畫的制偶、制景是以實物搭建，如泡沫、塑料、沙子、鹽、鋁鐵、玻璃、線團、泥、陶、紙、木、竹、塑料，蠟、硅膠、布料等，全片各角色、場景及道具不僅要精細選材，且要精細制作，傳統(tǒng)手工制作藝術(shù)形式貫穿于整個定格動畫的創(chuàng)作中。手工技術(shù)源于生活，融合了民間群眾智慧，具有原始樸素的特質(zhì)。80屆奧斯卡金像獎最佳動畫短片獎的定格動畫《彼特與狼》，為了呈現(xiàn)影片細膩逼真的效果，就采用了相當純熟的手工技術(shù)，如用白色的駝羊毛來表現(xiàn)老人蓬松的發(fā)須，用半透明的矽和顏料混合制成人物的皮膚，更為了達到濕潤而有神韻的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻畫細致的脈絡(luò)紋理。動畫師們整合了這些天然的材料使整部影片在真實與藝術(shù)中找到和諧統(tǒng)一。

在科技快速發(fā)展的今天，通過先進的科學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝瓶頸的制約。用3D掃描技術(shù)全方位掃描實物，獲得景物三維模型及材質(zhì)，同時捕捉景物的動態(tài)參數(shù)，再通過調(diào)節(jié)參數(shù)加以變化、組合，將虛擬景像隨心所欲融入創(chuàng)意思想，最后打印出符合情景的動畫模型和場景，而實現(xiàn)快捷、精準，更加豐富的表現(xiàn)效果，實現(xiàn)定格動畫的多元化發(fā)展，如在定格動畫中增強傳統(tǒng)手工藝元素，如借鑒民間藝術(shù)中的皮影、剪紙、木偶等，將豐富定格動畫的藝術(shù)表現(xiàn)效果。

4 ?結(jié) ?語

定格動畫擁有經(jīng)久不衰的藝術(shù)魅力，它不僅繼承了傳統(tǒng)技藝，還在不斷完善自身的同時也不斷汲取各種先進技術(shù)的長處。所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮定格動畫的優(yōu)勢，革新動畫語言，支持動畫業(yè)的全新發(fā)展。在動畫技術(shù)日新月異，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，與3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合的定格動畫揭開了動畫新篇章.

參考文獻

[1]王雪瑩.3D打印技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景預(yù)見[J].創(chuàng)新科技，2012，（12）：14-15.

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[3]孫柏林.試析“3D打印技術(shù)”的優(yōu)點與局限[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2013（6）：1-6.

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[5]徐倩.定格動畫電影中光影與材質(zhì)的視覺藝術(shù)——由《沙》來看手工技藝的原生態(tài)魅力[D].南京：南京藝術(shù)學(xué)院，2009.

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[8]王忠宏，李揚帆，張曼茵.中國3D打印產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J].經(jīng)濟縱橫，2013（1）：90-93.

[9]王博，劉鐵根，王萌，等.基于3維掃描線數(shù)據(jù)重建的光斑半徑補償研究[J].激光技術(shù)，2012（2）：233-237.

[10]張曼.3D打印技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展研究[J].電子世界，2013（13）：7-8.

3.4 ?連接手工藝和科技，豐富效果

眾所周知，傳統(tǒng)定格動畫的制偶、制景是以實物搭建，如泡沫、塑料、沙子、鹽、鋁鐵、玻璃、線團、泥、陶、紙、木、竹、塑料，蠟、硅膠、布料等，全片各角色、場景及道具不僅要精細選材，且要精細制作，傳統(tǒng)手工制作藝術(shù)形式貫穿于整個定格動畫的創(chuàng)作中。手工技術(shù)源于生活，融合了民間群眾智慧，具有原始樸素的特質(zhì)。80屆奧斯卡金像獎最佳動畫短片獎的定格動畫《彼特與狼》，為了呈現(xiàn)影片細膩逼真的效果，就采用了相當純熟的手工技術(shù)，如用白色的駝羊毛來表現(xiàn)老人蓬松的發(fā)須，用半透明的矽和顏料混合制成人物的皮膚，更為了達到濕潤而有神韻的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻畫細致的脈絡(luò)紋理。動畫師們整合了這些天然的材料使整部影片在真實與藝術(shù)中找到和諧統(tǒng)一。

在科技快速發(fā)展的今天，通過先進的科學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝瓶頸的制約。用3D掃描技術(shù)全方位掃描實物，獲得景物三維模型及材質(zhì)，同時捕捉景物的動態(tài)參數(shù)，再通過調(diào)節(jié)參數(shù)加以變化、組合，將虛擬景像隨心所欲融入創(chuàng)意思想，最后打印出符合情景的動畫模型和場景，而實現(xiàn)快捷、精準，更加豐富的表現(xiàn)效果，實現(xiàn)定格動畫的多元化發(fā)展，如在定格動畫中增強傳統(tǒng)手工藝元素，如借鑒民間藝術(shù)中的皮影、剪紙、木偶等，將豐富定格動畫的藝術(shù)表現(xiàn)效果。

4 ?結(jié) ?語

定格動畫擁有經(jīng)久不衰的藝術(shù)魅力，它不僅繼承了傳統(tǒng)技藝，還在不斷完善自身的同時也不斷汲取各種先進技術(shù)的長處。所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮定格動畫的優(yōu)勢，革新動畫語言，支持動畫業(yè)的全新發(fā)展。在動畫技術(shù)日新月異，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，與3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合的定格動畫揭開了動畫新篇章.

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3.4 ?連接手工藝和科技，豐富效果

眾所周知，傳統(tǒng)定格動畫的制偶、制景是以實物搭建，如泡沫、塑料、沙子、鹽、鋁鐵、玻璃、線團、泥、陶、紙、木、竹、塑料，蠟、硅膠、布料等，全片各角色、場景及道具不僅要精細選材，且要精細制作，傳統(tǒng)手工制作藝術(shù)形式貫穿于整個定格動畫的創(chuàng)作中。手工技術(shù)源于生活，融合了民間群眾智慧，具有原始樸素的特質(zhì)。80屆奧斯卡金像獎最佳動畫短片獎的定格動畫《彼特與狼》，為了呈現(xiàn)影片細膩逼真的效果，就采用了相當純熟的手工技術(shù)，如用白色的駝羊毛來表現(xiàn)老人蓬松的發(fā)須，用半透明的矽和顏料混合制成人物的皮膚，更為了達到濕潤而有神韻的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻畫細致的脈絡(luò)紋理。動畫師們整合了這些天然的材料使整部影片在真實與藝術(shù)中找到和諧統(tǒng)一。

在科技快速發(fā)展的今天，通過先進的科學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝瓶頸的制約。用3D掃描技術(shù)全方位掃描實物，獲得景物三維模型及材質(zhì)，同時捕捉景物的動態(tài)參數(shù)，再通過調(diào)節(jié)參數(shù)加以變化、組合，將虛擬景像隨心所欲融入創(chuàng)意思想，最后打印出符合情景的動畫模型和場景，而實現(xiàn)快捷、精準，更加豐富的表現(xiàn)效果，實現(xiàn)定格動畫的多元化發(fā)展，如在定格動畫中增強傳統(tǒng)手工藝元素，如借鑒民間藝術(shù)中的皮影、剪紙、木偶等，將豐富定格動畫的藝術(shù)表現(xiàn)效果。

4 ?結(jié) ?語

定格動畫擁有經(jīng)久不衰的藝術(shù)魅力，它不僅繼承了傳統(tǒng)技藝，還在不斷完善自身的同時也不斷汲取各種先進技術(shù)的長處。所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮定格動畫的優(yōu)勢，革新動畫語言，支持動畫業(yè)的全新發(fā)展。在動畫技術(shù)日新月異，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，與3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合的定格動畫揭開了動畫新篇章.

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[9]王博，劉鐵根，王萌，等.基于3維掃描線數(shù)據(jù)重建的光斑半徑補償研究[J].激光技術(shù)，2012（2）：233-237.

[10]張曼.3D打印技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展研究[J].電子世界，2013（13）：7-8.