淺談數(shù)字動畫中的三維動畫技術(shù)

張婉靜

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淺談數(shù)字動畫中的三維動畫技術(shù)

張婉靜

（武漢理工大學(xué)，湖北武漢 430000）

在新時代，電腦技術(shù)的發(fā)展給動畫產(chǎn)業(yè)帶來了生機和制作便利。強大的三維動畫技術(shù)也在改變著人們對動畫的認識，豐富著人們的視野，給設(shè)計者提供了更寬泛的設(shè)計空間。本文從數(shù)字動畫談起，對三維數(shù)字動畫的制作過程及其優(yōu)勢進行了探討，并對三維動畫技術(shù)的發(fā)展進行展望，論證了三維動畫技術(shù)在整個動畫行業(yè)中有著不可比擬的作用。

三維數(shù)字動畫；制作過程；發(fā)展現(xiàn)狀

一、關(guān)于數(shù)字動畫

21世紀以來，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展給動畫帶來了翻天覆地的變化。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)幾乎參與到每一個動畫鏡頭里。數(shù)字動畫與傳統(tǒng)動畫有著根本上的區(qū)別，傳統(tǒng)動畫能做好的，數(shù)字動畫可以做得更加完美，傳統(tǒng)動畫效果達不到的，數(shù)字動畫可以出色的完成。

數(shù)字動畫是利用計算機數(shù)字技術(shù)而生成的動畫，其所呈現(xiàn)的是采用連續(xù)播放靜止圖像的方法投射到屏幕上，讓人們能夠看到物體運動的效果。與傳統(tǒng)動畫不同的是，其關(guān)鍵體現(xiàn)在動畫制作的軟件和硬件上。數(shù)字動畫制作軟件很多，由于各動畫軟件的功能不同，其制作的復(fù)雜程序也就不同，使之呈現(xiàn)的動畫效果也不盡相同。在動畫還停留在傳統(tǒng)動畫與二維動畫的時候，對動畫技術(shù)比較規(guī)范的定義是“采用逐幀拍攝對象并連續(xù)播放而形成運動的影像技術(shù)?！盵[1]]早期動畫的操作技法集中體現(xiàn)在對動畫的簡單分解與繪制上，并研究出一系列動畫運動規(guī)律，方便動畫藝術(shù)的創(chuàng)作。隨著計算機的發(fā)展，三維動畫技術(shù)的產(chǎn)生，運動的創(chuàng)造方式可以直接運用計算機程序生成活動的影像，不必運用傳統(tǒng)動畫對于運動過程表現(xiàn)的技術(shù)來實現(xiàn)了。從廣義上來說，三維動畫是指由計算機生成的、具有真實空間的視覺效果，在影視、游戲、建筑、制造等多個行業(yè)都能見到它的身影。

二、三維數(shù)字動畫的制作過程

現(xiàn)在世界各地所運用的動畫工序一般都是按照美國迪斯尼公司20世紀50年代所使用的程序，再依據(jù)各自的工作條件和環(huán)境而發(fā)生變化。數(shù)字技術(shù)的參與，使動畫制作變得更為方便、快捷。但是總的來說，動畫制作依舊是一個既繁瑣又繁重的工作，其各項分工非常細致明確。在三維動畫中，通常分為“前期制作、中期制作、后期制作”。[[i]]前期制作包括了企劃、作品設(shè)定、募集資金等。[[ii]]前期制作部門向三維中期制作部門提供：劇本、人物設(shè)定、場景、故事板、氣氛圖、實體雕塑等制作參照依據(jù)。三維中期制作包括分鏡、建模、鏡頭預(yù)覽、設(shè)置、動畫、材質(zhì)燈光、渲染、攝影、配音、錄音等。三維后期制作包括聲效、動作特效、輸出等。三維動畫是在計算機平臺上制作出來的虛擬數(shù)字影像，三維動畫與二維動畫在前期策劃設(shè)計和后期合成工作中是基本相同，由于三維動畫的制作手法不同于傳統(tǒng)的影視作品拍攝，它能利用計算機模擬出各種存在想象中的影視畫面，包括人物、自然現(xiàn)象、微觀世界等幾乎所有人們能夠想象到的東西，所以說三維動畫的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在中期的制作過程。

在制作中期，首先由前期創(chuàng)作部門根據(jù)劇本設(shè)計出動畫制作中所需要的元素，包括動畫角色、動畫場景、道具等，同時創(chuàng)作出動畫制作中所需要的一切創(chuàng)作依據(jù)，例如向鏡頭預(yù)覽部門提供分鏡頭，向燈光部門提供設(shè)計稿和環(huán)境氣氛圖等。接著由建模部門進行三維角色、場景、道具等的建模。動畫人員在三維軟件中制作出動畫所需要的場景、角色、道具的粗略模型，然后用這些物品模型組合起來，裝飾成一個個真實可信的影片環(huán)境。材質(zhì)部門可以進行模型材質(zhì)和貼圖。材質(zhì)與其相對應(yīng)的建模表面是完全不同的兩種元素。材質(zhì)的整體形狀是來源于模型的外形，而模型的表面顏色和肌紋理卻是來源于材質(zhì)。材質(zhì)是指模型物體構(gòu)成元素的外觀效果。比如玻璃窗上的玻璃是鑲嵌起來的，它具有玻璃獨有的透明度和顏色的特性；木質(zhì)家具是用木頭為制作材料制作的，所以它具有木頭的外在特征。在動畫技術(shù)中，材質(zhì)就是賦予所制作的模型這些特征，材質(zhì)同時是通過紋理貼圖來表現(xiàn)的。紋理附著在材質(zhì)之上，比如霉變長毛的食物、一塵不染的大理石地面、毛衣的制線紋理等等。只有具備這兩個方面，一個物體的質(zhì)感才能被描述出來。其次，動畫設(shè)計師就可以對角色動作的設(shè)定和調(diào)整，為角色制作動畫，一般以鏡頭或者角色為單位對鏡頭中的角色進行動畫調(diào)試。三維動畫人員不需要手工繪制出每個鏡頭，計算機能夠計算出每個畫面角色動作和面部表情。動畫師可以將動作生成關(guān)鍵幀，然后計算機再生成補間動畫。這時，三維動畫可以創(chuàng)造出攝像機鏡頭無法拍攝到的影像。例如滅絕的恐龍，跳舞的嬰兒，會說話的貓等等。例如影片《蜘蛛俠》中的馬圭爾暢快淋漓的飛行動作，影片《黑客帝國》中表現(xiàn)機械章魚的宏大場面，無一不是三維動畫技術(shù)的杰作。最后，燈光設(shè)置、攝像機布置、特效和渲染。使用“數(shù)字燈光”，每一幕的燈光布置方法和實際的舞臺燈光布置方法相同，可以定義和增強每一個鏡頭的氣氛和情緒。動畫、燈光制作完成后由渲染人員把每個鏡頭文件分層渲染，提供合成用的圖層和通道。然后根據(jù)具體故事，由特效師利用軟件進行制作，可以制作出動畫作品中不同的特效鏡頭，這些特效渲染同樣經(jīng)常運用到一些不明顯的鏡頭，這些鏡頭通常是演員或客觀條件無法達到的，例如在影片《少林足球》中主角們高超的球技，影片《功夫》中棒棒糖拼好后又碎落的鏡頭，這些鏡頭通常是在現(xiàn)實中存在，但是又很難捕捉到的，三維動畫技術(shù)就在這里有著廣闊的發(fā)揮天地。而且，現(xiàn)如今的三維技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到讓人們分不出來哪些鏡頭是真實拍攝的，哪些是由計算機制作的了。

在制作三維數(shù)字動畫的過程中，利用三維數(shù)字動畫技術(shù)這種特有的功能，根據(jù)材質(zhì)、貼圖、場景、光線等，通過計算機運算，進行渲染，再由特效部門加入視頻特效，由工具部門編寫計算機軟件、腳本、特殊效果插件等，來滿足所有的制作需要。合成部門會將渲染出來的圖像進行合成、調(diào)整并加入音效和聲效。最后轉(zhuǎn)片部門會將數(shù)字格式錄制成電影或者其他數(shù)字放映的格式。實現(xiàn)三維動畫的硬件平臺則是以計算機為主，還有一些其他的輔助設(shè)備，例如動作捕捉設(shè)備，用于捕捉真人動作以輔助動畫制作等等。

三、三維動畫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，三維動畫行業(yè)發(fā)展的速度很快，無論是從各大影院的三維電影動畫，還是到平時生活中無處不見的廣告、游戲中我們可以看到，三維動畫的影子無處不在。在1995年，由皮克斯工作室制作的第一部三維動畫長片《玩具總動員》獲得了空前成功，到了2004年，《怪物史萊克》這部三維動畫片成為了夢工廠史上最為賣座也是最具代表性的動畫，迪斯尼在其后發(fā)行的《怪物電力公司》，《蟲蟲特攻隊》等也同樣獲得了巨大的成功。三維動畫迅速取代傳統(tǒng)動畫成為最賣座的動畫片品種。同時，我們看到的每一部3D科幻大片都有著三維動畫技術(shù)的參與。同時，三維動畫技術(shù)同樣可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的手繪動畫中，并且這種形式越來越受歡迎。像動畫片《獅子王》中奔跑的牛群，《星銀島》中浩大的城市都是這種形式的完美體現(xiàn)。它不僅可以讓傳統(tǒng)手繪動畫突破原有的鏡頭限制，而且還能在應(yīng)對群集場景的時候節(jié)省很多時間和人力?，F(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的傳統(tǒng)動畫采用這種輔助方法進行制作。總而言之，三維動畫技術(shù)是一種應(yīng)用層面非常廣泛的計算機圖像技術(shù)，特別是在現(xiàn)代影視創(chuàng)作中更起著不可替代的作用。它既可以輔助完成影視作品中無法拍攝到的鏡頭，也可以讓創(chuàng)作者任意揮灑想象力，制作出純?nèi)S的動畫電影。

三維動畫技術(shù)擁有廣闊的市場，在日本和韓國，動畫已經(jīng)成了支柱產(chǎn)業(yè)之一?，F(xiàn)如今，在我國，三維動畫技術(shù)也在逐日穩(wěn)步發(fā)展，但與動畫起步較早的國家相比，中國的數(shù)字三維剛剛起步，真正的動畫從業(yè)人員還是少之又少的，遠遠不能滿足國家動漫產(chǎn)業(yè)對人才的需求。尤其是三維動畫技術(shù)的從業(yè)人員，更是十分搶手。但是現(xiàn)在很多影視、動畫、廣告公司都表示，企業(yè)真正缺的是具有動畫制作經(jīng)驗的技術(shù)人才。三維動畫創(chuàng)作人員其實要求很高，不但要求其是一個美術(shù)設(shè)計人才，而且還需要其能夠認知市場，熟悉市場。因為從三維制作的行業(yè)特點來說，生產(chǎn)線上需要的是某個方面的專家，只有各個不同領(lǐng)域的專家組成的制作團隊才能使其作品成為高效率和高質(zhì)量的商品進入市場。但在國內(nèi)，目前數(shù)字培養(yǎng)機構(gòu)大多培養(yǎng)的都是低端的純制作人員或者高端的純研究人員，使得人才結(jié)構(gòu)失衡。往往有些人只是掌握了一些通用的工具和長時間累積的一些經(jīng)驗，而缺乏更高層次的技術(shù)開發(fā)和整合能力。

這些年，隨著動畫生源大幅度地上漲，動畫專業(yè)成為近年來招生最火爆的專業(yè)之一，在各個賽事上也可以看到學(xué)生風(fēng)格各樣的動畫短片，這樣的活動無疑也會推動動畫的發(fā)展，但即使如此，離真正制作出優(yōu)秀的動畫電影還是有很大差距。

四、結(jié)語

通過對三維數(shù)字動畫的場景建模、模型材質(zhì)和貼圖、角色動畫的設(shè)計和調(diào)整、燈光、攝影機、特效和渲染等環(huán)節(jié)進行探討，我們不難發(fā)現(xiàn)，有著三維動畫技術(shù)參與的數(shù)字動畫是一個綜合了諸多藝術(shù)樣式和科技領(lǐng)域的復(fù)合體。但當我們感嘆三維數(shù)字動畫的無窮藝術(shù)魅力的同時也要想到，究其根底，三維動畫最需要的還是設(shè)計者的創(chuàng)意和構(gòu)思。動畫是藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合，有了好的動畫創(chuàng)意，借助三維動畫技術(shù)豐富的表現(xiàn)手法，才能夠更完美，更巧妙地表現(xiàn)動畫的靈魂。

三維動畫數(shù)字技術(shù)是今日高科技發(fā)展的產(chǎn)物，在具備了良好的藝術(shù)修養(yǎng)和深厚的美術(shù)功底，以及對動畫基礎(chǔ)和影視語言全面掌握的基礎(chǔ)上，利用三維數(shù)字動畫技術(shù)的便捷和精確，相信不久的將來，數(shù)字動畫一定會更加輝煌！

[1]施指南. FLASH動畫制作研究與探索[J].中國電子商務(wù),2012（8）:224-226.

[2]陸莎. 引擎電影3D即時動畫制片技術(shù)研究 [D].湖南大學(xué),2012.

[3]付昭仟,曹漢，高靖軒.動畫專業(yè)畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)的可行性分析[J].文教資料,2013(28):152-153.

責(zé)任編輯：邵文紅

Introduction to Three Dimensional Animation Technology of Digital Animation

Zhang Wanjing

(Wuhan University of Technology, HubeiWuhan 430000)

In the new era, the development of computer technology has brought vitality and production facilities to the animation industry. Powerful three dimentional animation technology is changing people’s understanding of animation and enriching people's vision, which provides the designer with a broader design space. From the digital animation, the writer discussed three-dimensional digital animation production process and its advantages in this article. Meantime, the development of the three dimensional animation technology was forecasted and the incomparable role of it in the whole animation industry was also demonstrated.

three-dimensional digital animation; production process; current situation of development

TP391.41

A

1672-4437（2015）02-0060-03

2015-01-09

張婉靜（1987-），女，安徽阜陽人，武漢理工大學(xué)碩士研究生，阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教。主要研究方向：藝術(shù)設(shè)計。