CG技術(shù)在影視動畫中應(yīng)用研究

摘 要 科學(xué)技術(shù)的成熟與發(fā)展推動了數(shù)字技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合，使CG三維動畫具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的潛在市場。我國CG技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用尚處于起步階段，面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。如何利用CG技術(shù)振興中國動畫行業(yè)，已成為很多有識之士談?wù)摰慕裹c。影視動畫創(chuàng)作是科學(xué)與藝術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。藝術(shù)是動畫創(chuàng)作的靈魂，技術(shù)是動畫創(chuàng)作的支撐。藝術(shù)與技術(shù)的全面把握才能創(chuàng)作出賞心悅目的完美動畫。

關(guān)鍵詞 動畫 CG技術(shù) 藝術(shù) 應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為動畫產(chǎn)業(yè)提供了更大的發(fā)展空間，數(shù)字三維動畫的市場前景也一片看好。我們應(yīng)抓住機(jī)遇，乘勝而上，更新觀念，創(chuàng)新藝術(shù)，為中國當(dāng)代影視動畫闖出一條持續(xù)發(fā)展之路。

一、CG技術(shù)和影視動畫

1、CG技術(shù)

“CG”是計算機(jī)圖形學(xué)簡稱， 是Computer，Graphics的英文縮寫，原指利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行視覺設(shè)計和生產(chǎn)?！坝嬎銠C(jī)圖形學(xué)的主要研究內(nèi)容就是研究如何在計算機(jī)中表示圖形以及利用計算機(jī)進(jìn)行圖形的計算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。國際上習(xí)慣于將利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行視覺設(shè)計和生產(chǎn)的領(lǐng)域通稱為CG技術(shù)?！苯柚嬎銠C(jī)制作而成的影視動畫都可稱之為CG動畫。大致可以分為二種類型，即2D動畫或3D動畫，中文稱之為二維動畫或三維動畫。

2、影視動畫

從 20世紀(jì)開始，國內(nèi)一直將“動畫”與“電影”緊密聯(lián)系在一起，早期的長城影業(yè)、明星影業(yè)都開設(shè)了動畫業(yè)務(wù)，伴隨著新中國誕生的東北電影制片廠設(shè)有美術(shù)組， 50年代正式建立了上海美術(shù)電影制片廠。1978年中央電視臺誕生，使中國動畫的制作、傳播等發(fā)生了變化，由過去只在影院放映的動畫多了一條傳播渠道，因此也就有了今天 “影視動畫”的提法。

從審美角度講影視動畫與中國早期的動畫又有區(qū)別，影視動畫是集影視藝術(shù)、動畫藝術(shù)于一身，具有影視藝術(shù)與動畫藝術(shù)雙重屬性，它是動畫設(shè)計師依據(jù)影視美學(xué)特性、按照電影思維方式、運(yùn)用電影鏡頭語言進(jìn)行創(chuàng)意創(chuàng)作，讓虛構(gòu)出來的角色形象靈動、鮮活，并具有豐富的思想與感情，具有真實、豐滿的直觀感受。

影視動畫從制作的技術(shù)手段上可分為傳統(tǒng)的手工動畫和今天的CG動畫。本文只討論CG畫中的三維影視動畫（也稱三維動畫）。

三維影視動畫：“又稱3D動畫，是計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)的產(chǎn)物。三維動畫的建立主要是依賴計算機(jī)的圖象生成技術(shù)（Computer Graphics，也就是CG）。在這個虛擬的三維世界中按照點、線、面的形式搭建模型，在這個基礎(chǔ)上再根據(jù)要求設(shè)計模型的運(yùn)動軌跡，模擬攝影機(jī)的運(yùn)動及拍攝過程，按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，打上燈光，然后讓計算機(jī)自動運(yùn)算，生成最后的畫面”。

三維影視動畫是基于3D計算機(jī)圖形來表現(xiàn)。制作人員按照計算機(jī)為提供的平臺與工具， 圍繞X、Y、Z三個坐標(biāo)軸，制作出各種立體的數(shù)字模型，最后生成彩色的動畫影像。整個工作流程如模型創(chuàng)建，材質(zhì)貼圖、燈光調(diào)節(jié)，動畫設(shè)置，特效制作，渲染合成等都在計算機(jī)平臺上完成。

二、CG三維影視動畫的藝術(shù)審美

1、超強(qiáng)的設(shè)計功能

三維動畫技術(shù)具有極高的自由度。由于它不受客觀存在的限制，所以不僅可以逼真的再現(xiàn)現(xiàn)實存在的物體或景觀，而且可以創(chuàng)建出現(xiàn)實中不存在的物體或景觀。如由計算機(jī)CG技術(shù)塑造的《阿凡達(dá)》中的潘多拉星球的生物（無論人還是動物）以及眾多場景都是現(xiàn)實環(huán)境并不存在的，所以讓人嘆為觀止。

2、豐富的材料質(zhì)感

三維動畫技術(shù)能夠把自然界中難以實現(xiàn)的光線條件，任意地設(shè)計成理想的光源，從而逼真的呈現(xiàn)出物體的質(zhì)感。如《海底總動員》角色生動有靈氣，場景絢麗多彩，給觀眾造成一種觸摸的沖動，讓人們流連忘返。

3、震撼的視覺效果

影視作品中往往設(shè)置一些特技鏡頭，以創(chuàng)造嶄新的視覺效果使作品更具吸引力和沖擊力，這些特技鏡頭無不來自三維動畫特效技術(shù)。2014年底登陸央視一套的公安題材電視劇《清網(wǎng)行動》特技鏡頭的數(shù)量達(dá)到了1500多個，其中車輛之間的激烈追逐場面、 極具威力的爆炸等場面都是特效技術(shù)作用的結(jié)果。這些特技鏡頭不斷增強(qiáng)了故事情節(jié)的感染力，同時給了觀眾一種沖擊與震撼感受。

4、新奇的表現(xiàn)手段

環(huán)球數(shù)碼深圳公司創(chuàng)作的動畫片《桃花源記》借助電腦三維技術(shù)，使角色的形體動作更流暢，面部表情更豐富，細(xì)節(jié)性更強(qiáng)。諸如水面、漣漪、云霧、波濤以及繽紛飄落的桃花，造型逼真，動態(tài)優(yōu)美。同時將工筆、水墨、剪紙、皮影等藝術(shù)語言，巧妙地糅合在一起，讓這些傳統(tǒng)的藝術(shù)符號，得到新的視覺體現(xiàn)。

三、CG三維影視動畫角色設(shè)計技法

三維動畫技術(shù)的成熟為影視動畫提供了更加廣闊的創(chuàng)作平臺，其中的物體造型技術(shù)、運(yùn)動控制技術(shù)、畫面著色技術(shù)和特效合成技術(shù)為三維物體的構(gòu)建、物體運(yùn)動的設(shè)定，動畫畫面的生成提供了極大的方便。

動畫角色設(shè)定是動畫創(chuàng)作過程中關(guān)鍵性工作。動畫角色形象是動畫作品的靈魂，CG三維影視動畫中的角色憑借復(fù)雜、精致的形體結(jié)構(gòu)、 機(jī)智、幽默的性格特征，真實、細(xì)膩的材料質(zhì)感和豐富、深邃的人文內(nèi)涵而贏得各個年齡階層人們的喜愛。

精美的影視動畫作品是由多種藝術(shù)元素和技術(shù)元素共同作用的結(jié)果。因此科學(xué)地運(yùn)用技術(shù)軟件，合理進(jìn)行技術(shù)間的配合與互補(bǔ)至關(guān)重要的。設(shè)計時，可以用MAYA進(jìn)行建模并用ZB rush創(chuàng)建高模，使模型滿足環(huán)境場景比例的要求；用Photoshop對模型加繪紋理或貼圖，或直接將模型倒入到三維繪圖軟件（BodyPaint3D）中，讓虛化的效果展現(xiàn)于物體表面之上；通過攝影機(jī)的移動和對關(guān)鍵幀的調(diào)節(jié)，或通過動作捕捉技術(shù)對角色的動作進(jìn)行設(shè)定，讓角色形象的動作符合運(yùn)動規(guī)律；運(yùn)用燈光進(jìn)行環(huán)境、氣氛的烘托，最后渲染后輸形成一體化的影視動畫。

三維影視動畫角色設(shè)計的基本流程有：建立模型、材質(zhì)貼圖、骨骼設(shè)定、表情設(shè)定、角色蒙皮、設(shè)置動畫、渲染合成；其設(shè)計技法不外乎下面幾種：

1、轉(zhuǎn)換修正法

在模型創(chuàng)建階段，運(yùn)用NURBS無縫建模技術(shù)先構(gòu)造出基本模型， 再轉(zhuǎn)為多邊型模型，最后轉(zhuǎn)為細(xì)分表面模型進(jìn)行精細(xì)加工，以促成模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于規(guī)整，為后來的的材質(zhì)制作與動畫設(shè)定提供方便；

2、直接倒入法

在質(zhì)貼圖階段，運(yùn)用三維繪圖軟件如BodyPaint3D進(jìn)行紋理繪制比一些平面繪圖軟件如Photoshop省時省力，只要將模型倒入到三維繪圖軟件中，直接在三維模型表面繪制紋理，簡單、直觀，效率高，效果好。當(dāng)然，繪制的紋理貼圖方法，可根據(jù)從業(yè)者各自的習(xí)慣與愛好，擇其善而行之。

3、系統(tǒng)控制法

這種方法是針對骨骼創(chuàng)建而言。骨骼創(chuàng)建技術(shù)含量高，工序繁多，過程復(fù)雜，所以要做到“綜合考慮、分步進(jìn)行、先下后上”。其中確定角色對象、熟悉骨骼結(jié)構(gòu)、把握運(yùn)動特點、制定創(chuàng)建方案是進(jìn)行骨骼設(shè)定的基礎(chǔ)工作，應(yīng)認(rèn)真做好；熟悉骨骼創(chuàng)建控制系統(tǒng)，對各種控制器的使用做到駕輕就熟，就能收到事半功倍的效果。

4、融合變形法

融合變形是解決動畫創(chuàng)作過程中的角色的表情姿勢間的協(xié)調(diào)與自然問題。關(guān)于動畫角色表情設(shè)定也是有多種方法。通過比較“融合變形”是實現(xiàn)動畫角色表情設(shè)定具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。它是通過Trax Editor工具即非線性動畫自身的動畫融合功能實現(xiàn)各個姿勢之間的融合效果。這種技術(shù)已被眾多藝術(shù)家接受與應(yīng)用。

5、間接約束法

角色蒙皮有多種方法，其中的間接控制法是一種簡單有效的方法。這種方法是變直接控制（直接用骨骼去控制模型點）為間接地控制，用Maya軟件中的Lattice變形器去調(diào)節(jié)復(fù)雜模型，也就是用少數(shù)點去控制多個點的形態(tài)。在骨骼蒙皮操作中同樣可以使用這個工具，“用晶格去控制模型，再用骨骼去控制晶格”，這樣只要把握好骨骼對晶格的權(quán)重影響就能收到理想的變形效果，且工作量會大量地減少。

6、動作捕捉法

以Motion capture為基礎(chǔ)的動畫制作系統(tǒng)將物體的實際動作數(shù)據(jù)記錄下來輸入計算機(jī)，經(jīng)處理后由計算機(jī)在虛擬鏡頭中恢復(fù)，同時控制材質(zhì)。由于它記錄的是物體的實際運(yùn)動，所以動作精確、逼真，效率極高，在電影領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。三維動畫中的運(yùn)動控制技術(shù)除了動作捕捉技術(shù)外還有關(guān)鍵幀技術(shù)、非線性動畫制作技術(shù)等。關(guān)鍵幀技術(shù)可以實現(xiàn)極具特色的動畫，但在設(shè)置中工作量大，且真實感不強(qiáng)；非線性動畫方式方便角色動畫的整體調(diào)節(jié)，適應(yīng)群組動畫制作；動作捕捉技術(shù)是當(dāng)下極為流行的動畫控制技術(shù)，但從學(xué)習(xí)與提高動畫制作技能的角度考慮應(yīng)該以掌握關(guān)鍵幀技術(shù)為主。

CG三維影視動畫集文學(xué)、繪畫、電影、音樂、攝影于一體，并與科技的發(fā)展緊密相連，給人們帶來了震撼的視聽感受，無論是扣人心弦的震撼鏡頭，還是溫馨雅致的情感畫面，傳遞給觀眾的都是具有視聽感官的刺激和史詩般的美感。

CG三維動畫技術(shù)為影視動畫事業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，而藝術(shù)的升華永遠(yuǎn)是動畫人追求的目標(biāo)。技術(shù)與藝術(shù)是影視動畫創(chuàng)作中不可分割的兩個基本元素，藝術(shù)與技術(shù)的平衡融合才有利于CG動畫事業(yè)的健康發(fā)展。

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（作者單位：黃岡師范學(xué)院新聞與傳播學(xué)院）