3D打印技術(shù)在影視動畫中的應用研究

吳文聰

摘 要：文章對3D打印技術(shù)在偶動畫中的應用與研究現(xiàn)狀及意義，基本內(nèi)容、主要難點和創(chuàng)新點，基本思路方法、路徑和目標進行概略的探討。

關(guān)鍵詞：3D打?。?D打印技術(shù)；3D Print；偶動畫；逐格動畫；動畫

檢 索：www.artdesign.org.cn

中圖分類號：J9；T-19 文獻標志碼：A 文章編號：1008-2832（2016）09-0072-03

Research on the Application of 3D Printing in Animation

WU Wen-cong（Beijing Film Academy-Modern Creative Media College，Qingdao 266520，China）

Abstract ：3D printing technology in the animation application and research situation，significance，basic content，main difficulties and innovation，basic train of thought，method，path and target outlines the discussion.

Key words ：3D printing； 3D printing technology；animation；puppet animation；stop-motion animation.

Internet ：www.artdesign.org.cn

一、3D打印在偶動畫中的應用與研究現(xiàn)狀及意義

（一） 3D打印在偶動畫中應用及研究的現(xiàn)狀

1.應用情況。在國際范圍內(nèi)3D打印技術(shù)在電影美術(shù)和偶動畫中的應用已經(jīng)越來越普及和成熟，在國內(nèi)卻比較少見，此項研究將在提高影視制作效率和效果方面發(fā)揮顯著的作用。國際上已將3D打印技術(shù)（3D Print）應用在逐格動畫（Stop Motion）的拍攝中，在逐格動畫影視作品中的運用已較為成熟。其應用領域主要在以下幾個方面：

（1）角色的表情制作：傳統(tǒng)定格動畫制作中，角色的面部表情制作受到技術(shù)手段落后的制約，在表情的生動靈活性和制作的便利性上有很大的缺陷。

3D打印技術(shù)解決了這個由來已久的技術(shù)難題。在電腦中創(chuàng)造角色的三維造型，然后通過骨骼綁定等便捷的三維手段，流程化的創(chuàng)造出動畫表情。這項技術(shù)在2009年提姆波頓的院線動畫鬼媽媽（Coraline）中使用，完全替代了傳統(tǒng)的手工制偶技術(shù)。影片中有21個角色，超過207000個面部表情。影片的制作和拍攝工期僅僅用了兩年時間，比傳統(tǒng)的手工制偶工藝提升了2到3倍的制作速度。提姆波頓的御用逐格公司Laika，無敵掌門狗的制作公司Ardman都是3D打印技術(shù)應用的領導者和推廣者。Laika新片《通靈男孩諾曼》中的男主角Norman，擁有近140萬個不同表情，這就是技術(shù)革新的魅力。

（2）場景道具打?。悍▏鴦赢嫀烥illes Alexander Deschaud的短片《Chase Me》，是一部全部使用3D打印技術(shù)的試驗之作。不僅僅是角色身體和表情，片中的場景和道具也全部由3D打印機制作，對傳統(tǒng)的制景技術(shù)進行了完美的細節(jié)補充和時間流程上的優(yōu)化。

2.研究情況。國內(nèi)有關(guān)研究始于2012年。這一年《現(xiàn)代電影技術(shù)》刊文介紹了《通靈男孩諾曼》中定格動畫、彩色三維打印及后期特效的結(jié)合。此后，陸陸續(xù)續(xù)在一些文章中出現(xiàn)了與3D打印在偶動畫中應用的內(nèi)容。但與3D打印在偶動畫中應用直接相關(guān)的研究文獻數(shù)量十分有限，截至2015年只有9篇?？梢哉f， 目前國內(nèi)對3D打印在偶動畫中應用的研究剛剛開始， 處于起步階段，研究成果還比較凌亂和膚淺，觀點和認識多處于對3D打印的感性階段。

（二） 3D打印在偶動畫中應用研究的意義

首先，作為國內(nèi)屈指可數(shù)的偶動畫專業(yè)，豐富和完善偶動畫理論是當務之急。本項目的研究對豐富動畫專業(yè)理論有積極意義。其次，研究有助于打通專業(yè)和教學之間的壁壘，成為三維和偶動畫在技術(shù)上的橋梁，用最前沿的技術(shù)手段更高效解決動畫的技術(shù)和專業(yè)難題，對于教學和科研都有很大的學術(shù)意義。再次，雖然目前國內(nèi)3D打印在偶動畫中應用的研究剛起步，成果有限，但3D打印在偶動畫中的運用研究已經(jīng)成為動畫研究，特別是偶動畫中的一個新的研究方向與熱點，在可以預期的未來，將會有更多的高校、研究機構(gòu)、企業(yè)投入到這一研究與應用之中，將會有更多、更新的研究成果問世，為偶動畫制作增添新的動力與創(chuàng)造性原素。這將對動畫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

二、研究的基本內(nèi)容、主要難點和創(chuàng)新點

（一）基本內(nèi)容

1.3D打印技術(shù)在偶動畫表情中的應用。傳統(tǒng)偶動畫的表情制作根據(jù)制作材料不同而不同，而偶的表情會用比較傳統(tǒng)的吸鐵石和小貼片或者沾粘的方式來進行調(diào)整（《阿凡提的故事》）缺點是不易控制，發(fā)展到近代隨著翻模技術(shù)和電腦技術(shù)的更新出現(xiàn)了更換頭部的表情制作方法（《圣誕夜驚魂》），雖然解決了控制的難題但工作量依然巨大，且尺寸幾乎無法更改。

在3D技術(shù)發(fā)展迅速的今天，我們可以運用3D軟件制作頭部的模型在軟件中調(diào)整面部表情，進行編號并3D打印，如果其中有損耗用相同方法復制即可，修改空間大，時間成本低，且可以調(diào)整整體尺寸同比例縮放。此項技術(shù)在國際上已有初步成果，在國內(nèi)的偶動畫制作中還是空白。

2.3D打印技術(shù)在偶動畫中場景方面的應用。傳統(tǒng)偶動畫的場景制作根據(jù)美術(shù)風格的不同而不同，上海美術(shù)電影制片廠的優(yōu)秀偶動畫作品中，常常是專業(yè)的美術(shù)設計人員和導演制定美術(shù)風格和制作圖，由專業(yè)的木工師傅來進行制作，經(jīng)過分層上色等工序最后才能用于拍攝。

現(xiàn)在，美術(shù)設計圖經(jīng)過三維建模完成后，運用3D打印技術(shù)進行打印，再根據(jù)具體影片的美術(shù)風格用不同的材質(zhì)進行上色或粘貼制作質(zhì)感即可。不但可以制作立體的場景，分層的景片也可以用3D打印的方式進行制作。不但大大縮短了制作時間，還能保證造型的完整性以及遠近景的比例關(guān)系。打印的方式可以選擇組裝或是完整的打印，能夠拆分和組裝也正是偶動畫分層拍攝所需要的。

3.3D打印技術(shù)的延展運用。除了在動畫中的應用，也可以延展到更寬泛的領域中來。如角色道具：在當今電影中隨著魔幻和古代題材越來越多的涉及，對于演員道具和服裝的制作要求和數(shù)量也越來越高。很多電影美術(shù)工作者都運用電腦繪圖軟件進行設計，甚至運用3D技術(shù)進行設計。3D打印技術(shù)的運用不但可以節(jié)省時間成本，打印小樣和成品都將成為比傳統(tǒng)工藝更精準和快捷的手段。如電影置景：在內(nèi)景和棚內(nèi)拍攝的電影中，有很多原比例或有縮放用于拍攝的建筑或家具等，也可以運用3D打印技術(shù)進行制作。再如電影場景沙盤的制作：此項目亦可以用于電影場景和影視城的沙盤制作。還有動畫周邊衍生品的制作，此外，動畫的衍生玩具或模型的制作也可以使用3D打印技術(shù)來完成。

（二）主要難點

研究的主要難點就在于如何使3D打印的定格動畫更有質(zhì)感。

1.定格動畫同三維動畫的界限越來越模糊，而實景實物拍攝成的定格動畫最大的特點和魅力就在于真實材質(zhì)的使用，如沙子、木偶、黏土等。材料本身的質(zhì)感是定格動畫影像美感的重要組成部分。通過布光和攝影技巧，使得影像更具層次感和說服力，產(chǎn)生超現(xiàn)實的生命感，從而達到令人驚奇的影像效果。3D打印使用的民用廉價材料，目前主要為ABS塑料，樹脂等。ABS塑料是一種高強度高韌性的材料，常常用在例如樂高等兒童玩具上，是家用3D打印機常用的材料之一。打印出來的角色和道具，場景往往表面粗糙，有明顯的層層疊加的痕跡。 目前，比較主流的處理方法是，使用水補土等材料將打印出的模型表面補平，再使用硅膠翻模，這樣可以得到質(zhì)感完全光滑的打印模型。然后在這個基礎上，再進行質(zhì)感的雕琢和紋理的噴繪。

2.3D打印目前普及的障礙在于材料和成本。材料來說，現(xiàn)有的材料種類遠不夠豐富，也不接近民用材料. 絕大多數(shù)的3D打印機只能打印1種或性質(zhì)接近的幾種材料。成本是普及的最大障礙，這就像電腦在幾十年前所處的階段一樣。目前高精度的3D打印機都是比較大型且昂貴，技術(shù)專利基本掌握在國外巨頭公司手中，民用的小型機使用的是十幾年前的開源技術(shù)，精度達不到使用需求。國產(chǎn)的3D打印機往往是噱頭大于實際，無論從穩(wěn)定性還是產(chǎn)品質(zhì)量都遠遠落后國外，所以國外公司的技術(shù)壟斷無疑也使打印機設備及耗材價格居高不下。

相信未來3D打印會像以前的2D打印一樣，成本和價格會隨著國產(chǎn)化和技術(shù)成熟而逐步降低，然后逐漸普及。

（三）主要創(chuàng)新點

本項目在影視中的運用還是剛起步的狀態(tài)，但其各種特性都比較適合影視制作領域（高仿真性低功能性等特質(zhì)）。新一代動畫人應該將3D技術(shù)運用到更廣泛的動畫和新媒體領域中來，在前人的基礎上做出革命性的改革。

對3D打印定格動畫的技術(shù)流程進行模塊化處理，利用我們學校三維、偶動畫專業(yè)齊備，以及產(chǎn)學研結(jié)合的優(yōu)勢，將定格動畫、3D打印技術(shù)，以及后期合成技術(shù)優(yōu)化整合，創(chuàng)造出更為精細、更具創(chuàng)意和更具流行性的新媒體時代的動畫形式。從電影和廣告到MV和藝術(shù)電影，讓定格動畫進行一個華麗的轉(zhuǎn)型。

三、研究的基本思路方法、路徑和目標

課題的主要研究方法以實踐為主，最終目標是總結(jié)出一套相應的實用理論。

（一）思路和方法

1.前期調(diào)研。搜集國內(nèi)外3d打印技術(shù)在各領域的成果，著重了解不同型號打印機的尺寸和使用壽命，以及不同材料對于動畫拍攝和影視制作道具制作的使用效果和著色效果。通過詳實的調(diào)查和研究找到最適合制作偶動畫所需要的打印機和打印介質(zhì)。

2.美術(shù)風格。研究不同美術(shù)風格的逐格動畫，根據(jù)其特性，調(diào)配三維甚至是二維的制作手段，以為不同美術(shù)風格的影片找到最合適的打印介質(zhì)和制作方法。爭取做到此項技術(shù)可以最大限度滿足不同風格影片的需求。

3.偶的表情（動作）制作。目前計劃嘗試兩種主要的技術(shù)，一種是美術(shù)設計稿完成后在3D軟件中建模調(diào)動畫，制作立體的偶進行偶動畫的拍攝。另一種是用二維技法繪制動畫，按照序列幀用3D打印技法打印出易于固定的“紙片人”，放置于立體的空間內(nèi)進行拍攝。這種技法在國外很多工作室已經(jīng)有所嘗試，是一種結(jié)合二維三維和逐格拍攝三種動畫優(yōu)勢技法的一種拍攝手法。

4.偶動畫場景制作。這部分是可預見的。利用3D打印技術(shù)中最易于操作的部分，置景在我們近兩年的偶動畫制作中是比較困難的部分，因為美術(shù)風格的不同和專業(yè)木工技巧的匱乏總是無法將前期的美術(shù)設計和具體制作進行完美的對接，利用3D打印技術(shù)我們可以在前期進行繪制，中期在電腦中建模將其打印出來，再進行拍攝。大大降低了制作難度和制作時間，還提高了場景模型的精致度。

5.其他領域的相關(guān)研究。根據(jù)上述研究得出的階段性成果，同理可以運用于其他影視門類的制作中，比如新媒體藝術(shù)、電影道具制作、電影特效等制作。

（二）路徑與計劃

研究以實踐為主，實踐結(jié)果進行理論總結(jié)的方法進行。重點參與項目的研究人員主要來自我院偶動畫和三維動畫兩個部門，項目進度以學期為單位，結(jié)合教學逐步解決本項目中的重點技術(shù)難點和問題。預計研究周期為兩年。

（三）研究目標

此項研究著重解決動畫不同制作階段所需要解決的技術(shù)難題和不同美術(shù)風格影片所需要的技術(shù)為主，階段性成果以報告和小品和實驗影像的形式呈現(xiàn)。包括：國內(nèi)外相關(guān)數(shù)據(jù)和案例的詳實報告，3D打印立體偶的具體實驗小品（著重動作和表情表演的流暢），3D打印二維繪制的具體實驗小品（著重二維+三維+逐格三種技術(shù)的無縫對接），3D打印偶動畫場景的具體實驗小品（著重制作場景的材質(zhì)和分層、組接等問題），簡單的電影道具和逐格拍攝所需要的其他打印成果。最終，通過這些實驗樣片匯整成為一個技術(shù)流程和風格探索的展示短片。

四、結(jié)語

此項研究是一項探索性較強的理論與實踐并重的研究，可供參考的資料與信息較為有限，加之課題組成員沒有科研經(jīng)驗，缺少必要的科研工作訓練，難免會遇到這樣或那樣的困難。但通過向師長求教，與同行交流，加上反復實驗，能夠達成預設之目標。

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