三維動畫技術(shù)應(yīng)用分析

盧軍

[摘 要]近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的新興技術(shù)被我們所使用，其中“三維動畫技術(shù)”廣泛應(yīng)用于動畫片的制作中，增加了藝術(shù)感染力和視覺沖擊力，豐富了我們的生活。本文旨在探討三維動畫制作的基本工作流程以及其中各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。

[關(guān)鍵詞]三維動畫制作；技術(shù)；流程

一、三維動畫制作的基本工作流程

1.建模

對已設(shè)計(jì)好的角色或者場景中的物體進(jìn)行等比例模型塑造，類似于雕塑的工作。通常來說有三種建模方式：一種是多邊形建模，這種建模方式一般用于簡單的沒有生命的物體如建筑、家具等，是對簡單的幾何形狀如方形、圓形等進(jìn)行組合連接，形成最終的模型；一種是樣條曲線建模，一般用于有機(jī)物體或者是角色的模型制作，是用幾條樣條曲線共同定義一個(gè)面，使其形成一個(gè)平滑過渡的曲面；還有一中是細(xì)分建模，這種建模方式集合了多邊形建模和樣條曲線建模的優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用較多的建模方式。

2.貼圖

貼圖是賦予模型材質(zhì)的工作。所謂材質(zhì)是指物體表面呈現(xiàn)出的顏色、柔軟度、透明度、反光度、粗糙程度等質(zhì)感的表現(xiàn)，可以通過參數(shù)的調(diào)節(jié)獲得金屬、玻璃、塑料等材質(zhì)類型，也可以使用貼圖坐標(biāo)將制作好的二維圖片直接貼在模型的表面。通過貼圖可以更加真實(shí)的呈現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)生活中模型所塑造的物體或角色的屬性，到達(dá)三維動畫所展示出的對真實(shí)世界的反映。

3.配置攝像機(jī)

在三維動畫軟件中通過配置攝像機(jī)來記錄整個(gè)動畫發(fā)生的過程。攝像機(jī)的配置是按照分鏡頭腳本的鏡頭設(shè)計(jì)來配置的，其使用規(guī)則遵循攝像的基本原理，可根據(jù)整個(gè)動畫影片的需要調(diào)整攝像機(jī)的景深和角度，以保證畫面的穩(wěn)定、流暢、表達(dá)清晰為第一要素。

4.布燈光

通常來說，在三維動畫制作軟件中往往需要添加燈光來照明動畫場景、投射物體陰影以增加真實(shí)感、增添畫面氛圍效果等。一般情況而言，有類似于太陽照射、點(diǎn)燃的蠟燭這類四面發(fā)光的泛光燈；也有類似于應(yīng)急燈、手電筒這類有照明方向的方向燈。在最常用的泛光燈中，需要打“正面光、左下側(cè)、背景光”這三盞燈光顏色和明暗可以隨意調(diào)節(jié)的燈光。具體來說，主光燈通常放在接近攝像機(jī)的區(qū)域位置，因其亮度最高，是整個(gè)場景中最主要的光源負(fù)責(zé)照亮整個(gè)場景，同時(shí)它還決定了光線的方向以及角色陰影的位置和方向。補(bǔ)光燈通常放在攝像機(jī)左下方或右下方45度的位置區(qū)域，主要負(fù)責(zé)調(diào)整柔和主光燈照射產(chǎn)生的動畫角色面部陰影區(qū)域部分。背光燈通常放在被照射的主體角色或物體的背面的左上邊或右上邊的區(qū)域位置，以此在整個(gè)大背景中突顯主體角色或物體的輪廓，起到強(qiáng)調(diào)作用。

5.設(shè)計(jì)運(yùn)動軌跡

根據(jù)動畫運(yùn)動規(guī)律，以一個(gè)個(gè)的動畫片段的形式設(shè)計(jì)制作每一個(gè)動畫角色的動作，然后點(diǎn)擊三維動畫軟件中的動畫記錄按鈕，根據(jù)先前設(shè)計(jì)的動畫片段中的動作，記錄物體運(yùn)動的關(guān)鍵動作即關(guān)鍵幀設(shè)置，然后調(diào)整運(yùn)動的各項(xiàng)參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)自行運(yùn)算關(guān)鍵幀之間的動作過度，最終完成運(yùn)動軌跡。動畫中動作設(shè)計(jì)體現(xiàn)出動作的節(jié)奏、幅度、力度等信息是以動畫曲線表現(xiàn)的，在動畫曲線中橫軸表示的是時(shí)間也可以說動作的幀，豎軸表示的是動畫值，根據(jù)動畫曲線很容易看出動作設(shè)計(jì)的節(jié)奏急緩、速度快慢、尺度大小等信息。

6.渲染輸出

通過三維動畫軟件中計(jì)算機(jī)自動運(yùn)算的渲染功能，將前面五步的工作制作成最終呈現(xiàn)在我們面前的動態(tài)文件，將這個(gè)動態(tài)文件輸出，就是最基本的動畫片。不管是模型貼圖制作的靜態(tài)效果圖還是運(yùn)動軌跡制作的動態(tài)文件，都需要渲染后才能輸出成品，而渲染是由渲染器完成的。渲染器按渲染質(zhì)量的從低到高排列有線掃描方式 （Line-scan）、光線跟蹤方式（Ray-tracing）以及輻射度渲染方式 （Radiosity如Lights cape渲染軟件）等，需要注意的是渲染質(zhì)量越好需要的渲染時(shí)間越長。其他較好的渲染器有Softimage公司的 MetalRay和Pixal公司的RenderMan，通常輸出為AVI或TGA格式的視頻文件。

7.后期合成

影視類的三維動畫片像影視電影一樣，需要在制作完主體動畫后，按照劇本和分鏡頭的要求通過非線性編輯軟件對其剪輯、添加音效、制作水、煙、霧、火、光特殊效果等，以生成最終的影視動畫文件。

二、三維動畫制作流程之間的關(guān)系

1.模型材質(zhì)與渲染的關(guān)系

模型與渲染之間的關(guān)系簡單來說是“展UV”，模型的結(jié)構(gòu)直接影響了貼圖的繪制與處理以及燈光和渲染的效果。例如，在玻璃杯的制作中，雖然可以采用shader定義玻璃材質(zhì)，但因其只有單層模型，其材質(zhì)效果可調(diào)節(jié)因素較少，最終完成效果不是很真實(shí)。但如果采用雙層模型，豐富玻璃屬性的調(diào)節(jié)因素，定義玻璃杯內(nèi)外材質(zhì)的簡單反射和折射，得到更加真實(shí)逼真的模型效果。需要注意的是，模型表面材質(zhì)的平滑、粗糙等特性對燈光的渲染有很大的影響。

2.運(yùn)動軌跡設(shè)計(jì)、燈光、攝像機(jī)與渲染的關(guān)系

動畫角色運(yùn)動軌跡的復(fù)雜程度、燈光對動畫角色運(yùn)動的光照影響以及攝像機(jī)位置設(shè)置時(shí)拍攝的效果在渲染中均有體現(xiàn)。運(yùn)動軌跡設(shè)計(jì)的越復(fù)雜、燈光設(shè)計(jì)的越多越復(fù)雜、攝像機(jī)運(yùn)用的越多，其渲染的時(shí)間越長。

3.基本動畫文件與后期合成的關(guān)系

對基本動畫文件后期剪輯時(shí)，在處理鏡頭中需要注意更多的使用動畫的視聽語言，以便于與影視作品區(qū)分。例如一個(gè)動畫角色沖著鏡頭奔跑出畫面的鏡頭，可以考慮在角色面屏后，增加一幀的黑場過度鏡頭，以防止出現(xiàn)穿越模型的感覺，增加動畫片的流暢度。此外，對制作好的基本動畫文件進(jìn)行后期特效加工時(shí)，往往使用粒子系統(tǒng)制作光、雨、火等特效，需要注意的是動畫的快慢直接影響著粒子的分布效果。

總之，三維動畫的制作是一項(xiàng)技術(shù)與藝術(shù)相互結(jié)合相互滲透的工作，在制作的過程中，一方面要注意相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，保證整體動畫片的制作質(zhì)量；另一方面要在畫面色調(diào)、構(gòu)圖、明暗、鏡頭設(shè)計(jì)組接、節(jié)奏把握等方面進(jìn)行藝術(shù)的創(chuàng)造?？梢哉f，借助完善的三維動畫制作技術(shù)體現(xiàn)動畫的巧妙創(chuàng)意才能設(shè)計(jì)制作出精品的三維動畫片。

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