基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)的三維偶動(dòng)畫創(chuàng)作探索

周雪+李颯

摘 要 制作定格偶動(dòng)畫的成本要遠(yuǎn)高于三維動(dòng)畫，同時(shí)定格偶動(dòng)畫的角色表情和鏡頭設(shè)計(jì)在靈活性和精準(zhǔn)度方面都遜于三維動(dòng)畫。但由于是實(shí)拍獲得，定格偶動(dòng)畫的材質(zhì)和燈光的審美真實(shí)度遠(yuǎn)高于三維動(dòng)畫。本研究將在計(jì)算機(jī)三維軟件環(huán)境中實(shí)現(xiàn)定格偶動(dòng)畫效果。首先，力求以此方式突破傳統(tǒng)定格動(dòng)畫在鏡頭表現(xiàn)力、角色表演力、制作流程、制片成本等方面的局限；其次，在三維環(huán)境中，基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)，力求實(shí)現(xiàn)更為貼近實(shí)拍效果的角色材質(zhì)和場(chǎng)景燈光。

關(guān)鍵詞 三維偶動(dòng)畫；定格動(dòng)畫；真實(shí)感圖形生成技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）16-0043-02

1 定格動(dòng)畫的特點(diǎn)與局限性

電影攝影藝術(shù)中的定格動(dòng)畫藝術(shù)起源較早，如今已經(jīng)有百余年的歷史。在這一百年中，定格動(dòng)畫藝術(shù)已經(jīng)十分成熟，并形成成熟的藝術(shù)語(yǔ)言。定格動(dòng)畫取材于自然界中的萬(wàn)事萬(wàn)物，將拍攝成的畫面按照每秒24格的速度進(jìn)行放映，傳達(dá)“動(dòng)畫”的精髓以及所包含的意義，具有極高的創(chuàng)造性魅力。

定格動(dòng)畫的拍攝與傳統(tǒng)動(dòng)畫完全一樣——逐幀拍攝。目前行業(yè)內(nèi)使用的拍攝環(huán)境都由云臺(tái)、軌道、拍攝軟件構(gòu)成。攝像師在拍攝軟件中控制動(dòng)畫軌道和攝像機(jī)，動(dòng)畫師配合分拍攝表調(diào)試動(dòng)作，多人搭配，逐步完成鏡頭的拍攝。在各鏡頭單獨(dú)拍攝完畢后，將所有鏡頭統(tǒng)一導(dǎo)入后期軟件中進(jìn)行最后的剪輯。

因?yàn)橐陨现谱骷夹g(shù)要求，導(dǎo)致定格動(dòng)畫獲得特有的鏡頭感。通常因?yàn)樾枰⒕嗯臄z或者利用鏡頭光圈弱化背景來(lái)增加場(chǎng)景層次，于是定格動(dòng)畫就有了一種類似移軸效果的視覺(jué)感受。角色的動(dòng)作受材料的影響，在調(diào)試過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多微妙的隨機(jī)效果，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)二維手繪動(dòng)畫很難做到的，而卡通化、夸張化的角色設(shè)計(jì)也讓影片整體增添很多趣味。

傳統(tǒng)定格動(dòng)畫除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，也存在很多不足之處，比如制作周期較長(zhǎng)、制作的成本較高、制作的工藝比較復(fù)雜，其傳統(tǒng)的實(shí)物擺拍方式在畫面表現(xiàn)上也存在一定的不足。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)及圖像技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)軟硬件的性能不斷完善，真實(shí)感圖形生成藝術(shù)和三維動(dòng)畫技術(shù)也得到飛速發(fā)展。對(duì)于動(dòng)畫創(chuàng)作者來(lái)說(shuō)，動(dòng)畫影片不只是追求畫面感和故事情節(jié)性，觀眾對(duì)畫面三維效果和畫面的質(zhì)量也提出更高的要求，使動(dòng)畫的視覺(jué)效果不斷豐富，不斷滿足觀眾的視覺(jué)需求已經(jīng)成為眾多動(dòng)畫影片的追求。這就使得利用三維技術(shù)手段呈現(xiàn)定格畫面效果的設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn)，并且在成本及靈活度的優(yōu)勢(shì)下，成功拓寬了動(dòng)畫呈現(xiàn)效果的固定技術(shù)手法。

本研究將運(yùn)用三維技法，提升定格化風(fēng)格在鏡頭、場(chǎng)景、角色、道具等發(fā)面的審美表現(xiàn)力。并且基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)，在三維環(huán)境中探索如何完美呈現(xiàn)偶動(dòng)畫在材質(zhì)、燈光、色彩等方面的審美真實(shí)性。最后通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證及制作方式的對(duì)比，探索偶動(dòng)畫制作流程的優(yōu)化途徑和制片管理的最優(yōu)方式。

2 三維偶動(dòng)畫的概念設(shè)定

傳統(tǒng)定格動(dòng)畫是由黏土偶、木偶或混合材料的角色制成，通過(guò)逐格地拍攝對(duì)象，然后使之連續(xù)放映，從而產(chǎn)生靈動(dòng)的動(dòng)畫角色。三維偶動(dòng)畫是本研究團(tuán)隊(duì)自創(chuàng)的概念，是指基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)加之采用三維技術(shù)手段來(lái)達(dá)成的定格偶動(dòng)畫的畫面效果，并且可以通過(guò)此種方法，降低成本，提高制作效率，優(yōu)化制片流程。

3 三維偶動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方式

定格動(dòng)畫因?yàn)槠湔鎸?shí)的燈光及材質(zhì)，所以擁有淳樸、原始、色彩豐富、自然等特殊的畫面效果。使用三維模擬定格效果，最難解決的就是三維模型的真實(shí)性始終與真實(shí)拍攝的素材有一定的距離，降低了影視作品的畫面感。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，比如模型的細(xì)節(jié)、材質(zhì)及光線等。為了增強(qiáng)作品的畫面感，很多研究者提出相應(yīng)的解決方法，但是這些方法的實(shí)施效果都不太理想。傳統(tǒng)意義上給模型賦予材質(zhì)的方法很多應(yīng)用在建筑裝飾效果圖設(shè)計(jì)中，并沒(méi)有體現(xiàn)出物體的真實(shí)性實(shí)質(zhì)，從而導(dǎo)致這樣的材質(zhì)不能達(dá)到電影級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。為此，本文提出解決方案，可以增強(qiáng)三維模型的真實(shí)性。實(shí)現(xiàn)三維偶動(dòng)畫的關(guān)鍵在于使用三維手法表現(xiàn)定格效果，其技術(shù)難點(diǎn)體現(xiàn)在三維材質(zhì)和燈光效果的實(shí)現(xiàn)。

三維偶動(dòng)畫材質(zhì)的表現(xiàn)

1）材質(zhì)的貼圖紋理是調(diào)好一個(gè)成功的三維仿真材質(zhì)的關(guān)鍵，在制作定格動(dòng)畫真實(shí)場(chǎng)景的情況下，更多地依賴數(shù)碼設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)實(shí)采樣，從真實(shí)的物體上取材的紋理真實(shí)度會(huì)在三維材質(zhì)上尤其明顯，顏色貼圖要多控制色彩的校正。在顏色貼圖中還有一個(gè)重要的原則，就是注意物體的光線損失（不完全反射），這種能量的損失是最自然的狀態(tài)。

2）任何物體的表面都不會(huì)是絕對(duì)光滑的，而三維物體本身是絕對(duì)光滑的，這是由軟件本身程序決定的，位移貼圖就是用來(lái)解決三維物體的凹凸問(wèn)題的。位移貼圖的效果和移位修改的效果基本相同，貼圖的黑色區(qū)域產(chǎn)生凹下的效果，白色的區(qū)域產(chǎn)生凸出的效果。位移貼圖和移位修改的區(qū)別在于，移位修改實(shí)際改變了物體的形狀，因而會(huì)增加系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，降低計(jì)算速度；而移位貼圖只在渲染時(shí)才改變物體的形狀，因而不會(huì)增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，計(jì)算速度也相差無(wú)幾。再者就是對(duì)高光的把握。在現(xiàn)實(shí)生活中，基本上所有的物體在燈光的照射下都會(huì)產(chǎn)生高光。對(duì)于復(fù)雜的物體，需要使用反光度貼圖和光澤度貼圖來(lái)調(diào)整高光的范圍和強(qiáng)度。另外還需要注意，如果物體表面有凹凸的貼圖，那樣在凹凸表面形成的高光區(qū)，會(huì)因?yàn)榘纪苟a(chǎn)生一定的漫反射，從而更加真實(shí)。

三維偶動(dòng)畫光影的表現(xiàn) 在觀看動(dòng)畫影片時(shí)，通過(guò)觀察不同的光影形式可以引起人們的心理聯(lián)想，引發(fā)人們不同的情景感受，比如恐懼、積極、憂郁和浪漫等，這就是觀看光影的意義所在，通過(guò)光影引起觀眾的情感共鳴。同時(shí)，光與影本身的表現(xiàn)元素較好，在促進(jìn)影片發(fā)展的過(guò)程中，影片元素的相互替換才能形成完整的故事情節(jié)，相比之下，可以表現(xiàn)出光與影獨(dú)具特色的象征性。

燈光的吸收、折射、反射、衰減原理同樣適用于三維模擬下的燈光，在場(chǎng)景中模擬自然光更能使場(chǎng)景變得真實(shí)。而加入現(xiàn)實(shí)中同樣存在的人工光也是必不可少的，如定格場(chǎng)景中經(jīng)常出現(xiàn)的點(diǎn)燈等設(shè)備。硬光和軟光的恰當(dāng)使用，場(chǎng)景會(huì)變得更有層次感與真實(shí)性。點(diǎn)面線光則界定了空間形態(tài)的構(gòu)成，在本次研究的動(dòng)畫短片中，將采用光影造型的明暗對(duì)比來(lái)表現(xiàn)空間透視的縱深感。而帶有色調(diào)的光影造型更能喚起人們對(duì)大自然中各客觀事物的反映與感知。在本次片中將采用黃色的暖光來(lái)打造溫馨、舒適的柔和效果。endprint

4 三維偶動(dòng)畫的創(chuàng)作優(yōu)勢(shì)

表現(xiàn)手段的多樣化 采用三維技術(shù)手段達(dá)成定格畫面效果，大大減少了成本支出，定格動(dòng)畫需要諸多材料來(lái)進(jìn)行制作，還需要一臺(tái)專業(yè)攝影機(jī)的拍攝，而三維動(dòng)畫只需要在電腦中創(chuàng)建模擬材質(zhì)和攝影機(jī)即可。定格動(dòng)畫通過(guò)一幀幀逐格拍攝完成，角色動(dòng)作需要人力的擺拍，十分耗時(shí)耗力，最終動(dòng)作還容易出現(xiàn)卡頓的情況。而三維動(dòng)畫在虛擬環(huán)境中給人物加上骨骼，即可通過(guò)調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)部分自動(dòng)生成動(dòng)畫，可以更多地極限化角色的運(yùn)動(dòng)。

視覺(jué)效果的優(yōu)化 三維動(dòng)畫角色，因?yàn)槠涮厥獾墓趋澜壎皠?dòng)畫調(diào)節(jié)，最終的畫面效果既有立體感、運(yùn)動(dòng)感、藝術(shù)性、繪畫性，也有3D技術(shù)創(chuàng)造的動(dòng)感和靈活性。定格動(dòng)畫采用真實(shí)攝影機(jī)拍攝，鏡頭具有極大的局限性，而3D動(dòng)畫技術(shù)在場(chǎng)景設(shè)計(jì)的透視處理和運(yùn)動(dòng)鏡頭設(shè)計(jì)的自由度上是傳統(tǒng)動(dòng)畫片無(wú)法比擬的。

制片流程的優(yōu)化 在制作環(huán)節(jié)使用三維軟件，可以比傳統(tǒng)的定格動(dòng)畫技術(shù)節(jié)省很多時(shí)間和物力成本，同時(shí)由于計(jì)算機(jī)文件是完全可逆、非線性的，有些鏡頭甚至可以在保留燈光、動(dòng)畫的基礎(chǔ)上，僅通過(guò)重新設(shè)計(jì)制作角色，即可渲染出新的序列，極大地提高了生產(chǎn)效率，從而優(yōu)化制作流程，提高生產(chǎn)績(jī)效。

5 三維偶動(dòng)畫創(chuàng)作的可行性

通過(guò)計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫軟件來(lái)模擬定格動(dòng)畫的效果，在國(guó)內(nèi)外開(kāi)始有不少業(yè)內(nèi)人士在嘗試了，但還沒(méi)有形成完整、成熟的行業(yè)規(guī)范。本研究團(tuán)隊(duì)深入分析大量類似手法的國(guó)外優(yōu)秀作品，如The Lego Movie，獲得奧斯卡最佳動(dòng)畫短片獎(jiǎng)的Bear Story、Room on the Broom等，都極好地通過(guò)三維技術(shù)手段達(dá)成定格化的風(fēng)格效果。綜上所述，通過(guò)三維動(dòng)畫平臺(tái)來(lái)制作定格動(dòng)畫具有諸多優(yōu)點(diǎn)，不但節(jié)省大量的時(shí)間，更能夠保證鏡頭設(shè)計(jì)的精度，有利于控制畫面質(zhì)量。

本研究團(tuán)隊(duì)基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)，探索如何在三維環(huán)境中完美地呈現(xiàn)偶動(dòng)畫在材質(zhì)、燈光、色彩等方面的審美真實(shí)性，并且利用三維技法，提升了定格化風(fēng)格在鏡頭、場(chǎng)景、角色、道具等方面的審美表現(xiàn)力。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證及制作方式的對(duì)比，得知偶動(dòng)畫制片流程的優(yōu)化途徑和制片管理的最優(yōu)方式。因此，無(wú)論是技術(shù)支持、環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)還是成本控制，本研究團(tuán)隊(duì)都有足夠的資源保證影片的完成。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究基于真實(shí)感圖形生成技術(shù)，利用三維手段達(dá)成定格動(dòng)畫畫面效果，拓展了形成定格畫面效果的制作方式，并且極大地優(yōu)化了視覺(jué)效果及制片流程，是三維動(dòng)畫視覺(jué)藝術(shù)效果形式的新突破，增強(qiáng)了三維動(dòng)畫藝術(shù)效果。

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