CG動畫制作中的新科技研究

陳冠男

摘 要：CG技術(shù)作為新興發(fā)展的動畫制作技術(shù)，依靠于技術(shù)的進步?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展是日新月異的，運用在CG動畫制作過程中的技術(shù)也在不停地更新?lián)Q代。本文就探討一下在CG動畫制作過程中開始廣泛運用的新技術(shù)們，為大眾講解一下在熒幕背后的這些看不見摸不著的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：CG技術(shù)；動畫制作；新科技研究

一、CG技術(shù)的歷史發(fā)展

（一）軟硬件設(shè)施的發(fā)展

在過去二十年里，CG動畫制作技術(shù)也在不斷的更新，在1994年如果想要像今天一樣使用計算機技術(shù)合成一個CG模型則需要一筆令人咂舌的巨大投資。一整套的工作站、監(jiān)視器、一整條的高速磁盤系統(tǒng)與視頻磁盤記錄機還要有Illusion、Matador、Flint等處理軟件。整套的價格在當(dāng)年需要約合人民幣一百二十六萬元。到了現(xiàn)在要先買一套與上述功能相似的設(shè)備只需要十年前的零頭。

在軟件方面價格也大大降低，在1994年，要想買一套Softimage、Alias或Wavefront公司的3D軟件的拷貝就要花六十萬人民幣。而現(xiàn)在要想買一套他們的3D軟件Maya的報價是兩萬人民幣（盡管Alias公司發(fā)展得很好，但現(xiàn)在已被歐特克公司收購，歸歐特克所有），較高端版本的售價大約在七萬人民幣左右。在XSI公司有一種更加便宜的軟件，售價只有一千五百塊。在網(wǎng)絡(luò)上甚至還流通有一種開源免費的3D程序包即Blender?，F(xiàn)在在市場上最貴的3D應(yīng)用軟件是由Side Effects軟件公司開發(fā)的Houdini，該系列產(chǎn)品的價格約為十五萬人民幣。

（二）專業(yè)化發(fā)展

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在一些公司已將軟件進行了細化與技術(shù)更新，其專業(yè)化愈發(fā)成熟。在使用電腦動畫來完成創(chuàng)作工作時，可以為電影動畫行業(yè)提供高度專業(yè)化的服務(wù)。現(xiàn)在已經(jīng)可以使用3D應(yīng)用程序可制作出完整的電腦形象化立體圖像，該軟件同樣簡明易操作，實際上是直接針對動畫制作者的、為動畫制作人員編寫的應(yīng)用程序。以Antic Pre-viz創(chuàng)作軟件為例子，其中一款就是形象化預(yù)審視的軟件，它是建立在實時游戲引擎技術(shù)和動作行為數(shù)學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。該軟件提供了大量布景、道具和人物角色組成的資料庫，動畫制作人員可以從資料庫中調(diào)出需要用的圖片，放入虛擬場景中，導(dǎo)演可以通過鼠標(biāo)的簡單操作對角色和對白臺詞進行定位。一旦全部角色按照導(dǎo)演指定的方式確定下來，整個場景就可用多臺電腦從任意視點記錄下來，然后回放完成的預(yù)審視素材?？赡茉诓痪玫膶?，就有可能用形象化預(yù)審視的方法提前試驗導(dǎo)演的試想，這種方法不用耗費太多資金與

時間[1]。

（三）新技術(shù)給與創(chuàng)作者更多的能力

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展以來GC動畫行業(yè)也更新了多項的新技術(shù)對CG行業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，也刺激了行業(yè)從業(yè)者與創(chuàng)作者的能力。下文就以自動形態(tài)生成系統(tǒng)與粘結(jié)和反向運動學(xué)技術(shù)為例子簡要分析一下：

自動形態(tài)生成系統(tǒng)（automatic motphing system），該技術(shù)能夠在關(guān)鍵幀之間生成各種透明的動畫片（cels），在這樣的情況下就不會出現(xiàn)銜接不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。這項技術(shù)還能保證獲得自由組合形式的2D卡通片組合空間。在傳統(tǒng)的動畫制作過程中是慢慢地插入動畫，而對電腦編程人員來說，傳統(tǒng)的作法要比從頭編寫一個軟件還要困難。

第二項新技術(shù)是專門針對2D挖剪動畫數(shù)字版所引入的粘結(jié)和反向運動學(xué)（inverse kinematics或稱IK）技術(shù)。反向運動學(xué)的應(yīng)用在3D CG領(lǐng)域一直在進行研究，最近才實現(xiàn)了構(gòu)想并成為產(chǎn)品。反向運動學(xué)應(yīng)用程序能保證2D卡通片中木偶被挖剪出的部分連結(jié)在一起，打個比方，在根據(jù)手臂每一段的長度和連結(jié)特點計算出手臂各部分的轉(zhuǎn)動和彎曲去完成各種動作，控制對角色手臂的拉伸的過程中，它能自動定位整個手臂，不需要激活組成手臂的每個單獨的部件。這項新技術(shù)具有十分巧妙的功能，能保持黑色的邊界線始終圍繞著角色的關(guān)節(jié)，即使當(dāng)被挖剪的部分旋轉(zhuǎn)也能連接在一塊。與其一塊搭載的運動適配軟件也是一種工具，但嚴(yán)格來講，其不屬于內(nèi)容創(chuàng)作工具，但是對于內(nèi)容創(chuàng)作來說，無疑是不可缺少的輔助工具。這項功能使電腦生成的圖像和合成能夠添加到創(chuàng)作內(nèi)容中去，制作出生動活潑的圖像[2]。

二、在動畫制作過程中的CG技術(shù)與新科技

依照視覺特效能夠?qū)赢嬛谱骷夹g(shù)劃分為3D動畫與2D動畫。三維動畫又可以叫3D動畫，使用三維的圖像來進行制作，電腦給動畫制作人員提供相應(yīng)的制作媒介與XYZ軸形成的虛擬三維空間，在這個虛擬空間里可以定位各個制作目標(biāo)的大小方位與尺寸，在之后就可以由制作者完成各個材料所組合成的動畫形象。在一部3D動畫中建模、燈光、動畫調(diào)整，后期渲染等都是通過電腦來進行完成。3D動畫是現(xiàn)代科學(xué)電腦技術(shù)與繪畫藝術(shù)共同的結(jié)晶，是高科技的體現(xiàn)，通過電腦可以使動畫制作人員在虛擬世界馳騁的靈感，通過想象將夢境融入現(xiàn)實。

（一）光影表現(xiàn)科技與空間表現(xiàn)技術(shù)

在光影方面光影表現(xiàn)科技是通過光影的變化來進行情境之間的氛圍制作與主角心情的把控，在2D創(chuàng)作時只有通過手繪人員的不停工作才能略微達到這個水平，而在3D技術(shù)下就可以節(jié)省大量人工，達到表現(xiàn)情境的藝術(shù)張力。

空間與動態(tài)的表現(xiàn)在2D時代要想進行角色與場景的融合是相當(dāng)困難的，人物與場景之間十分呆板，互動較少，即便是進行了場景間的互動也毫不流暢，長期以往2D動畫也漸漸無法滿足觀眾們的需要。要想直觀的表現(xiàn)出空間的互動就得依賴于CG技術(shù)的虛擬空間，在這個空間內(nèi)人物就可以完成各種視角間的互相轉(zhuǎn)換，達到以假亂真的效果[3]。

（二）鏡頭表現(xiàn)科技和現(xiàn)代自動上色科技

鏡頭表現(xiàn)與美術(shù)關(guān)聯(lián)度頗高。在3D動畫下幾乎完美的達到藝術(shù)渲染的效果，將動畫語言進行了延伸，運用虛擬空間技術(shù)可以實現(xiàn)現(xiàn)實中無法做到的鏡頭拍攝手法。

在長久以來，各個動畫發(fā)達的國家都在利用外部資源，通俗地講就是經(jīng)常將動畫透明片和上色的工作轉(zhuǎn)移到國外，即轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家進行原始外包，其中有些重要的動畫故事片和電視動畫系列片也會被送到國外制作，主要原因還是發(fā)展中國家的勞動力便宜。在動畫工藝中大量乏味、機械化令人生厭的工作與處理都是在大型工廠的環(huán)境中進行的，現(xiàn)在發(fā)展中國家的設(shè)備也正在改進，開始使用最新的數(shù)字著色系統(tǒng)輸出，這種新技術(shù)旨在盡可能多地替代動畫工藝中這部分龐大的手工工作。新技術(shù)引導(dǎo)著動畫工藝的自動化，減少了發(fā)達國家對國外人力資源的依賴，從而保持對項目的創(chuàng)作控制，盡可能的少用人工，把寶貴的勞動力從無聊的機械勞動中解放出來[4]。

三、CG技術(shù)中的合作方面新科技

合作已成為目前CG行業(yè)最常說的交流用詞，動畫從業(yè)者們終于認(rèn)識到，由于市場的擴大他們單獨一個制作組中無法在檔期內(nèi)完成任務(wù)。而內(nèi)容創(chuàng)作項目的應(yīng)用越來越廣泛，軟件制作者們也必須考慮如何處理藝術(shù)家們創(chuàng)作的海量數(shù)據(jù)。這就涉及到了協(xié)作方面的問題。在資產(chǎn)管理上使用基于計算機的管理工具，應(yīng)影視制作用和跟蹤所有的數(shù)字資產(chǎn)無論是由一個藝術(shù)家或多個藝術(shù)家創(chuàng)作的圖像、藝術(shù)品、素材、3D模型和動畫文件等，而這些數(shù)據(jù)就以數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)形式儲存在大型、可分享的計算機服務(wù)器上。之后通過合作的方式將創(chuàng)作者們通過一個設(shè)備或與洲際計算機網(wǎng)絡(luò)相連的互聯(lián)網(wǎng)，進行很方便的實現(xiàn)資源共享。

在一些主要的軟件生產(chǎn)公司已經(jīng)在他們的軟件上致力于解決這個問題。歐特克公司最近開發(fā)的的合成系統(tǒng)采取了模塊化的合作方式，允許創(chuàng)作者們共享同一素材，并且很容易把拍攝和投影的動畫旋轉(zhuǎn)遮片發(fā)送出去。歐特克還把資產(chǎn)管理和跟蹤系統(tǒng)設(shè)計進他們的主要的軟件3 dsmax的應(yīng)用程序中，并允許終端用戶免費使用跟蹤系統(tǒng)。各個動畫制作者與動畫制作公司將重要的協(xié)作和數(shù)據(jù)庫工具建立到制片級的產(chǎn)品中。Adobe在其軟件產(chǎn)品中也采取了同樣的方式，他們提供的制片制作軟件具有互相交流的功能，并且在其他軟件的擴展范圍內(nèi)，共享所有不同的成像與合成；編輯和發(fā)行應(yīng)用程序。甚至連低端的3D程序包都可以通過互聯(lián)網(wǎng)成為內(nèi)置的協(xié)作工具[5]。

而使用遠程工作方式則可以引導(dǎo)越來越多的工作者們通過互聯(lián)網(wǎng)工作。在國外創(chuàng)辦的No Strings Attached Ltd公司，以無人化辦公而聞名，其最近承接的3個項目都是通過互聯(lián)網(wǎng)與遠程工作者合作完成的。辦公室里除了老板他自己，沒有其它人。他使用免費的互聯(lián)網(wǎng)聊天、打電話、召集他的團隊開會、使用文件傳輸協(xié)議服務(wù)器交換文件，使工作不斷進展，直到令人滿意、獲得通過為止。在近10個月的時間里，他為各個國家的影視頻道成功地傳輸了兩個1小時的記錄片節(jié)目，共傳輸成功了100多個鏡頭。遠程工作方式變得越來越普遍，這就是在新科技下動畫從業(yè)者們新的辦公方式。

四、結(jié)論

隨著科學(xué)的不斷進步CG制作技術(shù)也跟著在不斷創(chuàng)新，這項技術(shù)好與不好在最后還是要觀眾們進行評判，在網(wǎng)絡(luò)時代動畫創(chuàng)作者們也能便捷快速的進行合作，使得CG技術(shù)更好地利用起來。CG技術(shù)讓人類的想象長上翅膀在熒屏上馳騁，從藝術(shù)的視角給予觀眾們極大的震撼。CG技術(shù)的發(fā)展必定會推動動畫技術(shù)的持續(xù)更新。

參考文獻：

[1]嚴(yán)靜儀.不同歷史背景下的中國動畫風(fēng)格研究[D].廣州大學(xué)，2017.

[2]陳泓吉.中職數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[D].重慶師范大學(xué)，2012.

[3]張冬瑾.新媒體語境下動畫的嬗變與升華[D].武漢紡織大學(xué)，2012.

[4]王苗苗.虛實平衡中的趣味[D].湖南工業(yè)大學(xué)，2009.

[5]徐倩.定格動畫電影中光影與材質(zhì)的視覺藝術(shù)[D].南京藝術(shù)學(xué)院，2009.