3D打印在三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘要：三維動(dòng)畫是信息技術(shù)發(fā)展帶來的產(chǎn)物，在三維動(dòng)畫中，信息技術(shù)屬于重要的組成部分。在對動(dòng)畫角色進(jìn)行造型設(shè)計(jì)時(shí)，需要符合角色的性格。本文對三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)展開研究，并結(jié)合3D打印技術(shù)，提出3D打印在三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，希望給關(guān)注3D打印技術(shù)應(yīng)用的人員帶來幫助。

關(guān)鍵詞：3D打印 三維動(dòng)畫 造型設(shè)計(jì)

隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)也在逐漸完善，3D打印以數(shù)字建模為基礎(chǔ)，并結(jié)合了激光燒結(jié)等技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中與三維動(dòng)畫十分契合，能夠有效滿足三維動(dòng)畫在造型設(shè)計(jì)時(shí)的需求。因此，有必要對3D打印技術(shù)在三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開分析。

一、3D打印技術(shù)的發(fā)展

3D打印這項(xiàng)技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，1986年由美國人Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)。3D打印技術(shù)的發(fā)展速度非常快，直至今日已經(jīng)形成了一套完整的3D打印體系。3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，還可以完成各種定制化服務(wù)，所以3D打印技術(shù)也成為一種趨勢，無論是生產(chǎn)定制、裝修改造、教育行業(yè)，3D打印技術(shù)都在其中扮演了非常重要的角色。

在動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式會(huì)將角色以及其他各種造型在平面中以手繪的方式表現(xiàn)出來，這種方式雖然能夠表現(xiàn)出設(shè)計(jì)師想要的各種造型特點(diǎn)，但是在細(xì)微造型方面卻沒有辦法完善。而在運(yùn)用3D打印技術(shù)之后，設(shè)計(jì)師便可以將平面圖像變得更加立體，既有助于幫助設(shè)計(jì)師尋找新的靈感，又能幫助設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)動(dòng)畫造型中存在的缺陷。因此，對于動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)而言，3D打印技術(shù)的發(fā)展大幅度地提升了動(dòng)畫造型質(zhì)量。

二、角色造型在三維動(dòng)畫中占有主體地位

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以繪畫制作為主的傳統(tǒng)造型設(shè)計(jì)方式逐漸被新的電腦技術(shù)所取代，從20世紀(jì)60年代至今，動(dòng)畫的發(fā)展發(fā)生了非常大的變化。無論是三維動(dòng)畫，F(xiàn)lash動(dòng)畫，還是合成動(dòng)畫，都有著非常多的受眾群體。對于動(dòng)畫而言，其角色造型非常重要，如果動(dòng)畫在設(shè)計(jì)階段，其角色并沒有鮮明的造型特點(diǎn)，則在動(dòng)畫上映之后即使有著非常好的劇情也很難取得成功。因?yàn)榻巧茉炀褪莿?dòng)畫的靈魂，而造型便是觀眾是否愿意看下去的基礎(chǔ)。在一部動(dòng)畫中，所有的場景、劇情都需要根據(jù)角色特點(diǎn)來構(gòu)思，而所有的努力，都是為了突出動(dòng)畫中的主體，如果沒有角色，則動(dòng)畫中的其他布置毫無意義。

在一部動(dòng)畫作品中往往有著很多不同的造型，無論是角色造型，場景造型，還是道具造型都非常重要，而在這些不同的造型中，角色造型的塑造最為重要，因?yàn)榻巧煨驮谠O(shè)計(jì)完成后，不同的形象、動(dòng)作、語音能夠讓角色擁有無限的可能性，這些可能性就是動(dòng)畫角色吸引力的源頭。在設(shè)計(jì)動(dòng)畫造型時(shí)，設(shè)計(jì)師需要擁有極強(qiáng)的想象力以及表現(xiàn)力，只有通過設(shè)計(jì)師無窮無盡的奇思妙想，才能保證造型塑造后擁有足夠的內(nèi)涵，基于想象力創(chuàng)作出的動(dòng)畫作品，才會(huì)具備更多的發(fā)展空間，從而讓動(dòng)畫得到更多人的喜愛。

三、三維動(dòng)畫中角色造型的特點(diǎn)

（一）三維動(dòng)畫中的角色造型要有明顯的特征

在三維動(dòng)畫中，角色造型的重要性毋庸置疑，作為整部動(dòng)畫中的主體，角色的設(shè)計(jì)是三維動(dòng)畫中的核心。在設(shè)計(jì)動(dòng)畫時(shí)，角色與故事背景是相輔相成的，角色的性格特點(diǎn)以及造型特征都會(huì)為三維動(dòng)畫帶來極大的關(guān)注度，若是動(dòng)畫中的角色造型設(shè)計(jì)不過關(guān)，那么該動(dòng)畫作品的價(jià)值也會(huì)大打折扣。

在三維動(dòng)畫中，角色造型設(shè)計(jì)的風(fēng)格有很多種，無論最終選擇哪一種角色風(fēng)格，都是設(shè)計(jì)人員從大量角色造型中挑選出來的。在造型設(shè)計(jì)時(shí)，這些角色也都被設(shè)計(jì)師賦予了自身的靈感以及創(chuàng)造力。比如《冰雪奇緣》《玩具總動(dòng)員》這類經(jīng)典動(dòng)畫作品，其中的角色不僅擁有人物塑造，還通過設(shè)計(jì)師的想象力，將其他物品設(shè)計(jì)成了更加另類的角色形象。通常情況下，三維動(dòng)畫的角色造型更多的是以漫畫的形式來展現(xiàn)，通過擬人、夸張等手段來讓各種不同角色展現(xiàn)出屬于自己的特征，從而為三維動(dòng)畫帶來更好的藝術(shù)效果。

（二）三維動(dòng)畫中角色造型要與其性格一致

一部制作精良的三維動(dòng)畫，在制作時(shí)需要明確動(dòng)畫想要表達(dá)的主旨，并以此作為動(dòng)畫核心來構(gòu)建起角色造型。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)動(dòng)畫角色造型時(shí)的靈感大多來自生活，在設(shè)計(jì)角色造型時(shí)既要保證人物形象符合大眾的審美，還要為角色添加一些興趣愛好、習(xí)慣用語等細(xì)節(jié)來提升動(dòng)畫角色的內(nèi)涵，這樣設(shè)計(jì)出的動(dòng)畫角色才能受到更深入的歡迎。在角色設(shè)計(jì)過程中，角色必須擁有自己的特點(diǎn)，這也是區(qū)別于其他角色最主要的特征，這些特點(diǎn)能夠讓動(dòng)畫角色在觀眾的心中留下更深的印象。在一部三維動(dòng)畫片中，角色數(shù)量往往有很多，但是主要角色數(shù)量卻很少，這些主要角色往往會(huì)貫穿于整部動(dòng)畫，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要更加慎重。主要角色作為三維動(dòng)畫中主線劇情的推動(dòng)者，在設(shè)計(jì)過程中需要保證角色的造型特點(diǎn)與角色性格的一致性，如果角色的造型和性格的前后反差過大，那么就很容易影響到觀眾的觀感。所以，如果動(dòng)畫中角色造型與性格特點(diǎn)一定要出現(xiàn)改變，那么這種改變就需要通過角色經(jīng)歷來進(jìn)行平緩過渡，這種過渡方式更加容易被觀眾所接受。

四、3D打印技術(shù)在三維動(dòng)畫角色造型設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢

3D打印技術(shù)發(fā)展至今，其技術(shù)框架已經(jīng)成型，3D打印技術(shù)在三維動(dòng)畫領(lǐng)域中的運(yùn)用也受到了很多人的關(guān)注。在實(shí)際運(yùn)用中，3D打印技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢。

第一，通過3D打印技術(shù)來完成三維動(dòng)畫的角色造型設(shè)計(jì)，對于角色造型設(shè)計(jì)的速度有著極大程度的提升。3D打印技術(shù)在運(yùn)用過程中不需要采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，可以有效縮短角色造型的開發(fā)周期，而且通過建模，能夠?qū)⒔巧煨娃D(zhuǎn)換成為實(shí)體，從而讓設(shè)計(jì)人員更為直觀地感受到角色的種種特征。

第二，通過3D打印技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫角色造型設(shè)計(jì)，還能夠有效降低角色造型的設(shè)計(jì)成本。這種設(shè)計(jì)方式在實(shí)際操作過程中并沒有復(fù)雜的生產(chǎn)流程以及造價(jià)昂貴的生產(chǎn)線，因此能夠?qū)⑷S動(dòng)畫的角色造型成本節(jié)省下來投入到其他地方，以此來提升三維動(dòng)畫的整體質(zhì)量。

第三，通過3D打印技術(shù)能夠完成定制化的角色造型設(shè)計(jì)，因?yàn)榻巧O(shè)計(jì)時(shí)并不需要采用造價(jià)昂貴的模具，所以在設(shè)計(jì)過程中可以盡情地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的想象力，將心中最為適合的角色造型通過定制的形式表現(xiàn)出來。

第四，3D打印技術(shù)能夠?qū)θS動(dòng)畫中的角色造型進(jìn)行自由設(shè)計(jì)，無論是多么復(fù)雜的造型都可以通過3D打印技術(shù)來完成，而且對角色造型的實(shí)物形象還能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，這樣能夠收集到其他人對于角色造型的看法，從而進(jìn)一步完善角色造型。

五、3D打印技術(shù)在動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)形式的轉(zhuǎn)換

通常情況下，在三維動(dòng)畫的造型設(shè)計(jì)過程里，動(dòng)畫造型的實(shí)物模型與數(shù)字模型會(huì)相互轉(zhuǎn)換，而且在轉(zhuǎn)換過程中并沒有固定的轉(zhuǎn)換順序。在3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，可以優(yōu)先對動(dòng)畫造型的3D實(shí)物模型進(jìn)行打印，并將打印出的實(shí)物模型作為參考，以此作為角色的基礎(chǔ)造型，通過后期對模型的適當(dāng)修改，來保證角色造型符合最初的設(shè)計(jì)理念。在后續(xù)的修改期間，還可以通過3D掃描技術(shù)來掃描最終的角色造型，并且將最終的角色造型通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字傳輸，將該造型發(fā)送至制作流程中，保證三維動(dòng)畫造型的制作效率。

（二）數(shù)字向?qū)嵨锬Ｐ偷霓D(zhuǎn)化

在三維動(dòng)畫造型的設(shè)計(jì)過程中，3D打印技術(shù)的運(yùn)用是將數(shù)字模型作為設(shè)計(jì)核心，通過轉(zhuǎn)化實(shí)物模型來塑造最為適合的動(dòng)畫造型，在轉(zhuǎn)化實(shí)物模型時(shí)，還可以通過塑料以及光敏材料這一類材料，采用逐層打印來完成動(dòng)畫造型的構(gòu)建。在運(yùn)用3D打印技術(shù)時(shí)，動(dòng)畫實(shí)物模型的制作流程不同于傳統(tǒng)的制作流程，可極大地節(jié)約模型制造時(shí)的使用材料。在數(shù)字模型向?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)化的過程中，3D打印技術(shù)所采用的工藝大致有兩種：其中一種是熔融沉積工藝，這種工藝在應(yīng)用過程中通常會(huì)將ABS塑料、尼龍繩等一系列熱塑性材料連續(xù)加入金屬電熱噴頭中，并在加熱的過程中將材料從噴頭中擠出，材料在擠出之后便會(huì)受冷迅速凝固，從而完成數(shù)字模型向?qū)嵨锬Ｐ偷霓D(zhuǎn)化。而另外一種是光固化工藝，這種工藝的原理與噴墨打印機(jī)的作業(yè)原理十分接近，在工作過程中需要在模型托盤上加入液態(tài)涂料，并通過紫外線照射來加速液態(tài)涂料的凝固，在整個(gè)作業(yè)過程中，模型托盤與噴頭處于相對運(yùn)用的狀態(tài)，通過光固化工藝打印出的實(shí)體模型其精確度非常高，但是其需要投入的材料成本也更高。

（三）實(shí)物向數(shù)字模型的轉(zhuǎn)化

3D打印技術(shù)在使用過程中能夠?qū)?shù)字模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物模型，反之同樣有效。對于現(xiàn)存的實(shí)物模型可以通過數(shù)字化的形式存儲到計(jì)算機(jī)中的指定位置，在向數(shù)字模型轉(zhuǎn)化時(shí)所采用的掃描方式大致有兩種：第一種為非接觸式主動(dòng)掃描，這種方式可以通過常見的掃描儀來完成，在掃描過程中通常會(huì)采用三角測量來進(jìn)行輔助掃描。三角測量法大多會(huì)選擇3D激光掃描儀，通過掃描設(shè)備將光源發(fā)射到實(shí)物模型上，并通過攝像機(jī)來完成檢測。實(shí)際操作時(shí)，激光光源、光點(diǎn)以及攝像機(jī)會(huì)呈三角形，三角形的涵蓋位置便是模型檢測位置。第二種掃描方式為非接觸式被動(dòng)掃描，在使用過程中能夠記錄下實(shí)物模型多角度的反射光圖，并通過計(jì)算機(jī)完成像素匹配，從而拼接出所需要的數(shù)字模型。

六、結(jié)語

3D打印技術(shù)在三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中有著極高的實(shí)用價(jià)值，不僅能夠節(jié)約動(dòng)畫造型的設(shè)計(jì)成本，還能顯著提升動(dòng)畫造型的設(shè)計(jì)速度。相信隨著3D打印技術(shù)的不斷完善，其在三維動(dòng)畫制作中的適用性會(huì)越來越高。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊魯.3D打印技術(shù)在三維動(dòng)畫畢設(shè)中的應(yīng)用初探[J].電腦知識與技術(shù)，2018，14（34）：208-209.

[2]洪達(dá)未.淺析3D打印在三維動(dòng)畫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（11）：91+94.

（作者簡介：孫雨溪，男，碩士研究生，湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：動(dòng)畫）

（責(zé)任編輯 劉冬楊）