Cinema4D在數(shù)字媒體藝術設計的應用與研究

張昊一（天津電子信息職業(yè)技術學院）

品牌設計、店鋪界面設計、企業(yè)推廣頁面設計，以及宣傳海報設計等都偏向于借助藝術表達來引導消費者。而在傳統(tǒng)平面宣傳設計的藝術表達中，由于通常受制于二維技術方法，無法表現(xiàn)真正的三維，所以只有借助透視效果或者繪制光影來模擬偽三維。

一、數(shù)字媒體藝術中的藝術化表達需求

數(shù)字傳媒藝術設計隨著網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)與發(fā)展，成為網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)不可或缺的組成部分。利用數(shù)字媒介藝術來獲得消費者、傳播購物信息、促進消費行為，這就需要數(shù)字媒介藝術必須具備引導消費者的功能，正確傳遞信息并在海量的傳播信號中如何抓住消費者的注意力，從而刺激消費者購買商品，這是數(shù)字媒體藝術設計師不得不關心研究的問題。不同的傳播途徑和載體會產(chǎn)生不同的風格，而消費者也會經(jīng)歷各種風格的營銷信息轟炸，也會形成不同的審美風格。數(shù)字媒體藝術設計的發(fā)展趨勢是不斷更新的，這主要是由其平臺的特性所決定的。

二、Cinema4D與數(shù)字媒體藝術設計的藝術化融合

（一）Cinema4D 與數(shù)字媒體藝術設計結合的優(yōu)勢

Cinema4D，是由德國MAXON 公司所研發(fā)的一個集模型、動畫、綁定、雕刻、渲染、跟蹤、貼圖于一體的3D軟件。軟件功能界面簡單，模塊化功能使用方便，通過應用軟件中特有的變形裝置和生成器能夠組合制造出多種特技，并能夠和Adobe 的電影后期制作應用軟件AfterEffects 無縫銜接。并且具備大量插件，應用于電影推廣、節(jié)目包裝、影視劇制造等應用領域。正因為Cinema4D的簡潔易用以及大量的模型插件資源，許多電子商務設計者把Cinema4D 等3D軟件導入了電子商務產(chǎn)品設計，從而克服了傳統(tǒng)平面宣傳設計的缺點，并促進了數(shù)字傳媒藝術設計的發(fā)展，逐漸形成了全新的藝術風格。Cinema4D 作為一個簡潔易用的3D 軟件，能夠在數(shù)字媒體藝術設計中充分發(fā)揮多種優(yōu)點。比如傳統(tǒng)的電子商務產(chǎn)品推廣，通常都是以拍照為主，而宣傳的成品效果往往受制于攝影成本，無法修改。拍攝電商產(chǎn)品宣傳通常需要巨大的時間與資金成本。而Cinema4D 則融入了大量數(shù)字媒體藝術設計，從而節(jié)約了成本，也大大提高了宣傳制作的效果。過去需要實拍的宣傳，現(xiàn)在只需模型和渲染工具就能夠實現(xiàn)，宣傳的創(chuàng)意也能夠更加高效地實現(xiàn)。Cinema4D 的廣泛應用，使電商設計師們能夠更注重自身的藝術表達，并發(fā)揮創(chuàng)造力。相比傳統(tǒng)的電商產(chǎn)品宣傳拍攝，可以創(chuàng)作出更具空間感和沉浸感的宣傳作品。（如表1）

表1 Cinema4D的具體應用

（二）Cinema4D 在數(shù)字媒體藝術設計中的藝術化表達

數(shù)字媒體藝術設計者通過使用Cinema4D 軟件中自帶的超強變壓器和發(fā)生器等功能，創(chuàng)作出大量具有視覺藝術效果的抽象主義元素進行藝術傳播，從而形成自己的數(shù)字媒體藝術設計風格。而同時，GPU 視覺技術的出現(xiàn)又促進了數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)創(chuàng)作風格的發(fā)展。也因此，能夠應用在數(shù)字媒體藝術設計產(chǎn)業(yè)中的無偏差GPU 視覺器Octane就可成為Cinema4D 的插件應用。而Octane 渲染器中超強的風格化視覺特性又結合了Cinema4D 自身容易生成抽象主義元素的特點，催生了大量超現(xiàn)實主義格調的作品，以及硬科異格調的作品。而這樣的數(shù)字媒體藝術正好迎合了數(shù)字媒體藝術設計對美術表達的要求。

比如在各大電子商務平臺的購物節(jié)中展示的海報設計，以及產(chǎn)品詳情頁。而Cinema4D 在數(shù)字傳媒藝術設計中的藝術表達，不僅僅是要抓住消費者的眼睛，也探索了數(shù)字時代美術設計專業(yè)的新設計風格與表現(xiàn)形式。

三、Cinema4D攝像機反求功能在數(shù)字藝術創(chuàng)作過程中的應用

相機反演是指利用相機反演軟件，根據(jù)好的圖像素材，在拍攝時計算出相機的運動信息。將這些信息輸入到三維場景中，然后將數(shù)字藝術圖像合成為真實圖像。

目前常用的相機逆向軟件有After Effect、Cinema4D、Mocha、Pftrack、Boujou 等，在不同的藝術創(chuàng)作或工業(yè)生產(chǎn)中各有優(yōu)勢。Cinema4DR18 從增強的相機倒置、鏡頭校正和對象跟蹤開始。

根據(jù)相機逆向技術的功能，數(shù)字藝術創(chuàng)作可分為相機校正標簽功能應用和運動跟蹤功能。相機校正標簽功能可以校正靜態(tài)圖像素材拍攝數(shù)據(jù)的透視。運動跟蹤的動能是視頻圖像跟蹤信息的倒數(shù)，主要用于動態(tài)視頻和電影宣傳。下面詳細分析Cinema4DR18 的相機校正標簽功能和相機倒置功能在數(shù)字藝術創(chuàng)作過程中的應用。

四、攝像機校正標簽在數(shù)字藝術創(chuàng)作過程中的具體步驟

（一）二維素材的導入

素材的分辨率大小，素材的分辨率決定了平面作品最終輸出的方向，比如戶外宣傳還是網(wǎng)絡宣傳。

（二）場景數(shù)據(jù)反求

在相機校正功能中，通過X、Y、Z的消光點獲取透視信息。根據(jù)3D Basic Production 收集的146 張相機校正作品的分析，提交的圖像透視類型可分為正透視、角透視和三點透視。正視參照物的透視特征不明顯，在糾正時容易出錯。在這種情況下，需要對透視原理有一個正確的認識，然后假設性地調整X、Y、Z 點和固定點的位置，得到正確的相機參數(shù)?？梢园l(fā)現(xiàn)，相機的校正標簽功能需要配合操作者對透視原理的正確理解才能還原真實的透視信息。

（三）重建場景

重建工作量根據(jù)3D 對象的位置和產(chǎn)生的交互范圍來確定。一般重建可以分為兩方面：一方面，三維物體產(chǎn)生的光影區(qū)域。比如地面、墻壁等。另一方面，3D 物體需要與圖像元素交互的區(qū)域。如果絲帶纏繞在一座高樓上，整個建筑都需要重建。

（四）三維物體創(chuàng)建

根據(jù)三維物體不同形狀和材質的特點，進行畫面調整。這個環(huán)節(jié)是相機逆向技術與數(shù)字藝術結合的具體體現(xiàn)。其表現(xiàn)形式包括：

1.光影交互

這是最基本也是最關鍵的一個。為了使3D 虛擬物體與真實圖形元素無縫銜接，必須調整兩者的光源方向、色溫和色調、投影方向和深度。例如，停在街上的虛擬飛機的陰影應該與其他汽車的陰影相同，并且應該考慮到它們的陰影形狀。

2.遮擋關系

3D 模型與重建物體之間的遮擋程度決定了3D 模型與真實圖片之間的物理交互程度。例如繩索模型與柱形圖綁定，是高度交互的，但交互的高低與最終的藝術效果沒有直接關系。

3.適應關系

虛擬物體通過與真實圖形在形狀、結構等藝術布局等方面的新組合關系給人帶來一種適應感。例如，虛擬水管沿著真實建筑物的墻壁放置。

4.混合效果

也就是前三種方式的綜合應用，基本上為了有豐富逼真的虛實結合效果，我們需要靈活運用這些交互方式。例如，纏繞在房子周圍的藤蔓是各種互動和混合的表達方式。

五、Cinema4DR18在數(shù)字藝術創(chuàng)作過程中的具體過程

（一）素材轉序列幀

視頻素材可以分為兩類。

一種是自然素材，即視頻采集是直接逆向的。另一種是加工素材，即在加工后的素材拍攝前后添加跟蹤貼紙或后期處理軟件。

（二）序列幀導入

軟件分析跟蹤點的亮度和色差，因此進口材料的重采樣值設置為100%。可以通過調整料屏跟蹤點的跟蹤數(shù)量和最小間距來實現(xiàn)自動跟蹤。然后運行3D 解析器獲取跟蹤特征點數(shù)據(jù)。

（三）三維物體創(chuàng)建

具體交互形式與相機校正標簽應用基本相同，但不同的是要考慮光影、場景、相機和物體之間位置的動態(tài)情況。一般可以分為以下兩種情況：

（1）獨立模型的導入

如果3D 模型或動畫復雜或與重構場景關聯(lián)性不強，則應單獨制作，然后導入到攝像機跟蹤的場景中。這種類型的工作往往模型數(shù)量少、定義明確、主題龐大。

（2）模型創(chuàng)建密切相關

當3D 模型需要與重建場景產(chǎn)生強交互時，需要在一個場景中結合動態(tài)等需要使用動畫作為對象，在重建時只能即時觀察場景制作合成效果，這種情況對電腦操作能力要求較高。根據(jù)運動跟蹤函數(shù)的創(chuàng)建過程可以發(fā)現(xiàn)，實拍視頻與3D 物體的結合需要依賴于素材場景的特征點。在Cinema4DR18 中，會根據(jù)畫面中的色彩亮度、對比度、飽和度等因素來獲取圖像特征點。同時根據(jù)這些特征點在前景和背景中的分布位置、特征點間距、搜索范圍等。跟蹤成功后，軟件中會生成跟蹤點，其中綠色的跟蹤點代表圖片中的前景和跟蹤信息準確，而紅色的跟蹤點代表不穩(wěn)定的視角。素材圖片的特征點越多，越明顯會產(chǎn)生更多的跟蹤信息點，這樣Cinema4D 更方便逆向計算實拍的攝像機數(shù)據(jù)。生成圖像跟蹤點后，對虛擬相機的X、Y 和Z 軸進行校正。

從以上相機校正標簽功能和運動追蹤功能的應用流程可以發(fā)現(xiàn)，相機校正和運動追蹤功能主要是利用軟件對素材圖片的視角進行分析和解決，以便設計人員能夠準確匹配帶有圖像的3D 對象。它們的區(qū)別在于相機校正技術只需要分析和求解一幀圖像信息。

運動跟蹤功能是對一系列動態(tài)圖像素材進行動態(tài)處理。兩者在整個藝術創(chuàng)作中都需要經(jīng)歷以下三個創(chuàng)作階段：（如表2）

表2 創(chuàng)作階段

首先，在制作前期，要制定素材的拍攝規(guī)范，盡可能尋找或排列場景特征點，記錄攝像機信息，還要考慮與3D 模型交互的藝術構圖。

其次，在創(chuàng)作過程中，要對圖片進行透視校正或攝像機跟蹤，以及3D 對象的重建和創(chuàng)作設置。能夠處理畫面中的透視變化、反射折射、運動模糊、色溫變化、鏡頭畸變等物理現(xiàn)象，并利用畫面的這些特性進行藝術交互。

第三，在渲染輸出的后期，在Cinema4DR18 中逆推導出的全局光照、投影、景深、物體遮罩、反射折射等要再次分層渲染，然后再輸入合成軟件進行二次藝術創(chuàng)作。

可見，相機倒置校正技術作為一種與真實素材融合的手段，與數(shù)字藝術創(chuàng)作過程的各個階段息息相關，起到啟發(fā)、促進藝術創(chuàng)作靈感、增添新的創(chuàng)作手段的作用。

六、結束語

互聯(lián)網(wǎng)的媒介特征也決定了數(shù)字傳媒藝術設計中對藝術表達的要求，豐富多彩靈動的三維表現(xiàn)既具備了所需要的視覺效果和藝術特征，而且還具備了成本低、效率高、容易編輯、易于傳播實施。傳統(tǒng)建筑設計技術和現(xiàn)代三維科技的融入，促進了數(shù)字傳媒藝術設計的蓬勃發(fā)展。

優(yōu)秀的美術處理模式Cinema4D 將諸多元素融匯到一起，制造出滿足了當代需要的設計與藝術作品，也促進了數(shù)字媒體藝術設計與藝術風格的發(fā)展。由于數(shù)字媒體美術設計學科發(fā)展快速并極具前沿性，所以只有數(shù)字媒體美術設計師通過不斷摸索與實驗，將當代數(shù)字媒體藝術設計美學的需求融合，推動數(shù)字媒體藝術設計進步，并在時代發(fā)展與探索數(shù)字藝術設計中前進。