三維軟件教學(xué)過程中卡通材質(zhì)的應(yīng)用探析

謝江甜 裴學(xué)勝

摘要：隨著現(xiàn)代數(shù)字媒體技術(shù)的演進(jìn)，三維軟件產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，二維與三維之間的聯(lián)系日益緊密。在眾多藝術(shù)類高等院校的教學(xué)實踐中，三維軟件教學(xué)已逐步取代傳統(tǒng)的二維動畫教學(xué)，成為主流，并被廣泛應(yīng)用于諸如環(huán)境設(shè)計、動畫制作、視覺傳達(dá)等各類專業(yè)課程中。隨著教學(xué)者與學(xué)習(xí)者需求的增長，三維軟件內(nèi)建的卡通材質(zhì)功能在高校日常教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著積極作用?？ㄍú馁|(zhì)的渲染技術(shù)所呈現(xiàn)出的二維視覺效果，憑借其特有的易學(xué)性與高質(zhì)量特性，既能顯著降低初學(xué)者的入門難度，節(jié)省時間成本，又能有效地提升動畫制作的生產(chǎn)效率，從而實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容價值的提升和教學(xué)方式的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：三維動畫；二維動畫；卡通材質(zhì)；教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號：G424? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）09-0110-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

1 研究背景

1.1 三維軟件動畫制作占據(jù)市場主導(dǎo)地位

三維動畫，即Computer Graphics，實質(zhì)上是電腦美術(shù)的一個分支領(lǐng)域，同時代表了一種嶄新的藝術(shù)表達(dá)形式。三維動畫最初在軍事領(lǐng)域得以應(yīng)用，其核心技術(shù)基礎(chǔ)為計算機圖形學(xué)，并由此逐步形成獨立學(xué)科。自20世紀(jì)80年代以來，隨著個人計算機的普及應(yīng)用，圖形處理技術(shù)躍升至全新高度，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍[1]。鑒于手繪動畫對創(chuàng)作者極高的藝術(shù)造詣和繁重的工作負(fù)荷，通常情況下，一部優(yōu)秀的動畫作品從創(chuàng)作到完成需經(jīng)歷漫長的周期，因此近年來二維動畫在市場上的手繪創(chuàng)作主要集中在平面設(shè)計領(lǐng)域，部分設(shè)計師則選擇結(jié)合新媒體技術(shù)來創(chuàng)作三維動畫。隨著三維軟件技術(shù)的成熟演進(jìn)，中國動畫市場誕生了諸如《新神榜·哪吒重生》《新神榜·楊戩》《白蛇2·青蛇劫起》等優(yōu)秀動畫電影作品，以及《中國奇譚》《伍六七》等制作精良的動畫劇集。三維動畫產(chǎn)品在影視市場上的成熟表現(xiàn)，有力提升了中國動畫在國際的影響力，消費者越來越愿意在影視屏幕上欣賞到風(fēng)格各異、制作精良的動畫作品，從而形成了積極的市場氛圍，激發(fā)了創(chuàng)作者的熱情與期待[2]。在某些高質(zhì)量動畫作品的場景創(chuàng)作中，為了追求更強烈的視覺沖擊力和鮮明的創(chuàng)作風(fēng)格，常采用三維軟件模擬出近似二維動畫的效果，將其融入特殊的故事場景。中國傳統(tǒng)的水墨畫風(fēng)以及線條清晰、造型明確的實物風(fēng)景描繪，在特效的輔助下，呈現(xiàn)出了獨具魅力的震撼視覺體驗，動靜之間、色彩與線條的碰撞融合，消解了三維軟件制作可能產(chǎn)生的僵硬感，使三維軟件制作的元素與傳統(tǒng)二維平面效果的不同特質(zhì)有機整合，展現(xiàn)了中國特有的文化自信與新老技術(shù)融合下的傳承與創(chuàng)新。

1.2 高校對三維軟件動畫教學(xué)的高度重視

近年來，隨著計算機軟件及硬件技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字媒體技術(shù)已成為國內(nèi)各大高校普遍推崇的新興專業(yè)，該領(lǐng)域人才缺口較大，市場前景廣闊，就業(yè)形勢喜人，學(xué)生群體對專業(yè)技術(shù)教學(xué)的要求日漸提高，高校的教學(xué)方式與內(nèi)容也因此引發(fā)了社會熱議。在數(shù)字媒體技術(shù)中，三維軟件主要應(yīng)用于動畫的三維建模、紋理貼圖、燈光渲染、鏡頭運用等多個關(guān)鍵動畫制作環(huán)節(jié)。相較于傳統(tǒng)的二維動畫制作手段，采用三維軟件制作的三維動畫具有無可比擬的視覺效果，觀眾從中獲得的視覺反饋更具沖擊力；同時，相比于二維動畫復(fù)雜的制作流程，依托現(xiàn)代計算機軟硬件支持的三維動畫大大縮短了制作周期。對于高校教師而言，三維動畫教學(xué)顯著提高了教學(xué)效率，使得學(xué)生更容易接受動畫制作的相關(guān)知識技能。三維軟件中的卡通材質(zhì)技術(shù)尤其值得關(guān)注，通過塑造豐富的層次感、適當(dāng)舍棄過于逼真的光影效果，減輕三維軟件自帶的材質(zhì)質(zhì)感，轉(zhuǎn)而依賴模型自身的細(xì)節(jié)展現(xiàn)獨特的藝術(shù)風(fēng)格，保持與傳統(tǒng)二維動畫的美感共鳴，在教學(xué)過程中對學(xué)生學(xué)習(xí)動畫制作產(chǎn)生了獨特而深遠(yuǎn)的影響。

1.3 市場需求變化引導(dǎo)動畫制作向用戶觀感傾斜

市場需求的趨勢決定了創(chuàng)作者必須重視產(chǎn)品的創(chuàng)新性和品質(zhì)提升。利用數(shù)字技術(shù)去表現(xiàn)現(xiàn)實生活中景象時，越能還原自然、精細(xì)的程度，畫面便越富有張力，對于場景、人物等物體的表現(xiàn)，創(chuàng)作者不僅要考慮如何制作出符合大眾審美的質(zhì)感，更要精益求精，充分展示出蘊含技術(shù)價值的中華民族美學(xué)內(nèi)涵。隨著新一代國內(nèi)消費群體的崛起，市場上涌現(xiàn)出一批追求高品位、高需求的年輕消費者，他們對于特色鮮明、精致細(xì)膩、引人入勝的動畫產(chǎn)品有著更高的接納度和社會認(rèn)可。在國際動畫市場更加成熟的競爭壓力下，國內(nèi)年輕消費群體更傾向于深入探索和發(fā)掘中國傳統(tǒng)文化藝術(shù)元素在動畫制作中的應(yīng)用，而三維軟件的卡通渲染技術(shù)因其獨特的美學(xué)特性，能更好地結(jié)合中國傳統(tǒng)二維動畫與三維軟件制作手法，展現(xiàn)兼具兩者特點的畫面質(zhì)感。得益于國家政策的大力支持和動畫產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，目前中國動畫產(chǎn)業(yè)正不斷培育出大批人才，并激勵更多的藝術(shù)院校強化三維軟件教育，吸引眾多青少年加入動畫制作的學(xué)習(xí)行列，進(jìn)而有力推動整個動畫產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

2 卡通材質(zhì)渲染技術(shù)的特點及其對教學(xué)的影響

2.1 卡通材質(zhì)助力還原二維手繪表現(xiàn)力

相較于傳統(tǒng)的二維動畫，卡通材質(zhì)能夠在三維動畫中實現(xiàn)與二維動畫的無縫質(zhì)感對接。在二維動畫制作中，面對群體鏡頭、長鏡頭、旋轉(zhuǎn)鏡頭、場景透視連續(xù)變換等復(fù)雜情況，借助三維軟件中的卡通材質(zhì)，能夠生動再現(xiàn)二維動畫的表現(xiàn)力，三維與二維的巧妙結(jié)合非但不會造成不協(xié)調(diào)感，反而能帶來強烈的視覺沖擊和感官體驗?？ㄍú馁|(zhì)可有效地復(fù)原二維動畫的畫面質(zhì)感，彌補三維軟件渲染時可能出現(xiàn)的線條生硬、刻板現(xiàn)象，通過材質(zhì)渲染器等工具進(jìn)行優(yōu)化，提升畫面鏡頭的整體質(zhì)感，使之更為和諧優(yōu)美。相較于直接繪制復(fù)雜物體，三維軟件中的貼圖技術(shù)既保證了創(chuàng)作過程的精確度，又能維系二維畫面應(yīng)有的質(zhì)感。繪畫性作為動畫片魅力的核心要素，是動畫作品保持長久活力的關(guān)鍵所在，唯有秉持繪畫審美的視角來從事三維動畫的藝術(shù)創(chuàng)作，才能準(zhǔn)確把握動畫制作的美感精髓[3]。

2.2 提升畫面品質(zhì)，彰顯特色美術(shù)風(fēng)格

在三維動畫教學(xué)實踐中，許多高校的專業(yè)課程設(shè)置明顯傾向三維領(lǐng)域，過分依賴計算機軟件技術(shù)，而忽視了二維動畫制作過程中基本功的培養(yǎng)[4]。傳統(tǒng)的三維動畫寫實風(fēng)格往往丟失了二維手繪特有的美感。隨著技術(shù)的不斷成熟，卡通材質(zhì)在光影、線條等方面追求細(xì)膩的手繪效果，既保留了二維動畫的特點，又實現(xiàn)了視覺表現(xiàn)的創(chuàng)新突破。依據(jù)渲染器材質(zhì)的特性，針對不同場景和物體進(jìn)行個性化渲染調(diào)整，使畫面呈現(xiàn)出二維手繪般的質(zhì)感，同時還能真實反映出三維場景中光線的折射、反射效果，構(gòu)建出多層次的畫面，這是二維動畫難以企及的特色。三維軟件制作的動畫幀率相比二維動畫也有顯著提升，幀數(shù)由常規(guī)的十二幀、二十四幀增至三十幀甚至四十幀，這使得人物動作更為流暢、鏡頭運動更為飽滿、轉(zhuǎn)場特效更具感染力，場景與人物的刻畫更加細(xì)膩、立體，畫面清晰度亦能得到充分保障。通過恰當(dāng)?shù)募?xì)節(jié)控制，可以模擬出與手繪風(fēng)格相統(tǒng)一的卡通效果。

2.3 縮短教學(xué)過程中的煩瑣制作周期，加快教學(xué)進(jìn)程

傳統(tǒng)的二維動畫制作耗時且勞動強度大，每一幀畫面均需動畫原畫師精心繪制，難以實現(xiàn)大規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。加之二維動畫原畫師對技術(shù)水平的高要求，導(dǎo)致該領(lǐng)域的高水平人才短缺，這對教學(xué)過程也構(gòu)成了影響。三維軟件中的卡通渲染技術(shù)作為一種高效的渲染方式，在三維軟件不斷迭代更新的當(dāng)下，已成功改變了二維動畫的部分制作流程，并預(yù)示著一個更為完善的未來[5]。高校教學(xué)與商業(yè)化動畫制作有所不同，主要目標(biāo)在于提供教學(xué)環(huán)境和讓學(xué)生掌握流程?？ㄍú馁|(zhì)技術(shù)從本質(zhì)上解決了生產(chǎn)效率問題，簡化了教學(xué)過程，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)三維軟件可以快速入門，提高學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)習(xí)流程更加標(biāo)準(zhǔn)化。另外，由于卡通材質(zhì)最終生成的畫面質(zhì)感接近二維質(zhì)感而非三維動畫的逼真立體感，因此在渲染階段進(jìn)一步節(jié)約了制作時間和流程，確保了制作過程的穩(wěn)定性和靈活性。卡通材質(zhì)的運用極大地簡化了傳統(tǒng)手繪制作流程，使學(xué)生能夠迅速投入實際操作練習(xí)中，從而在一定程度上縮短了動畫人才培養(yǎng)的周期。經(jīng)過精心設(shè)計、簡潔明快的卡通風(fēng)格教學(xué)動畫，憑借良好的視覺效果和強大的藝術(shù)感染力，能長時間吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的求知欲望。優(yōu)質(zhì)的教學(xué)動畫不僅融入了教學(xué)內(nèi)容，還在潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生的科學(xué)思維方式，讓他們能在輕松愉快的氛圍中達(dá)成預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)[6]。

2.4 中國傳統(tǒng)二維動畫特點與現(xiàn)代技術(shù)融合，實現(xiàn)傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新

二維動畫所體現(xiàn)的獨特手工繪制藝術(shù)特色因文化差異而使中國傳統(tǒng)的動畫與國外動畫有著顯著區(qū)別。中國動畫風(fēng)格多元、內(nèi)涵豐富，其中傳統(tǒng)連環(huán)畫、剪紙動畫、水墨動畫、木偶動畫等形式均為世界動畫藝術(shù)中獨一無二的存在。它們以其深厚的底蘊與藝術(shù)氣質(zhì)傳播著中華傳統(tǒng)文化的高級審美藝術(shù)。若將中國傳統(tǒng)二維動畫的特點與現(xiàn)代三維軟件技術(shù)相結(jié)合，則有望解決傳統(tǒng)動畫制作的煩瑣難題，從而在作品質(zhì)量和產(chǎn)量上取得雙重提升。在現(xiàn)代科技日新月異的背景下，嘗試運用新的軟件技術(shù)不斷拓展中國傳統(tǒng)二維動畫的內(nèi)涵與精神內(nèi)核，創(chuàng)造出具有深厚文化烙印的動畫作品，這類需要藝術(shù)構(gòu)思與軟件技術(shù)緊密結(jié)合的獨特作品，需要在教學(xué)中不斷引導(dǎo)和探索[7]。當(dāng)前，國內(nèi)高校在這方面的教育教學(xué)尚不多見，二維與三維的結(jié)合，尤其是融入中國傳統(tǒng)文化元素，有助于提升學(xué)生的現(xiàn)代藝術(shù)審美能力，通過運用中國傳統(tǒng)動畫的藝術(shù)表達(dá)手法，在作品中發(fā)揮文化傳播的作用，以更形象、更信息化的方式傳遞中國傳統(tǒng)藝術(shù)文化。在高校教學(xué)過程中，將傳統(tǒng)文化與三維軟件相結(jié)合進(jìn)行再創(chuàng)新，將有力促進(jìn)中國傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新發(fā)展，開辟中國傳統(tǒng)藝術(shù)文化與三維軟件融合的新天地。

3 卡通材質(zhì)在實際應(yīng)用制作中的探討

以三維軟件中的卡通材質(zhì)為核心研究對象，深入剖析其藝術(shù)特點與參數(shù)選擇機制，并以此為基礎(chǔ)，論證教學(xué)案例開發(fā)中卡通材質(zhì)的具體配置策略。依靠卡通材質(zhì)的教學(xué)實踐，改進(jìn)高校學(xué)習(xí)方式，化解教學(xué)過程中的難點問題。本節(jié)將重點聚焦于卡通材質(zhì)在三維軟件中的參數(shù)設(shè)定，為此，建模等前期準(zhǔn)備工作在此不做詳述。

3.1 燈光配置

在Cinema 4D軟件中導(dǎo)入預(yù)先構(gòu)建的模型，在卡通材質(zhì)環(huán)境下，無需追求三維渲染時的寫實照明效果，通常情況下，可根據(jù)畫面特定需求，設(shè)置燈光為“無限光”和“區(qū)域光”。為了強化物體投影的清晰度，突出二維手繪風(fēng)格特點，可以選擇設(shè)置光線追蹤（強度增強），如此一來，投影邊緣將更為銳利可見。

3.2 材質(zhì)編輯器操作步驟

1） 首先創(chuàng)建新的材質(zhì)球，僅啟用發(fā)光參數(shù)，其他所有通道暫時關(guān)閉。根據(jù)模型的實際需求，調(diào)配適宜的顏色，并將不同的材質(zhì)球應(yīng)用于模型，初步可獲得具有扁平化視覺效果的模型，然而其表面細(xì)節(jié)并不理想，還需在渲染設(shè)置中進(jìn)一步調(diào)整參數(shù)以改善細(xì)節(jié)表現(xiàn)。

2） 進(jìn)入渲染設(shè)置界面，選擇“效果”菜單下的“素描卡通”選項，系統(tǒng)將自動生成一個素描材質(zhì)球。在素描卡通的頁面設(shè)置中，勾選“交叉”和“樣條”功能，以便為模型邊緣添加線條，并確保畫面中繪制的樣條得以顯現(xiàn)。在“交叉”選項下將對象指定為“文檔”，這樣一來，模型各連接部位也將生成線條裝飾。

3） 雙擊素描材質(zhì)球以進(jìn)入?yún)?shù)調(diào)整頁面，根據(jù)各模型的獨特性質(zhì)，調(diào)整線條的粗細(xì)、扭曲程度以及顏色等參數(shù)，以改變樣條的樣式，增添手繪般的質(zhì)感。線條粗細(xì)值通常推薦設(shè)置在2～3.5，低于2可能導(dǎo)致線條過細(xì)，超過3.5則可能過于粗重，這些數(shù)值的微調(diào)都將直接影響最終畫面的效果。針對不同物體，應(yīng)分別設(shè)定適合的粗細(xì)數(shù)值。通過調(diào)整“扭曲”參數(shù)中的移開值，控制線條的扭曲強度，一般設(shè)在0.8左右，旨在模擬人工繪制時的自然抖動感，增強卡通材質(zhì)在二維畫面中的質(zhì)感。至于顏色設(shè)置，其作用在于調(diào)整樣條線的顏色，應(yīng)依據(jù)物體特性和整體畫面搭配，傾向于選擇灰度系列色彩，避免過黑或過白導(dǎo)致線條顯得突兀且僵硬。

4） 物體主體可通過之前的發(fā)光通道完成著色，而對于物體投影的處理則需要采取額外的方法。首先，打開地面材質(zhì)球，在紋理選項中選取素描卡通中的卡通紋理。 選定后將該紋理賦予物體表面，此時物體將展示出明顯的高光區(qū)域、過渡色彩以及陰影部分。在調(diào)整陰影參數(shù)時，需移除過渡區(qū)域的顏色，僅保留高光和陰影部分，并關(guān)閉攝像機屬性，開啟燈光與投影功能，確保投影隨燈光方向正確投射于畫面之中。物體投影效果如圖1所示。

投影顏色同樣可在漫射通道中按需調(diào)整。當(dāng)畫面包含多個物體并且需要各自投影時，可以采用快捷方式操作：首先打開地面材質(zhì)球，清除卡通紋理，恢復(fù)至無投影模式；接著再次打開渲染設(shè)置（確保燈光已開啟），選擇多通道渲染，在此模式下增加光照和投影效果。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代數(shù)字媒體技術(shù)的飛速發(fā)展以及軟件硬件設(shè)備的持續(xù)更新升級，二維動畫與三維動畫之間的界限日益模糊。通過多元化途徑，人們學(xué)習(xí)不同的動畫制作技巧，而三維軟件在改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和路徑方面發(fā)揮了重大作用。借助三維軟件中的卡通材質(zhì)技術(shù)，我們完全能夠創(chuàng)作出高品質(zhì)的二維動畫作品，相比于單純的技術(shù)革新，或許更重要的是它對社會學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變、工作流程乃至教學(xué)體系的改善所帶來的深遠(yuǎn)影響?？ㄍㄤ秩炯夹g(shù)有望成為解決動畫產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能問題的有效途徑之一，隨著教育工作者和學(xué)生對學(xué)習(xí)要求的不斷提高，卡通渲染技術(shù)在未來動畫教學(xué)中必將應(yīng)對更多挑戰(zhàn)，為中國動畫行業(yè)的繁榮發(fā)展發(fā)揮積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢玲如.Maya三維技術(shù)在動漫領(lǐng)域立體造型中的應(yīng)用研究[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（2）：139-140.

[2] 梁天昊，柴艷霞.“三渲二” 和二維技術(shù)在動畫制作中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2022（10）：31-35.

[3] 李洪宇.應(yīng)用卡通渲染技術(shù)創(chuàng)作模擬手繪風(fēng)格的CG動畫[J].北京電影學(xué)院學(xué)報，2009（3）：20-25.

[4] 冷艷萍，胡旻.關(guān)于二維動畫與三維動畫技術(shù)有效結(jié)合的探索[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2012，15（5）：139-140.

[5] 代振，曹庭威.3D卡通渲染技術(shù)在2D動畫中的應(yīng)用[J].西部皮革，2018，40（10）：96.

[6] 巫濱，黃美霞.反真實材質(zhì)在三維教學(xué)動畫中的應(yīng)用探索[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，18（3）：94-96.

[7] 林曉陽.中國傳統(tǒng)連環(huán)畫藝術(shù)樣式借助數(shù)字新媒體技術(shù)發(fā)展探析[J].中國傳媒科技，2020（7）：63-65.

【通聯(lián)編輯：唐一東】