透過三維動畫片解析三維動畫技術的發展

[摘要] 縱觀近三十年的三維動畫片，三維動畫技術從最初幾分中的簡單動作到現在數小時的復雜運動，從最初的人偶模型到現在真人的完美刻畫，從最初的簡單畫面效果到現在復雜完美的動畫特效，動畫技術在這三十年中不斷尋求突破。隨著計算機技術的不斷發展，三維動畫技術將會接受新的挑戰，并且實現學科交叉和融合，為我們帶來更多的視覺享受和體驗。

[關鍵詞] 三維動畫片 三維動畫技術 前瞻

doi:10.3969/j.issn.1002-6916.2012.02.013

一、引言

三維動畫近年來在人們日常交流和媒體中被提及的頻率越來越高。從《玩具總動員》到《玩具總動員3》，觀眾對三維動畫的熱情逐步升溫。觀眾對三維動畫片的態度也從驚嘆到對如何制作產生了濃厚的興趣。

二、三維動畫技術的發展歷史

三維動畫技術是從20世紀70年代產生的，但是當時并不是用來制作動畫片的，而且當時這一技術處于初始狀態所以并沒有引起人們的注意。1982年，迪士尼推出了基于電腦技術的《電子世界爭霸戰》。不幸的是，當時的技術還處于摸索階段。片子的技術意義遠大于可看性。

三維動畫的發展得益于計算機技術的發展。皮克斯一直走在這一技術的最前沿，它的前身是工業光魔公司的一個電腦動畫制作部門，當時由于工業光魔公司自身的原因以高價把這一部門賣給了蘋果電腦的創始人喬布斯，由此開始了它的創作之旅。由始至今，皮克斯已經為我們獻上30余部動畫作品，每一部動畫作品的誕生都會讓觀眾眼前一亮，無論技術方面還是藝術方面，皮克斯都會都會給我們帶來全新的視覺享受。

三維動畫技術的發展大致分為四個階段：

第一個階段是1982——1989年，這個階段為三維動畫技術的探索階段，這一時期的三維動畫片主要是以實驗性的三維動畫短片為主，這一階段的作品有《電子世界爭霸戰》、《頑皮的跳跳燈》、《錫兵小將》等等。

第二個階段是1995——2000年，這個階段為三維動畫技術的初步發展階段，這一階段的作品以皮克斯、迪斯尼還有夢工廠的作品為主，皮克斯開始制作三維動畫長片，《玩具總動員》是1995年有皮克斯制作迪斯尼出品發行的第一部三維動畫電影，這部電影被稱為“繼《米老鼠》賦予動畫片聲音，《白雪公主》賦予動畫片色彩后，動畫技術的第三次飛躍——賦予動畫片3D!”這是三維動畫的一個新的歷史階段。這一階段的作品有《棋逢敵手》、《蟲蟲危機》、《小蟻雄兵》等等。

第三個階段是2001——2003年，這個階段為三維動畫技術快速發展的階段，這一階段各個動畫公司的動畫技術日漸成熟，在原有的動畫技術基礎上不斷開發新的動畫技術。比如在《怪物公司》中，他們開發的毛發模擬器和Fizt等技術。觀眾也從這個時期開始對三維動畫技術逐步接受和喜愛，為下一階段的發展打下了良好的基礎。這一階段的作品有《怪物公司》、《怪物史瑞克》、《海底總動員》等等。

第四個階段是2004至今，這個階段為三維動畫技術的全盛時期，這個時期涌現出大批的優秀三維動畫，并且開創了一個新的觀影技術——3D立體觀影技術。這個時期的三維動畫技術不單單局限運用于三維動畫片中，還廣泛的應用于真人電影和廣告當中。這一階段的作品有《汽車總動員》、《冰河世紀》、《功夫熊貓》、《飛屋環游記》等等。

三、三維動畫技術的應用發展

三維動畫技術主要包含四個部分：造型、運動控制（動畫）、著色處理還有渲染輸出。這幾個部分基本體現了三維動畫片的制作過程。

1、造型

三維動畫片制作的首要的步驟就是進行三維建模，動畫片中的各種形態的動物、植物、卡通人物和景觀，需要利用各種建模方法對其進行塑型。建模的方法也隨著科學技術的發展越來越多元化，由初期的只能進行簡單的模型造型到現在可以塑造出各種復雜高精模型。在《安德烈與威力的冒險》中，片中的角色都是利用基本幾何形狀進行拼接組合制作的幾何模型，安德烈的人物模型基本是由幾何模型構成，頭部是圓形，身體多為圓柱形，片中蜜蜂的模型大都由圓形和橢圓形構成，模型的構造相對粗略。在《紅色的夢》中對片中主角的模型刻畫就相對的細致了，模型不再是由簡單的幾何形體來組成，而是由兩個造型之間進行布爾運算來產生新的幾何模型。在《紅色的夢》和《錫鐵小兵》中進行了人物模型的嘗試，但是模型刻畫的不到位、不夠真實，這正是由于當時動畫技術的限制。到了今天，我們所看到的三維動畫影片中，片中的角色不論是人物、動物、自然景觀的三維建模都相當的到位和成熟，不僅僅是由簡單的幾何形體組成的造型，而是由更為復雜的運算方式和塑造方法來構成三維模型，如：《料理鼠王》中人物、動物角色的刻畫；《超人總動員》中超人一家夸張而不虛假的人物造型都給我們帶來了美好的視覺享受。

2、運動控制（動畫）

運動控制是整個三維動畫的核心所在，三維動畫從誕生至今一直在探索和研究如何使片中角色的運動更加的流暢自如、生動真實。在傳統二維動畫創作過程中，片中角色的動作需要動畫師一幀一幀的畫出來，但是三維動畫片的誕生，大大節約了這一環節的勞動力，動畫師只需要設置關鍵幀的動作，計算機會自動計算出中間動畫。在三維動畫的初期，動畫片中角色的動作比較生硬，如：《紅色的夢》中小丑的動作比較單一、生硬，但是在《許愿池》中，片中人物的動作就相對流暢和自如，人物動作也更加符合人的生理構造和物理學原理。在《超人總動員》中，片中角色的一系列夸張和變形的動作，雖然不符合現實，但是在我們看來卻非常的合理，而且這部動畫片是皮克斯第一部動作類動畫電影，是動畫技術發展的一個里程碑。除了人物動作外，片中角色的面部表情也是一大技術難題，我們的面部表情是有我們面部無數條神經線控制的，一點點細微的表情可能就會牽動很多面部肌肉神經，所以在三維軟件的學習中，面部表情的制作是最難的一個環節，我們現在的動畫技術已經發展到可以控制和模仿人類最細微的表情，甚至可以把這些表情添加到卡通形象身上，這在動畫技術誕生的初期是無法想象的。

3、著色處理

色彩分為兩種，一種是物體原本的顏色，另一種是周圍環境賦予它的顏色。在三維動畫技術中，為了模擬出自然界中物體的真實材質感，三維電腦動畫畫面著色技術從三個方面定義模型的色彩特征：色彩、紋理模型及屬性。除定義幾何物體的色彩外，還需定義光的色彩和類型。

在最初的三維動畫片中，片中人物和靜物的材質不夠明確，人物身上的衣物不會隨著人物的運動變形，體現不出衣物的柔軟，在《錫鐵小兵》中，嬰兒的紙尿褲不會附合人物的運動，材質僵硬，但是到了《棋逢高手》中老人的衣襟就會隨著老人的動作而擺動，再到《怪物公司》中，角色身上的毛發根根如絲，三維動畫片中的材質一步步的趨于真實。

4、渲染輸出

做完模型刻畫、運動控制、賦予模型材質之后，接下來就要把這些動畫渲染輸出，渲染器的出現使得三維動畫片中人物、動物、植物、靜物的質感更加趨于真實，動畫片的氛圍更加的濃烈和成熟。從《紅色的夢》中夜晚雨滴的落下到《玩具總動員》中架子上的灰塵顆粒，再到《饑餓的鼴鼠》中，汽車經過所揚起的灰塵，可以看出三維動畫渲染技術的進步與發展。

四、三維動畫技術的發展前瞻

縱觀近三十年的三維動畫片，我們可以看出三維動畫技術在這三十年的飛速發展，從最初幾分中的簡單動作到現在數小時的復雜運動，從最初的人偶模型到現在真人的完美刻畫，從最初的簡單畫面效果到現在復雜完美的動畫特效，動畫技術在這三十年中不斷尋求突破。三維動畫技術未來的發展將會使得片中的事物越發的接近現實世界甚至是超現實，實現人們對美好事物想象的展示和未來世界的暢想。隨著計算機技術的不斷發展，三維動畫技術將會接受新的挑戰，并且實現學科交叉和融合，為我們帶來更多的視覺享受和體驗。

參考文獻

[1]彭國華.淺析三維影視動畫中的數字技術[J].電影評介.2009

[2]肖億立.三維電腦動畫技術概論[J].硅谷.2009

[3]黃蔓如.三維動畫技術淺談[J].影視技術.2004

作者簡介

沈浩，男，1970年生，四川成都人，副教授，學士，現任設計與藝術學院動畫系副主任、設計與藝術學院實驗室主任，主要研究方向為動畫、工業設計。

李文靜，女，1986年生，山西祁縣人，在讀碩士研究生，現就讀于陜西科技大學設計與藝術學院，主要研究方向為動畫。