三維動(dòng)畫課程中項(xiàng)目教學(xué)法研究

鐘遠(yuǎn)波

(成都大學(xué)美術(shù)學(xué)院，四川成都 610106）

三維動(dòng)畫課程中項(xiàng)目教學(xué)法研究

鐘遠(yuǎn)波

(成都大學(xué)美術(shù)學(xué)院，四川成都 610106）

項(xiàng)目教學(xué)法，就是通過采用實(shí)際項(xiàng)目或虛擬項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)的一種新型的教學(xué)方法。多年來，由于三維動(dòng)畫課程教學(xué)難度較高，新技術(shù)更新較快，兼具教學(xué)和產(chǎn)業(yè)雙重任務(wù)，教學(xué)中一直存在很多問題?，F(xiàn)將項(xiàng)目教學(xué)法引入教學(xué)，能將教學(xué)與實(shí)踐充分結(jié)合，更能培養(yǎng)出三維動(dòng)畫高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型人才，適應(yīng)我國動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

三維動(dòng)畫;項(xiàng)目教學(xué)法;研究

美國對(duì)于計(jì)算機(jī)數(shù)字虛擬化的研究源于上世紀(jì)60年代。三維動(dòng)畫在上世紀(jì)90年代開始起步，由皮克斯唱獨(dú)角戲，新世紀(jì)初開始迅猛發(fā)展，皮克斯和夢(mèng)工場(chǎng)瓜分三維動(dòng)畫市場(chǎng);從2004年開始進(jìn)入了全盛時(shí)期，群雄崛起，華納兄弟、藍(lán)天工作室等與皮克斯、夢(mèng)工場(chǎng)的PDI逐鹿三維動(dòng)畫市場(chǎng)。三維數(shù)字動(dòng)畫技術(shù)，由于其精確性、真實(shí)性和無限的可操作性，目前被廣泛應(yīng)用于影視動(dòng)畫及影視特效、教育、軍事、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，使眾多高校和企業(yè)紛紛加入研發(fā)和教育行列。目前國內(nèi)對(duì)動(dòng)畫人才的培養(yǎng)相對(duì)于美國、歐洲、日本等創(chuàng)作發(fā)達(dá)的國家而言，還非常滯后，國內(nèi)對(duì)動(dòng)畫人才的培養(yǎng)顯得不夠全面，往往只偏向一邊，有些人往往只是掌握了一些通用的工具和長時(shí)間所積累的一些應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)，而缺乏更高層次的技術(shù)開發(fā)和整合能力。究其原因，主要是高校動(dòng)畫專業(yè)對(duì)于三維動(dòng)畫培養(yǎng)定位不準(zhǔn)，培養(yǎng)的學(xué)生缺少項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與市場(chǎng)對(duì)動(dòng)畫人才的期望嚴(yán)重錯(cuò)位。對(duì)于上述原因，本文提出將項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于教學(xué)中，選用MAYA三維軟件進(jìn)行教學(xué)，并將課程教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合，以期培養(yǎng)出符合市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)所需的動(dòng)畫專業(yè)人才。

一 項(xiàng)目教學(xué)的目的

人的眼睛會(huì)產(chǎn)生視覺暫留，對(duì)上一個(gè)畫面的感知還末消失，下一張畫面又出現(xiàn)，就會(huì)有動(dòng)的感覺。我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)觀看一系列相關(guān)聯(lián)的靜止畫面時(shí)，就會(huì)將其視為連續(xù)的動(dòng)作，動(dòng)畫就是基于人的視覺暫留原理來創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)圖像。好像賦予角色以生命，稱之為“生命的幻象”。三維動(dòng)畫是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展而出現(xiàn)的一門動(dòng)畫藝術(shù)形式，它是通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建出的一個(gè)三維數(shù)字虛擬世界，創(chuàng)作者在這個(gè)虛擬世界中根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立一些角色、場(chǎng)景和道具等，并根據(jù)動(dòng)畫基本規(guī)律，對(duì)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)畫參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，電腦自動(dòng)記錄并生成中間幀，制作出角色的動(dòng)態(tài)，最后進(jìn)行渲染生成具有運(yùn)動(dòng)感的特定情境的畫面。

三維動(dòng)畫制作是動(dòng)畫專業(yè)的一門重要課程，也是對(duì)前期先修的視聽語言、角色造型設(shè)計(jì)、場(chǎng)景設(shè)計(jì)、劇本與分鏡頭創(chuàng)作、原動(dòng)畫及運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三維軟件基礎(chǔ)等課程的一次檢查和總結(jié)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)之前要進(jìn)行充分討論，確定是引入實(shí)際項(xiàng)目還是虛擬項(xiàng)目，然后根據(jù)學(xué)生的興趣和專業(yè)能力進(jìn)行3－5人的編組，每個(gè)組最終要完成一個(gè)獨(dú)立的動(dòng)畫項(xiàng)目。在先修的課程中，要完成動(dòng)畫劇本、角色、道具及場(chǎng)景的設(shè)計(jì)。在動(dòng)畫制作課程中，就是根據(jù)前期設(shè)計(jì)進(jìn)行模型的創(chuàng)建，材質(zhì)的制作，骨骼綁定和調(diào)節(jié)動(dòng)畫等。項(xiàng)目教學(xué)法就是“通過實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。”［1］使學(xué)生在實(shí)踐操作過程中，更加系統(tǒng)地熟悉三維動(dòng)畫的制作，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二 三維動(dòng)畫制作流程簡述

三維動(dòng)畫制作是技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，所以，學(xué)習(xí)者必須要了解并熟悉整個(gè)三維動(dòng)畫制作的工作流程。高效率的工作流程不僅能充分發(fā)揮數(shù)字動(dòng)畫的制作優(yōu)勢(shì)和技術(shù)特點(diǎn)，還能夠提高制作效率。

三維動(dòng)畫制作流程包括前期策劃、中期制作、后期特效及剪輯合成三個(gè)部分。前期制作主要根據(jù)劇本進(jìn)行前期概念設(shè)計(jì)(角色、場(chǎng)景、道具等）、分鏡頭腳本設(shè)計(jì)。中期進(jìn)行3D故事板(Layout），角色、場(chǎng)景、道具建模、材質(zhì)及骨骼蒙皮動(dòng)畫制作;后期進(jìn)行燈光、攝影、分層渲染/合成;最后進(jìn)行配音、配樂、剪輯合成出一部完整的動(dòng)畫影片。三維動(dòng)畫是以計(jì)算機(jī)軟件為制作工具，綜合文學(xué)、藝術(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電影藝術(shù)等多種學(xué)科;制作過程中需要團(tuán)隊(duì)合作，大膽創(chuàng)新和艱苦的勞動(dòng)。

三 項(xiàng)目教學(xué)的步驟及制作過程

當(dāng)給學(xué)生確定制作項(xiàng)目后，就要要求學(xué)生制定一個(gè)詳細(xì)的工作計(jì)劃，因?yàn)檎麄€(gè)項(xiàng)目的制作，不可能在教學(xué)課時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生必須利用課余時(shí)間完成每一階段的工作任務(wù)。

1．三維動(dòng)畫中期工作

在先期課程中，分鏡頭劇本、角色、道具、場(chǎng)景的設(shè)定都已解決，本課程直接進(jìn)入中期制作，中期主要包括3D故事板(Layout），角色、場(chǎng)景、道具建模，材質(zhì)、骨骼蒙皮動(dòng)畫制作四個(gè)部分。

(1）3D故事板(Layout）就是用三維粗模根據(jù)劇本和分鏡故事板制作出Layout(3D故事板）。其中包括軟件中攝像機(jī)機(jī)位運(yùn)動(dòng)及擺放安排、基本動(dòng)畫、鏡頭內(nèi)容及時(shí)間定制等。電影是由鏡頭組成的，動(dòng)畫片同樣也由若干鏡頭組成，若干鏡頭組成一個(gè)情節(jié)片斷，若干情節(jié)片斷組成一個(gè)場(chǎng)景，若干場(chǎng)景組成一個(gè)段落，若干段落組成一部動(dòng)畫片。3D故事板為后面動(dòng)畫角色、場(chǎng)景及動(dòng)畫提供參考或依據(jù)。

(2）模型的創(chuàng)建是三維動(dòng)畫制作的基礎(chǔ)。創(chuàng)建模型時(shí)根據(jù)前期設(shè)定進(jìn)行制作。MAYA軟件建模的方法有三種，即NURBS(曲線）建模、Subdivision Surface(細(xì)分曲面）建模、Polygon(多邊形）建模。NURBS曲線建模制作表面光滑有弧度的物體時(shí)比較方便。例如汽車、海洋生物、飛機(jī)、杯具等。缺點(diǎn)是uv問題，不好畫貼圖，但可以轉(zhuǎn)化為Polygon多邊形和Subdivision Surface細(xì)分曲面模型。Polygon多邊形建模制作表面有大塊平面、有棱角又有很多小細(xì)節(jié)的模型比較好。例如人物、動(dòng)物、怪物、山、行星、樓房、軍艦、坦克等。缺點(diǎn)是表面不夠平滑，要想平滑必須增加面數(shù)，但又耗費(fèi)資源影響速度。Subdivision Surface細(xì)分曲面建模效果很好，但由于層級(jí)過多，所以不常用。

在實(shí)際制作動(dòng)畫的角色、場(chǎng)景、道具等模型時(shí)，常用NURBS曲線和Polygon多邊形進(jìn)行建模。在建模時(shí)需注意幾點(diǎn):首先要嚴(yán)格按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行模型制作;其次盡量用最少的線對(duì)模型進(jìn)行合理的布線，并且為了調(diào)動(dòng)畫盡量使用四邊面;最后就是在模型建好后，要?jiǎng)h除所有物體的歷史記錄，以提高電腦的運(yùn)行速度。

(3）給模型賦材質(zhì)有兩種方式，一種是在材質(zhì)編輯器里給Polygon(多邊形）模型賦各種材質(zhì)。可以對(duì)材質(zhì)的顏色、高光、透明度、凹凸效果、自發(fā)光等屬性進(jìn)行調(diào)節(jié)。另一種是把復(fù)雜的Polygon(多邊形）模型分UV，再將UV表面進(jìn)行unfold展平，然后導(dǎo)入到Photoshop軟件中對(duì)展開生成的圖片進(jìn)行繪制，形成貼圖材質(zhì)，在繪制時(shí)根據(jù)要求描繪出對(duì)象的特征和細(xì)節(jié)，最后在材質(zhì)編輯器里把繪制好的貼圖材質(zhì)賦予模型。

(4）角色要運(yùn)動(dòng)，要達(dá)到生動(dòng)、逼真的效果，就需要對(duì)它添加骨骼，然后進(jìn)行綁定和蒙皮。骨骼技術(shù)是動(dòng)畫制作較難的技術(shù)。在動(dòng)畫制作、動(dòng)態(tài)仿真等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。只有使用骨骼技術(shù)，才能制作出更高級(jí)別的動(dòng)畫作品。當(dāng)模型創(chuàng)建好后，使用Joint Tool(關(guān)節(jié)工具）為角色模型創(chuàng)建一套骨骼，然后對(duì)骨骼創(chuàng)建動(dòng)力學(xué)(FK為前向動(dòng)力學(xué)，是對(duì)每個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的控制，IK為反向動(dòng)力學(xué)，是控制關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的位置和方向），以對(duì)骨骼進(jìn)行定位和設(shè)置動(dòng)畫。最后建立一些控制器控制關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)檢查無誤以后，就可以使用Skin(蒙皮工具）進(jìn)行蒙皮綁定(柔性蒙皮、剛性蒙皮）。

當(dāng)對(duì)骨骼進(jìn)行蒙皮綁定后，骨骼就能夠控制角色模型的運(yùn)動(dòng)并設(shè)置動(dòng)畫。但還需要對(duì)骨骼所影響的模型表面點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重調(diào)節(jié)，使骨骼能正確影響相應(yīng)的模型表面。調(diào)節(jié)動(dòng)畫時(shí)主要是設(shè)置動(dòng)畫關(guān)鍵幀，是對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)角色模型與骨骼綁定并刷好權(quán)重后，所有的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)等修改都是由控制器來控制完成，所以在調(diào)節(jié)動(dòng)畫時(shí)，在此環(huán)節(jié)中根據(jù)分鏡頭腳本設(shè)定好的鏡頭和時(shí)間，進(jìn)行符合運(yùn)動(dòng)規(guī)律和時(shí)間的動(dòng)畫調(diào)節(jié)，并在每一個(gè)關(guān)鍵幀時(shí)都要對(duì)控制器進(jìn)行關(guān)鍵幀記錄。

2．三維動(dòng)畫后期制作

三維動(dòng)畫后期主要進(jìn)行燈光、攝影及分層渲染/合成。

(1）燈光是為三維場(chǎng)景提供照明作用，表現(xiàn)場(chǎng)景的基調(diào)和氣氛?？梢詮奈矬w內(nèi)部、外部或采用其他方式照亮場(chǎng)景。燈光在動(dòng)畫中的表現(xiàn)風(fēng)格可分為寫實(shí)性動(dòng)畫燈光和卡通類動(dòng)畫燈光。寫實(shí)性動(dòng)畫燈光，就是在人物造型、質(zhì)感表現(xiàn)、角色動(dòng)作、場(chǎng)景制作、燈光氣氛的處理等方面的燈光處理盡量接近實(shí)拍電影中光的處理方法。浪漫主義動(dòng)畫燈光強(qiáng)調(diào)光色的對(duì)比、協(xié)調(diào)，營造的畫面色彩單純、唯美、透氣，忽略物體的真實(shí)受光情況?？ㄍ惐憩F(xiàn)動(dòng)畫源自于日本卡通漫畫的表現(xiàn)手法，燈光模式比較固定，強(qiáng)調(diào)畫面自身光的協(xié)調(diào)性，不太考慮光的來源。

燈光主要設(shè)置為主光源、輔助光和背景光。在場(chǎng)景中，主光源通常是主要的照明光源，應(yīng)該首先放置，一般放在四分之三的位置。在場(chǎng)景中往往投射出最深、最清晰的陰影。輔助光用來填充場(chǎng)景的黑暗和陰影區(qū)域，并向不能被主光源直接照射的邊角光線進(jìn)行一些補(bǔ)充。為場(chǎng)景提供景深和逼真的效果。補(bǔ)充光還可以放置在關(guān)鍵光相對(duì)的位置，用以柔化陰影。背景光通常作為“邊緣光”，通過照亮對(duì)象的邊緣將目標(biāo)對(duì)象從背景中分開。它經(jīng)常放置在四分之三主光源的正對(duì)面，它對(duì)物體的邊緣起作用，引起很小的反射高光區(qū)。場(chǎng)景中的燈光與真正的燈光不同，它需要在渲染時(shí)間上多花功夫，燈光設(shè)置越復(fù)雜，渲染所花費(fèi)的時(shí)間越多，燈光管理也會(huì)變得越難。

(2）傳統(tǒng)攝影機(jī)有推、拉、搖、移、跟、升、降等，三維軟件的攝影機(jī)主要模擬鏡頭運(yùn)動(dòng)，在制作中可以為攝影機(jī)設(shè)置關(guān)鍵幀動(dòng)畫，也可以把攝影機(jī)設(shè)置為路徑動(dòng)畫或多機(jī)位攝影。也可以實(shí)現(xiàn)景深、運(yùn)動(dòng)模糊等效果。

(3）當(dāng)動(dòng)畫制作完成后，就要進(jìn)行渲染輸出，以便其他軟件或媒介能夠接收或編輯。可以渲染輸出AVI視頻文件，也可渲染輸出序列圖片。在動(dòng)畫制作時(shí)，分層渲染是我們常用的渲染方式，一方面是為后期合成提供更易控制畫面效果的素材，如減弱陰影、物體遮擋、高光特效等，另一方面是加快計(jì)算機(jī)渲染速度，提高工作效率。還可通過分層渲染設(shè)置，對(duì)場(chǎng)景中不同的物體選用不同的渲染器，如使用MayaSoftware(Maya軟件渲染器）渲染人物的頭發(fā)光影，使用MentalRay渲染器渲染人物3s材質(zhì)特效的皮膚質(zhì)感及具有反射折射類物體的逼真質(zhì)感。

結(jié) 語

每個(gè)項(xiàng)目組在教學(xué)中完成自己的工作任務(wù)，在每個(gè)工作階段結(jié)束后，教師都要對(duì)工作情況進(jìn)行評(píng)估和總結(jié)，檢查是否達(dá)到了階段性要求，每一階段任務(wù)要充分完成后，才能進(jìn)行下一階段的制作，目的就是要給學(xué)生壓力，保證項(xiàng)目質(zhì)量。通過項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生積極地參與到教學(xué)中，能完成一個(gè)實(shí)實(shí)在在的動(dòng)畫作品，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能引導(dǎo)學(xué)生最大限度地掌握動(dòng)畫所急需的行業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，提高我校動(dòng)畫專業(yè)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭力。

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［1］徐沁．現(xiàn)代企業(yè)管理:理論與應(yīng)用［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2010．

［2］李煥翱，羅凱婷．項(xiàng)目教學(xué)法在三維動(dòng)畫短片設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用［J］．中國電力教育，2011(35）．

［3］何凡．三維動(dòng)畫制作流程的重要性［J］．美術(shù)大觀，2012(12）．

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1004－342(2013）05－100－03

2013－07－03

鐘遠(yuǎn)波(1972－），男，成都大學(xué)美術(shù)學(xué)院教授，美學(xué)碩士。