電影及動畫中計算機圖形學的應用

王 喆 孫 健 高 雪

（秦皇島職業技術學院，河北 秦皇島 066100）

電影及動畫中計算機圖形學的應用

王 喆 孫 健 高 雪

（秦皇島職業技術學院，河北 秦皇島 066100）

計算機圖形學的發展歷史較短，并且計算機技術發展非常快，逐漸的計算機制作電影動畫便成為了計算機應用的一個重要體現，同時也成為了計算機圖形學主要研究的課題。對此，現對計算機動畫的原理和分類進行分析，同時研究計算機圖形學在電影動畫中的應用和創新。

電影；動畫；計算機；圖形學；應用

伴隨著數字圖像的應用，將計算機圖形學慢慢推到了一個較高的研究領域，同時對其研究也十分成功。目前計算機圖像技術處理的環境主要為三維以及二維，在計算機圖形學應用和發展的整個過程，電影動畫可以說是最具有實用性和震撼力的，其不僅拓寬了大眾的視角，也給計算機圖形學增添了更具有生命力的血液，使得自然界一切美好的事物均可以通過計算機來表達出來。

一、關于計算機圖形處理電影動畫的分類

計算機圖形處理電影動畫主要是將電影藝術和計算機圖形學有機地結合在一起，并且相互促進發展。計算機圖形處理便是其最佳的產物，計算機圖形圖像的迅猛發展和軟硬件的高速發展促進了計算機圖形學的改革和進步。計算機電影動畫技術將畫面、圖形以及圖案以某種特殊的方式出現在屏幕上，并按照相關指令在屏幕上進行變換、移動、多方位變化等，使圖形在計算機屏幕上開始進行一些動態轉換。電影動畫可以稱之為是運動中最重要的藝術之一，并且電影動畫的主要表達形式就是運動畫面，運動的表現方式幫助了三維以及二維動畫的快速發展。在動畫電影中，三維電影動畫和二維電影動畫是表達電影動畫的主要形式。

二、計算機圖形處理電影動畫的原理

（一）二維電影動畫

傳統的電影卡通動畫的數目是比較多的，每一個圖片的高速轉換就可以實現連續播放的效果，每個畫面都是用來表示運動物體在某一瞬間的定格過程，依靠觀看者在大腦中的瞬間視覺感來感受運動視覺感受。傳統的電影卡通動畫都是先畫出開頭和結尾，緊接著在中間插入一些關鍵圖片，繼而開始生成一系列的畫面。計算機二維電影動畫的最大特點便是展現平面圖形，而平面圖形促進了傳統動畫的發展，在其制作過程中，主要是利用計算機的一些特殊算法將計算機圖形在屏幕上進行變色、變形和移動，從而表達傳統電影動畫的最佳效果。

世界上使用最多、最受歡迎的二維動畫系統動畫制作軟件便是AMMO，其是由英國Cambridge Animation公司開發。AMMO為計算機圖形設計者提供了非常靈活的調整面板、修改顏色和顏色模板工具，而這些工具可以幫助二維電影動畫的前期制作和后期制作完美結合。AMMO不是最專業的二維電影動畫制作軟件，但它靈活性非常強，可以利用軟件內部的特有環境將三維電影動畫和二維電影動畫有機地結合起來。

AMMO通常是用于二維電影真實場景和動畫的結合，20世紀由喬丹主演的《空中大灌籃》體現的便是三維電影和二維電影真實場景結合的效果。AMMO軟件在制作過程較為繁瑣，不僅要有最先進的高清掃描儀，而且還要有面向動畫設計的最佳工作平臺，這樣高清掃描儀掃描過的畫稿幾乎保留了動畫設計者動畫圖片中所有的細節和線條，并且AMMO軟件上的一些上色軟件為繪圖畫提供了最佳的自動線條封閉和自動上色的功能，同時還可以將軟件中的顏色模型編輯器集合在一起，提供調色板種類和沒有數目限制的顏色數量。三維動畫中的一些燈光效果和陰影是很難轉換為二維電影動畫的，但AMMO軟件卻可以將這些困難解決掉。例如，拍攝的攝像頭的移動過程、畫面的模糊處理、動畫的燈光效果、波紋起伏過程以及物體陰影面積的轉換過程等均可以用二維電影動畫、三維電影動畫和動畫實拍進行簡單合成處理，并且這些可視化場景圖只需要讓動畫設計師在軟件內操作幾個簡單步驟就可以了。這樣一來便促進了計算機二維電影動畫的發展和工作效率的提高。

（二）三維電影動畫

三維電影動畫主要是表示立體的圖形，三維電影動畫的制作過程比較像拍電影的實際場景。在三維圖像制作過程中，最先確定的便是攝像對象所要擺放的位置以及動畫制作者規定其運動的軌跡等，并根據這個軌跡進行多方位的拍攝，同時制作者還要注意燈光效果的妥當安排，攝影機可以根據拍攝內容設定移動方向或是布置在指定位置上，最后依靠計算機圖形算法來計算攝影機的動態圖像效果。三維電影動畫制定過程中，首先需要考慮創建的模型結構，再者是讓這些物體在整個空間當中運動起來，如旋轉物體、物品位置移動、多顏色變化以及一些圖形變化的制作手段。最后通過打燈光等多種特效手段制成栩栩如生的動畫畫面。計算機三維電影動畫數據都是在計算機內部自動生成的，沒有經過外部的任何處理。

MAYA是由美國Autodesk公司研究開發的世界上最頂級的三維電影動畫制作軟件，其靈活性非常好，可以現學現用、制作效率極高，渲染真實感較強，被稱為電影歷史上最頂尖的制作軟件。MAYA軟件主要應用于電影動畫前期的制作，而Houdini軟件則是應用于三維動畫的結合，Houdini被稱為電影特效魔術師軟件，由美國Side Effects Software公司開發，是創建高級電影動畫效果必用的制作軟件，因為其不僅具有跨平臺的能力，更有跨公司產品線的能力，Houdini Master給一些三維動畫制作家提供了最佳的操作平臺和空前的操作能力。MAYA和Houdini對于計算機圖形制作者來講只是計算機三維電影動畫制作工具，并不具有難度，多方面使用MAYA和Houdini是為了讓操作者對界面更加熟悉而已。實際上MAYA、Houdini與其他應用軟件不一樣，確切地說更像是操作系統或者是近期開發的SDK。

三、結語

我們可以清楚地知道電影動畫制作技術的復雜程度，只要找到優化數據結構的算法和容量儲存、最佳的交互方式、各種算法的高效實現以及各類專用軟件的實現，就可以將計算機圖形學理論方案和其軟件更好地應用到電影動畫制作中。

［1］ 盧景峰.三維動畫技術在二維動畫中的應用探討［J］.現代計算機（專業版），2014（07）：59-62.

［2］ 任群.關于計算機動畫運動生成方法及原理研究［J］.德州學院學報，2014（02）：67-69.

TP391.41

A

1674-8883（2015）20-0248-01

王喆（1983—），女，河北秦皇島人，研究生，講師，主要從事藝術設計與計算機輔助設計研究。