基于真實感圖形生成技術的三維偶動畫創作探索

周雪+李颯

摘 要 制作定格偶動畫的成本要遠高于三維動畫，同時定格偶動畫的角色表情和鏡頭設計在靈活性和精準度方面都遜于三維動畫。但由于是實拍獲得，定格偶動畫的材質和燈光的審美真實度遠高于三維動畫。本研究將在計算機三維軟件環境中實現定格偶動畫效果。首先，力求以此方式突破傳統定格動畫在鏡頭表現力、角色表演力、制作流程、制片成本等方面的局限；其次，在三維環境中，基于真實感圖形生成技術，力求實現更為貼近實拍效果的角色材質和場景燈光。

關鍵詞 三維偶動畫；定格動畫；真實感圖形生成技術

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）16-0043-02

1 定格動畫的特點與局限性

電影攝影藝術中的定格動畫藝術起源較早，如今已經有百余年的歷史。在這一百年中，定格動畫藝術已經十分成熟，并形成成熟的藝術語言。定格動畫取材于自然界中的萬事萬物，將拍攝成的畫面按照每秒24格的速度進行放映，傳達“動畫”的精髓以及所包含的意義，具有極高的創造性魅力。

定格動畫的拍攝與傳統動畫完全一樣——逐幀拍攝。目前行業內使用的拍攝環境都由云臺、軌道、拍攝軟件構成。攝像師在拍攝軟件中控制動畫軌道和攝像機，動畫師配合分拍攝表調試動作，多人搭配，逐步完成鏡頭的拍攝。在各鏡頭單獨拍攝完畢后，將所有鏡頭統一導入后期軟件中進行最后的剪輯。

因為以上制作技術要求，導致定格動畫獲得特有的鏡頭感。通常因為需要微距拍攝或者利用鏡頭光圈弱化背景來增加場景層次，于是定格動畫就有了一種類似移軸效果的視覺感受。角色的動作受材料的影響，在調試過程中會產生很多微妙的隨機效果，這一點是傳統二維手繪動畫很難做到的，而卡通化、夸張化的角色設計也讓影片整體增添很多趣味。

傳統定格動畫除了上述優點之外，也存在很多不足之處，比如制作周期較長、制作的成本較高、制作的工藝比較復雜，其傳統的實物擺拍方式在畫面表現上也存在一定的不足。隨著計算機技術、電子技術、計算機視覺及圖像技術的發展，使計算機軟硬件的性能不斷完善，真實感圖形生成藝術和三維動畫技術也得到飛速發展。對于動畫創作者來說，動畫影片不只是追求畫面感和故事情節性，觀眾對畫面三維效果和畫面的質量也提出更高的要求，使動畫的視覺效果不斷豐富，不斷滿足觀眾的視覺需求已經成為眾多動畫影片的追求。這就使得利用三維技術手段呈現定格畫面效果的設想能夠實現，并且在成本及靈活度的優勢下，成功拓寬了動畫呈現效果的固定技術手法。

本研究將運用三維技法，提升定格化風格在鏡頭、場景、角色、道具等發面的審美表現力。并且基于真實感圖形生成技術，在三維環境中探索如何完美呈現偶動畫在材質、燈光、色彩等方面的審美真實性。最后通過實踐驗證及制作方式的對比，探索偶動畫制作流程的優化途徑和制片管理的最優方式。

2 三維偶動畫的概念設定

傳統定格動畫是由黏土偶、木偶或混合材料的角色制成，通過逐格地拍攝對象，然后使之連續放映，從而產生靈動的動畫角色。三維偶動畫是本研究團隊自創的概念，是指基于真實感圖形生成技術加之采用三維技術手段來達成的定格偶動畫的畫面效果，并且可以通過此種方法，降低成本，提高制作效率，優化制片流程。

3 三維偶動畫的實現方式

定格動畫因為其真實的燈光及材質，所以擁有淳樸、原始、色彩豐富、自然等特殊的畫面效果。使用三維模擬定格效果，最難解決的就是三維模型的真實性始終與真實拍攝的素材有一定的距離，降低了影視作品的畫面感。造成這種現象的原因是多方面的，比如模型的細節、材質及光線等。為了增強作品的畫面感，很多研究者提出相應的解決方法，但是這些方法的實施效果都不太理想。傳統意義上給模型賦予材質的方法很多應用在建筑裝飾效果圖設計中，并沒有體現出物體的真實性實質，從而導致這樣的材質不能達到電影級的標準。為此，本文提出解決方案，可以增強三維模型的真實性。實現三維偶動畫的關鍵在于使用三維手法表現定格效果，其技術難點體現在三維材質和燈光效果的實現。

三維偶動畫材質的表現

1）材質的貼圖紋理是調好一個成功的三維仿真材質的關鍵，在制作定格動畫真實場景的情況下，更多地依賴數碼設備進行現實采樣，從真實的物體上取材的紋理真實度會在三維材質上尤其明顯，顏色貼圖要多控制色彩的校正。在顏色貼圖中還有一個重要的原則，就是注意物體的光線損失（不完全反射），這種能量的損失是最自然的狀態。

2）任何物體的表面都不會是絕對光滑的，而三維物體本身是絕對光滑的，這是由軟件本身程序決定的，位移貼圖就是用來解決三維物體的凹凸問題的。位移貼圖的效果和移位修改的效果基本相同，貼圖的黑色區域產生凹下的效果，白色的區域產生凸出的效果。位移貼圖和移位修改的區別在于，移位修改實際改變了物體的形狀，因而會增加系統的計算負擔，降低計算速度；而移位貼圖只在渲染時才改變物體的形狀，因而不會增加系統的負擔，計算速度也相差無幾。再者就是對高光的把握。在現實生活中，基本上所有的物體在燈光的照射下都會產生高光。對于復雜的物體，需要使用反光度貼圖和光澤度貼圖來調整高光的范圍和強度。另外還需要注意，如果物體表面有凹凸的貼圖，那樣在凹凸表面形成的高光區，會因為凹凸而產生一定的漫反射，從而更加真實。

三維偶動畫光影的表現 在觀看動畫影片時，通過觀察不同的光影形式可以引起人們的心理聯想，引發人們不同的情景感受，比如恐懼、積極、憂郁和浪漫等，這就是觀看光影的意義所在，通過光影引起觀眾的情感共鳴。同時，光與影本身的表現元素較好，在促進影片發展的過程中，影片元素的相互替換才能形成完整的故事情節，相比之下，可以表現出光與影獨具特色的象征性。

燈光的吸收、折射、反射、衰減原理同樣適用于三維模擬下的燈光，在場景中模擬自然光更能使場景變得真實。而加入現實中同樣存在的人工光也是必不可少的，如定格場景中經常出現的點燈等設備。硬光和軟光的恰當使用，場景會變得更有層次感與真實性。點面線光則界定了空間形態的構成，在本次研究的動畫短片中，將采用光影造型的明暗對比來表現空間透視的縱深感。而帶有色調的光影造型更能喚起人們對大自然中各客觀事物的反映與感知。在本次片中將采用黃色的暖光來打造溫馨、舒適的柔和效果。endprint

4 三維偶動畫的創作優勢

表現手段的多樣化 采用三維技術手段達成定格畫面效果，大大減少了成本支出，定格動畫需要諸多材料來進行制作，還需要一臺專業攝影機的拍攝，而三維動畫只需要在電腦中創建模擬材質和攝影機即可。定格動畫通過一幀幀逐格拍攝完成，角色動作需要人力的擺拍，十分耗時耗力，最終動作還容易出現卡頓的情況。而三維動畫在虛擬環境中給人物加上骨骼，即可通過調節關節部分自動生成動畫，可以更多地極限化角色的運動。

視覺效果的優化 三維動畫角色，因為其特殊的骨骼綁定及動畫調節，最終的畫面效果既有立體感、運動感、藝術性、繪畫性，也有3D技術創造的動感和靈活性。定格動畫采用真實攝影機拍攝，鏡頭具有極大的局限性，而3D動畫技術在場景設計的透視處理和運動鏡頭設計的自由度上是傳統動畫片無法比擬的。

制片流程的優化 在制作環節使用三維軟件，可以比傳統的定格動畫技術節省很多時間和物力成本，同時由于計算機文件是完全可逆、非線性的，有些鏡頭甚至可以在保留燈光、動畫的基礎上，僅通過重新設計制作角色，即可渲染出新的序列，極大地提高了生產效率，從而優化制作流程，提高生產績效。

5 三維偶動畫創作的可行性

通過計算機三維動畫軟件來模擬定格動畫的效果，在國內外開始有不少業內人士在嘗試了，但還沒有形成完整、成熟的行業規范。本研究團隊深入分析大量類似手法的國外優秀作品，如The Lego Movie，獲得奧斯卡最佳動畫短片獎的Bear Story、Room on the Broom等，都極好地通過三維技術手段達成定格化的風格效果。綜上所述，通過三維動畫平臺來制作定格動畫具有諸多優點，不但節省大量的時間，更能夠保證鏡頭設計的精度，有利于控制畫面質量。

本研究團隊基于真實感圖形生成技術，探索如何在三維環境中完美地呈現偶動畫在材質、燈光、色彩等方面的審美真實性，并且利用三維技法，提升了定格化風格在鏡頭、場景、角色、道具等方面的審美表現力。通過實踐驗證及制作方式的對比，得知偶動畫制片流程的優化途徑和制片管理的最優方式。因此，無論是技術支持、環節設計還是成本控制，本研究團隊都有足夠的資源保證影片的完成。

6 結語

本研究基于真實感圖形生成技術，利用三維手段達成定格動畫畫面效果，拓展了形成定格畫面效果的制作方式，并且極大地優化了視覺效果及制片流程，是三維動畫視覺藝術效果形式的新突破，增強了三維動畫藝術效果。

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