三維建模技術在影視動畫領域的發展研究

王羽眾 王曉燕

摘要：隨著動畫類型與游戲形式的快速發展，三維建模技術成為影視動畫領域中極其重要的一部分，伴隨著技術革新，由傳統二維技術制作的作品已不能滿足人們的視覺需求，必須通過新技術才能順應社會發展潮流，實現可持續發展。現如今，三維建模技術應用廣泛，在建筑，科研，動畫，游戲中均有涉獵。但最主要的還是囊括在影視動畫領域中。本文主要分析了三維建模技術在影視動畫領域中的發展史，在影視動畫領域中的表現形式，以及未來三維建模技術在影視動畫領域的發展方向。

關鍵詞：三維建模技術;影視動畫領域;發展史;表現形式;發展

一、三維建模技術在影視動畫領域的發展史

（一）20世紀60年代時期的三維建模技術：萌芽與起步時期

此時期三維建模技術處于萌芽與起步階段，人們發現三維實體可以由線框與多邊形構造出來，這樣的模型被稱為線框模型。線框模型和人體骨骼十分相似。但此時期三維建模技術較不完善，故還未用作影視動畫技術。

（二）20世紀80年代時期的三維建模技術：探索與嘗試時期

三維建模技術開始應用在影視動畫領域始于20世紀80年代早期，由于當時微型計算機發展較晚，所以三維動畫的制作大都在大型工作站上完成。80年代后期，計算機的圖形處理技術得到發展，日趨先進。

（三）20世紀90年代至今的三維建模技術：發展與創新時期

1994年，Microsoft公司正式推出Windows操作系統，大型工作站中的三維建模軟件Softimage被移植至小型PC機中，1995年，Microsoft公司又推出了Windows95操作系統，三維動畫軟件3DS得到升級。

1995年11月22日，由迪士尼公司發行的三維動畫影片《玩具總動員》上映，這部由純三維動畫技術制作的影片獲得巨大成功，并在全世界引起轟動。自此，三維建模技術在影視動畫領域得到重視并廣泛應用。

二、三維建模技術在影視動畫領域的發展趨勢

（一）三維建模技術在虛擬現實（AR）中的發展趨勢

目前，虛擬現實技術漸漸崛起，三維建模技術更是與虛擬現實技術相輔相成，二者是計算機圖形學研究的最廣泛課題。概括的說，虛擬現實技術提供硬件支持，三維建模技術提供軟件支持。在今后的影視動畫領域中，將出現虛擬現實技術與三維建模技術相結合的情況。由于虛擬現實技術的成熟度已經到達市場爆發的臨界點，消費級產品將會產生，客戶與使用者對視覺方面要求更高。將有更多不同類型的公司加入市場，如：智能終端生產廠商，互聯網大型企業，電影公司，游戲公司等。這就對三維建模技術提出了一個更高的要求：即與虛擬現實技術更好的兼容，配合，并強化三維設計二次研發工作，優化軟件綜合性能，使產品品質得到大幅度提高，最終創造出令人滿意的成果。

（二）三維建模技術在現實增強（AR）中的發展趨勢

除虛擬現實技術（VR）外，現實增強技術（AR）也與未來的三維建模技術息息相關。增強現實技術主要包含多媒體技術、三維建模技術等。但起核心與主導作用的仍是三維建模技術。目前，現實增強技術主要應用于醫療、軍事、古跡復原與數字化文化遺產保護、娛樂與游戲等領域。三維建模技術在其中發揮的作用，就是通過建模提供場景與環境支持，使得開發者或使用者能夠借助AR技術，順利解決難題。例如在醫療領域中，醫生可以利用三維掃描儀塑造出病變器官的三維模型，再利用現實增強技術，即可輕易進行手術部位的精確定位。在古跡復原方面，三維建模技術的作用更為重要。通過三維建模技術塑造出古跡模型，參觀者的視覺體驗可能并不深刻。但若與現實增強技術相結合，可以使得模型更為逼真精致，從而制造出令人震撼的視覺觀感。

三、三維建模技術在影視動畫領域的表現形式

三維建模技術在影視動畫領域中的表現形式較多，可大致分為以下兩類：

（一）人物建模

人物建模是三維動畫中非常重要的一部分，人物模型構造的精細程度直接決定了一部影片質量的好壞。在人物建模中，最先需要確定的就是角色性格的基調。并加以挖掘與突出，通過將角色性格外觀化，給觀眾以強烈的視覺情感沖擊。在影視動畫領域中，通常采用“先人物，后場景”的設計原則。人物建模大都由以下軟件完成：AutoCAD、Wings3D、3DStudioMax、Maya、Cinema4D等。

以三維建模軟件Maya為例，在進行人物建模時，最先需要確定的就是人物形象的特征。能夠抓住明顯突出的特點，模型就會讓觀眾易于理解。在Maya中，我們可以把每一個人物模型都看作是由多邊形的點、線、面這三個基本元素構成的。

人物建模中，頭與身體大多都是從一個簡單的幾何體塑造而來。通過添加循環邊，擠壓，擠出等操作，模型變得越來越細致，最終形成人物模型。在Maya中，要學會根據實際情況選擇需要使用的幾何體。此外，由于角色建模在外形上看起來應當是有生命的，所以在進行人物建模時，塑造的模型也應符合人體結構特征。人體能達到平衡的基本要求，角色的身體比例都是應該注意的點。

此外，在人物建模中，當多邊形統一為四邊形面時，盡量減少三角形面的出現，如果出現三角形面可通過加線變為四邊形面。

（二）場景建模

場景建模在影視動畫領域中也是非常重要的一部分，場景的主要作用是烘托氣氛，營造故事情節所需的環境，并與人物模型相結合。在場景建模中主要應用多邊形建模、面片建模、NURBS建模。

場景模型中，主要由物體模型、燈光、材質等構成。物體模型的構造與人物建模差別不大，此處不再詳細敘述。但場景建模中需要特別注意的是燈光。例如在Maya軟件中，主要提供了八種燈光，我們要根據實際情況選擇適合的燈光，打光的好壞直接決定了影片的氣氛。在實際操作中我們可以利用三點布光來進行燈光的擺放。

材質也是場景建模組成的重要一環。材質繪制的精致與否直接決定模型的外觀，給人的視覺感覺。在實際操作中可以通過三維建模軟件自帶的材質編輯器繪制材質，圖像處理軟件同樣可用于繪制材質。

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