三維動畫與實景結合的影視作品探究

（武漢工程大學 430000）

傳統的動畫技術與計算機技術的結合，創就了三維動畫。1977年《星球大戰》炫目的效果和奇異的空間展現，讓三維動畫技術首次亮相。隨著電腦硬件和技術的發展，三維動畫走上了迅猛的發展道路，同時三維動畫與實景的結合技術也快速發展起來，它把虛擬世界和現實世界連接在一起，給觀眾帶來別具一格的視覺享受。1946年，迪士尼的《南方之歌 Song of the South》就開始嘗試著把動畫與真人結合。而1971年出品的《奇妙飛床》用獨特的光影技術成功將真人與動畫角色融合在一起，從此之后掀起了動畫與實景結合的影片熱潮。隨后動畫與實景結合的影片接踵而至，其中比較著名的有《誰陷害了兔子羅杰》、《空中大灌籃》和《華納巨星總動員》等等。

一、國內外三維動畫與實景結合技術的發展歷程

立體空間中三維動畫與實景結合比較與平面空間中二維動畫與實景結合顯得更加困難復雜。1991年上映的電影《終結者2：審判日》，成功塑造了首個全三維人物角色，并將三維動畫與實景完美結合，標志著動畫與實景結合技術上的一大突破。之后，這種類型的電影吸引了無數觀眾的眼球，越來越多三維動畫與實景結合的影片浮出水面。比如 《精靈鼠小弟》（1999年出品）、《藍精靈》（2010年出品）、《變形金剛》）（2007年出品）、《侏羅紀公園》《阿凡達》（2009年出品）和《指環王》等等。

圖1 《藍精靈》劇照

圖2 《變形金剛》劇照

其中特別是《阿凡達》創下了全球票房的奇跡，更帶來了3D特效時代的來臨，也象征著三維動畫與實景相結合技術的再次創新。《阿凡達》影片中的美景源自張家界，電影中的納威族人和各種怪獸都是電腦虛擬的。片中所用的三維動畫與實景結合技術，不僅表現在人物動作上，更為突出的是面部表情上，在技術上使用表情捕捉技術，讓演員可以不動聲色的利用三維角色表達出全部感情信息，讓三維動畫與實景結合技術完美的走進現實生活。

圖3 《阿凡達》劇照

《奇幻森林》是迪士尼影片公司2016年出品的一部動畫大片，整個影片都是在影棚里拍攝而成，氣勢磅礴的森林，各種動物的面部表情、肢體動作都是由三維動畫制作而成，里面唯一真實存在的是小男孩毛克利。

動畫與實景結合的作品在國內的發展還是要滯后歐美，不過也不乏好的作品，中國傳媒大學出品曾入選文化部“國家動漫精品工程”的《功夫兔與菜包狗》、廣州美術學院2010畢業作品《小胖妞》、優酷及北京互象動畫有限公司共同出品的系列都市情感劇《泡芙小姐》以及《花兒與少年》片頭等等，這些都是二維動畫與實景拍攝相結合的作品。

而三維與實景結合的作品，有《老夫子2001》（2001年出品）、《長江7號》（2008年出品）、《長城》（2016年出品》，再例如今年火爆的電視劇《三生三世十里桃花》，里面有很多三維制作的場景和角色（狐貍、龍、鳥等等），還有一些是CG動畫愛好者自己做的小短片，比如優酷達人“神奇的老皮”的創意短片，完美動力宣傳片《實拍炮灰兔》等等。

《長江七號》是我國三維動畫與實景結合技術發展的見證，整個片子中有三分之二運用了CG技術。剛上映時，在國內引起了很大的轟動，特別是片中的“七仔”，它是一個電腦虛擬的小狗，“高興，生氣，傷心，看到美女，家里著火，中了彩票，全家死光，考試一百分……”每一個動作都逼真至極。但如果嚴格來講，“七仔”這個虛擬人物，在與實景結合上在有些細節上還不夠完美，特別是真人和“七仔”互動的時候，總讓人感覺到不真實。這部片子可以說在技術上相當出色，但還不能與歐美相類似的片子相提并論。

國內三維動畫與實景相結合的片子還是較少，一方面是由于技術的差距，另一方面更是因為三維動畫與實景結合影片的制作成本高，耗時長的原因，導致這類影片鳳毛麟角。但是我國還是有很多CG愛好者在堅持探索和研究，隨著我國影視制作技術的進步以及與國際相接軌程度的提高，相信這類影視作品會越來越多，技術水平也會越來越精良，電影《長城》就是一個很好的證明。

二、三維與實景結合技術的核心要素

1.攝像機運動軌跡反求技術的應用

攝影機運動軌跡反求技術是通過對畫面中像素的明度、飽和度、色相三大要素進行運動軌跡的分析，推算出該畫面在實際拍攝時攝影機運動的變化軌跡，并將該變化軌跡導入三維動畫軟件中的技術。之所以在三維動畫與實景結合研究中，選擇攝像機運動軌跡反求技術的應用。是因為攝像機反求技術與傳統的跟蹤技術比較，有著跟蹤精度高、操作簡單、自動解算能力強、自在建立三維空間體系、批處理等優點。

這一技術在動態影像與三維軟件渲染的圖像之間的融合建立了很好的橋梁。在獲得這些軌跡參數后，在三維動畫軟件中加入一個與實拍環境下攝影機運動相匹配的虛擬攝影機，然后在三維軟件中創建出合成用的3D物體或背景，得到運動匹配的圖像。工作流程如下：

圖4 攝像機軌跡反求技術工作流程圖

在攝影機軌跡反求技術應用中，要特別注意拍攝時候的幀率、畫面分辨率大小、場序、像素、視頻文件格式等幾個重要因素。這些細節的失誤都會對最后短片的畫面效果造成巨大的影響。還要保證拍攝畫面的曝光度和光源一致，避免在短片合成的時候出現嚴重的色調偏差。

2.三維動畫角色的運動與實景拍攝的畫面相符

實景拍攝的畫面中，各個畫面中都有鏡頭的景深變化。在攝像機運動的過程中，畫面會出現運動模糊和景象的層次。在三維動畫與實景結合的制作過程中，因此要對拍攝素材進行畫面分析，記錄不同鏡頭中每一個畫面出現的不同景深效果和色彩變化。在短片的后期處理階段，要根據開始記錄的畫面信息對動畫人物賦予同樣的環境因素，讓三維動畫人物完全地和實景拍攝的畫面融入到一起，從而給觀眾一種三維人物和實景是同一攝像機拍攝的真實感。

3.虛擬光源的確定

在實景拍攝的畫面中，周圍的光源會對畫面中的物體產生不一樣的色調變化和投影。在后期合成鏡頭時，三維人物和實拍場景應該處在同樣的光源下，這類光源包括直射光、散射光、室內光等；光的方向是逆光、順光、頂光等，光的強度大小，光的色溫是溫暖的早晨還是陰冷的雨天，還是正值日懸中天，或者月色朦朧。三維動畫人物的色彩色調也要統一起來。以上因素任何一個不協調都會使觀眾產生感官上的混亂和錯覺，感覺畫面不協調，三維人物和實拍場景格格不入，從而破環了畫面的完整氣氛。在三維動畫人物與實景結合的時候，首先就要在三維軟件中對實景拍攝畫面進行主光源的模擬，保證三維動畫角色與實景拍攝畫面中物體的光源信息一致。在主光源之外，還有一些環境的影響，這就需要在后期處理階段對畫面進行更加細致的處理。

三、三維動畫與實景結合技術的未來發展趨勢

三維動畫在國際上的發展已趨向成熟，在國際市場的發展中已經形成了一條比較成熟的產業鏈條，具有很好的發展前景。三維動畫國際市場主要以歐美西方發達國家為主，把持著先進的核心終端技術，控制著整個三維動畫市場的發展。但是三維動畫技術的開發與市場競爭也相當激烈，爭搶著三維動畫產業的核心技術研發與開發權。三維動畫的發展，實現了飛躍式發展的姿態，具有十分客觀的廣闊發展前景。而三維動畫與實景結合的技術因《阿凡達》的誕生，而開創了影視動畫新的紀元，他的制作技術將會被眾多公司模仿學習，甚至與超越。三維動畫與實景結合給觀眾帶來的強烈視覺感官更是奠定了三維動畫與實景結合這一技術的發展趨勢。相信在不久，我們會看到越來越多這樣的電影和作品，它將成為動畫行業獨具一格的旗幟。

我國是世界人口最多的國家，兒童人口數占總人口數的35%，而兒童對動畫產品情有獨鐘，可以說國內的動畫產業市場還是有著很大的空間。無論是實實在在的動畫玩具，還是電視屏幕里的動畫片，對兒童甚至是青少年階段的朋友都具有極大的吸引力。當前我國正處在社會主義建設時期，經濟的騰飛和知識科技的迅猛發展給各行各業的市場發展帶來了前所未有的契機。而且動畫行業飛速的發展，它的周邊行業——影視、動漫游戲和相關兒童游戲產品的研發都起著巨大的經濟連鎖作用。相對于動畫產業可以帶來的經濟效益分析，我國的政策響應也極為重要。

所以說三維動畫在我國發展有著良好的基礎條件和發展空間，加快中國市場的經濟發展，同時帶來巨大的經濟效益。同時國家政策對動畫產業的支持，更是讓三維動畫的發展如魚得水。對于三維動畫與實景結合的技術，更需要我們去學習、借鑒，努力研制創新自己的核心技術，從而讓中國的三維動畫走向國際的舞臺。