3D打印在三維動畫造型設計中的應用研究

摘要：三維動畫是信息技術發展帶來的產物，在三維動畫中，信息技術屬于重要的組成部分。在對動畫角色進行造型設計時，需要符合角色的性格。本文對三維動畫造型設計展開研究，并結合3D打印技術，提出3D打印在三維動畫造型設計中的應用方法，希望給關注3D打印技術應用的人員帶來幫助。

關鍵詞：3D打印 三維動畫 造型設計

隨著我國信息技術的不斷發展，3D打印技術也在逐漸完善，3D打印以數字建模為基礎，并結合了激光燒結等技術，在實際應用過程中與三維動畫十分契合，能夠有效滿足三維動畫在造型設計時的需求。因此，有必要對3D打印技術在三維動畫造型設計中的應用展開分析。

一、3D打印技術的發展

3D打印這項技術最早出現在20世紀90年代，1986年由美國人Charles Hull開發了第一臺商業3D印刷機。3D打印技術的發展速度非常快，直至今日已經形成了一套完整的3D打印體系。3D打印技術的應用范圍十分廣泛，還可以完成各種定制化服務，所以3D打印技術也成為一種趨勢，無論是生產定制、裝修改造、教育行業，3D打印技術都在其中扮演了非常重要的角色。

在動畫造型設計中，傳統的設計方式會將角色以及其他各種造型在平面中以手繪的方式表現出來，這種方式雖然能夠表現出設計師想要的各種造型特點，但是在細微造型方面卻沒有辦法完善。而在運用3D打印技術之后，設計師便可以將平面圖像變得更加立體，既有助于幫助設計師尋找新的靈感，又能幫助設計師發現動畫造型中存在的缺陷。因此，對于動畫造型設計而言，3D打印技術的發展大幅度地提升了動畫造型質量。

二、角色造型在三維動畫中占有主體地位

隨著電子技術的發展，以繪畫制作為主的傳統造型設計方式逐漸被新的電腦技術所取代，從20世紀60年代至今，動畫的發展發生了非常大的變化。無論是三維動畫，Flash動畫，還是合成動畫，都有著非常多的受眾群體。對于動畫而言，其角色造型非常重要，如果動畫在設計階段，其角色并沒有鮮明的造型特點，則在動畫上映之后即使有著非常好的劇情也很難取得成功。因為角色塑造就是動畫的靈魂，而造型便是觀眾是否愿意看下去的基礎。在一部動畫中，所有的場景、劇情都需要根據角色特點來構思，而所有的努力，都是為了突出動畫中的主體，如果沒有角色，則動畫中的其他布置毫無意義。

在一部動畫作品中往往有著很多不同的造型，無論是角色造型，場景造型，還是道具造型都非常重要，而在這些不同的造型中，角色造型的塑造最為重要，因為角色造型在設計完成后，不同的形象、動作、語音能夠讓角色擁有無限的可能性，這些可能性就是動畫角色吸引力的源頭。在設計動畫造型時，設計師需要擁有極強的想象力以及表現力，只有通過設計師無窮無盡的奇思妙想，才能保證造型塑造后擁有足夠的內涵，基于想象力創作出的動畫作品，才會具備更多的發展空間，從而讓動畫得到更多人的喜愛。

三、三維動畫中角色造型的特點

（一）三維動畫中的角色造型要有明顯的特征

在三維動畫中，角色造型的重要性毋庸置疑，作為整部動畫中的主體，角色的設計是三維動畫中的核心。在設計動畫時，角色與故事背景是相輔相成的，角色的性格特點以及造型特征都會為三維動畫帶來極大的關注度，若是動畫中的角色造型設計不過關，那么該動畫作品的價值也會大打折扣。

在三維動畫中，角色造型設計的風格有很多種，無論最終選擇哪一種角色風格，都是設計人員從大量角色造型中挑選出來的。在造型設計時，這些角色也都被設計師賦予了自身的靈感以及創造力。比如《冰雪奇緣》《玩具總動員》這類經典動畫作品，其中的角色不僅擁有人物塑造，還通過設計師的想象力，將其他物品設計成了更加另類的角色形象。通常情況下，三維動畫的角色造型更多的是以漫畫的形式來展現，通過擬人、夸張等手段來讓各種不同角色展現出屬于自己的特征，從而為三維動畫帶來更好的藝術效果。

（二）三維動畫中角色造型要與其性格一致

一部制作精良的三維動畫，在制作時需要明確動畫想要表達的主旨，并以此作為動畫核心來構建起角色造型。設計人員設計動畫角色造型時的靈感大多來自生活，在設計角色造型時既要保證人物形象符合大眾的審美，還要為角色添加一些興趣愛好、習慣用語等細節來提升動畫角色的內涵，這樣設計出的動畫角色才能受到更深入的歡迎。在角色設計過程中，角色必須擁有自己的特點，這也是區別于其他角色最主要的特征，這些特點能夠讓動畫角色在觀眾的心中留下更深的印象。在一部三維動畫片中，角色數量往往有很多，但是主要角色數量卻很少，這些主要角色往往會貫穿于整部動畫，因此，在設計時一定要更加慎重。主要角色作為三維動畫中主線劇情的推動者，在設計過程中需要保證角色的造型特點與角色性格的一致性，如果角色的造型和性格的前后反差過大，那么就很容易影響到觀眾的觀感。所以，如果動畫中角色造型與性格特點一定要出現改變，那么這種改變就需要通過角色經歷來進行平緩過渡，這種過渡方式更加容易被觀眾所接受。

四、3D打印技術在三維動畫角色造型設計中的優勢

3D打印技術發展至今，其技術框架已經成型，3D打印技術在三維動畫領域中的運用也受到了很多人的關注。在實際運用中，3D打印技術主要有以下幾點優勢。

第一，通過3D打印技術來完成三維動畫的角色造型設計，對于角色造型設計的速度有著極大程度的提升。3D打印技術在運用過程中不需要采用傳統的設計流程，可以有效縮短角色造型的開發周期，而且通過建模，能夠將角色造型轉換成為實體，從而讓設計人員更為直觀地感受到角色的種種特征。

第二，通過3D打印技術進行動畫角色造型設計，還能夠有效降低角色造型的設計成本。這種設計方式在實際操作過程中并沒有復雜的生產流程以及造價昂貴的生產線，因此能夠將三維動畫的角色造型成本節省下來投入到其他地方，以此來提升三維動畫的整體質量。

第三，通過3D打印技術能夠完成定制化的角色造型設計，因為角色設計時并不需要采用造價昂貴的模具，所以在設計過程中可以盡情地發揮設計者的想象力，將心中最為適合的角色造型通過定制的形式表現出來。

第四，3D打印技術能夠對三維動畫中的角色造型進行自由設計，無論是多么復雜的造型都可以通過3D打印技術來完成，而且對角色造型的實物形象還能夠通過網絡進行傳輸，這樣能夠收集到其他人對于角色造型的看法，從而進一步完善角色造型。

五、3D打印技術在動畫造型設計中的應用

（一）動畫造型設計形式的轉換

通常情況下，在三維動畫的造型設計過程里，動畫造型的實物模型與數字模型會相互轉換，而且在轉換過程中并沒有固定的轉換順序。在3D打印技術的實際應用過程中，可以優先對動畫造型的3D實物模型進行打印，并將打印出的實物模型作為參考，以此作為角色的基礎造型，通過后期對模型的適當修改，來保證角色造型符合最初的設計理念。在后續的修改期間，還可以通過3D掃描技術來掃描最終的角色造型，并且將最終的角色造型通過網絡進行數字傳輸，將該造型發送至制作流程中，保證三維動畫造型的制作效率。

（二）數字向實物模型的轉化

在三維動畫造型的設計過程中，3D打印技術的運用是將數字模型作為設計核心，通過轉化實物模型來塑造最為適合的動畫造型，在轉化實物模型時，還可以通過塑料以及光敏材料這一類材料，采用逐層打印來完成動畫造型的構建。在運用3D打印技術時，動畫實物模型的制作流程不同于傳統的制作流程，可極大地節約模型制造時的使用材料。在數字模型向實物模型轉化的過程中，3D打印技術所采用的工藝大致有兩種：其中一種是熔融沉積工藝，這種工藝在應用過程中通常會將ABS塑料、尼龍繩等一系列熱塑性材料連續加入金屬電熱噴頭中，并在加熱的過程中將材料從噴頭中擠出，材料在擠出之后便會受冷迅速凝固，從而完成數字模型向實物模型的轉化。而另外一種是光固化工藝，這種工藝的原理與噴墨打印機的作業原理十分接近，在工作過程中需要在模型托盤上加入液態涂料，并通過紫外線照射來加速液態涂料的凝固，在整個作業過程中，模型托盤與噴頭處于相對運用的狀態，通過光固化工藝打印出的實體模型其精確度非常高，但是其需要投入的材料成本也更高。

（三）實物向數字模型的轉化

3D打印技術在使用過程中能夠將數字模型轉化為實物模型，反之同樣有效。對于現存的實物模型可以通過數字化的形式存儲到計算機中的指定位置，在向數字模型轉化時所采用的掃描方式大致有兩種：第一種為非接觸式主動掃描，這種方式可以通過常見的掃描儀來完成，在掃描過程中通常會采用三角測量來進行輔助掃描。三角測量法大多會選擇3D激光掃描儀，通過掃描設備將光源發射到實物模型上，并通過攝像機來完成檢測。實際操作時，激光光源、光點以及攝像機會呈三角形，三角形的涵蓋位置便是模型檢測位置。第二種掃描方式為非接觸式被動掃描，在使用過程中能夠記錄下實物模型多角度的反射光圖，并通過計算機完成像素匹配，從而拼接出所需要的數字模型。

六、結語

3D打印技術在三維動畫造型設計中有著極高的實用價值，不僅能夠節約動畫造型的設計成本，還能顯著提升動畫造型的設計速度。相信隨著3D打印技術的不斷完善，其在三維動畫制作中的適用性會越來越高。

參考文獻：

[1]楊魯.3D打印技術在三維動畫畢設中的應用初探[J].電腦知識與技術，2018，14（34）：208-209.

[2]洪達未.淺析3D打印在三維動畫造型設計中的應用[J].計算機產品與流通，2018（11）：91+94.

（作者簡介：孫雨溪，男，碩士研究生，湖北工業大學工程技術學院，助教，研究方向：動畫）

（責任編輯 劉冬楊）