淺議3D 技術在現代影視動漫設計中的應用

區楊

（廣東省城市技師學院，廣東 廣州 510651）

0 引言

采用3D 技術進行影視動漫設計，首先要掌握技術特性，利用3D 技術完成3D 動畫制作，構建出更加真實的虛擬現實情境，改善影視動漫內容環境。在影視動漫作品中應用3D 技術，能夠讓場景效果看起來更加宏大震撼，隨著3D 技術應用范圍的擴展，以及影視動漫擁有龐大的受眾群體，未來行業內3D 技術有著十分廣闊的市場發展前景。將3D 技術用于影視動漫設計環節，加強對動作、畫面、色彩、人物以及環境的3D 制作，從而提高作品質量，讓更多的人欣賞三維動畫作品。設計人員利用3D 軟件模擬出一個符合故事情境與背景的虛擬世界，隨后對虛擬世界內的場景與人物模型等素材加以調控，根據素材的形狀和尺寸進一步建模，模擬人物運動軌跡，直觀呈現虛擬生物的行動軌跡，完成對影視動漫作品的優質化創作。

1 影視動漫設計中的3D 技術

1.1 3Ds MAX 技術

3Ds MAX 技術主要由Discreet 公司開發出來的，全稱是3D Studio MAX 技術，這是一種三維造型與動畫制作軟件，整體開發環境主要包含建模、集成動畫以及渲染3 個部分，窗口內通過Windows 圖形化操作界面完成上述步驟的操作。與其他3D 軟件相比，3Ds MAX 技術功能更加強大，操作也更容易，一般可在動畫、燈光與渲染等方面用到該軟件。

1.2 Blender 技術

Blender 是三維圖形圖像軟件的簡稱，軟件的開發可以提供從建模、動畫、材質、渲染到視頻剪輯與音頻處理的動畫制作解決方案。Blender 可以提供不同用戶界面，內置綠屏摳像與遮罩處理，支持攝像機反向跟蹤與后期結點合成，內部含有Cycles 渲染器與渲染引擎EEVEE，支持使用第三方渲染器，可用于三維可視化處理。三維影視動漫領域內，Blender 可以說是高端產品，作為一款多功能軟件技術，有效提高了三維動畫的虛擬能力。例如，《神秘島》中獨角獸、《魔幻仙蹤》中海龜奶奶（圖1）等人物形象都是用到了Blender 技術開發制作。

圖1 《魔幻仙蹤》海龜奶奶

Blender 的2.50 版在各個方面都取得了顯著的進步，尤其是在軟件、界面、建模、動畫流程、工具，以及python API 等。Blender 技術可用于制作影視動漫特效和廣告或建筑設計。圖2 為Blender 軟件系統運行，該軟件可以在Linux、macOS 以及MS-Windows 系統下運行。

圖2 Blender 軟件系統運行

1.3 MAYA 技術

這是世界范圍內的頂級三維動畫軟件，一般被用于制作動畫與三維造型，可以創建三維物體造型，給畫面帶來更強的真實感，并制作出更加精妙的三維動畫片，目前MAYA 技術主要被用于角色動畫、影視特效等領域中。

1.4 ZBrush 技術

與MAYA 技術相比，ZBrush 技術是一項數字雕刻與繪畫軟件，憑借著強大的功能與直觀工作流程，對整個三維行業造成改變，也為數字藝術提供先進的工具，基于用戶感受雕刻多邊形模型。ZBrush 技術更加重視設計者的創作靈感與工作習慣，軟件導出的法線貼圖與低分辨率模型可以被Maya 和Max 等軟件識別與應用，成為動漫制作的重要輔助工具。ZBrush 技術目前主要被用于廣告游戲、影視動畫等方面，例如，《齊天大圣前傳》中的大圣形象（圖3）就是用到了該技術[1]。

圖3 《齊天大圣前傳》中的大圣

2 3D 技術在影視動漫設計中的主要步驟

2.1 準備階段

前期環節一般需要人工進行手繪，同時根據劇情創作劇本，整個環節主要包含角色設計、場景與道具設定、3D 動畫風格確定3 個部分。

2.2 中間階段

中期制作環節3D 軟件的工作量很大，3D 技術在影視動漫作品的中期制作主要包含以下內容。

（1）創建模型。技創建三維動畫的基礎框架。最簡單的模型就是對三維幾何體進行擴展，建模更加方便，通常改變幾個參數后就能完成模型的創建。

（2）材質貼圖。材質指的是材料質地，比如動畫場景內物體反射光線或折射光影，以及光線的傳遞效果都會通過材質反應出來。貼圖就是指經過軟件的計算，在三維模型中貼二維圖片，完成對物體質地的模擬，呈現出模擬反射和折射的效果。對物體真實外觀進行模擬，使動畫中的物體看起來更加逼真。

（3）骨骼蒙皮。創建三維人物動畫時需要再創建模型時應用建模工具，創建任務模型骨骼，再將模型與骨骼綁定，這就是蒙皮，隨后組合骨骼與人物模型，形成相對應的運動效果。圖4 為面部控制點結構。骨骼創建時，創建方法主要有自創骨骼系統和Biped 動畫系統創建兩種方式，角色蒙皮時，蒙皮的方法包含physique 蒙皮和skin 蒙皮，對比之下前者的蒙皮更加。肌肉引力調節時包含較多步驟，如封套范圍、肌肉凸起形狀以及肌腱創建等，角色動畫制作時，可自創骨骼后再創建IK鏈制定骨骼約束，隨后依據關鍵幀動畫完成角色制作，或者利用Biped 系統制作腳步動畫。

圖4 面部控制點結構

（4）燈光布置。以模擬自然光與人工光線為目的布置燈光，這是3D 場景內的重要照亮來源，具有氣氛烘托與照明的作用，能夠營造更加逼真話的燈光效果，合理設置燈光參數，調整燈光顏色即可達到良好的效果。

（5）創建攝像機。動畫制作期間攝像機的應用至關重要，它能夠完成畫面切換與變化，在3D 制作過程中主要有目標相機與自由相機這兩種工具，其中目標相機就是用在三維場景內的。

（6）動畫制作與渲染輸出。動畫制作環節，不同的造型開始運動，關鍵點被定義為關鍵幀，中間幀完成后，關鍵點的其他點可自動計算并連接，從而得到十分流程的動畫效果。渲染環節就是三維制作的收尾與圖像生成階段，需按照場景的實際情況渲染文件[2]。

2.3 后期合成階段

在后期制作環節，特效鏡頭的制作一般需要依靠三維動畫與合成手段來完成，實現對素材效果的綜合分析，再利用剪輯的方法整合鏡頭，保障影像內容的完整性，制作出更加匹配的影片聲音。在3D 特效中，需要考慮到期望中的特殊效果，將多元化圖像素材組合在一起，構建更加完整的畫面，以非線性編輯軟件為基礎對畫面進行編輯與合成。

3 影視動漫領域對3D 技術的實踐應用

3.1 3D 技術在動作設計環節的應用

一直以來，人物都是影視動漫故事架構內的重要元素，無論是人物的動作，還是表情設計，都要保障真實性與合理性，使人物看起來更加有感染力。充分展示人物語言與動作，展現完整的故事內容，任何影視動漫作品的3D 制作都離不開語言與動作、表情的呈現，這3 個方面元素一同構成了完整的人物。過去二維動畫設計受技術上的限制，導致人物動作看起來十分僵硬不自然，而3D 技術可以解決這個問題，使人物的動作更加流暢，這是因為3D 技術軟件會有模仿任務肢體動作的模式，使人物動作更具有真實感，動作表情也可以模仿真人，連細微的變化也能呈現出來，例如，設計人物跑動的動作時，采用3D 技術展現跑動期間的動作與表情變化，就連鞋子的彎曲與衣服的擺動、地面腳印都能展現。電腦和人體產生關聯，對人體動作進行捕捉，利用現場人物的動作完成動漫人物動作設計，從而獲得更真實的人物形象，強化3D 技術渲染設計效果[3]。

采用3D 技術進行角色行走動制作，利用3Ds MAX軟件，憑借軟件的內帶文件闡述角色的走動制作過程。菜單欄中選擇File/Open，根據角色的實際走動情況條恒視圖攝像機，從而轉換視圖。點擊Zoom Extents All顯示全部視圖，隨后單擊動畫記錄按鈕在第15 幀的位置確定滑塊的撥動時間，記錄動畫設置的全部過程。伴隨著動畫里角色的運動，確定人物兩腿間最大距離，實現重心前移，其中Bone01 就是角色重心控制的關鍵，需要在適當的位置安放角色的手腳。第30 幀處撥動滑塊時間。承受人物身體重心的腳是先著地的角，對角色的膝蓋彎曲控制，吸收落地時產生的振動。角色走動時，其重心可通過前移的過程而變化，抬高身體重心到最高點的位置。不斷轉換人物兩只腿，以此起到相互支撐的效果，前移角色重心，承重的腳跟先離開地面，連接人物腳掌和身體，此時角色就能以更加自然的姿態朝著前方行進移動。

3.2 3D 技術在畫面設計環節的應用

影視動漫設計期間，加強對3D 技術的應用可以讓畫面更具有真實感，同時保障畫面的流暢度，為觀眾呈現高水準影視畫面。依靠3D 技術進行畫面創作，需保障3D 設計內容和動漫風格一致，畫面達到真實唯美的效果，給觀眾帶來足夠的流暢度與清晰度。3D 技術可以制作那些震撼且恢弘的場面，給觀眾帶來十分強烈的視覺沖擊，畫面可以將情境與人物相互關聯，實現場景的完美融合，提升畫面質感[4]。

3.3 3D 技術在色彩設計環節的應用

采用3D 技術完成動漫影視作品的色彩制作，從而加強對畫面色彩的控制，保障色彩的完美表現。正常情況下，圖像層次化程度會影響圖像顏色，給觀眾帶來感官上的沖擊。在過去的畫面色彩設計方面，人們主要采用平面色彩技術，雖然也能得到較好的視覺效果，但是色彩明晰度還不夠。3D 技術技術的應用可以更強色彩層次，改善動畫色彩效果，使動畫整體顏色與色調上更加逼真。

3.4 3D 技術在人物設計環節的應用

影視動漫作品能否成功，不僅要靠完整的故事情節，還要依靠精致的人物形象。人物外形與性格始終是動漫作品設計的關鍵，需保障人物靚麗的外形與獨特的個性，以此吸引觀眾觀看。3D 動畫制作時，要求制作人員擁有一定的想象力，按照正確的邏輯處理故事情節，且符合觀眾的心理保持人物形象的獨特性。與此同時，人物形象與行為應當和現實生活存在關聯，但是不能高度一致。3D 技術的應用可以讓虛擬的人物形象更逼真，感受來自虛擬人物的魅力，提升觀眾視覺享受。在人物細節設計方面，3D 技術可以讓人物外貌形象更真實，細節動作與表情更自然，例如，男人的胡渣與女人的鬢發，可通過3D 技術完成人物形象細節設計，提升設計效果[5]。

3.5 3D 技術在環境設計環節的應用

過去的平面創作技術應用時，很多創作場景都是靜止的，畫面看起來死氣沉沉，高樓林立但是缺少立體效果，動畫場景也不夠真實。3D 技術的應用可以創造出更逼真的場景，給人一種栩栩如生、身臨其境的感覺。環境設計時，3D 技術能夠使靜止的物體呈現出動態的變化，又讓動態場景在空間內隨意變化，動靜態的結合有效營造出更加真實化的影視動漫場景。比如設計森林環境時應用3D 技術，讓觀眾在觀看的時候可以感受到花草是有生命的。

4 結語

總而言之，未來影視動漫作品的制作將離不開對3D 技 術 的 應 用，通 過3Ds MAX、Blender、MAYA、ZBrush 技術的高效使用，使影視動漫中的人物、色彩、畫面、動作設計效果更佳逼真。進一步增強3D 技術和作品的銜接，充分發揮3D 技術的優勢，從而推動影視動漫行業的快速發展，從前期制作開始，一直到后期渲染輸出，通過3D 軟件創造栩栩如生的畫面，提高作品質量。