論卡通渲染技術在動畫創作中的藝術特征與表達

熊陽茹

摘要：目的：在數字化時代創新融合的背景下，越來越多的創作團隊或動畫公司開始將技術與藝術進一步結合，嘗試利用卡通渲染技術將二維與三維融合，進行風格化的動畫創作，在動畫、游戲等領域產出了別具一格的作品，形成了獨特的藝術畫面效果，比較具有代表性的有《英雄聯盟：雙城之戰》《蜘蛛俠：平行宇宙》等。文章通過對比三維動畫與傳統二維動畫，從審美的角度分析卡通渲染技術的優勢，從而達到理論研究的目的。方法：文章首先簡要闡述動畫相關的概念以及分類，隨后從卡通渲染技術的概念與特征出發，運用對比分析法、文獻歸納法以及案例分析法，對比運用了卡通渲染技術的三維動畫與運用傳統制作方式的二維動畫，通過文獻歸納總結，發現利用卡通渲染技術制作的動畫具有更豐富的視覺表現力，兼具二維畫面效果的同時擁有三維畫面的立體感，具有鏡頭語言和動畫風格多元化等優勢，并依托相關案例進行分析論證。同時指出卡通渲染技術受限于計算機邏輯算法的本質，對動畫動態以及動作的表現力不足，以及二維與三維動畫因構建方式不同而產生的差異性和畫面表達效果的差異。結果：卡通渲染技術能創新性融合二維與三維動畫的優勢，壓縮制作流程，節約制作時間和成本，但是制作出來的動畫并不能與傳統二維動畫等同，仍有許多未解決的缺陷。結論：利用計算機技術解決動畫創作中的問題，是數字化時代創新融合背景下動畫創作者必須面對的議題之一。文章分析卡通渲染技術在動畫創作中應用的利弊，為動畫創作者提供制作動畫的理論依據，具有一定的理論與實踐意義。

關鍵詞：卡通渲染；非真實渲染；動畫

中圖分類號：TP391.41；J954 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）04-0-03

1 動畫概述

1.1 動畫的定義

“Animation”作為動畫的英語表達方式，源于拉丁文中的“anima”這個字根，指賦予事物生命的力量。因此，可以將動畫理解成一種利用畫筆創作出的具有生命力的藝術形式。經過技術處理，使靜態圖片產生動態效果，創作者通過一定物質媒介，將想象轉化為有形的事物，并呈現在觀眾眼前，是對某種意義的傳達及作品主題的思考。隨著創作者對新事物的理解逐漸加深，審美能力和創作水平不斷提升，動畫將變得更加豐富多元。

1.2 二維動畫

1906年，布萊克頓在反復思考與修訂后，制作出了一部近乎動畫的短片《滑稽臉的幽默相》。該作品被國際動畫史學家公認為全球首部以標準膠片拍攝的動畫片。后來，艾米·科爾（?mile Cohl）制作并發布了世界上第一部融合漫畫和電影的作品——《幻影集》（Fantasmagorie），這部作品展示了一種創新性的卡通風格，通過簡練的線條表現各種形態變化：人類變為酒瓶、酒瓶化作鮮花、大象轉變成房屋等。艾米·科爾利用這種充滿獨特魅力的視覺表達方式探索動畫新的可能，成功達到了賦予動畫角色生命的目的，這是發揮豐富想象力的結果。從此，動畫進入了大眾視野。發展至今，動畫已有百年歷史。在此期間，出現了許多經典的二維動畫。后來隨著計算機技術的發展，主要通過計算機繪圖軟件制作二維動畫。其主流制作過程是用手繪的方式繪制動畫的角色和場景，并且隔幀逐一進行繪制，然后對各個關鍵幀之間的動畫進行補幀，并進行配音、調色、剪輯、合成等，從而得到完整流暢的二維動畫。

1.3 三維動畫

1995年，誕生了一部改變國際動畫潮流的影視動畫——《玩具總動員》，這是全球第一部3D動畫。這部動畫在好萊塢上映后，獲得了多項國際大獎的提名，它使用三維技術讓動畫的創作水平邁上了新臺階。其改變了長久以來二維動畫占據動畫行業主導地位的局面，此后，3D動漫占據了更多的電影市場份額。20世紀70年代初，美國首次提出立體動畫的概念，而后其在歐美、日本等發達國家和地區興起，90年代初才傳入中國。

三維動畫是一種利用計算機圖形技術和多媒體技術創建的動畫作品。在計算機技術飛速發展和廣泛應用的背景下，三維動畫利用計算機制作立體圖像，可以呈現出更加逼真的空間感和立體感。另外，三維動畫通過使用軟件進行建模、材質貼圖、燈光特效設計、渲染工具等，構建逼真的三維場景和人物模型，具有更加立體的表現效果。

2 卡通渲染技術的優勢

卡通渲染是基于NPR（非真實渲染技術）的一種渲染方法，該技術與PBR（基于物理的渲染）相反，模擬的是非寫實的畫面效果。與常規渲染不同的是，卡通渲染的光照效果是經過去真實感處理的。常規光源（明暗間有平滑過渡）的取值被逐一像素計算并投射到一小片獨立的明暗區域上，以產生卡通式的單調色彩。

當前，基于NPR的三維動畫渲染技術已被廣泛應用于各類影視游戲等制作中。利用這種技術，不僅能夠實現非真實效果，還可以解決當前三維動畫生產存在的成本高、效率低等問題，其在技術實現方式上與傳統的二維動畫截然不同，但在視覺表現形式上又與二維動畫保持高度一致。菲利普·德卡丁（Philippe Decaudin）在其于1996年發表的研究論文《三維場景的卡通效果圖》（Cartoon-Looking Rendering of 3DScenes）中首次明確闡述并界定了“Cartoon-Looking Rendering”這一術語及其相關特性與算法。該文強調，要實現符合經典卡通畫風的三維環境（無論是靜態或動態場景），需要滿足三項基本條件：第一，物體外部具有黑色的邊緣輪廓線；第二，邊緣輪廓線內部的表面著色是平均的；第三，根據光源渲染陰影［1］。此理念一經提出便得到廣泛認可，為卡通渲染技術奠定了理論基礎。

2.1 通過材質、貼圖和特效等輕易達到豐富華麗的視覺效果

利用卡通渲染技術能夠真實地模擬角色在三維環境下的運動，通過處理物體表面材質、紋理、陰影、反射等要素，卡通渲染技術能夠幫助動畫制作人員更好地塑造物體立體效果，使畫面中每個物體都有一個真實的“軀體”。這種基于三維渲染技術的角色建模方式，有利于讓畫面中的人物、場景等顯得更加逼真。通過卡通渲染技術，創作者能夠在三維環境中塑造出逼真、有質感的人物造型，并讓角色的各種動作和表情更加生動，從而更好地表達人物內心世界和情感。

以日本動畫《寶石之國》為例，采用卡通渲染技術是這部動畫的最大特點。《寶石之國》中，地上的生物沉入海底，被海底的微小生物所食變成無機物，歷經了數百萬年的沉淀后，它們蛻變成寶石生命體。這些寶石生命體以團隊的形式與“月人”展開對抗，保護自己的安全。其中的角色由各種不同的石頭構成，他們質地各異，有的堅固如鐵，有的脆弱似玻璃，他們表面的圖案和觸感都與真實的寶石無異。對普通的二維動畫來說，要達到上述的角色塑造要求無疑面臨巨大挑戰，但利用卡通渲染技術則可以很好地達到上述要求，優化觀眾的視覺體驗和增強角色表現力。另外，在卡通渲染技術的支持下，創作者可以讓動畫角色展現出各種各樣的表情和動作。因此，依托卡通渲染技術精細處理角色模型表面材質、紋理、陰影和反射等要素，能營造出豐富華麗的視覺效果，讓觀眾受到更強烈的視覺沖擊。

2.2 介于二維與三維之間——繪畫性與寫實性的結合

通過卡通渲染技術對動畫進行風格化處理，賦予動畫獨特的畫面效果，虛實結合，使作品給人與眾不同、耳目一新的感受。西維亞·喬邁的《瘋狂約會美麗都》運用三維技術將汽車和船只等剛性物體在屏幕上呈現出來。他認為“三維技術幾乎要使人變成透視法的奴隸，受其牽制，而我偏更喜歡那些奇怪形狀的背景，喜歡給廚房地板安上不對稱的方格。我不愿失去對純粹圖像該有的敏感度”［2］。卡通渲染技術與二維動畫相結合，可以促進二者的優勢互補，使畫面更加協調統一。

2.3 靈活豐富的鏡頭語言

相較于傳統二維動畫，卡通渲染動畫擁有更多靈活的鏡頭表達方式，是繼承三維動畫豐富的鏡頭語言發展而來的。這類動畫不但視覺效果更豐富，而且鏡頭移動與場景變換也更自由。然而，在二維動畫領域，受限于制作方式及成本，鏡頭的角度和位置往往需要嚴格遵循預先設定的分鏡頭腳本來布局。由于手工繪畫無法準確描繪動態對象的透視變化，許多涉及動作的鏡頭或透視角色的鏡頭需要額外制作，并且費用較高，所以此類鏡頭在二維動畫中應用得相對較少，這在某種程度上限制了二維動畫鏡頭語言的影響力和表現力。

在卡通渲染動畫中，除了有許多手繪的固定視角鏡頭外，還有大量的自由視角鏡頭，其拍攝主要通過攝像機運動完成。自由視角鏡頭的數量越多，對動畫創作者藝術創造力的要求越高。豐富的畫面表達可以增強動畫的敘述能力，形成韻律，將受眾的感覺機能發揮到極致，營造出一種視覺奇觀，給人以身臨其境之感。三維動畫通過創建虛構的三維環境并模仿攝影機的移動方式，徹底擺脫了傳統拍攝角度的限制，輕松實現了各類鏡頭效果。二維動畫中的經典挑戰——透視變換鏡頭，三維動畫也能輕松完成。這種特性同樣體現在卡通渲染動畫上，它的視覺深度強烈且光影層次分明，同時具備繪畫般的質感。

2.4 打破風格同質，趨向創意多元

隨著計算機技術的不斷進步，Pixar Studios創作出全球首部三維CG動畫作品《玩具總動員》，直至2010年《阿凡達》的出現，CG動畫已達到與實際拍攝影片相差無幾的水平。然而隨著時間的推移，觀眾也不可避免地對視覺特效電影產生了審美疲勞，無論是怪物、機器人還是外星人都難以滿足公眾的美學期望。新版《獅子王3D》采用CG渲染技術來制作獅子的毛發和物理特效，但觀眾接受度不高，觀眾認為片中的動物顯得太過真實，缺乏表情，毫無表現力，喪失了二維原版動畫中動物的靈動與活力［3］。觀眾對3D技術所創造的逼真世界不再感到新奇，為了滿足觀眾的審美需求，同時也為了避免重復制作同類型題材影片導致的視覺效果單一、觀眾審美疲勞等問題，需要打破傳統，探索新的視覺風格。這正是《英雄聯盟：雙城之戰》和《蜘蛛俠：平行宇宙》這類具有獨特藝術風格的卡通渲染作品能夠獲得廣泛歡迎的根本原因，它們成功喚醒了觀眾對多樣文化的欣賞需求。

3 卡通渲染技術的缺陷與不足

3.1 難以表現二維動畫非物理的個性化動態

在動畫制作過程中，物體的運動規律是影響二維動畫效果的關鍵，它的變形與運動模式完全依賴制作者設計幀與幀、人物或對象的移動方式。因此，平面動畫設計者必須立足動畫本身，并充分考慮其審美特性。但是，傳統二維動畫的一些美學表達在三維動畫中失去了作用，因為三維動畫與二維動畫表現運動規律的方式不一樣，二維動畫的很多審美經驗并不適用于三維動畫。

在三維動畫中，電腦渲染只能模仿手工繪制的表面效果，每幅圖都要由計算機生成并渲染出來。例如，若設定好物體運動的起點和終點后，動畫模擬階段物體必須沿著預先設定的路徑軌跡生成運動效果，雖然可以采用添加關鍵幀并調整路徑彎度的方式來彌補不足，但其動態效果遠不及二維手繪動畫生動和有個性。只有將這些客觀規律融入個人主觀創作之中，才能形成動畫的獨特魅力，從而引起觀眾共鳴。此外，二維動畫的原畫師會根據角色的動作或物體的位置融入其對物體運動規律的理解，甚至可能打破常規，以形成更復雜的變化，增強動態感，這是目前三維動畫難以表現出來的。二維動畫創作者對運動規律的個性化理解并將其以風格化的畫面效果表現出來，是二維動畫的獨特特征，其能讓觀眾受到強烈的視覺沖擊和獲得審美享受，賦予二維動畫極強的吸引力。

3.2 構建邏輯導致的機械感

在二維動畫領域，藝術家們基于對真實環境和物體的認識、解讀及幻想融合形成原始模型后轉化為二維圖案，然后以手繪的方式將這些圖像呈現出來。因此，二維動畫的生產流程就是藝術家用手、眼睛和大腦來模仿和展示現實世界里的實體的過程。在此過程中，包括現實世界中的物理形態、藝術家的個人觀點以及最后呈現在屏幕上的場景，都會按照從三維向二維的創作步驟進行深度壓縮。

制作三維動畫的過程相對復雜，在卡通渲染技術支持下的三維動畫中的二維質感并不是創作者憑想象創造的，而是計算機輔助的結果。計算機三維藝術制作采用觀測和推理復現現實世界的方式，并在此基礎上加入個人化的創新元素。總體來說，二維動畫是創作者通過手、眼、腦等的配合將客觀物象轉化為主觀形式，而依托計算機技術的三維動畫則是借助計算機的強大運算能力將客觀物象轉化為主觀形式，以邏輯計算的方式介入創作過程，這也是三維動畫與二維動畫最本質的區別。

3.3 難以達到二維動畫靈活的輪廓線效果

在三維卡通動畫和傳統二維動畫中，輪廓線的主要功能是劃分形狀與定義結構［4］。這個劃分和定義過程依賴角色的身體結構來實現，因此輪廓線在塑造角色、結構和形狀方面起著至關重要的作用。三維卡通渲染動畫中具有代表性的“三渲二”動畫和傳統二維動畫雖然都能通過簡單的輪廓線來表現角色，但二者存在很大的差別。手的力度會影響線條的表現效果，手繪作品常常展現出細膩且順滑的變化趨勢，藝術家會根據對象的造型特點選擇合適的線條，這既能體現表現對象的個性特征，又能展現流暢自然的輪廓線。然而，電腦計算出的三維動畫中的卡通渲染輪廓線的形狀是基于物體的形態轉變得來的，與之相比，傳統的動畫風格以獨特且具有吸引力的線條為特征，但計算機生成的同質化和機械化的線條是沒有這些魅力的，這不可避免地削弱了作品的吸引力。因此，卡通渲染的三維動畫常常給人較為死板的感覺，相較于傳統的動畫線條，它們的靈活度較低。

4 結語

科技正在努力縮小二維平面（2D）和三維立體（3D）的差距，以適應現代的數字化設計趨勢，現有的單調、固定的設計模式已難以滿足大眾對美學的追求。展望未來，融合了卡通渲染技術的動畫制作能夠兼具二維和三維的優點，優化整個動畫生產流程，強化動畫的藝術表現力，這是未來動畫的發展趨勢。利用卡通渲染技術創作出風格多樣的動畫，模糊了二維和三維動畫之間的界限。在數字化時代，本文深入分析卡通渲染技術，為動畫創作者的創作提供了理論依據以及新思路，具有一定的理論與實踐意義。

參考文獻：

［1］ 張瑋.卡通渲染在三維動畫藝術表現中的應用與研究［J］.明日風尚，2016（7）：398.

［2］ 王勇，陳贊蔚.實時渲染三維引擎技術應用發展與效果創新思考［J］.大眾文藝，2021（23）：66-68.

［3］ 宋雷雨.數字時代動畫藝術“真實性”再思考［J］.中國電視，2021（9）：87-92.

［4］ 陳菲儀.三維動畫卡通渲染風格的機械感缺陷分析［J］.藝術科技，2016，29（1）：120-121，123.

作者簡介：熊陽茹（1999—），女，湖北荊州人，碩士在讀，研究方向：數字媒體藝術。