計算機動畫技術在科教類電視節目中的應用探究

[摘要]目前，計算機動畫技術給科教類電視節目增添了新的表現力。在計算機動畫創作過程中構思與創意是關鍵，技術是保障，要有正確的動畫創作理念，才能發揮計算機動畫在科教節目中的巨大潛能。

[關鍵詞]計算機動畫技術 微觀和宏觀 物體造型

計算機動畫技術是在常規動畫的基礎上使用計算機圖形技術而迅速發展起來的高新技術，目前，它已經被廣泛地應用在科教類電視節目創作中，成為科教節目中常用的、非常重要的表現手段。計算機動畫技術的大量運用，使科普類電視節目的內容發生了前所未有的變化。從宏觀到微觀，從過去到將來。從天體到原子，都成為電視表現的對象。計算機動畫技術使科教類電視節目的制作進入了一個“只有想不到的。沒有做不到”的新天地。

一、計算機動畫技術在科教類節目中的作用

(一)直觀地闡述科學概念和原理

在一些科教片中，有的科學概念和原理非常抽象，難以用常規畫面來表現，這時可以采用動畫的形式來演示。在我們拍攝的《南山巍峨》一片中，有許多關于地下水如何運動的知識點，要清楚地向觀眾展示這些問題，實際拍攝具有相當大的難度，并且很難在宏觀上展示清楚。有鑒于此，在作品中，我們運用三維動畫來展示地下水的運動，簡潔、形象、清晰、明確，效果很好。同樣。為了更好地解釋抽象的科學知識。我們在技術推廣片《大田用上了射頻卡》大量運用了Flash動畫，得到各方面專家和觀眾的很高評價。

(二)增加趣味性、可視性

在科教類節目中，巧妙地運用動畫，可以為節目增添趣味性、可視性，吸引觀眾的注意力。寓科學于趣味之中，更符合觀眾的收視心理。我們制作的技術推廣片《新牛經》，在反映科學配制的飼料成分時，設計的小牛形象健康活潑，位于畫面的左下部分。畫面主體部分是以文字形式出現的飼料配方，飼料成分一一羅列出來。小牛垂涎三尺。待飼料成分完全出現之后，動畫技術將其處理成粉碎的谷粒狀，小牛嘴巴一張，把那些數字全都吃進肚里了，非常生動有趣，觀眾看到這里時。往往忍俊不禁。本來介紹飼料的成分是很桔煤的，無非是一些數字和比例，但是運用二維動畫處理以后。效果就不一樣了，增添了趣味性和可視性。

(三)形象地再現宏觀和微觀世界

長期以來，由于技術限制，編導很難將微觀世界的知識搬上屏幕。現在利用計算機動畫技術，可以很方便地將宏觀、微觀世界中的物體“濃縮”或“擴大”為可視的形象，生動的展現在觀眾面前。它大大延伸了觀眾的感官能力，讓觀眾了解到更多未知世界的科學奧秘。如宏觀世界中星體的誕生與毀滅，微觀世界中基因的重組、細胞的分裂等等。

二、計算機動畫在科教節目中的創作過程

制作人員要熟練掌握動畫的制作技巧，才能把好的構思與創意表現出來。我們以三維動畫制作為例介紹動畫的制作流程：包括物體造型、材質紋理燈光設置，動畫設置和合成輸出四部分。

(一)構思與創意是關鍵

動畫制作的關鍵在于構思與創意，動畫的制作過程是創作人員憑借技術進行藝術加工的過程，物體的形狀、大小、顏色。整個畫面的構圖、色彩、亮度等等都反映著制作人員的藝術水平。這就要求制作人員在制作過程中必須堅持科學性和藝術性相結合的原則。“科學，是指創作人員在創建物體、構建畫面時一定要嚴格，符合事物本身的發展規律，不能肆意捏造。藝術。是指在符合科學性的基礎上，充分發揮創作人員的藝術想象力，使畫面的造型、構圖、色彩、燈光等更符合觀眾的審美心理。”《宇宙與人》就成功地將科學與藝術結合在一起，影片中以巧奪天工的畫面再現了物質創生、地球誕生、生命進化這樣一些難以制作和想象的場景。畫面所表現出來的震撼力。強烈吸引了觀眾，使他們如癡如醉般地“神游宇宙，徜徉150億年時空”。

(二)技術是保障

制作人員必須熟練掌握計算機動畫技術，才能把好的構思和創意實現出來。我們以三維動畫制作軟件3DMAX為例，簡要說明一般動畫的制作流程。

1、物體造型

在進行物體造型之前，每一幅圖片的制作，首先要經過詳細的構思、運算、畫圖，然后在計算機中建模、選定和創建圖形。物體的幾何造型是三維動畫的基礎。它利用三維動畫軟件來描述和構造一個三維物體。計算機三維動畫系統可以提供豐富的基本物體和造型手段，如3DMAX可以通過修改或放樣等方法來塑造物體的三維模型，也可以調用其他軟件如Maya、Softlmage、AutoCAD等創建的三維模型。還可以直接購買模型庫或從因特網上下載。通過上述方式，在創作科教類節目時，幾乎所有想象都可以構造出模型。

2、材質紋理燈光設置

材質、紋理和燈光的設置是模擬真實世界和生成特殊視覺效果的重要組成部分，也是體現創作人員藝術才能的重要環節。3DMAX中通過材質編輯器可以創建不同的材質，包括紋理和燈光的設置。在材質編輯器里設有各種材質屬性，選取不同的參數可以得到不同的材質：通過選擇不同的紋理貼圖。可以生成栩栩如生的木紋、大理石、金屬等效果：動畫軟件中的燈光是一些典型光源，它能模擬與現實生活燈光照射相似的效果。

在這一環節上，創作人員一定要反復斟酌，反復修改，按照藝術構思所要求的水準去完成每一幅圖片的制作。在《宇宙與人》中，為了達到最好的藝術效果和真實感。動畫的表面肌理和所需的紋理和貼圖，都是先通過數字掃描儀對實體進行掃描和模仿，將這些實體變為像素裝載到計算機中，然后再賦給物體，所以才有如此好的視覺效果。

3、動畫設置

反映宏觀微觀的科學節目最受歡迎的地方，就在于它是以充滿動感的視覺形象來闡述科學知識，如《來自太陽的風暴》中，太陽周圍黑子的收縮、輻射，《宇宙與人》中宇宙的爆炸、舊恒星的滅亡、火焰的燃燒。這些充滿動感和震撼力的畫面都是通過動畫設置來完成的。

動畫設置方法包括關鍵幀動畫法、變形動畫法、基于物理模型的動畫法、粒子動畫法等。在科教類電視節目中使用比較多的是關鍵幀動畫法、基于物理模型的動畫法、粒子動畫法。

(1)關鍵幀動畫

在3DMAX中，我們在O幀按下“動畫”按鈕，表示開始記錄關鍵幀。然后拖動時間滑塊到第100幀并移動物體的位置，此時3DMAX自動在第100幀創建一個關鍵幀。播放動畫時，我們便可以看見物體從第0幀的位置移動到第100幀的位置，這就是關鍵幀技術。

(2)基干物理模型的動畫

它是基于物理學運動規律基礎上，通過對物體性質和物體所處的自然界客觀物理運動規律的模擬產生的動畫。一般科普片中描述的物理現象，就運用了這種方法。

(3)粒子動畫

粒子動畫屬于程序動畫系統，是一種模擬不規則物體的方法，它能充分體現物體的動態性和隨機性，很好地模擬出火、水、云、森林等自然景觀。它的基本設計思路是采用微小粒子作為基本元素，賦予這些粒子以一定生命周期來表現不規則模糊的物體。

4、動畫合成與輸出

在節目制作中，三維動畫的應用分成兩類，一類是全部用動畫軟件生成的畫面，這種畫面不需要合成，而另一類為三維動畫與實際拍攝畫面進行的合成。在合成時要注意動畫元素與實拍畫面視覺效果的匹配，如運動的匹配、透視關系的匹配、色彩的匹配等。如《故宮》專題片的開頭就用了一個合成的拉鏡頭，通過色彩的變換、實拍和動畫的合成等表現故宮的從古到今、從今到古。最后一個步驟是輸出。可以選擇電影膠片輸出、錄像帶輸出或光盤、硬盤輸出等。

(三)樹立正確的動畫創作理念是前提

計算機動畫技術為我們提供了更為廣闊的創作空間，但是我們應該樹立正確的動畫創作理念。動畫技術在創作活動中是依附于表現內容的。也就是說，只有內容需要時我們才運用它，千萬不能讓各色各樣的數字特效沖淡和攪亂了作品的主題內容，這是得不償失的。而目前，在一些科教類電視節目中被觀眾稱為“數字垃圾”的各色花哨表現已經嚴重影響到節目的質量。“好鋼要用在刀刃上”，這應當是不言自明的道理。