數字媒體藝術設計與動畫特點探討

石京

摘 要：縱觀我國三維動畫發展歷程，涉及美學、歷史觀點已經得到有機融合，不過即便是國家政府長期以來大力扶持，產業中心突破能度卻始終毫無進展。因此，本文具體聯合國外先進技術與經典案例實施細化分析，爭取挖掘我國在異質化角色造型設計的突破口，為后期規模產業開發奠定充分適應基礎。

關鍵詞：三維動畫；角色造型；設計模式；規劃方案；要素

0 前言

三維動畫始終維持與計算機軟件應用技術的同步進展功效，經過特殊動畫影響的模擬演練發現，我國始終未能綻放完美角色定義光芒。需要明確的是，動畫角色造型不單單代表某種視覺符號現象，同時也是貫穿整個故事中心的必要線索，無論是在藝術或是商業價值角度上，其一直傳遞著一種推波助瀾的信息。按照后期動畫延伸產業空間觀察，核心角色的定位、設計標準已經足夠嚴苛，那么如何從中挖掘更多的美感、人文要素，將是本文主要陳述的內容。

1 三維動畫角色設計理念概述

經過現下計算機軟硬件技術的不斷更新，有關三度空間內部立體形象以及運動創作活動開始緊鑼密鼓地運作，其始終向外傳輸某種虛擬世界體系信息，設計主體的中心任務就是依照既定模型運動軌跡以及虛擬攝影器械進行異質化動畫參數設定，最后配合方案指令賦予模型相關材質并照上燈光；所有后期的激烈情節當然需要計算機自動調試完成。而動畫角色定義剛好就是整個藝術規劃體系中的特殊要訣，其秉承一系列夸張、擬人藝術表現手段進行可視形象搭設，動機標準其實就是賦予各個動畫角色比較特別的生命力、藝術感染效果。可以說，角色設計工作已經成為整部影視作品中的主導元素，單位腳本都必須圍繞其實施科學掌控。尤其在創作前期階段，依據劇本延展條件審視，系統地整合各類視覺形象，使得設計師的核心價值觀能夠清楚得傳輸到受眾人群之中。這部分想象、個性內容基本源自于生活考究經驗，能夠側面烘托人們的現實生活狀況與理想認知標準。優秀的作品架構內部，角色形象以及性格特征會得到一定程度地放大化處理，設計主體長期維持童心狀態，盡可能地拓展創造力跟想象力。整個動畫中幾乎包攬萬象，其與電影一樣能夠刺激人們創作的火花，區別的是三維動畫中的角色大部分是為了迎合劇本需求被創造出來，透過形態比例、動作流程以及語言特征觀察，都或多或少隱藏著設計主體的性格特征。創作流程中，規劃人員有必要聯合故事時代背景以及內容疏導格式進行角色設計，包括身高、服裝樣式、發型以及配件等；另外，影片整體藝術表現風格也將深入影響動畫造型結果，具化要素就是美術設計與動畫語言，總結為角色造型一直維持與動畫風格相輔相成的交互關系。

2 三維動畫角色造型分類標準陳列

造型設計工作需要針對外在形體與潛在氣質做出疊加改造，卡通賦予角色一種特別的造型基礎，使其能夠盡量規避生活中混亂認知跡象，充分彰顯獨到的藝術風格。所謂的角色設計類別基本呈現為：

（1）擬人化造型。三維動畫場景之中大多采用擬人手法實施造型梳理。例如，《獅子王》中的辛巴、《海底總動員》中的尼莫等，因為孩子比較喜歡動物，涉及生命化、擬人化的處理結果將會令我們發現截然不同的世界奇景，這種夸張式工藝在動畫作品中可說是隨處可見。因此，擬人化造型調試工藝主要呈現以下細化特征：首先，外型要基本符合動植物顯性特征。其次，關于人化的手部、面部特寫要足夠精細，全面迎合人們正常的審美習慣。

（2）寫意類造型。基本強調部分個性化特征顯著的角色造型，這類動畫作品基本被定義為藝術片，其造型處理結果不會出現過多要求，只要透過影片反映活動中能夠適當激發觀影人群的聯想思路便足以。其在造型設計工作上往往散發出一種隨意性色彩，但對于影片整體風格把握能效上的確精良。

3 三維動畫角色造型設計的細化流程分析

（1）整體風格確認。針對動畫劇本內部角色實施設計活動中，需要首先掌握內容表述風格，異質化類型動畫角色表現手段幾乎是天差地別的，必須保證設計過程中進行整體考察、驗證。

（2）角色性格搭配。動畫里應該全程傳遞著多角色交流的活躍氛圍，經過細致化的對比、映襯能夠進一步彰顯動畫核心靈魂，針對這類性格特征做出有機鋪陳便對影片整體收視成果產生巨大影響。當然，除了在表演活動上，造型基本承攬全篇章疏通的職責，單純拿《亞瑟和他的迷你王國》為例，在迷你王國中的小矮人就在人們心中留下難以磨滅的印記，其對神幻王國探險的氣魄以及天真的童心都博得大眾的喜好。

（3）從自然、傳統藝術資源中挖掘靈感。三維動畫角色設計本就該結合自然、人文情感環境實施長期調研，從中掌握無限的素材資料，經過設計主體科學鑒定與提煉、挖掘之后，使得一些看似丑陋的事物也能變得活潑可愛。傳統藝術經過長時期的錘煉已經蘊藏著深厚的文化價值，針對其進行有機吸收、改造將為作品自身內涵灌輸更多活力因子，不計較地域、民族差異特性，無論任何藝術審美觀念都將得到充分融合。因此，能夠使影視作品滲透出一種傳統繪摘 要：本文主要研究了如何快速制作生動的二維表情動畫，利用算法將表情數據進行重新定向，將表情數據融入卡通形象上。首先需要對卡通形象進行標記，確定出能夠對應表型信息的拓撲結構控制點，將確定出的控制點對應上表情信息的第一幀的控制點。然后通過上述對應過程，對比得出兩者的比例關系，把采集到的表情信息搭建在卡通形象上，最終得到卡通形象的表情。本文所闡述的方法，經過實踐驗證，可以有效地利用表演來驅動矢量化二維表情動畫。

關鍵詞：二維表情動畫；矢量化；表演驅動

如何在卡通動畫中制作出生動有趣的人物表情，是卡通動畫制作研究的一個重點。如果在制作動畫時，人物的表情單單依靠畫師手繪來完成，會消耗大量的時間，增大制作成本，而且手繪不能完全保證所有的表情都能繪制的十分生動，這個過程很能考驗畫師的繪畫技術以及制作經驗。對于動畫制作的學術界、產業界以及CAD領域，通過自動或者半自動的方法進行卡通動畫任務表情的制作是一個重要且亟待研究提高的話題。endprint

1 靜態卡通人物面部表情生成研究概述

在進行動畫制作的過程中，目前的技術可以輕松并高質量的繪制靜態二維動畫人物的面部特征。目前，通過利用光學運動捕獲系統，可以更加方便快捷的進行人物面部表情信息的捕捉。所以，本文的觀點認為，可以將真實人物表情信息輸入二維動畫人物中，以此進行動畫人物面部表情的生成。

本文的研究中，通過使用動作捕獲儀器，捕捉真實的人的面部表情特征，然后將捕捉到的數據融合進靜態二維動畫人物中，轉化為動畫人物的表情。其工作過程，首先將人的面部細節信息掃描輸入，儀器獲取面部信息后將其信息矢量化，然后系統劃分人的面部五官，將其劃分為幾個區域。然后系統采集二維卡通人像的面部特征，將真實人物的表情的矢量信息定向到二維卡通人物的面部矢量圖中。[1]然后運用最小二乘法，將矢量人臉五官進行變形處理，然后便可以自動進行生成，所生成的可同人物的面部五官及表情，是與原始人物表情相契合的。

2 人臉表情動畫制作技術主要分類

（1）基于關鍵幀插值的動畫制作。關鍵幀插值法，就是先進行關鍵幀中人物表情的繪制，然后使用軟件通過插值自動進行兩個幀之間的過渡幀的生成。以往在進行二維動畫的制作時，通常使用這種關鍵幀插值法，這種制作方法較為方便簡易，進行關鍵幀的繪制，然后通過關鍵幀生成過渡幀，就可以制作出生動的動畫作品，很多資深動畫制作師都是采用的這種方法。關鍵幀插值法的兼容性非常好，所以被很多動畫制作公司廣泛應用，作為諸多前沿動畫制作技術的基本框架使用。

（2）基于參數化的表情動畫制作。基于參數化的表情制作，是將人物的面部表情進行抽象并且參數化，需要表現某一種表情時，只要對參數進行設置即可。例如，面部動作編碼系統，以及MPEG-4人臉動畫驅動，都是常見的參數化方式。但是，參數化表情制作法，有時其參數在進行組合的過程中，會產生不協調的情況，若沒有調度機制及時進行調節，便會生成不自然的人物表情。若動畫中人物所需的表情較為復雜時，就需要進行多個參數的調節，這個調節過程就會非常復雜，費時費力。

（3）基于混合模型的表情動畫制作。基于混合模型的表情動畫制作常用于三維動畫的制作中，它的制作原理拋開實際人物面部的物理屬性，利用計算機建立三維表情模型，通過建模進行線性空間的定義。然后由線性組合來生成動畫人物的面部表情。這種基于混合模型的制作方法相對其他方法較為直觀且簡單易懂，但是在進行三維模型的創建時，工作量很大，非常困難，創建過程費時費力。線性組合的系數很難進行調整，煩瑣的調整過程會導致動畫制作人員難以將希望表現的畫面表現出來。

（4）基于表演驅動的表情動畫制作。基于表演驅動的表情動畫制作方法首先要采集真人的表情動作，然后通過真人表情數據，定義二維卡通人物的面部表情。進行表情采集的工作有兩種采集類型，一種是利用動作捕獲裝置來采集真人表情；另一種是通過普通表情視頻驅動來進行表情的采集。這兩種表情采集方式各有千秋，第一種方法制作出的動畫人物表情更加生動精彩，而第二種采集方法的采集過程更加方便快捷。基于表演驅動的表情動畫制作過程效率更高，而且這種方法制作出的卡通動畫，人物表情更加豐滿生動。表演驅動發在動畫制作中的應用越來越廣，受到一致的認可。但是這種方式的運動數據和人臉模型在融合的過程中無法完全自動進行，需要很多人工的操作才能完成。

（5）表演驅動的矢量化二維表情動畫制作。表演驅動的矢量化制作方法，在高效的基礎上，具有易用的特點，是本文主要研究的方法。大部分步驟可以自動進行，只有在動畫人物面部設置特征點，以及指派輪廓線到特定的面部器官需要用戶交互。這種制作方法，僅僅需要動畫制作師繪制一張二維靜態卡通人物圖像即可，然后由拍攝真人的面部表情，系統就可以自動生成動畫人物的面部表情。

3 表演驅動的矢量化二維表情動畫制作過程

（1）算法流程概述。首先需要收集原始數據，即為真人面部表情信息，對其進行特征點的跟蹤，生成他定的表情序列。人工對二維卡通人物的面部進行標注，將卡通人的人臉特征點分布與前面生成的表情序列相結合，進行表情重新定向，生成卡通人物的面部表情序列。再對卡通人臉進行矢量化，劃分五官區域，生成二維矢量卡通人臉，與卡通人臉的表情序列進行人臉驅動，最終生成卡通人物面部表情的動畫。

（2）卡通人臉矢量化。卡通人臉矢量化的過程，首先需要進行輪廓抽取。卡通人物的五官輪廓繪制通常較為清晰，圖像由明顯的色塊構成，輪廓提取較為簡單，僅需要將圖像轉化為灰度模式，運用邊緣檢測算法，將面部輪廓提取出來，將面部輪廓劃分區域，分別保存。手動選取真實人臉的五官，將每條輪廓指派給特定的面部器官。然后對輪廓特征點進行抽取，得到一個邊界點列。再抽取點列中的特征點，對這些特征點進行曲線擬合，得到與原始圖像近似的矢量化結果。

（3）表情重定向和驅動。首先通過運動捕捉系統對二維圖像面部表情進行采集，這個過程，先將易于被攝像機捕捉的反光材質固定于人面部的重點標記部位，然后使用攝像機拍攝，捕捉表情關鍵點，得到二維面部表情信息。捕捉到二維人臉表情之后，需要綜合考慮真人的人臉與動畫人物人臉的差別，進行表情的重新定向。首先在人臉選擇一個點作為基準點，然后分別計算真人人臉和卡通人臉上每個標記點與基準點距離的比例，根據這個比例對表情信息進行重定位，確定卡通人臉中五官的位置。[2]確定出五官位置后，便可以進行卡通人臉的表情驅動。

4 結語

本文介紹了通過采集真人面部表情，對真實表情進行矢量化來驅動二維卡通人物的表情過程。這種動畫制作方法的優點在于大部分環節都可以自動進行，操作簡易，制作高效。普通的動畫制作中，可以運用這種制作方法，效率高，且制作精良。對于更高要求的動畫，可以適當增加真人面部的標記點，采集表情更為細致，使得動畫的制作更加生動。表演驅動的矢量化二維表情動畫有著很廣闊的應用以及很好的發展前景，還有著很大的進取空間。

參考文獻：

[1] 王玉順，肖俊，莊越挺，等.基于運動傳播和Isomap分析的三維人臉動畫編輯與合成[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2009（12）.

[2] 嚴素蓉，朱桂林，徐從富.一種位圖矢量化新方法[J].計算機工程與應用，2010（14）.

作者簡介：丁艷（1976—），女，新疆石河子人，長江大學藝術學院講師，研究方向：動畫和電影。endprint