定格效果在三維動畫平臺中的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

蔡嘯

摘要：

通過闡述定格動畫的技術(shù)要點(diǎn)和影片特點(diǎn)，對比傳統(tǒng)實(shí)拍動畫技和三維動畫軟件的主要技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)來分析通過純數(shù)字化手段生產(chǎn)定格動畫的可能性和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：定格動畫；三維；數(shù)字化；角色

一、定格動畫的特點(diǎn)和制作流程

定格動畫是一種特殊的動畫形式，與手繪動畫、電腦動畫共同構(gòu)成了現(xiàn)代動畫的三大門類。在定格動畫的創(chuàng)作中，材料應(yīng)用始終是影響影片效果的最大因素，我們熟悉的黏土、橡膠、硅膠、軟陶，以及石膏、樹脂黏土等都可以作為定格動畫的主要材料。

定格動畫的拍攝與傳統(tǒng)動畫完全一樣：逐幀拍攝。用于電視片需要保證25幀/秒的幀率，而電影則是24幀/秒，通常這類逐幀拍攝的制作手法，使用一拍二的方法就可以保證動作的流暢度。目前行業(yè)內(nèi)使用的拍攝環(huán)境都由云臺、軌道、拍攝軟件構(gòu)成。攝像師在拍攝軟件中控制動畫軌道和攝像機(jī)，動畫師配合分拍攝表調(diào)試動作，多人搭配逐步完成鏡頭的拍攝。在各鏡頭單獨(dú)拍攝完畢后，將所有鏡頭統(tǒng)一導(dǎo)入后期軟件中進(jìn)行最后的剪輯。

因?yàn)橐陨现谱骷夹g(shù)要求，導(dǎo)致定格動畫獲得了特有的鏡頭感。通常因?yàn)樾枰⒕嗯臄z或者利用鏡頭光圈弱化背景來增加場景層次，于是定格動畫就有了一種類似移軸效果的視覺感受。角色的動作受材料的影響，在調(diào)試過程中會產(chǎn)生很多微妙的隨機(jī)效果，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)二維手繪動畫很難做到的，而卡通化、夸張化的角色設(shè)計也讓影片整體增添了很多趣味。

二、在Maya中模仿定格效果

通過計算機(jī)三維動畫軟件來模擬定格動畫的效果，在國內(nèi)外開始有不少業(yè)內(nèi)人士在嘗試了，但還沒有形成完整、成熟的行業(yè)規(guī)范。在制作環(huán)節(jié)中使用三維軟件可以比傳統(tǒng)的定格動畫技術(shù)節(jié)省很多時間和物力成本，同時由于計算機(jī)文件是完全可逆，非線性的，有些鏡頭甚至可以在保留燈光、動畫的基礎(chǔ)上僅通過重新設(shè)計制作角色即可渲染出新的序列，極大提高了生產(chǎn)效率。

三維動畫的制作平臺中巨頭云集，本文主要以Autodesk Maya的環(huán)境作為基礎(chǔ)進(jìn)行討論。Maya中的攝像機(jī)比現(xiàn)實(shí)中的攝像機(jī)擁有更高的自由度，同時成本幾乎為零，可以任意增加機(jī)位，任意控制鏡頭位移，實(shí)現(xiàn)在實(shí)拍中必須借助昂貴又復(fù)雜的拍攝軌道才能完成的鏡頭。Maya中的攝像機(jī)與現(xiàn)實(shí)中的攝像機(jī)擁有相同技術(shù)參數(shù)，一般常用有以下幾種控制：

通過調(diào)整Focal Length參數(shù)來控制焦距（以毫米為單位測量），有效值范圍為 2.5 到 3500，能夠?qū)崿F(xiàn)所有鏡頭效果。

通過調(diào)整Shutter Angle參數(shù)和渲染設(shè)置中的Motion blur參數(shù)來控制運(yùn)動模糊效果。

通過調(diào)整F Stop和Depth Of Field參數(shù)來控制景深及曝光效果。

除此以外，Maya中的攝像機(jī)還有Clipping Plane、立體成像等傳統(tǒng)相機(jī)無法控制的效果，性價比極高。

對于動畫的控制，Maya中的技術(shù)主要分為綁定（Rig）和動畫兩部分。一般的三維角色綁定主要采用極為復(fù)雜的IK系統(tǒng)來完成，通過合理的運(yùn)動力學(xué)分析和技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)“牽一發(fā)而動全身”的運(yùn)動效果。而在定格動畫中，角色的運(yùn)動設(shè)計是通過簡單的球關(guān)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，這就導(dǎo)致Maya中的綁定無需像一般三維角色那樣設(shè)計復(fù)雜的IK系統(tǒng)，只需要給制作好的模型搭建合理的骨骼系統(tǒng)，靠骨骼系統(tǒng)自身的FK運(yùn)動就可以非常準(zhǔn)確地完成傳統(tǒng)定格動畫的所有動作效果。

動作的設(shè)計和調(diào)整可以通過Graph Editor和Dope Sheet來管理。Maya默認(rèn)將在所有的動畫關(guān)鍵幀中進(jìn)行差值運(yùn)算，這與定格動畫是不符的，但是在Graph Editor中提供了很多種關(guān)鍵幀差值過渡的計算方法，其中Stop類型是一種步進(jìn)的插值效果，與定格動畫風(fēng)格完全一樣。而使用Graph Editor管理動作的另一大優(yōu)勢在于，可以將調(diào)整好的動作序列在時間上進(jìn)行任意的延展和縮放，這都是傳統(tǒng)定格技術(shù)無法比擬的。

另外Maya中強(qiáng)大的材質(zhì)編輯功能和內(nèi)置的Mental Ray渲染器可以實(shí)現(xiàn)照片級的渲染。這些都為在Maya中實(shí)現(xiàn)定格效果提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

三、后期制作的比較

傳統(tǒng)定格動畫的后期部分與影視行業(yè)無二致，均通過后期軟件將拍攝中無法通過實(shí)景表現(xiàn)的內(nèi)容合成到屏幕中，常用的技術(shù)有降噪、摳像、動作模糊、手工繪制特效和擦除支撐物等等。這一過程費(fèi)時費(fèi)力，同時由于拍攝的不可逆，很多鏡頭因?yàn)椴环虾笃诓块T的標(biāo)準(zhǔn)需要重新拍攝，影響整個影片的進(jìn)度。

三維軟件的后期合成其實(shí)并不算一個完全獨(dú)立的環(huán)節(jié)，在制作過程中就已經(jīng)為后期部分預(yù)留了調(diào)整空間，有些甚至由后期部門與動畫部門直接同步進(jìn)行，這樣一來就比先拍攝后調(diào)整有效率得多。在材質(zhì)和分層渲染的制作環(huán)節(jié)，可以使用三維軟件中經(jīng)常使用的RGB隔離技術(shù)將場景中的角色和道具陳設(shè)分開渲染，使用不同的Alpha通道，直接降低后期摳像的質(zhì)量和時間成本。而實(shí)拍后期中的手繪特效和擦除支撐物問題則在三維領(lǐng)域根本不存在，無需為此分配工作時間。

實(shí)拍后期需要處理的最大問題還是相機(jī)曝光時產(chǎn)生的圖像噪點(diǎn)，曝光產(chǎn)生的噪點(diǎn)可能由多種因素引起，如ISO的大小，感光芯片的質(zhì)量等等。由于三維渲染沒有客觀條件的干預(yù)，理論上渲染出來的圖片不會產(chǎn)生噪點(diǎn)，這樣就比實(shí)拍節(jié)省了大量的時間。

四、結(jié)語

綜上所述，通過三維動畫平臺來制作定格動畫有著諸多優(yōu)點(diǎn)，不但節(jié)省大量的時間，更能夠保證鏡頭設(shè)計的精度，有利于控制畫面質(zhì)量。無論是技術(shù)支持、環(huán)節(jié)設(shè)計、成本控制，如今的三維動畫平臺都有足夠的資源保證影片的完成。

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【作者單位：安陽工學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院】