淺談影視動漫設計中3D技術的應用研究

摘 要：隨著經濟和科學發展水平的提高，人們對生活品質的追求也越來越高，在文化娛樂方面顯得尤為突出。文化體驗、影視動漫行業已經融入了人們的日常生活。而人們對生活質量和文化體驗的強烈需求，為影視動漫行業的發展提供了支持。如今的影視動漫之所以飽受熱捧，與其很好地利用了一種全新的科學技術——3D技術密切相關。3D技術的切入，加快了我國影視行業的發展腳步，把影視動漫帶進了一個全新的視覺層面。最近幾年，3D技術一直是動漫影視行業熱議的話題。影視動漫創作者利用3D技術制作出全新的作品，也為觀眾朋友帶來了一場場的視覺盛宴。在3D技術受到廣泛的認可和贊揚的當下，為了能夠保持這種發展勢頭，不少專業影視創作者和學者對3D技術開展了一些列研究與討論。通過對3D技術的細分和創新，可以為我國影視動漫行業的發展提供強大的技術和理論支持。文章對3D技術的常用軟件、運用3D技術進行設計的主要步驟、影視動漫中的3D技術運用和3D技術的實現技術展開了討論，并對其中的幾個問題提出了一定分析，給影視動漫設計中的3D技術創作者提供一定的借鑒。

關鍵詞：影視動漫；3D技術；3D應用；實踐原理

在計算機技術發展的推動下，我國的3D技術得到了較快發展，影視動漫行業也開創了全新的發展模式，擺脫了傳統生硬、平淡的影視模式。3D技術的應用，使影視中展現的場景更加宏大，場景顯得更為逼真與形象，帶給觀眾一種身臨其境的視覺效果，3D技術在影視動漫業的發展具有巨大的潛力，其應用范圍還將得到繼續擴大。

融入3D技術的動漫作品也讓動漫的市場進一步擴大，動漫作品越來越受到觀眾的好評，不僅被年青人、小孩所接受，也得到了成年人的喜愛和追逐。

3D技術理念對于人們來說已經不再是一個新名詞。專業的影視動漫制作者想要滿足更多消費者的需求，需要從3D技術的本質出發，從實踐中總結經驗，為人們創造出更多優秀的影視作品，從而滿足市場的需求。

1 影視動漫設計中常用的3D技術軟件

計算機技術的發展和演變催化了3D技術，計算機3D技術在動漫設計中被廣泛運用，也取得了較大的成果。1994年伴隨著迪斯尼《獅子王》影片誕生，一場電腦圖形圖像學的革命也就此展開。動漫設計師逐漸把3D技術融入到作品創作中，完成了許多以前不可能完成的動畫設計，讓作品展現出更宏偉壯觀的爆炸場景，真實的云霧仙境效果，奇幻的粒子變化等。這樣的作品受到了人們的喜愛和追捧，三維動畫事業也受到了人們的關注。

依靠三維動畫軟件，動漫創作者設計出虛擬的動畫場景，非常形象和逼真的場景烘托著劇情故事。在這個三維場景中，動漫創作者根據故事情節設置的大的場景環境、場景中的事物，制作出它們的模型；創作者再根據整個動漫設計的要求，虛擬特定的內容，把攝像機和虛擬事物的運動軌跡結合起來，以設計事物的參數為依據，在已經設定的模型上添加材質和色彩效果。在這些準備工作做好之后，創作者利用計算機的3D動畫軟件，對最后的動畫效果進行渲染呈現，產生最后的組合到影片中去的3D畫面。

影視動畫中的3D技術一般依靠這三種計算機軟件來實現：Maya軟件、3dsmax軟件和Lightwave 3D軟件。

影視創作者利用Maya軟件進行作品中的3D模型的構建。Maya軟件可以提高電影、電視、游戲等領域開發設計和創建制作的工作效率，同時對多邊形建模的處理上也進行了創新和簡化。按發布Maya軟件的Autodesk稱，Maya軟件運用了全新的運算法則，在多線程支持方面可以發揮多核心處理器的優勢，提高軟件的性能；新的HLSL著色工具和硬件著色API則可以大大增強新一代主機游戲的外觀，另外在角色建立和動畫制作方面也體現了很強的柔性設置。①Maya軟件采用的非線性動畫制作的方法，突破單一的時間順序編輯限制，對所要處理的虛擬場景進行編輯，具有較大的獨特性，這樣的方式讓影視動漫創作者工作時候得到更多的方便，受到了廣泛的歡迎，也讓Maya軟件在影視創作中得到了廣泛的應用。在需要處理一些如角色動畫、運動學模擬等復雜要求時，Maya軟件明顯有優勢。Maya的CG功能十分全面，包括了：建模、粒子系統、毛發生成、植物創建、衣料仿真等。可以說，在建模、動畫和速度方面，Maya都非常出色。

相對于高端的三維Maya軟件軟件，同屬Autodesk公司的3ds max則是屬于中端軟件，易學易用。3dsmax軟件主要實現了對造型進行設計的功能，在三維動畫編輯處理上，其功能主要表現在將動畫、渲染和建模的結合，通過三者的結合，可以根據實際事物建立起三維造型。該款軟件的操作界面比較簡單，容易上手，通過一個窗口就能實現基本操作。其較高的功能性和簡單的操作性，受到了許多影視動漫初學者的青睞；一方面，該3D技術可以被影視創作者很快地掌握；另一方面，其廣泛的應用性為更多的影視作品帶來了全新的視覺體驗。同時，3ds對設備平臺的要求相對較低，軟件本身的價格也比較低，這就讓一些小成本小制作的影片、游戲的CG制作成為了可能。

Lightwave 3D軟件的最大優點是具有相對較高的性價比。很多專業的影視動漫創作商在對影視動漫制作成本有要求時，通常都會選擇這款軟件。Lightwave 3D軟件操作簡便，易學易用。相對來說，它在生物建模和角色動畫方面的功能更為強大；同時基于光線跟蹤、光能傳遞等技術的渲染模塊，也讓使用該軟件進行處理得到的作品的渲染品質更高。它的優異性能可以滿足游戲、廣告、網頁和電影動漫制作上的需求，同時其較低的價格也倍受影視特效制作公司和游戲開發商的青睞。

一部影視動漫作品中的的三維軟件，并不是一成不變的，影視創作者會根據具體的情況進行分析，選擇最合適的軟件綜合使用。

2 3D影視動漫設計的主要步驟

2.1 動畫制作準備階段

影視動漫創作者通過計算機來制作三維動畫時，需要提前把動畫設計出來。這時就要依靠專業的繪畫人員把所要設計的動畫圖案繪制出來，再把動畫手繪材料準備好，主要是動畫的內容設置和動畫的場景設置，動畫手繪材料的質量將直接影響最后的3D動畫整體效果。動畫的場景設置包括了聲音處理、概念體現、主體分格、整體色調等。endprint

2.2 動畫制作中間階段

該階段也是整個動漫制作最為重要的環節，涉及的操作較為復雜和繁多。例如：建立模型，創作者在進行制作時，首先要通過三維幾何體和擴展三維幾何體把模型制作出來。利用這兩種方式建立模型的好處是：有利于后期對有關參數進行修改、縮放，從而改變模型，這類模型的美感和使用價值遠遠超過其他一般模型。材質選擇，材質的反射、質感和硬度等一些特性將對3D動畫的光影效果產生較大的影響。貼圖制作，該過程也是比較關鍵的一個環節，通過軟件工具，以實際事物的質感為依據，可以實現二維形式的圖片和三維形式的圖片的轉換。再把已經制作好的事物三維模型與設計框架進行結合，通過二者的連接，可以實現同時運動，從而模擬出真實的運動效果。根據現實場景在燈光設定上做出適當修改，模擬出一種真實的場景，在調整時注意考慮參數的設定、位置的改變和燈光顏色的變化等。

2.3 后期合成階段

創作者需要在后期對3D動畫作品進行整體效果的修改，結合視覺、聽覺等因素，逐步完善3D特效。

3 影視動漫設計中3D技術的應用

3.1 影視動漫角色設計的3D技術

影視動漫中的角色設計是整個影視設計中運用最重要的基礎部分。動漫角色的設計是以創作者自己的創新思維和獨特見解為基礎進行的。通常在動漫角色創作時創作者可以融入獨特的文化元素，從而吸引更多觀眾的注意，帶動影視作品的劇情發展，保持了故事情節的有效性，提高了影片的可觀賞性。3D技術賦予了動漫角色立體三維效果，加強了角色的真實感，在肢體、表情、動作的表現上顯得更加流暢和逼真，給觀眾帶來震撼的感覺。如果動漫角色設計得平淡粗糙，則會大大降低人們對影片的觀賞性。

3.2 影視動漫環境設計的3D技術

影視動漫中的環境設計一般是角色所在的、故事發生發展所處的場景環境設計。3D技術可以根據劇本要求創建出一個虛擬的逼真環境，例如：草原、河流、街道等；而且這些環境可以是以動態的方式進行呈現，其三維效果把故事里的場景表現得栩栩如生，讓觀眾可以感受到事物場景的運動性。這種真實感猶如把觀眾帶到了虛擬的場景中，熒屏中的事物有種奪屏而出的感覺，這種身臨其境的體驗，受到了觀眾的喜愛。

3.3 影視動漫動作設計的3D技術

影視動漫中的動作設計主要體現在動漫人物的動作和表情上。3D技術的動作設計參考了真人的動作表情，例如：人走路的一系列動作表現，不同年齡不同性格不同情緒時的不同的走路姿態。3D技術可以模擬了人走路時的每一個動作和相應的表情，手臂擺動、衣服褶皺、面部表情變化等。通過對這些細節的處理和模擬，可以使得整個人物動作看起來較為連貫和逼真。此外，3D技術還可以通過設備將人的某個身體部位與電腦連接，通過人的動作變化，電腦可以直接給3D場景中的人物加入特殊的動作，提高了人物動作的真實性。而在真實的人物活動之外，計算機技術還可以賦予角色超現實的各種魔幻性的表現。

3.4 影視動漫畫面設計的3D技術

影視動漫中的畫面設計是3D技術的一大特色，作品畫面的真實感和震撼度吸引了各個年齡層觀眾。在現代技術的支持下，3D畫面主要表現得流暢真實、燈光柔和、景色自然和場景震撼等，整個動畫的清晰度超過了一般的二維動畫，給人不同的視覺感受。3D技術比較有利于制作出場面浩大的畫面，特別是戰爭、科幻、魔幻等場面。在色彩設計上的各種搭配，賦予動畫場面豐富的動畫層次感；多種色彩的撞擊，給觀眾帶來視覺上的沖擊，提高了畫面的可觀賞性和震撼性。

4 影視動漫中3D技術的探討與實踐

4.1 三維實時渲染

圖形渲染作為圖形學發展的重要組成部分，在各行各業中得到了廣泛應用。特別是計算機輔助設計、影視動漫制作和各類可視化應用中，圖形渲染的真實感效果被越來越多的創作者所看中，其制作要求也在逐漸提高。三維實時渲染算法決定了一個交互式圖形系統能否進行有效運轉，通過對每個算法的合理組合，可以建立起一條渲染管線。再對渲染管線進行多次測試，避免了計算機硬件對其產生排斥；對各個管線算法的性能進行對比，提取性能較高的管線，最終二維模型到三維模型的轉換。渲染管線是三維實時渲染系統的核心，也是圖形學研究領域的重要方面。

4.2 影視CG設計

ComputerGraphics簡稱CG，主要是通過計算機技術實現了視覺設計。影視CG也隨著計算機技術的不斷發展而被應用到越來越多的領域，主要包括了：影視動漫、3D網絡游戲、3D電影、電影特效、室外建筑、室內設計、三維模型，此外，在眾多二維設計作品中也包含了CG技術。數字化藝術設計的概念已經被人們所認同，再加上信息傳播的多樣性和高效性，加快了CG在影視動漫應用領域的多樣化發展。

創作者通常在模型建立的時候會選擇Maya和3dmax這兩款功能豐富的三維設計軟件。在對這兩個建模軟件進行使用前，需要對人體、動物和自然環境提前有一個了解；再通過結合Photoshop繪圖軟件的學習，創作者需要具備一定的繪畫基礎，給模型制作貼圖；最后，通過AfterEffects和Premiere等軟件，在動畫后期的調整和修改時，給動畫加入特效，從而改善動畫的整體效果。

影視動漫中經常會遇到各種角色的設計，我們就以機器人的制作為例，需要通過建立模型、燈光調試、材質貼圖和后期合成等環節。建立模型，因為機械建模和場景、工業建模存在較大的差別。如果想要讓體形較為大的機械模型能夠在做完后擁有一個逼真的形象，那么就要求對模型之間的穿插、重疊、位置和擺放關系等進行合理設計。拿變形金剛模型來說，對它的三維模型建立時，需要考慮模型中的每個部位通過位置的變化，可以最終變換成一輛汽車的模型，所以在模型建立階段，需要創作者考慮多種因素。

三維軟件對于模型建立的方法其實有很多，但是現在比較普遍的的方法是多邊形建模法。這種方法操作相對比較簡單、容易上手，而且制作效率很高，軟件兼容性好，有利于軟件間的相互轉換。3DMAX軟件在模型建立時一般采用BOX轉化為多邊形模型，在多邊形工具的幫助下，創作者很容易將模型的定點、邊、邊面、多邊形、元素等展開操作，配合上一個渦輪平滑修改器，就可以制作出一個初步的模型。在對模型頭部的各個部位進行制作時，考慮到細節較多，可以先把頭部拆分成幾個小部件，再進行模型建立。這樣，頭部的模型創建就變得非常簡單了。首先以修改器中的標準基本體為參考，建立出一個圓柱體；再把這部分轉換為可編輯的多邊形，剩下的幾個小部件則利用可編輯多邊形把它分離出去，形成一個獨立的部分，單獨對其實施編輯。在把原始形體轉換為多邊形物體的時候，一般可以采用兩種方法：第一種方法是先選中要編輯的物體，再單擊鼠標右鍵，會彈出一個對話窗口，再根據窗口顯示內容選擇“轉換為可編輯多變形”即可。第二種方法是先選中要編輯的物體，然后在修改器面板中添加“可編輯多邊形”。endprint

4.3 3D技術中的燈光知識

燈光方面的應用通常在產品的表現扮演著一個至關重要的角色。從科學角度來說，光是一種電磁波，而且可以被人類的肉眼所看見。這里我們主要把光用在三維模型設計中，此時就需要運用光的多種屬性來完成三維動畫效果呈現。比如利用光的傳遞性，在藝術創作中對于光的理解可以幫助我們設計出更加符合現實的場景和模型，光的方向可以控制整個場景的氣氛，從而表達出不同的情感，給觀眾傳遞不同的意思。燈光在時間表現和物體結構上也發揮著重要作用，例如：前置光照的光源顯得比較僵硬，不利于對影視作品的形態和肌理的表達。陰影部分不容易出現在觀眾視線中，使得物體在結構上缺乏立體感，從而容易變現為平面物體。鑒于燈光的這個特點，根據不同的主題，創作者可以借助燈光來對物體的缺點進行適當隱藏，從而對動畫整體效果起到一個輔助作用。這種方法也被利用于人物的肖像畫中，所以也被稱為傳統用光。通過人為的影響，錄影棚及遮光棚的搭建，實現對這種光的利用。隨著模型位置的變化，燈光也需要隨之變化。通過對燈光的認識，在影視動漫設計時，可以大大提高作品的質量。

4.4 3D技術中的貼圖的制作

3D技術中的貼圖過程，主要是依靠PS的高級應用進行繪圖。通過對軟件的操作命令進行解讀，可以發現，在操作時，要求創作者需要具備一定的美術繪畫和藝術鑒賞功底，這樣才能良好地完成該階段的創作。在貼圖中，diffuse貼圖對模型的材質影響是最大的，有時也被稱為漫反射貼圖。因為通過漫反射可以很直接地了解貼圖的樣子，知道了實際貼圖與標準要求之間的差距后，創作者就可以通過對上下左右的四個視口進行渲染，從而查看到貼圖是否有被拉伸掉的情況。如果貼圖被拉伸，可以通過添加VUW貼圖的方式，對里面的預設選項進行挑選，選擇一個合適的選項添加即可。按照這樣的方法，創作者可以對CG機械類作品進行一個良好的設計。

5 結束語

3D技術在如今的影視動漫設計中顯得越來越重要，隨著3D技術的應用，一方面，影視動漫行業可以給觀眾提供了大量新型的、優美的影視作品，吸引了眾多各個年齡段的觀眾的眼球；另一方面，也加促進了我國影視動漫行業的發展。在我國，3D技術雖然發展的很快，但是也還處于剛起步階段。所以，3D技術在影視動漫也中的應用，還有很長的路要走，需要更多的創作者在實踐中多總結經驗，勇于創新，不斷提高3D技術的應用范圍。因為3D技術對于創作者也有一定的美術和計算機操作要求，所以，在人才培養上，相關部門和機構需要加大投入力度，為3D技術的擴展和發展提供人才保證。文章對3D技術的常用軟件、設計的主要步驟、影視動漫中的運用和3D技術的實現技術進行了探討，可以說3D技術本身并不是一項很復雜的技術，在模型建立上創作者可以根據實際需求選擇適合自己的軟件；在軟件的運行環境上，對于計算機硬件配備的要求并不是很高；在創作上，需要創作者結合對實際模型運用的思考，對模型的位置、色彩和燈光進行整體分析，依靠創作者的創新型思考和創造可以實現不同效果的動畫。總的來說3D技術影視動漫的發展起到了很重要的作用。

注釋

①武振枝.Autodesk Map的應用與開發[D].桂林工學院，2005.

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作者簡介：徐霞（1963，5-），女，江蘇省南通市人，講師，研究方向：動漫設計與制作（計算機類別）。endprint