CG技術在影視動畫中應用研究

摘 要 科學技術的成熟與發展推動了數字技術與藝術的完美結合，使CG三維動畫具有廣闊的發展前景和巨大的潛在市場。我國CG技術的開發與應用尚處于起步階段，面臨著機遇與挑戰。如何利用CG技術振興中國動畫行業，已成為很多有識之士談論的焦點。影視動畫創作是科學與藝術完美結合的產物。藝術是動畫創作的靈魂，技術是動畫創作的支撐。藝術與技術的全面把握才能創作出賞心悅目的完美動畫。

關鍵詞 動畫 CG技術 藝術 應用

科學技術的快速發展，為動畫產業提供了更大的發展空間，數字三維動畫的市場前景也一片看好。我們應抓住機遇，乘勝而上，更新觀念，創新藝術，為中國當代影視動畫闖出一條持續發展之路。

一、CG技術和影視動畫

1、CG技術

“CG”是計算機圖形學簡稱， 是Computer，Graphics的英文縮寫，原指利用計算機技術進行視覺設計和生產。“計算機圖形學的主要研究內容就是研究如何在計算機中表示圖形以及利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。國際上習慣于將利用計算機技術進行視覺設計和生產的領域通稱為CG技術。”借助計算機制作而成的影視動畫都可稱之為CG動畫。大致可以分為二種類型，即2D動畫或3D動畫，中文稱之為二維動畫或三維動畫。

2、影視動畫

從 20世紀開始，國內一直將“動畫”與“電影”緊密聯系在一起，早期的長城影業、明星影業都開設了動畫業務，伴隨著新中國誕生的東北電影制片廠設有美術組， 50年代正式建立了上海美術電影制片廠。1978年中央電視臺誕生，使中國動畫的制作、傳播等發生了變化，由過去只在影院放映的動畫多了一條傳播渠道，因此也就有了今天 “影視動畫”的提法。

從審美角度講影視動畫與中國早期的動畫又有區別，影視動畫是集影視藝術、動畫藝術于一身，具有影視藝術與動畫藝術雙重屬性，它是動畫設計師依據影視美學特性、按照電影思維方式、運用電影鏡頭語言進行創意創作，讓虛構出來的角色形象靈動、鮮活，并具有豐富的思想與感情，具有真實、豐滿的直觀感受。

影視動畫從制作的技術手段上可分為傳統的手工動畫和今天的CG動畫。本文只討論CG畫中的三維影視動畫（也稱三維動畫）。

三維影視動畫：“又稱3D動畫，是計算機軟硬件技術的發展突飛猛進的產物。三維動畫的建立主要是依賴計算機的圖象生成技術（Computer Graphics，也就是CG）。在這個虛擬的三維世界中按照點、線、面的形式搭建模型，在這個基礎上再根據要求設計模型的運動軌跡，模擬攝影機的運動及拍攝過程，按要求為模型賦上特定的材質，打上燈光，然后讓計算機自動運算，生成最后的畫面”。

三維影視動畫是基于3D計算機圖形來表現。制作人員按照計算機為提供的平臺與工具， 圍繞X、Y、Z三個坐標軸，制作出各種立體的數字模型，最后生成彩色的動畫影像。整個工作流程如模型創建，材質貼圖、燈光調節，動畫設置，特效制作，渲染合成等都在計算機平臺上完成。

二、CG三維影視動畫的藝術審美

1、超強的設計功能

三維動畫技術具有極高的自由度。由于它不受客觀存在的限制，所以不僅可以逼真的再現現實存在的物體或景觀，而且可以創建出現實中不存在的物體或景觀。如由計算機CG技術塑造的《阿凡達》中的潘多拉星球的生物（無論人還是動物）以及眾多場景都是現實環境并不存在的，所以讓人嘆為觀止。

2、豐富的材料質感

三維動畫技術能夠把自然界中難以實現的光線條件，任意地設計成理想的光源，從而逼真的呈現出物體的質感。如《海底總動員》角色生動有靈氣，場景絢麗多彩，給觀眾造成一種觸摸的沖動，讓人們流連忘返。

3、震撼的視覺效果

影視作品中往往設置一些特技鏡頭，以創造嶄新的視覺效果使作品更具吸引力和沖擊力，這些特技鏡頭無不來自三維動畫特效技術。2014年底登陸央視一套的公安題材電視劇《清網行動》特技鏡頭的數量達到了1500多個，其中車輛之間的激烈追逐場面、 極具威力的爆炸等場面都是特效技術作用的結果。這些特技鏡頭不斷增強了故事情節的感染力，同時給了觀眾一種沖擊與震撼感受。

4、新奇的表現手段

環球數碼深圳公司創作的動畫片《桃花源記》借助電腦三維技術，使角色的形體動作更流暢，面部表情更豐富，細節性更強。諸如水面、漣漪、云霧、波濤以及繽紛飄落的桃花，造型逼真，動態優美。同時將工筆、水墨、剪紙、皮影等藝術語言，巧妙地糅合在一起，讓這些傳統的藝術符號，得到新的視覺體現。

三、CG三維影視動畫角色設計技法

三維動畫技術的成熟為影視動畫提供了更加廣闊的創作平臺，其中的物體造型技術、運動控制技術、畫面著色技術和特效合成技術為三維物體的構建、物體運動的設定，動畫畫面的生成提供了極大的方便。

動畫角色設定是動畫創作過程中關鍵性工作。動畫角色形象是動畫作品的靈魂，CG三維影視動畫中的角色憑借復雜、精致的形體結構、 機智、幽默的性格特征，真實、細膩的材料質感和豐富、深邃的人文內涵而贏得各個年齡階層人們的喜愛。

精美的影視動畫作品是由多種藝術元素和技術元素共同作用的結果。因此科學地運用技術軟件，合理進行技術間的配合與互補至關重要的。設計時，可以用MAYA進行建模并用ZB rush創建高模，使模型滿足環境場景比例的要求；用Photoshop對模型加繪紋理或貼圖，或直接將模型倒入到三維繪圖軟件（BodyPaint3D）中，讓虛化的效果展現于物體表面之上；通過攝影機的移動和對關鍵幀的調節，或通過動作捕捉技術對角色的動作進行設定，讓角色形象的動作符合運動規律；運用燈光進行環境、氣氛的烘托，最后渲染后輸形成一體化的影視動畫。

三維影視動畫角色設計的基本流程有：建立模型、材質貼圖、骨骼設定、表情設定、角色蒙皮、設置動畫、渲染合成；其設計技法不外乎下面幾種：

1、轉換修正法

在模型創建階段，運用NURBS無縫建模技術先構造出基本模型， 再轉為多邊型模型，最后轉為細分表面模型進行精細加工，以促成模型的拓撲結構趨于規整，為后來的的材質制作與動畫設定提供方便；

2、直接倒入法

在質貼圖階段，運用三維繪圖軟件如BodyPaint3D進行紋理繪制比一些平面繪圖軟件如Photoshop省時省力，只要將模型倒入到三維繪圖軟件中，直接在三維模型表面繪制紋理，簡單、直觀，效率高，效果好。當然，繪制的紋理貼圖方法，可根據從業者各自的習慣與愛好，擇其善而行之。

3、系統控制法

這種方法是針對骨骼創建而言。骨骼創建技術含量高，工序繁多，過程復雜，所以要做到“綜合考慮、分步進行、先下后上”。其中確定角色對象、熟悉骨骼結構、把握運動特點、制定創建方案是進行骨骼設定的基礎工作，應認真做好；熟悉骨骼創建控制系統，對各種控制器的使用做到駕輕就熟，就能收到事半功倍的效果。

4、融合變形法

融合變形是解決動畫創作過程中的角色的表情姿勢間的協調與自然問題。關于動畫角色表情設定也是有多種方法。通過比較“融合變形”是實現動畫角色表情設定具有較強的優勢。它是通過Trax Editor工具即非線性動畫自身的動畫融合功能實現各個姿勢之間的融合效果。這種技術已被眾多藝術家接受與應用。

5、間接約束法

角色蒙皮有多種方法，其中的間接控制法是一種簡單有效的方法。這種方法是變直接控制（直接用骨骼去控制模型點）為間接地控制，用Maya軟件中的Lattice變形器去調節復雜模型，也就是用少數點去控制多個點的形態。在骨骼蒙皮操作中同樣可以使用這個工具，“用晶格去控制模型，再用骨骼去控制晶格”，這樣只要把握好骨骼對晶格的權重影響就能收到理想的變形效果，且工作量會大量地減少。

6、動作捕捉法

以Motion capture為基礎的動畫制作系統將物體的實際動作數據記錄下來輸入計算機，經處理后由計算機在虛擬鏡頭中恢復，同時控制材質。由于它記錄的是物體的實際運動，所以動作精確、逼真，效率極高，在電影領域廣泛應用。三維動畫中的運動控制技術除了動作捕捉技術外還有關鍵幀技術、非線性動畫制作技術等。關鍵幀技術可以實現極具特色的動畫，但在設置中工作量大，且真實感不強；非線性動畫方式方便角色動畫的整體調節，適應群組動畫制作；動作捕捉技術是當下極為流行的動畫控制技術，但從學習與提高動畫制作技能的角度考慮應該以掌握關鍵幀技術為主。

CG三維影視動畫集文學、繪畫、電影、音樂、攝影于一體，并與科技的發展緊密相連，給人們帶來了震撼的視聽感受，無論是扣人心弦的震撼鏡頭，還是溫馨雅致的情感畫面，傳遞給觀眾的都是具有視聽感官的刺激和史詩般的美感。

CG三維動畫技術為影視動畫事業的發展提供了強大的技術支持，而藝術的升華永遠是動畫人追求的目標。技術與藝術是影視動畫創作中不可分割的兩個基本元素，藝術與技術的平衡融合才有利于CG動畫事業的健康發展。

參考文獻：

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[3]呂新欣.Maya高級角色動畫教程[M].北京：北京大學出版社，2007：16.

（作者單位：黃岡師范學院新聞與傳播學院）