三維動畫技術應用分析

盧軍

[摘 要]近年來，隨著科學技術的快速發展，越來越多的新興技術被我們所使用，其中“三維動畫技術”廣泛應用于動畫片的制作中，增加了藝術感染力和視覺沖擊力，豐富了我們的生活。本文旨在探討三維動畫制作的基本工作流程以及其中各個環節之間的關系。

[關鍵詞]三維動畫制作；技術；流程

一、三維動畫制作的基本工作流程

1.建模

對已設計好的角色或者場景中的物體進行等比例模型塑造，類似于雕塑的工作。通常來說有三種建模方式：一種是多邊形建模，這種建模方式一般用于簡單的沒有生命的物體如建筑、家具等，是對簡單的幾何形狀如方形、圓形等進行組合連接，形成最終的模型；一種是樣條曲線建模，一般用于有機物體或者是角色的模型制作，是用幾條樣條曲線共同定義一個面，使其形成一個平滑過渡的曲面；還有一中是細分建模，這種建模方式集合了多邊形建模和樣條曲線建模的優點，是應用較多的建模方式。

2.貼圖

貼圖是賦予模型材質的工作。所謂材質是指物體表面呈現出的顏色、柔軟度、透明度、反光度、粗糙程度等質感的表現，可以通過參數的調節獲得金屬、玻璃、塑料等材質類型，也可以使用貼圖坐標將制作好的二維圖片直接貼在模型的表面。通過貼圖可以更加真實的呈現出現實生活中模型所塑造的物體或角色的屬性，到達三維動畫所展示出的對真實世界的反映。

3.配置攝像機

在三維動畫軟件中通過配置攝像機來記錄整個動畫發生的過程。攝像機的配置是按照分鏡頭腳本的鏡頭設計來配置的，其使用規則遵循攝像的基本原理，可根據整個動畫影片的需要調整攝像機的景深和角度，以保證畫面的穩定、流暢、表達清晰為第一要素。

4.布燈光

通常來說，在三維動畫制作軟件中往往需要添加燈光來照明動畫場景、投射物體陰影以增加真實感、增添畫面氛圍效果等。一般情況而言，有類似于太陽照射、點燃的蠟燭這類四面發光的泛光燈；也有類似于應急燈、手電筒這類有照明方向的方向燈。在最常用的泛光燈中，需要打“正面光、左下側、背景光”這三盞燈光顏色和明暗可以隨意調節的燈光。具體來說，主光燈通常放在接近攝像機的區域位置，因其亮度最高，是整個場景中最主要的光源負責照亮整個場景，同時它還決定了光線的方向以及角色陰影的位置和方向。補光燈通常放在攝像機左下方或右下方45度的位置區域，主要負責調整柔和主光燈照射產生的動畫角色面部陰影區域部分。背光燈通常放在被照射的主體角色或物體的背面的左上邊或右上邊的區域位置，以此在整個大背景中突顯主體角色或物體的輪廓，起到強調作用。

5.設計運動軌跡

根據動畫運動規律，以一個個的動畫片段的形式設計制作每一個動畫角色的動作，然后點擊三維動畫軟件中的動畫記錄按鈕，根據先前設計的動畫片段中的動作，記錄物體運動的關鍵動作即關鍵幀設置，然后調整運動的各項參數，通過計算機自行運算關鍵幀之間的動作過度，最終完成運動軌跡。動畫中動作設計體現出動作的節奏、幅度、力度等信息是以動畫曲線表現的，在動畫曲線中橫軸表示的是時間也可以說動作的幀，豎軸表示的是動畫值，根據動畫曲線很容易看出動作設計的節奏急緩、速度快慢、尺度大小等信息。

6.渲染輸出

通過三維動畫軟件中計算機自動運算的渲染功能，將前面五步的工作制作成最終呈現在我們面前的動態文件，將這個動態文件輸出，就是最基本的動畫片。不管是模型貼圖制作的靜態效果圖還是運動軌跡制作的動態文件，都需要渲染后才能輸出成品，而渲染是由渲染器完成的。渲染器按渲染質量的從低到高排列有線掃描方式 （Line-scan）、光線跟蹤方式（Ray-tracing）以及輻射度渲染方式 （Radiosity如Lights cape渲染軟件）等，需要注意的是渲染質量越好需要的渲染時間越長。其他較好的渲染器有Softimage公司的 MetalRay和Pixal公司的RenderMan，通常輸出為AVI或TGA格式的視頻文件。

7.后期合成

影視類的三維動畫片像影視電影一樣，需要在制作完主體動畫后，按照劇本和分鏡頭的要求通過非線性編輯軟件對其剪輯、添加音效、制作水、煙、霧、火、光特殊效果等，以生成最終的影視動畫文件。

二、三維動畫制作流程之間的關系

1.模型材質與渲染的關系

模型與渲染之間的關系簡單來說是“展UV”，模型的結構直接影響了貼圖的繪制與處理以及燈光和渲染的效果。例如，在玻璃杯的制作中，雖然可以采用shader定義玻璃材質，但因其只有單層模型，其材質效果可調節因素較少，最終完成效果不是很真實。但如果采用雙層模型，豐富玻璃屬性的調節因素，定義玻璃杯內外材質的簡單反射和折射，得到更加真實逼真的模型效果。需要注意的是，模型表面材質的平滑、粗糙等特性對燈光的渲染有很大的影響。

2.運動軌跡設計、燈光、攝像機與渲染的關系

動畫角色運動軌跡的復雜程度、燈光對動畫角色運動的光照影響以及攝像機位置設置時拍攝的效果在渲染中均有體現。運動軌跡設計的越復雜、燈光設計的越多越復雜、攝像機運用的越多，其渲染的時間越長。

3.基本動畫文件與后期合成的關系

對基本動畫文件后期剪輯時，在處理鏡頭中需要注意更多的使用動畫的視聽語言，以便于與影視作品區分。例如一個動畫角色沖著鏡頭奔跑出畫面的鏡頭，可以考慮在角色面屏后，增加一幀的黑場過度鏡頭，以防止出現穿越模型的感覺，增加動畫片的流暢度。此外，對制作好的基本動畫文件進行后期特效加工時，往往使用粒子系統制作光、雨、火等特效，需要注意的是動畫的快慢直接影響著粒子的分布效果。

總之，三維動畫的制作是一項技術與藝術相互結合相互滲透的工作，在制作的過程中，一方面要注意相關技術的運用，保證整體動畫片的制作質量；另一方面要在畫面色調、構圖、明暗、鏡頭設計組接、節奏把握等方面進行藝術的創造。可以說，借助完善的三維動畫制作技術體現動畫的巧妙創意才能設計制作出精品的三維動畫片。

參考文獻：

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