基于虛幻引擎的3D動畫創作研究與應用

◎王泓賢

（吉林藝術學院 吉林 長春 130021）

虛幻引擎是一個游戲開發平臺，其主要目的是為游戲開發者提供可用到的核心技術、數據或是相應的基礎支持，主要通過利用先進的計算機技術，使體驗者經過必須的輸入輸出設備與虛擬環境中的實際目標物進行交互的發展引擎。3D動畫和虛幻引擎之間是相互促進的發展關系，虛幻引擎所涉及的技術集成性較高，具體包括計算機圖形技術、仿真技術，還有人機交互技術與現實技術、網絡技術等，是一種綜合性較強的集成技術，具有高級模擬系統。通過對其的應用，不僅可以使3D動畫技術得到較好的應用與發展，值得注意的使虛幻引擎的發展同樣也離不開3D動畫技術的應用支持。計算機技術的快速發展，虛擬現實作為近年來所出現的一種高新前沿技術，在3D動畫中的應用范圍逐漸凸顯。下面針對虛幻與3D動畫創作進行分析。

一、虛幻引擎與3D動畫技術的概念

（一）虛幻引擎

虛幻引擎是一個游戲開發平臺，其主要目的是為游戲開發者提供可用到的核心技術、數據或是相應的基礎支持，主要通過利用先進的計算機技術，使體驗者經過必須的輸入輸出設備與虛擬環境中的實際目標物進行交互的發展引擎。虛幻引擎下可產生的虛擬環境具體分為兩類：一類是既定的客觀世界，另外一類是虛構世界。虛幻引擎主要是通過各類的輸入輸出設備最終實現用戶與虛擬環境見的交互。具有以下特征：交互性、沉浸性和多感知性與自主性。在這一過程中，體驗者和虛擬環境彼此之間的交互方式十分自然。

（二）3D動畫技術

3D動畫技術被稱為三維動畫。其首先要通過一定的動畫制圖軟件建立起一個相對逼真的虛擬場景，進而在這一場景中根據不同對象的參數建立起需要的模型，在此基礎上按照相關的要求設定物體的整體運動軌跡與其他實際動畫的參數，最后還要針對性地附上所需要使用的材料，采用一定的燈光作用形式將其呈現出來，最后進行不同程度的渲染。完成所有的陳述步驟后，3D動畫創作完成。它具有較高程度的真實性、可操作性與豐富性，質感可見。

二、虛幻引擎和3D動畫的關系

3D動畫和虛幻引擎之間是相互促進的發展關系，虛幻引擎所涉及的技術集成性較高，具體包括計算機圖形技術、仿真技術，還有人機交互技術與現實技術、網絡技術等，是一種綜合性較強的集成技術，具有高級模擬系統。虛幻引擎可實際應用到3D動畫技術中，通過對其的應用，不僅可以使3D動畫技術得到較好的應用與發展，值得注意的使虛幻引擎的發展同樣也離不開3D動畫技術的應用支持。可以說，兩者相輔相成。

三、虛幻引擎下的3D動畫創作技術的應用

近年來，由于其自身所具有的出色的表現逐漸被應用到影視和廣告等領域。其中，用游戲引擎所制作成的動畫被稱作為引擎動畫。其主要是結合一定的游戲引擎來加深實時渲染與修改能力開發，進而展開具體的動畫制作。從目前的發展來看，這是解決3D動畫技術的實際生產效率的重要且有效途徑之一。可以說，作為一個新的3D動畫制作平臺，虛幻引擎還應在流程與人才儲備上進一步完善。其主要的制作流程是：在DCC里創建出完整的資產（可以是模型、動畫或是模擬等），通過先進的數字雕刻技術獲取相應的動畫角色模型、對其中的人物賦予一定的材質，并對其進行貼圖處理，在此基礎上給予角色一定的骨骼或是采用一定的動作捕捉系統，建立一系列的骨骼動畫，將這些設計導入到虛幻引擎中，進而有針對性地搭建相應場景，編寫實際材質、燈光和素材等，建立一個循環，最后輸出整體流程。

可以說，整體的虛幻流程是一個相對的非線性的流程，可編輯性較高，對其他環節的影響也較小，其中較為常見的是燈光的編輯可以隨時修改與隨時輸出。通過引擎中的主要燈管系統，可以給虛幻場景賦予燈光，使整個動畫的實際常見更為鮮活。

此外，虛幻引擎下的3D動畫材質也較為容易被修改，可以通過一定的網絡來具體建構。其實際的材質可由可視腳本的節點與網格、顏色、紋理貼圖等部分組成。每一個相應的節點都有一個HLSL的代碼片段，最終實現美術人員所要求的表達效果。緊接著將模型導入到實際的引擎后，對其一一賦予材質，并調整好材質的參數，如常見的高光、反光等，達到更為接近現實的外觀效果。

世界上第一個采用虛幻引擎所制作的動畫片《Zafari》。其實際的動畫制作中采用的鏡頭數量相對較高，但是由于前期制作組過于擔心實際的渲染時間不夠，在整體的制作過程中多數采用傳統的制作流程來制作。從整體上來看，其所采用的整體照明與渲染流程相對縮短了時間。此外，其還將布局與布景時的燈光同時開發。也就是說一旦動畫得到相應的確認，一個小時之后就可以得到較為完整的片段。

另外一個最為突出的表現實在國產動畫片《地靈曲》，其主要采用劇游聯動的一種形式，畫質更為精良，無論是在動畫的背景闡述、光影，還是人物形象或是線條等多方面的表現都十分出色。這是因為《地靈曲》采用了一種較為不同的制作方式，其采用了虛幻引擎來制作，這是國內動畫片的首次嘗試。也就是說，在實際動畫制作過程中，可以采用實時運算的主要方式進行整體的預覽。當實際內容需要調整時，可在虛幻引擎中進行針對性的調整。可以說通過利用虛幻引擎不僅可以擁有更為精良的畫面，同時還可以節約一定的成本。

值得注意的是，通過使用虛幻引擎，《地靈曲》具體的鏡頭運用上也凸顯出其應有的特色。制作人在動畫制作中鏡頭的應用上較為大膽，突破傳統的局限，通過推拉搖移等方式，讓觀眾看得十分過癮。傳統的國產動畫中鏡頭都是事先在分鏡階段已經設計好的，如果后期的效果表現不突出也不能進行修改，而在《地靈曲》中引用了虛幻引擎，不僅提高了制作效率，同時還提高了可修改性。這是因為虛幻引擎不僅為制作者提供了更多的嘗試與調整，同時還給制作者更多的表達自己的空間，更為觀眾帶來了強烈的豐富體驗。

四、基于虛幻引擎的3D動畫技術的發展前景

隨著計算機技術的快速發展，虛幻引擎的3D動畫技術的發展越來越受到社會的關注，這使得越來越多的制作人在制作3D動畫技術中加以應用虛幻引擎，3D動畫技術與傳統技術、虛幻引擎相互配合，不斷豐富動畫畫面，強化理論和實踐間的結合。正如《地靈曲》的出現顯示了國內動畫制作的發展一樣，相信今后會有越來越多的虛幻引擎的動畫片的出現。