計算機軟件技術在科普類信息圖形動畫中的運用

楊柳燕 安娜

（魯迅美術學院傳媒動畫學院，遼寧 大連 116650）

近年來，中國科學素質建設取得了顯著成績，但仍然存在一些問題和不足，如全民的科學素質有待提高、科學理性的社會風氣不夠、科普傳播力度不夠等[1]。為提升大眾的科學素質，建立起自主創新人才大軍、實現科技成果轉化，加強科普推廣仍然是一項重任。

在信息整合與科學知識傳播方面，傳統意義上的科普宣傳片還是具有局限性。數字媒體不斷發展，受眾在移動化碎片式的閱讀中更喜歡動態的傳播方式。而科普類信息圖形動畫作為新興的傳播載體，將繁冗枯燥的科學知識通過動畫的、圖形化的形式更加生動有趣地展現出來，能夠滿足大眾的精神需求。然而，中國的科普類信息圖形動畫尚在發展階段，在制作技術和作品質量上有很大進步空間。計算機軟件技術則因為其自身的數字化和技術性，與科普類信息圖形動畫有機結合，為探索更有質量和趣味性的作品提供了有效幫助。

1 科普類信息圖形動畫

1.1 科普類信息圖形動畫的概念

在《科普資源的概念與內涵》一文中，科普被定義為將科學知識、方法、思想和精神，采取公眾易于理解、接受、參與的方式向社會公眾傳播，為公眾所理解和掌握[2]。科普一詞最早出現于20世紀40年代并被廣泛使用。隨著數字媒介發展的日趨成熟，信息圖形動畫作為一種新的傳播媒介，以信息設計為基礎的同時結合了傳統動畫的運動規律、平面圖形設計以及電影視聽語言，以一種非敘事、非具象的視覺表現形式與科普知識結合，直觀簡潔地展現信息和數據內容。在傳播過程中使其更具有效率性、趣味性和便捷性，形成突出的優勢。換言之，科普類信息圖形動畫是科學知識和信息圖形動畫相結合，并精準、快速地呈現科普知識給大眾，以此達到高效科普的一種形式。

1.2 科普類信息圖形動畫的形成與應用

從早期的科普講座到現如今的科普動畫形式，媒介的不斷演變促使了科普信息的快速傳播。在數字與信息化時代，科普類信息圖形動畫將科普的識別性、傳遞性發揮最大作用，使大眾獲取信息更加便捷、富有趣味性。同時，在兼具科學嚴謹性和藝術趣味性的情況下，科普類信息圖形動畫提高了科普知識的普及率和傳播效果，其主要特征是通過視覺化的信息、圖形和數據的形式向大眾傳遞科學知識。例如：國外大眾所熟知的《Minute Earth》，是由美國創作團隊在YouTube視頻網上傳播的，關于地球、生物、生態等趣味性科普類信息圖形的動畫短片。又如國內曾掀起浪潮的《飛碟說》，通過詼諧有趣的解說，對社會各種熱門話題進行科普。

科普類信息圖形動畫在各個領域應用非常廣泛，涉及教育類、醫學類、熱點社會話題類以及其他公共場所等。例如在教育類科普領域中，以教育為核心主題的科普類信息圖形動畫短片《TED-ED》，通過計算機軟件技術將科學知識以簡潔易懂、生動有趣的數字圖形以及清晰的邏輯結構的方式展現出來。短短幾分鐘，不僅獲取了科學知識、滿足了大眾的審美需求，而且也提升了科普的傳播性和普適性。在信息復雜繁瑣的社會中，設計者結合計算機軟件技術讓科普類信息圖形動畫更加精準、生動、高質量以及更全面地傳播，形成科學理性的社會氛圍，提升大眾的科學素養和審美需求。

2 計算機軟件技術在科普類信息圖形動畫中的靜態設計

如今，隨著計算機軟件技術的普及，各類軟件應用深入工作和學習生活的各個方面。計算機軟件技術主要包括計算機自身的系統軟件技術和計算機應用軟件技術[3]。相對于系統軟件來講，計算機應用軟件主要是針對實際中產生的問題而開發設計的軟件，如繪圖軟件、辦公軟件等。科普類信息圖形動畫在制作上與計算機應用軟件技術相結合，解決人工繪制的一些難題。計算機軟件技術的運用，如Excel、Photoshop、Illustrator軟件等，在科普類信息圖形動畫的靜態設計方面能起到很好的輔助作用，不僅能夠縮短動畫的制作時間，還能優化整體的創作流程、提升作品的藝術效果，為大眾提供更準確的科學知識。

2.1 信息架構建立

美國建筑師查德·沃爾曼在20世紀70年代中期提出了信息架構的概念，旨在幫助人們成功地發現和管理信息，實現信息合理化認知[4]59-61。想要建立起一個完整合理的信息框架結構、發現并挖掘背后的知識與真相，信息收集和數據轉換分析這一塊就顯得尤為重要。

計算機軟件技術在數據處理方面不斷提升，能夠更好地推進信息架構的建立。例如Excel軟件能夠對收集的數據進行整合、歸類和分析，去除不必要的信息，建立數據分析的峰值和谷值，選取能有效表達科普主體內容的關鍵信息。因此，在科普類圖形動畫前期資料收集中，設計者通常結合計算機軟件技術建立一個整體的信息框架結構，并且對這些信息做一個層級規劃，包括主要信息和次要信息。通過軟件的數據處理來降低信息的篩選難度，提高工作的時效性。作品《垃圾分類綠色中國》前期資料的研究思路中（圖1）使用了思維導圖軟件，將科普信息圖形動畫中的制作思路作了整體架構。在信息架構層級中細分了數據搜集、信息整合、文案構思層級。之后，依據搜集的數據內容，通過數據分析工具Excel軟件來進行匯總分析。利用數據透視表工具，將“2015-2020年中國生活垃圾回收利用率測算推演情況”中蘊含的信息（如“生活垃圾清運量”“生活垃圾處置量”“處置占比”等不同的年份產生的數據）建立數據透視表，通過選擇字段的方式或者切片器功能，能夠快速顯示符合條件的數據。

圖1 《垃圾分類綠色中國》前期資料的研究思路

綜上，通過前期建立合理的信息邏輯層級框架，結合計算機軟件技術實現信息和數據整合的高效性，能夠為后面信息視覺轉化的效果提供有效幫助。

2.2 信息視覺轉化

視覺轉化是運用視覺化描述的形式將抽象的信息轉化為可讀取的視覺化語言符號[4]66。科普類信息圖形動畫中的信息視覺轉化，通常指從數據和文本內容中提取可視覺化的關鍵信息，或運用計算機軟件技術來輔助分鏡設計，以達到一個更好的視覺效果。

在提取可視化信息方面，首先，計算機軟件技術運用自身算法的特點，通過導入所需的信息數據，即刻自動生成各種標準的圖式。例如：Tableau數據分析軟件中，通過拖拽數據到對應的圖表，能夠實時生成大量不同種類的圖表與趨勢線，如點狀圖、樹狀圖以及各種圖形組合等，并且這些圖表可根據對應數據的變化而變化。其次，利用計算機軟件技術將提取的圖表元素信息組織起來，并深入地挖掘信息與視覺轉化之間的邏輯關聯，起到傳遞重要信息的作用。之后，提取文本內容中能夠準確傳遞文字信息的視覺元素，進行圖形、色彩、文字設計，利用Illustrator矢量圖形繪制軟件，把重要的視覺元素信息安排在畫面的視覺中心位置，通過排版布局達到在轉化過程中對信息有邏輯引導和明確傳遞的目的。

在計算機輔助分鏡設計上，使用Illustrator軟件中的鋼筆路徑繪制工具進行扁平化矢量圖形繪制時，通過添加輔助線、曲線以及改變描邊的顏色形狀，能夠滿足大量分鏡設計的繪制工作。除此之外，利用圖像描摹功能，通過導入原始圖稿對其進行圖像描摹之后再擴展，可以快速將位圖轉化為可編輯的矢量圖形。利用Illustrator軟件中的排版布局方式，對畫面的圖形、文字、數據進行布局，以便形成合理、清晰、有視覺焦點的分鏡畫面，降低大眾對信息獲取的難度。《垃圾分類 綠色中國》作品分鏡圖中（圖2），首先，在靜態元素設計過程中，對每個分鏡頭腳本里隱含的視覺信息，即“現代城市飛速發展”“各個國家垃圾焚燒情況”“有害垃圾”“呈現出三增一減狀態”進行了平面化與圖形化處理，通過使用Illustrator軟件中的鋼筆路徑工具、幾何圖形工具和形狀生成工具，將“房子、車、電池、藥丸、垃圾桶”等需要的元素繪制出來，使呈現的信息更加形象直觀。運用蒙版工具把各國國旗的圖標與圓形進行組合，用圓條形狀的長短來表達“各個國家垃圾焚燒情況”的數值。其次，在色彩方面，采取灰色為主題色，結合粉紅、藍色、綠色等顏色來搭配整個畫面。運用Illustrator軟件中的實時上色工具，選擇需要上色的圖形元素，將填充設置成需要的顏色進行實時上色，縮短色彩填充所需要的時間。再者，通過Illustrator軟件中的文字工具，對文字的大小、字體樣式進行設計，并合理安排畫面中圖形元素和文字的位置關系。最后，利用畫板工具建立多個畫板，將繪制好的鏡頭進行排序，順理每個鏡頭之間敘事的連貫性。

圖2 《垃圾分類綠色中國》作品分鏡圖

綜上所述，通過使用計算機軟件技術的自身算法以及結合繪圖軟件中的圖形繪制和排版工具，降低畫面繪制的難度，將可視覺化的關鍵信息以分鏡的形式呈現，既加深了大眾對信息的理解，也對整個科普類信息圖形動畫的信息傳達起著至關重要的作用。

3 計算機軟件技術在科普類信息圖形動畫中的動態設計

動態設計是指元素通過設計實現從靜態到動態運動變化的圖形結果[5]。動態設計依托于計算機軟件技術，在具體的動態制作過程中，主要運用如After Effects、Flash、Cinema 4D等軟件技術來完成動態表現；通過基本的元素組合構成，提升動態的節奏韻律與視聽上的和諧美。在科普類信息圖形動畫中，通過動態構成添加動態效果來豐富畫面，提高大眾的注意力，而在動態轉場的引導下，觀眾對信息的獲取更加清晰明確。通過視聽配合，實現信息快速傳播的作用效果。

3.1 動態構成

科普類信息圖形動畫中的動態構成，旨在利用計算機軟件技術對動態元素之間的縮放、形變、旋轉、位移、配色等進行組合構成。形成動態位置上的有序運動和無序運動、運動狀態上的跟隨與游離、運動趨勢上的聚攏或四散[6]，促使畫面結構更具有空間感，信息邏輯更具有主次層級，圖形元素更具有動效化，從而讓科普類信息圖形動畫更加吸引觀眾眼球。需要注意的是，過度的動態構成使用會造成視覺上的混亂，影響信息的識別度，引起心理上的反感。因此，動態元素組織構成中需要注意動態層級的主次關系，并利用計算機軟件技術進行有機地疊加。

科普類信息圖形動畫使用After Effects軟件來制作動態，其絕大部分都是基于圖層的操作，如變換位置、旋轉、縮放和不透明度等的基本屬性，豐富動態構成的畫面效果。通過導入原始素材，利用圖層的基本屬性和關鍵幀進行動態構成的編輯，有次序的疊加動態，以此達到畫面流暢的效果。而在工程量巨大且繁雜的情況下，設計者可以利用After Effects中的表達式和腳本來輔助工作的完成。

After Effects的表達式和腳本是在JavaScript腳本語言的基礎上編寫的，在使用中又有各自的特點[7]。例如在位置上中輸入簡單的表達式wiggle（10，20），通過兩個值自動控制位置的擺動頻率和振幅，無需手動關鍵幀即可生成動效。另外還可以輸入多語句的表達式，與其他屬性建立聯系。但由于表達式實現的功能相對單一，大量的表達式運用會加重系統資源的負荷，導致軟件卡頓甚至崩潰，具有局限性。

相反，After Effects腳本在功能上比表達式更輕便快捷，并且擁有獨立用戶界面，設計者可通過編輯對象和添加屬性，無需重復運算屬性值，還能減少軟件卡頓和崩潰的情況發生。如在作品《垃圾分類 綠色中國》的動態制作過程中（圖3），時間線面板中的關鍵幀起著至關重要的作用，關鍵幀決定了整個動畫的運動方向、流暢度等。在After Effects軟件中，關鍵幀是時間軸上添加的一個點，它記錄了圖層當前的位置信息，通過調整圖層屬性，能夠使動態元素有時間和屬性上的變化。首先把游標放到時間軸上的其他位置，之后直接調整圖層的屬性參數值，如位置、縮放、旋轉等，形成有參數值變化的關鍵幀，達到基礎的、有動態變化的效果。其次，通過曲線工具改變不同類型的關鍵幀，如調整曲線工具中的緩入緩出關鍵幀，打破普通關鍵幀中的勻速運動規律，建立有速度大小變化的運動效果。再次，結合“Motion 2”腳本工具，通過添加多種動態效果，既能夠快速建立圖層屬性關鍵幀，又能生成合理的、有節奏韻律的動態構成。例如“CLONE”克隆，可以大量復制關鍵幀，縮短手動關鍵幀所需要的時間；“BURST”爆炸能夠實現不同的爆炸效果；“EXCITE”彈性工具，選取“形狀圖層4”中的“位置”屬性里的頭尾關鍵幀，點擊“EXCITE”即可直接生成符合邏輯規律的彈性動畫。最后，利用圖標編輯器調整關鍵幀中的速度曲線變化，使動態元素更加豐富有節奏。

圖3 《垃圾分類綠色中國》動態制作過程

綜上所述，通過結合After Effects中圖層的基本屬性、表達式以及腳本的使用，有規律地增加動態效果，讓畫面更加生動靈活。這樣不僅能有效地幫助設計者在動態制作中節省大量的動態調整時間，還能提高作品的動態畫面質量，創造出更多意想不到的效果。

3.2 動態轉場

動態轉場是指各個鏡頭之間的連接點，影響著整個畫面節奏、敘述的連貫性。動態轉場不僅是鏡頭之間的切換，同時也是故事內容之間的連接。在動態轉場制作中，需要根據畫面中的信息傳達、節奏和情緒的走向來進行合理的轉場，隨意的使用反而會干擾整個作品的表達，不利于觀眾對信息的獲取[8]。因此，設計者需要充分考慮每個鏡頭之間的銜接與過渡。在科普類信息圖形動畫中，通過利用計算機軟件技術中的多樣化轉場，如正負圖形、變形、元素過渡等效果進行畫面內容的銜接，以此保證敘事的流暢性和畫面的趣味性。

在動態設計中，使用After Effects軟件自帶的轉場預設來銜接鏡頭之間的關系，例如《垃圾分類 綠色中國》作品中（圖4），在效果欄的添加“線性擦除”效果，調整“過渡完成”“擦除角度”等屬性值，使畫面流暢地轉到下一個鏡頭。除此之外，利用無技巧轉場能夠讓作品的鏡頭與鏡頭之間的銜接更加連貫自然。比如遮擋轉場，通過一個元素遮擋住屏幕再移出屏幕，實現兩個鏡頭的自然過渡，在作品中，利用多個“點”元素出現并放大化來遮擋“日本城市街道”的鏡頭，之后在畫面中心出現下一個鏡頭，以此形成自然過渡的效果。在創作實踐中，設計者還可以不斷挖掘和創新各種有趣的轉場效果，合理利用轉場效果，讓整個作品的敘事表現得更加生動有趣。

圖4 《垃圾分類綠色中國》動態轉場

3.3 視聽配合

視聽配合是科普類信息圖形動畫中不可或缺的組成部分。視聽配合包含了視覺語言和聽覺語言，兩者相輔相成共同推動作品敘事的發展，使畫面更具視覺美感且傳達更多的信息。在視覺語言中，運用色彩、點線面與構圖[9]172來表現科普類信息圖形動畫的畫面，結合鏡頭展現整個作品的核心內涵，觀眾通過畫面視覺效果來了解作品內容、獲取知識。因此，需要充分理解畫面的內容，合理構思和布局鏡頭景別、運動變化以及畫面構圖，結合計算機軟件技術來彌補作品中的不足之處，通過鏡頭水平、上下、推拉運動等變化來呈現畫面效果。在《垃圾分類 綠色中國》鏡頭變化中（圖5），利用中景鏡頭來闡述“垃圾分類的意義”積極正面的效果；其次是通過鏡頭的拉伸全景來表示“綠色中國，和諧生活”的廣闊視野；之后，利用鏡頭的放大特寫來表達“《垃圾分類 綠色中國》的文字標題呈現內容中心思想，通過穿插各種不同景別的使用來豐富畫面鏡頭內容。在鏡頭運動期間，由固定鏡頭到推鏡頭到拉鏡頭再到推鏡頭，有一定的運動變化，使畫面運動有節奏規律。

圖5 《垃圾分類 綠色中國》鏡頭變化

除此之外，鏡頭中的畫面構圖也是使作品富有視覺張力和吸引觀眾的視覺表達方式。科普類信息圖形動畫中的畫面構圖是以排版、圖形、透視來敘述作品的內容，通過文字和圖形的組合來構成有空間感的畫面[9]172。利用極簡平面的圖形元素和文字元素符號來吸引觀眾眼球，或是通過提煉復雜的數據元素，將其轉化為通俗易懂的圖表形式呈現給觀眾。如《垃圾分類綠色中國》作品中，通過文字和圖形元素的點線面組合，將畫面放置位置中心，形成了有藝術視覺美感的畫面效果。

在聽覺語言中，聲音的選擇不僅決定著整個作品的基調，而且影響著科普類信息圖形動畫的整體風格。在科普類信息圖形動畫中，通常選取聲音中的解說、音樂和音效元素來傳達作品信息。在解說中，往往采取簡練的語言或是通俗化的語言來主導畫面內容，這樣能夠提升大眾對信息獲取的敏感度[10]。除此之外，音樂和音效也影響著作品內容的表達。設計者使用計算機軟件技術中的音頻軟件，提前了解和感知音樂并進行剪輯編排，視覺畫面中線條、形狀、人物等元素往往配合著音樂的節奏來呈現。

后期剪輯合成過程是作品的再創作過程，前期精心設計好鏡頭的時間和連接關系，后期通過采取先剪后接的方式，設計者需要領會作品所傳達的信息，有機結合畫面和聲音，利用Premiere pro軟件中的切片工具有效地對作品進行調整潤色。對視覺畫面進行剪裁與銜接，在剪輯之間添加過渡效果以便從一個剪輯順暢過渡到另一個剪輯，形成結構嚴謹、表達生動流暢、有節奏韻律的畫面效果，配合聲音的節奏鼓點，掌握比例和平衡，達到視聽同步的節奏韻律美。

基于上述論證，通過視覺和聽覺的配合，一方面使畫面有無限的表現空間，提升科普類信息圖形動畫的創作質量；另一方面大大提高大眾獲取信息的維度，使科普的傳播效率更廣、普適性更高。

4 結論

計算機軟件技術在數據處理、節省制作成本、提升制作效率等方面為科普類信息圖形動畫的整體制作帶來巨大的優勢。同時，計算機軟件技術也使得科普類信息圖形動畫的篇幅更短小、承載的信息量更大、內容更精致、傳播效果更好。因此，作為科普類信息圖形動畫創作者，應充分結合計算機軟件技術的優勢特點，通過信息架構的建立、信息視覺的轉化更好地實現科普信息傳達和數據歸納的高效性；而動態構成、動態轉場、視聽配合結合計算機軟件技術能夠整合動態畫面的節奏韻律，達到視聽上的和諧美，把握好信息的歸納、清晰的邏輯傳達、明確的科普內容，將科普信息更好地呈現給大眾，為提升大眾科學素養、推動全民科普發展作出貢獻。