淺議3D 技術(shù)在現(xiàn)代影視動漫設(shè)計中的應(yīng)用

區(qū)楊

（廣東省城市技師學(xué)院，廣東 廣州 510651）

0 引言

采用3D 技術(shù)進行影視動漫設(shè)計，首先要掌握技術(shù)特性，利用3D 技術(shù)完成3D 動畫制作，構(gòu)建出更加真實的虛擬現(xiàn)實情境，改善影視動漫內(nèi)容環(huán)境。在影視動漫作品中應(yīng)用3D 技術(shù)，能夠讓場景效果看起來更加宏大震撼，隨著3D 技術(shù)應(yīng)用范圍的擴展，以及影視動漫擁有龐大的受眾群體，未來行業(yè)內(nèi)3D 技術(shù)有著十分廣闊的市場發(fā)展前景。將3D 技術(shù)用于影視動漫設(shè)計環(huán)節(jié)，加強對動作、畫面、色彩、人物以及環(huán)境的3D 制作，從而提高作品質(zhì)量，讓更多的人欣賞三維動畫作品。設(shè)計人員利用3D 軟件模擬出一個符合故事情境與背景的虛擬世界，隨后對虛擬世界內(nèi)的場景與人物模型等素材加以調(diào)控，根據(jù)素材的形狀和尺寸進一步建模，模擬人物運動軌跡，直觀呈現(xiàn)虛擬生物的行動軌跡，完成對影視動漫作品的優(yōu)質(zhì)化創(chuàng)作。

1 影視動漫設(shè)計中的3D 技術(shù)

1.1 3Ds MAX 技術(shù)

3Ds MAX 技術(shù)主要由Discreet 公司開發(fā)出來的，全稱是3D Studio MAX 技術(shù)，這是一種三維造型與動畫制作軟件，整體開發(fā)環(huán)境主要包含建模、集成動畫以及渲染3 個部分，窗口內(nèi)通過Windows 圖形化操作界面完成上述步驟的操作。與其他3D 軟件相比，3Ds MAX 技術(shù)功能更加強大，操作也更容易，一般可在動畫、燈光與渲染等方面用到該軟件。

1.2 Blender 技術(shù)

Blender 是三維圖形圖像軟件的簡稱，軟件的開發(fā)可以提供從建模、動畫、材質(zhì)、渲染到視頻剪輯與音頻處理的動畫制作解決方案。Blender 可以提供不同用戶界面，內(nèi)置綠屏摳像與遮罩處理，支持攝像機反向跟蹤與后期結(jié)點合成，內(nèi)部含有Cycles 渲染器與渲染引擎EEVEE，支持使用第三方渲染器，可用于三維可視化處理。三維影視動漫領(lǐng)域內(nèi)，Blender 可以說是高端產(chǎn)品，作為一款多功能軟件技術(shù)，有效提高了三維動畫的虛擬能力。例如，《神秘島》中獨角獸、《魔幻仙蹤》中海龜奶奶（圖1）等人物形象都是用到了Blender 技術(shù)開發(fā)制作。

圖1 《魔幻仙蹤》海龜奶奶

Blender 的2.50 版在各個方面都取得了顯著的進步，尤其是在軟件、界面、建模、動畫流程、工具，以及python API 等。Blender 技術(shù)可用于制作影視動漫特效和廣告或建筑設(shè)計。圖2 為Blender 軟件系統(tǒng)運行，該軟件可以在Linux、macOS 以及MS-Windows 系統(tǒng)下運行。

圖2 Blender 軟件系統(tǒng)運行

1.3 MAYA 技術(shù)

這是世界范圍內(nèi)的頂級三維動畫軟件，一般被用于制作動畫與三維造型，可以創(chuàng)建三維物體造型，給畫面帶來更強的真實感，并制作出更加精妙的三維動畫片，目前MAYA 技術(shù)主要被用于角色動畫、影視特效等領(lǐng)域中。

1.4 ZBrush 技術(shù)

與MAYA 技術(shù)相比，ZBrush 技術(shù)是一項數(shù)字雕刻與繪畫軟件，憑借著強大的功能與直觀工作流程，對整個三維行業(yè)造成改變，也為數(shù)字藝術(shù)提供先進的工具，基于用戶感受雕刻多邊形模型。ZBrush 技術(shù)更加重視設(shè)計者的創(chuàng)作靈感與工作習(xí)慣，軟件導(dǎo)出的法線貼圖與低分辨率模型可以被Maya 和Max 等軟件識別與應(yīng)用，成為動漫制作的重要輔助工具。ZBrush 技術(shù)目前主要被用于廣告游戲、影視動畫等方面，例如，《齊天大圣前傳》中的大圣形象（圖3）就是用到了該技術(shù)[1]。

圖3 《齊天大圣前傳》中的大圣

2 3D 技術(shù)在影視動漫設(shè)計中的主要步驟

2.1 準(zhǔn)備階段

前期環(huán)節(jié)一般需要人工進行手繪，同時根據(jù)劇情創(chuàng)作劇本，整個環(huán)節(jié)主要包含角色設(shè)計、場景與道具設(shè)定、3D 動畫風(fēng)格確定3 個部分。

2.2 中間階段

中期制作環(huán)節(jié)3D 軟件的工作量很大，3D 技術(shù)在影視動漫作品的中期制作主要包含以下內(nèi)容。

（1）創(chuàng)建模型。技創(chuàng)建三維動畫的基礎(chǔ)框架。最簡單的模型就是對三維幾何體進行擴展，建模更加方便，通常改變幾個參數(shù)后就能完成模型的創(chuàng)建。

（2）材質(zhì)貼圖。材質(zhì)指的是材料質(zhì)地，比如動畫場景內(nèi)物體反射光線或折射光影，以及光線的傳遞效果都會通過材質(zhì)反應(yīng)出來。貼圖就是指經(jīng)過軟件的計算，在三維模型中貼二維圖片，完成對物體質(zhì)地的模擬，呈現(xiàn)出模擬反射和折射的效果。對物體真實外觀進行模擬，使動畫中的物體看起來更加逼真。

（3）骨骼蒙皮。創(chuàng)建三維人物動畫時需要再創(chuàng)建模型時應(yīng)用建模工具，創(chuàng)建任務(wù)模型骨骼，再將模型與骨骼綁定，這就是蒙皮，隨后組合骨骼與人物模型，形成相對應(yīng)的運動效果。圖4 為面部控制點結(jié)構(gòu)。骨骼創(chuàng)建時，創(chuàng)建方法主要有自創(chuàng)骨骼系統(tǒng)和Biped 動畫系統(tǒng)創(chuàng)建兩種方式，角色蒙皮時，蒙皮的方法包含physique 蒙皮和skin 蒙皮，對比之下前者的蒙皮更加。肌肉引力調(diào)節(jié)時包含較多步驟，如封套范圍、肌肉凸起形狀以及肌腱創(chuàng)建等，角色動畫制作時，可自創(chuàng)骨骼后再創(chuàng)建IK鏈制定骨骼約束，隨后依據(jù)關(guān)鍵幀動畫完成角色制作，或者利用Biped 系統(tǒng)制作腳步動畫。

圖4 面部控制點結(jié)構(gòu)

（4）燈光布置。以模擬自然光與人工光線為目的布置燈光，這是3D 場景內(nèi)的重要照亮來源，具有氣氛烘托與照明的作用，能夠營造更加逼真話的燈光效果，合理設(shè)置燈光參數(shù)，調(diào)整燈光顏色即可達到良好的效果。

（5）創(chuàng)建攝像機。動畫制作期間攝像機的應(yīng)用至關(guān)重要，它能夠完成畫面切換與變化，在3D 制作過程中主要有目標(biāo)相機與自由相機這兩種工具，其中目標(biāo)相機就是用在三維場景內(nèi)的。

（6）動畫制作與渲染輸出。動畫制作環(huán)節(jié)，不同的造型開始運動，關(guān)鍵點被定義為關(guān)鍵幀，中間幀完成后，關(guān)鍵點的其他點可自動計算并連接，從而得到十分流程的動畫效果。渲染環(huán)節(jié)就是三維制作的收尾與圖像生成階段，需按照場景的實際情況渲染文件[2]。

2.3 后期合成階段

在后期制作環(huán)節(jié)，特效鏡頭的制作一般需要依靠三維動畫與合成手段來完成，實現(xiàn)對素材效果的綜合分析，再利用剪輯的方法整合鏡頭，保障影像內(nèi)容的完整性，制作出更加匹配的影片聲音。在3D 特效中，需要考慮到期望中的特殊效果，將多元化圖像素材組合在一起，構(gòu)建更加完整的畫面，以非線性編輯軟件為基礎(chǔ)對畫面進行編輯與合成。

3 影視動漫領(lǐng)域?qū)?D 技術(shù)的實踐應(yīng)用

3.1 3D 技術(shù)在動作設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

一直以來，人物都是影視動漫故事架構(gòu)內(nèi)的重要元素，無論是人物的動作，還是表情設(shè)計，都要保障真實性與合理性，使人物看起來更加有感染力。充分展示人物語言與動作，展現(xiàn)完整的故事內(nèi)容，任何影視動漫作品的3D 制作都離不開語言與動作、表情的呈現(xiàn)，這3 個方面元素一同構(gòu)成了完整的人物。過去二維動畫設(shè)計受技術(shù)上的限制，導(dǎo)致人物動作看起來十分僵硬不自然，而3D 技術(shù)可以解決這個問題，使人物的動作更加流暢，這是因為3D 技術(shù)軟件會有模仿任務(wù)肢體動作的模式，使人物動作更具有真實感，動作表情也可以模仿真人，連細微的變化也能呈現(xiàn)出來，例如，設(shè)計人物跑動的動作時，采用3D 技術(shù)展現(xiàn)跑動期間的動作與表情變化，就連鞋子的彎曲與衣服的擺動、地面腳印都能展現(xiàn)。電腦和人體產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，對人體動作進行捕捉，利用現(xiàn)場人物的動作完成動漫人物動作設(shè)計，從而獲得更真實的人物形象，強化3D 技術(shù)渲染設(shè)計效果[3]。

采用3D 技術(shù)進行角色行走動制作，利用3Ds MAX軟件，憑借軟件的內(nèi)帶文件闡述角色的走動制作過程。菜單欄中選擇File/Open，根據(jù)角色的實際走動情況條恒視圖攝像機，從而轉(zhuǎn)換視圖。點擊Zoom Extents All顯示全部視圖，隨后單擊動畫記錄按鈕在第15 幀的位置確定滑塊的撥動時間，記錄動畫設(shè)置的全部過程。伴隨著動畫里角色的運動，確定人物兩腿間最大距離，實現(xiàn)重心前移，其中Bone01 就是角色重心控制的關(guān)鍵，需要在適當(dāng)?shù)奈恢冒卜沤巧氖帜_。第30 幀處撥動滑塊時間。承受人物身體重心的腳是先著地的角，對角色的膝蓋彎曲控制，吸收落地時產(chǎn)生的振動。角色走動時，其重心可通過前移的過程而變化，抬高身體重心到最高點的位置。不斷轉(zhuǎn)換人物兩只腿，以此起到相互支撐的效果，前移角色重心，承重的腳跟先離開地面，連接人物腳掌和身體，此時角色就能以更加自然的姿態(tài)朝著前方行進移動。

3.2 3D 技術(shù)在畫面設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

影視動漫設(shè)計期間，加強對3D 技術(shù)的應(yīng)用可以讓畫面更具有真實感，同時保障畫面的流暢度，為觀眾呈現(xiàn)高水準(zhǔn)影視畫面。依靠3D 技術(shù)進行畫面創(chuàng)作，需保障3D 設(shè)計內(nèi)容和動漫風(fēng)格一致，畫面達到真實唯美的效果，給觀眾帶來足夠的流暢度與清晰度。3D 技術(shù)可以制作那些震撼且恢弘的場面，給觀眾帶來十分強烈的視覺沖擊，畫面可以將情境與人物相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)場景的完美融合，提升畫面質(zhì)感[4]。

3.3 3D 技術(shù)在色彩設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

采用3D 技術(shù)完成動漫影視作品的色彩制作，從而加強對畫面色彩的控制，保障色彩的完美表現(xiàn)。正常情況下，圖像層次化程度會影響圖像顏色，給觀眾帶來感官上的沖擊。在過去的畫面色彩設(shè)計方面，人們主要采用平面色彩技術(shù)，雖然也能得到較好的視覺效果，但是色彩明晰度還不夠。3D 技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用可以更強色彩層次，改善動畫色彩效果，使動畫整體顏色與色調(diào)上更加逼真。

3.4 3D 技術(shù)在人物設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

影視動漫作品能否成功，不僅要靠完整的故事情節(jié)，還要依靠精致的人物形象。人物外形與性格始終是動漫作品設(shè)計的關(guān)鍵，需保障人物靚麗的外形與獨特的個性，以此吸引觀眾觀看。3D 動畫制作時，要求制作人員擁有一定的想象力，按照正確的邏輯處理故事情節(jié)，且符合觀眾的心理保持人物形象的獨特性。與此同時，人物形象與行為應(yīng)當(dāng)和現(xiàn)實生活存在關(guān)聯(lián)，但是不能高度一致。3D 技術(shù)的應(yīng)用可以讓虛擬的人物形象更逼真，感受來自虛擬人物的魅力，提升觀眾視覺享受。在人物細節(jié)設(shè)計方面，3D 技術(shù)可以讓人物外貌形象更真實，細節(jié)動作與表情更自然，例如，男人的胡渣與女人的鬢發(fā)，可通過3D 技術(shù)完成人物形象細節(jié)設(shè)計，提升設(shè)計效果[5]。

3.5 3D 技術(shù)在環(huán)境設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

過去的平面創(chuàng)作技術(shù)應(yīng)用時，很多創(chuàng)作場景都是靜止的，畫面看起來死氣沉沉，高樓林立但是缺少立體效果，動畫場景也不夠真實。3D 技術(shù)的應(yīng)用可以創(chuàng)造出更逼真的場景，給人一種栩栩如生、身臨其境的感覺。環(huán)境設(shè)計時，3D 技術(shù)能夠使靜止的物體呈現(xiàn)出動態(tài)的變化，又讓動態(tài)場景在空間內(nèi)隨意變化，動靜態(tài)的結(jié)合有效營造出更加真實化的影視動漫場景。比如設(shè)計森林環(huán)境時應(yīng)用3D 技術(shù)，讓觀眾在觀看的時候可以感受到花草是有生命的。

4 結(jié)語

總而言之，未來影視動漫作品的制作將離不開對3D 技 術(shù) 的 應(yīng) 用，通 過3Ds MAX、Blender、MAYA、ZBrush 技術(shù)的高效使用，使影視動漫中的人物、色彩、畫面、動作設(shè)計效果更佳逼真。進一步增強3D 技術(shù)和作品的銜接，充分發(fā)揮3D 技術(shù)的優(yōu)勢，從而推動影視動漫行業(yè)的快速發(fā)展，從前期制作開始，一直到后期渲染輸出，通過3D 軟件創(chuàng)造栩栩如生的畫面，提高作品質(zhì)量。