透过三维动画片解析三维动画技术的发展

一、引言

三维动画近年来在人们日常交流和媒体中被提及的频率越来越高。从《玩具总动员》到《玩具总动员3》，观众对三维动画的热情逐步升温。观众对三维动画片的态度也从惊叹到对如何制作产生了浓厚的兴趣。

二、三维动画技术的发展历史

三维动画技术是从20世纪70年代产生的，但是当时并不是用来制作动画片的，而且当时这一技术处于初始状态所以并没有引起人们的注意。1982年，迪士尼推出了基于电脑技术的《电子世界争霸战》。不幸的是，当时的技术还处于摸索阶段。片子的技术意义远大于可看性。

三维动画的发展得益于计算机技术的发展。皮克斯一直走在这一技术的最前沿，它的前身是工业光魔公司的一个电脑动画制作部门，当时由于工业光魔公司自身的原因以高价把这一部门卖给了苹果电脑的创始人乔布斯，由此开始了它的创作之旅。由始至今，皮克斯已经为我们献上30余部动画作品，每一部动画作品的诞生都会让观众眼前一亮，无论技术方面还是艺术方面，皮克斯都会都会给我们带来全新的视觉享受。

三维动画技术的发展大致分为四个阶段：

第一个阶段是1982——1989年，这个阶段为三维动画技术的探索阶段，这一时期的三维动画片主要是以实验性的三维动画短片为主，这一阶段的作品有《电子世界争霸战》、《顽皮的跳跳灯》、《锡兵小将》等等。

第二个阶段是1995——2000年，这个阶段为三维动画技术的初步发展阶段，这一阶段的作品以皮克斯、迪斯尼还有梦工厂的作品为主，皮克斯开始制作三维动画长片，《玩具总动员》是1995年有皮克斯制作迪斯尼出品发行的第一部三维动画电影，这部电影被称为“继《米老鼠》赋予动画片声音，《白雪公主》赋予动画片色彩后，动画技术的第三次飞跃——赋予动画片3D!”这是三维动画的一个新的历史阶段。这一阶段的作品有《棋逢敌手》、《虫虫危机》、《小蚁雄兵》等等。

第三个阶段是2001——2003年，这个阶段为三维动画技术快速发展的阶段，这一阶段各个动画公司的动画技术日渐成熟，在原有的动画技术基础上不断开发新的动画技术。比如在《怪物公司》中，他们开发的毛发模拟器和Fizt等技术。观众也从这个时期开始对三维动画技术逐步接受和喜爱，为下一阶段的发展打下了良好的基础。这一阶段的作品有《怪物公司》、《怪物史瑞克》、《海底总动员》等等。

第四个阶段是2004至今，这个阶段为三维动画技术的全盛时期，这个时期涌现出大批的优秀三维动画，并且开创了一个新的观影技术——3D立体观影技术。这个时期的三维动画技术不单单局限运用于三维动画片中，还广泛的应用于真人电影和广告当中。这一阶段的作品有《汽车总动员》、《冰河世纪》、《功夫熊猫》、《飞屋环游记》等等。

三、三维动画技术的应用发展

三维动画技术主要包含四个部分：造型、运动控制（动画）、着色处理还有渲染输出。这几个部分基本体现了三维动画片的制作过程。

1、造型

三维动画片制作的首要的步骤就是进行三维建模，动画片中的各种形态的动物、植物、卡通人物和景观，需要利用各种建模方法对其进行塑型。建模的方法也随着科学技术的发展越来越多元化，由初期的只能进行简单的模型造型到现在可以塑造出各种复杂高精模型。在《安德烈与威力的冒险》中，片中的角色都是利用基本几何形状进行拼接组合制作的几何模型，安德烈的人物模型基本是由几何模型构成，头部是圆形，身体多为圆柱形，片中蜜蜂的模型大都由圆形和椭圆形构成，模型的构造相对粗略。在《红色的梦》中对片中主角的模型刻画就相对的细致了，模型不再是由简单的几何形体来组成，而是由两个造型之间进行布尔运算来产生新的几何模型。在《红色的梦》和《锡铁小兵》中进行了人物模型的尝试，但是模型刻画的不到位、不够真实，这正是由于当时动画技术的限制。到了今天，我们所看到的三维动画影片中，片中的角色不论是人物、动物、自然景观的三维建模都相当的到位和成熟，不仅仅是由简单的几何形体组成的造型，而是由更为复杂的运算方式和塑造方法来构成三维模型，如：《料理鼠王》中人物、动物角色的刻画；《超人总动员》中超人一家夸张而不虚假的人物造型都给我们带来了美好的视觉享受。

2、运动控制（动画）

运动控制是整个三维动画的核心所在，三维动画从诞生至今一直在探索和研究如何使片中角色的运动更加的流畅自如、生动真实。在传统二维动画创作过程中，片中角色的动作需要动画师一帧一帧的画出来，但是三维动画片的诞生，大大节约了这一环节的劳动力，动画师只需要设置关键帧的动作，计算机会自动计算出中间动画。在三维动画的初期，动画片中角色的动作比较生硬，如：《红色的梦》中小丑的动作比较单一、生硬，但是在《许愿池》中，片中人物的动作就相对流畅和自如，人物动作也更加符合人的生理构造和物理学原理。在《超人总动员》中，片中角色的一系列夸张和变形的动作，虽然不符合现实，但是在我们看来却非常的合理，而且这部动画片是皮克斯第一部动作类动画电影，是动画技术发展的一个里程碑。除了人物动作外，片中角色的面部表情也是一大技术难题，我们的面部表情是有我们面部无数条神经线控制的，一点点细微的表情可能就会牵动很多面部肌肉神经，所以在三维软件的学习中，面部表情的制作是最难的一个环节，我们现在的动画技术已经发展到可以控制和模仿人类最细微的表情，甚至可以把这些表情添加到卡通形象身上，这在动画技术诞生的初期是无法想象的。

3、着色处理

色彩分为两种，一种是物体原本的颜色，另一种是周围环境赋予它的颜色。在三维动画技术中，为了模拟出自然界中物体的真实材质感，三维电脑动画画面着色技术从三个方面定义模型的色彩特征：色彩、纹理模型及属性。除定义几何物体的色彩外，还需定义光的色彩和类型。

在最初的三维动画片中，片中人物和静物的材质不够明确，人物身上的衣物不会随着人物的运动变形，体现不出衣物的柔软，在《锡铁小兵》中，婴儿的纸尿裤不会附合人物的运动，材质僵硬，但是到了《棋逢高手》中老人的衣襟就会随着老人的动作而摆动，再到《怪物公司》中，角色身上的毛发根根如丝，三维动画片中的材质一步步的趋于真实。

4、渲染输出

做完模型刻画、运动控制、赋予模型材质之后，接下来就要把这些动画渲染输出，渲染器的出现使得三维动画片中人物、动物、植物、静物的质感更加趋于真实，动画片的氛围更加的浓烈和成熟。从《红色的梦》中夜晚雨滴的落下到《玩具总动员》中架子上的灰尘颗粒，再到《饥饿的鼹鼠》中，汽车经过所扬起的灰尘，可以看出三维动画渲染技术的进步与发展。

四、三维动画技术的发展前瞻

纵观近三十年的三维动画片，我们可以看出三维动画技术在这三十年的飞速发展，从最初几分中的简单动作到现在数小时的复杂运动，从最初的人偶模型到现在真人的完美刻画，从最初的简单画面效果到现在复杂完美的动画特效，动画技术在这三十年中不断寻求突破。三维动画技术未来的发展将会使得片中的事物越发的接近现实世界甚至是超现实，实现人们对美好事物想象的展示和未来世界的畅想。随着计算机技术的不断发展，三维动画技术将会接受新的挑战，并且实现学科交叉和融合，为我们带来更多的视觉享受和体验。

[1]彭国华.浅析三维影视动画中的数字技术[J].电影评介.2009

[2]肖亿立.三维电脑动画技术概论[J].硅谷.2009

[3]黄蔓如.三维动画技术浅谈[J].影视技术.2004