三维水墨动画创意与制作新技术——以作品《中国风》为例

魏三强

(宿州职业技术学院 计算机信息系， 安徽 宿州 234101)

我国的水墨动画曾经在20世纪60年代至80年代有过辉煌的成就，它是对世界动画的一大贡献.然而，由于水墨动画制作过程十分繁琐，其工作量相当于传统动画片工作量的3至5倍，加上在艺术、创意等方面的高标准要求以及国外动画的强势侵入与市场攻占，故我国水墨动画的境遇及发展遭遇了前所未有的囧境和挑战.如何振兴我国的水墨动画？如何提高三维水墨动画创意与制作技术水平？现已成为水墨动画学者共同关注和开展研究的热点课题.当下，国内已有动画人用三维动画软件中的材质球模拟水墨效果，此方法制作的静态镜头效果较好，然而一旦镜头运动起来，画面中的各个元素则显得僵硬、呆板，水和墨的灵动性显现不好；还有一些动画人使用后期特效制作软件来分层处理图片序列，此方法制作的水墨效果在静态镜头或移动镜头中也有较好表现，但是在透视变化的运动镜头中依然受到较大程度地限制.如何在运动镜头中表现水墨的晕染和流动感，是当下喜爱水墨动画的学者们积极探索并亟待解决的难题[1-2].有鉴于此，以笔者指导的学生原创三维水墨动画作品《中国风》为例(该作品在2013年中国大学生计算机设计大赛中荣获全国二等奖)，介绍与探究三维水墨动画创意与制作新技术，力求在运动镜头中能够较好地表现三维水墨动画效果，提高三维水墨动画制作技术含量.

1 三维水墨动画理论基础

水墨动画被美誉为中国动画的一大创举.它将传统的中国水墨画引入到动画制作中，那种虚虚实实的意境和轻灵优雅的画面使动画片的艺术格调有了重大的突破.水墨动画分为二维水墨动画和三维水墨动画.《小蝌蚪找妈妈》是世界上第一部水墨动画片，《小蝌蚪找妈妈》、《牧笛》、《鹿铃》、《山水情》等作品都是二维水墨动画片的代表作.随着三维数字技术的发展，三维水墨动画克服了二维水墨动画的一些缺陷，使得水墨动画重现生机，2004年三维水墨动画短片《夏》开创了我国三维水墨动画创作的先河，而《逸》、《水墨风》、《水墨荷塘》、《大禹治水》及中国中央电视台创意宣传片《水墨画》(如图1所示)等三维水墨动画短片，为中国三维水墨动画片的传承与发展奠定了坚实的基础[3-4].三维水墨动画制作的一般方法有：(1)首先建立三维模型，然后将平面的水墨画作为贴图，并赋予三维模型的表面，最后通过关键帧动画制作成三维水墨动画的效果；(2)先建立三维模型，使用虚拟感的渲染绘制技术对未赋予水墨画贴图的三维模型进行渲染，通过特定的算法来产生粗细不等的轮廓线及轮廓内的结构线，模拟水墨画效果[5].本文以原创三维动画短片《中国风》为例，介绍一种三维水墨动画制作新方法：即使用3ds Max 软件和Fume FX插件，将建好的三维模型赋予水墨特效，并使用后期特效软件After Effects制作运动镜头效果.

图1 中央电视台创意宣传片《水墨画》角色动作截图

2三维水墨动画创意设计

创意是三维水墨动画片的灵魂，独特的创意和唯美的画面是吸引观众的主要因素.一部成功的三维水墨动画片应兼备感性和理性的元素，在设计艺术上应符合下述三个要求：(1)片中的角色刻画应鲜明；(2)剧本的结构要合理；(3)设计要有新创意[6].大众皆知的中央电视台创意宣传片《水墨画》，就是通过三维数字技术让一幅幅水墨画面淋漓尽致地展现出来：从一滴墨水变成翻滚行云再到雾蒙蒙的群山，接着又从浓墨变成很多游鱼再到展翅高飞的仙鹤，从舞动的中国龙到蜿蜒的万里长城；再从中国功夫表演到高速行驶的动车，从太极拳表演变成鸟巢再到飞机，最终定格成高楼屹立的现代都市[7].作品的整个创作过程尽显“从无形到有形”、“从有界到无疆”的创意特色，并把三维水墨动画虚虚实实的意境和轻灵优雅的画面特点以唯美的方式呈现出来.

三维水墨动画作品《中国风》在借鉴中央电视台创意宣传片《水墨画》创意风格的基础上，以内容与形式的统一、技术与艺术的巧妙融合为设计原则，并融入了新的创意理念.《中国风》的设计时长是1分40秒，属短片类型的三维水墨动画作品.其创意思路是：从中华民族文化元素中汲取营养，借助一黑一白、一虚一实的流动旋律，片头在配乐声中通过一幅逐渐展开“中国风”水墨画开场，接着分别展现“古代建筑”、“中华龙”、“中国长城”、“北京天坛”、“北京天安门”、“祖国河山”、“中国结”、“文房四宝”、“上海世博会中国馆”、“现代都市”等中国元素，运用三维水墨动画的设计艺术与制作技术，使得水墨表现出虚实、浓淡的物象，并在虚拟空间中飞舞、挥洒、晕染，造就了一种大气磅薄的气势，彰显了水墨动画的笔墨意象和神韵……片尾为“中国风”水墨画的合拢动画，以首尾呼应的方式结束.通过众多典型的中国元素表达作品主题“中国风”，宣传了博大精深的中华民族文化，这也正是三维水墨动画作品《中国风》创作目的所在.

3三维水墨动画制作新技术

3.1 角色的动画制作技术

对于三维水墨动画中角色的动作，可以使用调节关键帧来控制运动的三维动画技术来实现，通过计算机插值完成关键帧之间的画面的角色位置；也可以使用Motion Capture(数字捕捉)技术把真人真实表演的动作与表情记录下来，赋给角色，使其动作和表情更加逼真.具体的动作捕捉流程是：接上摄像头及电源，运行Easy Mocap动作捕捉软件，打开3ds Max三维水墨动画角色动作实例文件，执行“MAX工具”/“动作捕捉”按钮/“测试”命令，真人在摄像头前做一些肢体运动动作，Easy Mocap软件就可以重构出三维立体场景与人物，把立体画面还原为三维数据，接着分析出人体的关节并进行三维坐标的准确定位，在识别初始动作后即开始捕捉，等到角色动作全部捕捉完之后，录制输出BIP、BVH、DAE等动作数据捕捉文件到3ds Max软件中[8].

3.2 《中国风》作品制作的关键技术

作品《中国风》主要采用三维水墨动画的制作新技术进行制作，即将Fume FX插件安装到3ds Max软件中，对“古代建筑”、“中华龙”、“中国长城”、“北京天坛”、“北京天安门”、“祖国河山”、“中国结”、“文房四宝”、“上海世博会中国馆”、“现代都市”等各个“中国元素”进行三维建模，并给建好的三维模型赋予水墨特效，最后使用后期特效软件After Effects制作运动镜头的动画效果并合成影片.

3.2.1Fume FX插件概述

Fume FX是SitniSati公司(原Afterworks公司)发布的一款新的3ds Max流体力学插件，该插件是基于真实物理中流体力学原理而设计的，主要是为3ds Max 用户提供水墨、火焰、浓烟、爆炸及其它流体效果的解决方案.它与之前所有3ds Max的流体插件相比，Fume FX最大的优点就是它不仅能很好地模拟出复杂流体气体的运动行为，同时还能考虑到物理学中温度、重力、燃料、能量等因素对模拟效果的影响，Fume FX对计算机图形学的发展作出了巨大的贡献.

3.2.23ds Max和Fume FX插件制作水墨技术

使用3ds Max和Fume FX插件制作水墨动画效果的主要流程是：(1)安装Fume FX插件到3ds Max软件中；(2)在3ds Max软件中新建一个Fume FX的容器，其中Spacing不要设置太小，此值直接影响渲染的效果；(3)创建Simple Src，选择其显示方式为圆柱Cylinder(如图2所示)；(4)设置为单点发射，并调整发射角度为向下发射；(5)创立重力，使其方向向上；(6)在Fume FX UI中分别设置General面板、Obj/Src面板、Simulation面板、Rendering等面板的相应参数值(如图3所示)，制作成水墨效果；(7)渲染输出[9].

图2 在Fume FX容器中创建Simple Src

图3Fume FX UI面板

作品《中国风》主要使用3ds Max和Fume FX插件制作水墨动画效果，即首先按照上述制作流程制作“水墨丹青”动画效果(如图4所示)，接着分别为“古代建筑”、“中华龙”、“中国长城”、“北京天坛”、“北京天安门”、“祖国河山”、“中国结”、“文房四宝”、“上海世博会中国馆”、“现代都市”等各个“中国元素”建立三维模型，并通过Fume FX容器分别给三维建模赋予水墨特效，最后渲染输出各“中国元素”的水墨动画片段.

图4 水墨动画效果图

3.2.3After Effects软件制作技术

使用After Effects软件制作作品《中国风》运动镜头动画效果的主要流程是：(1)打开After Effects软件，新建合成组；(2)将3ds Max软件中制作的“古代建筑”、“中华龙”、“中国长城”、“北京天坛”、“北京天安门”、“祖国河山”、“中国结”、“文房四宝”、“上海世博会中国馆”、“现代都市”等各个“中国元素”水墨动画片段导入到“时间线”窗口中；(3)创建背景图层，把各图层均转为3D图层；(4)通过“图层”/“新建”/“摄像机”命令创建摄像机，并在“摄像机设置”窗口中选择“激活景深”复选框；(5)调整摄像机的位置和视图，设置摄像机的景深效果与动画，分别为各“中国元素”制作摄像机运动动画效果(如图5所示)；(6)后期合成所有动画影片片段(包括片头和片尾动画)[10]；(7)执行“图像合成”/“制作影片”命令，在输出组件设置窗口中设置好各参数后，渲染输出成影片(视频浏览网址：http://v.youku.com/v_show/id_XNTYyNjY3ODg4.html).

图5 《中国风》作品“北京天坛”场景图

4结束语

三维水墨动画是中国水墨画文化精髓和数字技

术相结合的产物，它兼顾了角色造型、动画运动规律和视觉效果，融入了运动空间及旋转镜头，造就了一种表现笔墨韵味和情趣的新手段，它具有广阔的发展空间和无限的潜力.当前的三维水墨动画在制作技术上虽然取得了一定的进步，但是仍然稚嫩.《夏》、《水墨风》、《逸》、《水墨荷塘》、《大禹治水》、《中国风》等三维水墨动画作品多是短片，从艺术设计层面看，形式模仿突出，创意水平都有待提高；从制作技术层面看，“小制作”模式较多，制作工序有待精简，制作技术亟待进一步改进.振兴我国的三维水墨动画绝非一句空头口号，它需要所有水墨动画人的共同努力、不懈的传承与创新.只有不断地提高三维水墨动画创意与制作技术水平，实现艺术与技术的完美融合，才能促进我国三维水墨动画的繁荣和长足的发展.

[1] 王健.三维水墨动画带来的突破[J].贵州大学学报:艺术版,2012(2):88-92.

[2] 吴玉红.水墨动画的当下境遇及对策思考[J].安徽师范大学学报:人文社会科学版,2012(3):374-379.

[3] 百度百科.水墨动画[EB/OL].[2014-02-08] http://baike.baidu.com/view/284849.htm.

[4] 黄爱民.水墨动画发展现状反思[J].艺术评论,2013(8):116-119.

[5] 夏三鳌,阳小艳.计算机动画技术在三维水墨动画运用研究[J].电影评价,2012(16):76-77.

[6] 魏三强,张超,侯舞阳.动漫公益广告创意设计与制作技术[J].山东理工大学学报:自然科学版,2013(2): 65-68.

[7] 王子燕.论中国水墨动画艺术的传承与创新[J].电影评价,2012(11):235-237.

[8] 魏三强,朱小萍,张超,等.动漫制作技术在电视节目片头中的应用研究[J].江汉大学学报:自然科学版,2013(3):47-50.

[9] 周鹏程,陈福. 3ds Max 2012动画制作实例教程[M].北京:人民邮电出版社,2012:148-149.

[10] 魏三强.开发地域特色文化动画宣传片的核心技术研究[J].辽宁师范大学学报:自然科学版,2013(1):42-48.