三维动画制作课程教学改革——以三维水墨动画教学为例

夏三鳌

（湖南科技学院 信息技术与教育系，湖南 永州 425199）

一 引 言

2014年2月国务院做出“引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型”这一重大决策，大力推动专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程“三对接”，积极推进学历证书和职业资格证书“双证书”制度，做到学以致用[1]。

三维动画制作是一门专门以三维动画技术学习为主的课程。它是当今影视动画行业高速发展的产物。在各种影视动画已进入千家万户的今天，三维动画技术已在影视动画制作业中有着举足轻重的地位，而学习这门课程是对数字媒体技术专业的学生具有十分重要的现实意义。由于三维动画制作这门课程具有一定的特殊性，教学坚持“以应用为导向，以能力为目标、理论知识以必需、够用为度”的定位原则，以重能力、重应用、求创新的总体思路，加强专业针对性教学，探讨动画教学内容与专业教学内容的衔接，针对不同接受能力的学生，进行分层教学，做到因材施教。使学生能制作更完善的制作出优异的作品。如何对《三维动画制作》课程教学改革，通过这门课的教学，帮助学生掌握三维动画角色的基本动画技术和角色动画的动画技术，为发展我国的第三产业(服务业)特别是影视动画生业服务。

二 《三维动画制作》课程教改理念

本课程需要学生具备一定的美术基础和造型能力，具备一定的文化素养，熟悉设计原理、构成原理、了解动画运动的规律，了解人体工程学的知识，目标是让学生具备动画设计的能力。本课程以培养三维动画制作高技能创新型人才为目标，以培养学生的岗位核心能力为中心，构建“真实项目驱动、教学做一体”的工学结合人才培养模式。深化课程教学改革，创建项目驱动教学的“教、学、做”一体化的创意设计工场，搭建校内工学结合的实训平台，增建校外顶岗实习基地，在学校顶岗实习管理制度下，建立项目制管理的顶岗实习管理办法，形成工学结合、师资校企岗位互换的有效机制，打造一支高水平的“双师结构”教学团队，把专业建成全国高职艺术设计类专业中具有广泛辐射力的、三维建模的高技能人才培养高地。

三 任务驱动、项目导向，改进三维动画制作课程教学模式

当今对于以培养优秀技术人才的高校来说，动画专业既要有理论知识，更要突出软件技术的知识，以便学生毕业后可以与公司里的办公环境进行无隙接轨，因此在课程的后期知识的讲述中，以实际运用案例为主，将水墨动画案例与课程教学紧密结合，通过带领学生们完成一部整个的水墨动画项目来诠释三维动画制作的课程。课程可以分为以下二部分。

（一）三维水墨动画理论：非真实感技术在水墨动画中运用

随着计算机技术，特别是计算机图形技术的快速发展，动画制作开始逐步脱离手工绘制，转向无纸化制作，CG在水墨风格模拟和动画制作中也发挥了越来越重要作用。近年来随着图形处理器（GPU）的迅猛发展，3D图形绘制速度得到很大提高，特别是非真实感技术的发展，非真实感技术是指基于计算机图形技术生成具有手绘风格的图形技术，其目标不在于表现图形真实感，而着眼于表达图形艺术特质，在艺术作品的模拟方面发挥了越来越重要的作用，在模拟油画、素描、技术图纸和动画卡通中应用非常广泛[2]。水墨画创作过程中运笔时毛笔笔触角用力而加宽，为了模拟此效果，提出了两个参数来模拟笔触，分别是每一步宽度和最大宽度，前者描述相邻笔触宽度变化，而后者表征用力过程中产生的最大宽度。运笔宽度可以通过以下公式计算：

其中i表示每次运笔控制点，ncp表示控制点数，add[i]表示每个控制点运笔宽度增量，width[i]表示控制点运笔宽度。

内部着色包括以下3步：颜色量化，墨色扩散和过滤。为模拟手工绘制的晕染效果，方建文等提出在模型上制定控制晕染变化的中心位置（CP）基础上，模型表面任意定点晕染灰度可以表征为

其中N是模型表面定点V的法向量，晕染变化速度和范围分别由参数a和b控制。为使绘制效果更佳，也可以从手工绘制的水墨画中提取晕染效果作为纹理，并在此基础上按照纹理颜色计算W并按比例进行混合，以期达到更好绘制效果。CG技术的快速发展以及在电影，广告等商业领域的广泛需求，使得计算机图形技术专业软件的开发和运用呈现蓬勃发展态势，这些专业软件在模型模拟，着色等诸多方面功能强大，可以预期的是这些软件将在水墨动画中发挥重要作用[3]。

水墨动画作为一个独特的中国传统艺术，越来越多的人用当今的计算机技术试图模拟的特殊艺术形式。2003年由学国画出身的动画导演许毅制作的三维数字水墨动画短片《夏》（Ode to Summer），这是中国大陆作品第一次入选计算机图像技术的世界盛会SIGGRAPH的三维计算机水墨动画作品，它是运用Maya技术通过“搭建模型”与“渲染”出来的中国传统水墨动画作品，如图1所示。

图1 《夏》水墨动画

（二）水墨动画项目实训：《荷塘月色》水墨动画

项目实训是学生掌握整套动画制作流程不可缺的环节。教师可以与学生一起参入整个项目流程，这样可以进行师生信息、情感和行为的双向流通与对接，有利于构建和谐师生关系。整个水墨动画的项目实训分为以下几部分：

（1）项目的流程

《荷塘月色》三维水墨动画根据朱自清散文《荷塘月色》改编创作而成，根据前面三维水墨动画关键技术的研究，《荷塘月色》三维水墨流程如图2所示。

图2 流程图

（2）题材创作

《荷塘月色》水墨动画根据朱自清散文《荷塘月色》改编创作而成，《荷塘月色》是一篇写景抒情的文章，借景抒情，融情于景，情随景移，情景交融是它的主要特色。在一个皓月当空的夜晚，作者来到荷花池畔，看到荷塘里一片片碧绿，朵朵莲花，月光如流水一般，静静地泻在这一片叶子和花上，夜阑人寂，蝉声和蛙声不时传来，月色迷人，微风吹过来，作者在荷塘美景中全身心地沉醉，这些均是分镜头稿本基本素材。立意是动画创作最重要的部分，是如何加强人与动植物思想与情感的交流，周围环境的观察对人的思想产生了某种联系，通过景色表达人内心的精神追求。本创作试图利用3ds Max软件再现作者当时所见之月夜荷塘美景，在见景抒情的同时，也试图使用画面和音乐来表现中国传统文化的独特魅力。画面上，本动画采用由远及近，由实到虚的过渡方式表现荷香月色美景，用动画软件虚实相生表现中国传统文化中国画的清新典雅，空灵清旷。基础色调上采用蓝色调表现月夜的静谧与美好，用晶莹的蝴蝶牵引画面与节奏。声音上，本动画由配音朗读文章，并运用二胡与钢琴搭配的背景音乐《风居住的街道》，用低沉的钢琴衬托出中国传统文化中二胡婉转与悠扬的独特魅力。

本动画制作主要流程和软件技术如下：

a.运用Autodesk 3ds Max 2012进行三维人物动作和场景的设计与制作。

b.运用Adobe After Effects 进行画面镜头组接与特效制作。

c.运用 Adobe Audition进行文章配音与背景音乐音效编辑。

d.运用Adobe Premiere进行音频与视频的合成与输出。

（3）水墨动画后期合成

渲染3ds max动画后，如果效果不太理想，仍然需要在Photoshop里处理某些不理想的单帧画面，使之达到理想的效果。在背景问题的处理上，因其要达到中国画中那种虚虚实实意境，水的建模和贴图不是直接制作，而是在运用After Effects里制作流动背景并进行虚化处理，这样即可以满足水墨动画的需要，同进也可达到中国画的意境。然后运用Adobe Audition进行文章配音与背景音乐音效编辑，最后运用Adobe Premiere进行音频与视频的合成与输出，这样一个彰显中国民族特色的水墨动画作品制作完成，所有工作均在计算机上操作完成，达到和传统水墨动画相同的艺术效果。

结 语

水墨动画是中国的独一特色，虽然国外很少有研究中国水墨动画，但是国外动画产业广泛利用中国传统文化资源，然后设计与创造出具有中国特色的动画作品，例如，美国迪斯尼公司制作的《花木兰》；电影《功夫熊猫》等。中国文化在进步，中国动画也应该是一个不断发展的动态过程，应在继承中有创新。虽然，水墨动画具有浓厚的中国特色，细腻动人，有很大的发展潜力，但是中国动画仍然有待深入发展，在许多方面有待提高。如果我们在创造上有所突破，水墨动画必定大有作为。无论是传统水墨动画的生产，或今天的三维技术在现代中国水墨动画的制作，都应保留传统中华文化精华，寻求当代视觉艺术，应是中国水墨动画的出发点和立足点。

将水墨动画项目实训与课程教学紧密融合，对活跃课堂、增加学生的学习积极性、提高三维动画的教学质量具有重要的指导意义。目前，三维动画制作的课程教学还处于初级阶段，需要高校在课程安排及教学设施等方面进行进一步的改革和完善。

[1]吴涛.国务院:引导一批普通本科高校向应用技术型转型[EB/OL].http://www.chinanews.com/gn/2014/02-26/588724 5.shtml.

[2]A.Hertzmann.Painterly Rendering with Curved Brush Strokes of Multiple Sizes[C].Proceedings of SIGGRAPH,1998.

[3]Yu Y,Lee D H.Interactive Rendering Technique for Realistic Oriental Painting[J].Journal of WSGG, 2003.

[4]杨雪果.3ds Max高级程序贴图的艺术[M].北京:中国铁道出版社,2010.