电影及动画中计算机图形学的应用

王 喆 孙 健 高 雪

（秦皇岛职业技术学院，河北 秦皇岛 066100）

电影及动画中计算机图形学的应用

王 喆 孙 健 高 雪

（秦皇岛职业技术学院，河北 秦皇岛 066100）

计算机图形学的发展历史较短，并且计算机技术发展非常快，逐渐的计算机制作电影动画便成为了计算机应用的一个重要体现，同时也成为了计算机图形学主要研究的课题。对此，现对计算机动画的原理和分类进行分析，同时研究计算机图形学在电影动画中的应用和创新。

电影；动画；计算机；图形学；应用

伴随着数字图像的应用，将计算机图形学慢慢推到了一个较高的研究领域，同时对其研究也十分成功。目前计算机图像技术处理的环境主要为三维以及二维，在计算机图形学应用和发展的整个过程，电影动画可以说是最具有实用性和震撼力的，其不仅拓宽了大众的视角，也给计算机图形学增添了更具有生命力的血液，使得自然界一切美好的事物均可以通过计算机来表达出来。

一、关于计算机图形处理电影动画的分类

计算机图形处理电影动画主要是将电影艺术和计算机图形学有机地结合在一起，并且相互促进发展。计算机图形处理便是其最佳的产物，计算机图形图像的迅猛发展和软硬件的高速发展促进了计算机图形学的改革和进步。计算机电影动画技术将画面、图形以及图案以某种特殊的方式出现在屏幕上，并按照相关指令在屏幕上进行变换、移动、多方位变化等，使图形在计算机屏幕上开始进行一些动态转换。电影动画可以称之为是运动中最重要的艺术之一，并且电影动画的主要表达形式就是运动画面，运动的表现方式帮助了三维以及二维动画的快速发展。在动画电影中，三维电影动画和二维电影动画是表达电影动画的主要形式。

二、计算机图形处理电影动画的原理

（一）二维电影动画

传统的电影卡通动画的数目是比较多的，每一个图片的高速转换就可以实现连续播放的效果，每个画面都是用来表示运动物体在某一瞬间的定格过程，依靠观看者在大脑中的瞬间视觉感来感受运动视觉感受。传统的电影卡通动画都是先画出开头和结尾，紧接着在中间插入一些关键图片，继而开始生成一系列的画面。计算机二维电影动画的最大特点便是展现平面图形，而平面图形促进了传统动画的发展，在其制作过程中，主要是利用计算机的一些特殊算法将计算机图形在屏幕上进行变色、变形和移动，从而表达传统电影动画的最佳效果。

世界上使用最多、最受欢迎的二维动画系统动画制作软件便是AMMO，其是由英国Cambridge Animation公司开发。AMMO为计算机图形设计者提供了非常灵活的调整面板、修改颜色和颜色模板工具，而这些工具可以帮助二维电影动画的前期制作和后期制作完美结合。AMMO不是最专业的二维电影动画制作软件，但它灵活性非常强，可以利用软件内部的特有环境将三维电影动画和二维电影动画有机地结合起来。

AMMO通常是用于二维电影真实场景和动画的结合，20世纪由乔丹主演的《空中大灌篮》体现的便是三维电影和二维电影真实场景结合的效果。AMMO软件在制作过程较为繁琐，不仅要有最先进的高清扫描仪，而且还要有面向动画设计的最佳工作平台，这样高清扫描仪扫描过的画稿几乎保留了动画设计者动画图片中所有的细节和线条，并且AMMO软件上的一些上色软件为绘图画提供了最佳的自动线条封闭和自动上色的功能，同时还可以将软件中的颜色模型编辑器集合在一起，提供调色板种类和没有数目限制的颜色数量。三维动画中的一些灯光效果和阴影是很难转换为二维电影动画的，但AMMO软件却可以将这些困难解决掉。例如，拍摄的摄像头的移动过程、画面的模糊处理、动画的灯光效果、波纹起伏过程以及物体阴影面积的转换过程等均可以用二维电影动画、三维电影动画和动画实拍进行简单合成处理，并且这些可视化场景图只需要让动画设计师在软件内操作几个简单步骤就可以了。这样一来便促进了计算机二维电影动画的发展和工作效率的提高。

（二）三维电影动画

三维电影动画主要是表示立体的图形，三维电影动画的制作过程比较像拍电影的实际场景。在三维图像制作过程中，最先确定的便是摄像对象所要摆放的位置以及动画制作者规定其运动的轨迹等，并根据这个轨迹进行多方位的拍摄，同时制作者还要注意灯光效果的妥当安排，摄影机可以根据拍摄内容设定移动方向或是布置在指定位置上，最后依靠计算机图形算法来计算摄影机的动态图像效果。三维电影动画制定过程中，首先需要考虑创建的模型结构，再者是让这些物体在整个空间当中运动起来，如旋转物体、物品位置移动、多颜色变化以及一些图形变化的制作手段。最后通过打灯光等多种特效手段制成栩栩如生的动画画面。计算机三维电影动画数据都是在计算机内部自动生成的，没有经过外部的任何处理。

MAYA是由美国Autodesk公司研究开发的世界上最顶级的三维电影动画制作软件，其灵活性非常好，可以现学现用、制作效率极高，渲染真实感较强，被称为电影历史上最顶尖的制作软件。MAYA软件主要应用于电影动画前期的制作，而Houdini软件则是应用于三维动画的结合，Houdini被称为电影特效魔术师软件，由美国Side Effects Software公司开发，是创建高级电影动画效果必用的制作软件，因为其不仅具有跨平台的能力，更有跨公司产品线的能力，Houdini Master给一些三维动画制作家提供了最佳的操作平台和空前的操作能力。MAYA和Houdini对于计算机图形制作者来讲只是计算机三维电影动画制作工具，并不具有难度，多方面使用MAYA和Houdini是为了让操作者对界面更加熟悉而已。实际上MAYA、Houdini与其他应用软件不一样，确切地说更像是操作系统或者是近期开发的SDK。

三、结语

我们可以清楚地知道电影动画制作技术的复杂程度，只要找到优化数据结构的算法和容量储存、最佳的交互方式、各种算法的高效实现以及各类专用软件的实现，就可以将计算机图形学理论方案和其软件更好地应用到电影动画制作中。

［1］ 卢景峰.三维动画技术在二维动画中的应用探讨［J］.现代计算机（专业版），2014（07）：59-62.

［2］ 任群.关于计算机动画运动生成方法及原理研究［J］.德州学院学报，2014（02）：67-69.

TP391.41

A

1674-8883（2015）20-0248-01

王喆（1983—），女，河北秦皇岛人，研究生，讲师，主要从事艺术设计与计算机辅助设计研究。