浅谈影视动漫设计中3D技术的应用研究

摘 要：随着经济和科学发展水平的提高，人们对生活品质的追求也越来越高，在文化娱乐方面显得尤为突出。文化体验、影视动漫行业已经融入了人们的日常生活。而人们对生活质量和文化体验的强烈需求，为影视动漫行业的发展提供了支持。如今的影视动漫之所以饱受热捧，与其很好地利用了一种全新的科学技术——3D技术密切相关。3D技术的切入，加快了我国影视行业的发展脚步，把影视动漫带进了一个全新的视觉层面。最近几年，3D技术一直是动漫影视行业热议的话题。影视动漫创作者利用3D技术制作出全新的作品，也为观众朋友带来了一场场的视觉盛宴。在3D技术受到广泛的认可和赞扬的当下，为了能够保持这种发展势头，不少专业影视创作者和学者对3D技术开展了一些列研究与讨论。通过对3D技术的细分和创新，可以为我国影视动漫行业的发展提供强大的技术和理论支持。文章对3D技术的常用软件、运用3D技术进行设计的主要步骤、影视动漫中的3D技术运用和3D技术的实现技术展开了讨论，并对其中的几个问题提出了一定分析，给影视动漫设计中的3D技术创作者提供一定的借鉴。

关键词：影视动漫；3D技术；3D应用；实践原理

在计算机技术发展的推动下，我国的3D技术得到了较快发展，影视动漫行业也开创了全新的发展模式，摆脱了传统生硬、平淡的影视模式。3D技术的应用，使影视中展现的场景更加宏大，场景显得更为逼真与形象，带给观众一种身临其境的视觉效果，3D技术在影视动漫业的发展具有巨大的潜力，其应用范围还将得到继续扩大。

融入3D技术的动漫作品也让动漫的市场进一步扩大，动漫作品越来越受到观众的好评，不仅被年青人、小孩所接受，也得到了成年人的喜爱和追逐。

3D技术理念对于人们来说已经不再是一个新名词。专业的影视动漫制作者想要满足更多消费者的需求，需要从3D技术的本质出发，从实践中总结经验，为人们创造出更多优秀的影视作品，从而满足市场的需求。

1 影视动漫设计中常用的3D技术软件

计算机技术的发展和演变催化了3D技术，计算机3D技术在动漫设计中被广泛运用，也取得了较大的成果。1994年伴随着迪斯尼《狮子王》影片诞生，一场电脑图形图像学的革命也就此展开。动漫设计师逐渐把3D技术融入到作品创作中，完成了许多以前不可能完成的动画设计，让作品展现出更宏伟壮观的爆炸场景，真实的云雾仙境效果，奇幻的粒子变化等。这样的作品受到了人们的喜爱和追捧，三维动画事业也受到了人们的关注。

依靠三维动画软件，动漫创作者设计出虚拟的动画场景，非常形象和逼真的场景烘托着剧情故事。在这个三维场景中，动漫创作者根据故事情节设置的大的场景环境、场景中的事物，制作出它们的模型；创作者再根据整个动漫设计的要求，虚拟特定的内容，把摄像机和虚拟事物的运动轨迹结合起来，以设计事物的参数为依据，在已经设定的模型上添加材质和色彩效果。在这些准备工作做好之后，创作者利用计算机的3D动画软件，对最后的动画效果进行渲染呈现，产生最后的组合到影片中去的3D画面。

影视动画中的3D技术一般依靠这三种计算机软件来实现：Maya软件、3dsmax软件和Lightwave 3D软件。

影视创作者利用Maya软件进行作品中的3D模型的构建。Maya软件可以提高电影、电视、游戏等领域开发设计和创建制作的工作效率，同时对多边形建模的处理上也进行了创新和简化。按发布Maya软件的Autodesk称，Maya软件运用了全新的运算法则，在多线程支持方面可以发挥多核心处理器的优势，提高软件的性能；新的HLSL着色工具和硬件着色API则可以大大增强新一代主机游戏的外观，另外在角色建立和动画制作方面也体现了很强的柔性设置。①Maya软件采用的非线性动画制作的方法，突破单一的时间顺序编辑限制，对所要处理的虚拟场景进行编辑，具有较大的独特性，这样的方式让影视动漫创作者工作时候得到更多的方便，受到了广泛的欢迎，也让Maya软件在影视创作中得到了广泛的应用。在需要处理一些如角色动画、运动学模拟等复杂要求时，Maya软件明显有优势。Maya的CG功能十分全面，包括了：建模、粒子系统、毛发生成、植物创建、衣料仿真等。可以说，在建模、动画和速度方面，Maya都非常出色。

相对于高端的三维Maya软件软件，同属Autodesk公司的3ds max则是属于中端软件，易学易用。3dsmax软件主要实现了对造型进行设计的功能，在三维动画编辑处理上，其功能主要表现在将动画、渲染和建模的结合，通过三者的结合，可以根据实际事物建立起三维造型。该款软件的操作界面比较简单，容易上手，通过一个窗口就能实现基本操作。其较高的功能性和简单的操作性，受到了许多影视动漫初学者的青睐；一方面，该3D技术可以被影视创作者很快地掌握；另一方面，其广泛的应用性为更多的影视作品带来了全新的视觉体验。同时，3ds对设备平台的要求相对较低，软件本身的价格也比较低，这就让一些小成本小制作的影片、游戏的CG制作成为了可能。

Lightwave 3D软件的最大优点是具有相对较高的性价比。很多专业的影视动漫创作商在对影视动漫制作成本有要求时，通常都会选择这款软件。Lightwave 3D软件操作简便，易学易用。相对来说，它在生物建模和角色动画方面的功能更为强大；同时基于光线跟踪、光能传递等技术的渲染模块，也让使用该软件进行处理得到的作品的渲染品质更高。它的优异性能可以满足游戏、广告、网页和电影动漫制作上的需求，同时其较低的价格也倍受影视特效制作公司和游戏开发商的青睐。

一部影视动漫作品中的的三维软件，并不是一成不变的，影视创作者会根据具体的情况进行分析，选择最合适的软件综合使用。

2 3D影视动漫设计的主要步骤

2.1 动画制作准备阶段

影视动漫创作者通过计算机来制作三维动画时，需要提前把动画设计出来。这时就要依靠专业的绘画人员把所要设计的动画图案绘制出来，再把动画手绘材料准备好，主要是动画的内容设置和动画的场景设置，动画手绘材料的质量将直接影响最后的3D动画整体效果。动画的场景设置包括了声音处理、概念体现、主体分格、整体色调等。endprint

2.2 动画制作中间阶段

该阶段也是整个动漫制作最为重要的环节，涉及的操作较为复杂和繁多。例如：建立模型，创作者在进行制作时，首先要通过三维几何体和扩展三维几何体把模型制作出来。利用这两种方式建立模型的好处是：有利于后期对有关参数进行修改、缩放，从而改变模型，这类模型的美感和使用价值远远超过其他一般模型。材质选择，材质的反射、质感和硬度等一些特性将对3D动画的光影效果产生较大的影响。贴图制作，该过程也是比较关键的一个环节，通过软件工具，以实际事物的质感为依据，可以实现二维形式的图片和三维形式的图片的转换。再把已经制作好的事物三维模型与设计框架进行结合，通过二者的连接，可以实现同时运动，从而模拟出真实的运动效果。根据现实场景在灯光设定上做出适当修改，模拟出一种真实的场景，在调整时注意考虑参数的设定、位置的改变和灯光颜色的变化等。

2.3 后期合成阶段

创作者需要在后期对3D动画作品进行整体效果的修改，结合视觉、听觉等因素，逐步完善3D特效。

3 影视动漫设计中3D技术的应用

3.1 影视动漫角色设计的3D技术

影视动漫中的角色设计是整个影视设计中运用最重要的基础部分。动漫角色的设计是以创作者自己的创新思维和独特见解为基础进行的。通常在动漫角色创作时创作者可以融入独特的文化元素，从而吸引更多观众的注意，带动影视作品的剧情发展，保持了故事情节的有效性，提高了影片的可观赏性。3D技术赋予了动漫角色立体三维效果，加强了角色的真实感，在肢体、表情、动作的表现上显得更加流畅和逼真，给观众带来震撼的感觉。如果动漫角色设计得平淡粗糙，则会大大降低人们对影片的观赏性。

3.2 影视动漫环境设计的3D技术

影视动漫中的环境设计一般是角色所在的、故事发生发展所处的场景环境设计。3D技术可以根据剧本要求创建出一个虚拟的逼真环境，例如：草原、河流、街道等；而且这些环境可以是以动态的方式进行呈现，其三维效果把故事里的场景表现得栩栩如生，让观众可以感受到事物场景的运动性。这种真实感犹如把观众带到了虚拟的场景中，荧屏中的事物有种夺屏而出的感觉，这种身临其境的体验，受到了观众的喜爱。

3.3 影视动漫动作设计的3D技术

影视动漫中的动作设计主要体现在动漫人物的动作和表情上。3D技术的动作设计参考了真人的动作表情，例如：人走路的一系列动作表现，不同年龄不同性格不同情绪时的不同的走路姿态。3D技术可以模拟了人走路时的每一个动作和相应的表情，手臂摆动、衣服褶皱、面部表情变化等。通过对这些细节的处理和模拟，可以使得整个人物动作看起来较为连贯和逼真。此外，3D技术还可以通过设备将人的某个身体部位与电脑连接，通过人的动作变化，电脑可以直接给3D场景中的人物加入特殊的动作，提高了人物动作的真实性。而在真实的人物活动之外，计算机技术还可以赋予角色超现实的各种魔幻性的表现。

3.4 影视动漫画面设计的3D技术

影视动漫中的画面设计是3D技术的一大特色，作品画面的真实感和震撼度吸引了各个年龄层观众。在现代技术的支持下，3D画面主要表现得流畅真实、灯光柔和、景色自然和场景震撼等，整个动画的清晰度超过了一般的二维动画，给人不同的视觉感受。3D技术比较有利于制作出场面浩大的画面，特别是战争、科幻、魔幻等场面。在色彩设计上的各种搭配，赋予动画场面丰富的动画层次感；多种色彩的撞击，给观众带来视觉上的冲击，提高了画面的可观赏性和震撼性。

4 影视动漫中3D技术的探讨与实践

4.1 三维实时渲染

图形渲染作为图形学发展的重要组成部分，在各行各业中得到了广泛应用。特别是计算机辅助设计、影视动漫制作和各类可视化应用中，图形渲染的真实感效果被越来越多的创作者所看中，其制作要求也在逐渐提高。三维实时渲染算法决定了一个交互式图形系统能否进行有效运转，通过对每个算法的合理组合，可以建立起一条渲染管线。再对渲染管线进行多次测试，避免了计算机硬件对其产生排斥；对各个管线算法的性能进行对比，提取性能较高的管线，最终二维模型到三维模型的转换。渲染管线是三维实时渲染系统的核心，也是图形学研究领域的重要方面。

4.2 影视CG设计

ComputerGraphics简称CG，主要是通过计算机技术实现了视觉设计。影视CG也随着计算机技术的不断发展而被应用到越来越多的领域，主要包括了：影视动漫、3D网络游戏、3D电影、电影特效、室外建筑、室内设计、三维模型，此外，在众多二维设计作品中也包含了CG技术。数字化艺术设计的概念已经被人们所认同，再加上信息传播的多样性和高效性，加快了CG在影视动漫应用领域的多样化发展。

创作者通常在模型建立的时候会选择Maya和3dmax这两款功能丰富的三维设计软件。在对这两个建模软件进行使用前，需要对人体、动物和自然环境提前有一个了解；再通过结合Photoshop绘图软件的学习，创作者需要具备一定的绘画基础，给模型制作贴图；最后，通过AfterEffects和Premiere等软件，在动画后期的调整和修改时，给动画加入特效，从而改善动画的整体效果。

影视动漫中经常会遇到各种角色的设计，我们就以机器人的制作为例，需要通过建立模型、灯光调试、材质贴图和后期合成等环节。建立模型，因为机械建模和场景、工业建模存在较大的差别。如果想要让体形较为大的机械模型能够在做完后拥有一个逼真的形象，那么就要求对模型之间的穿插、重叠、位置和摆放关系等进行合理设计。拿变形金刚模型来说，对它的三维模型建立时，需要考虑模型中的每个部位通过位置的变化，可以最终变换成一辆汽车的模型，所以在模型建立阶段，需要创作者考虑多种因素。

三维软件对于模型建立的方法其实有很多，但是现在比较普遍的的方法是多边形建模法。这种方法操作相对比较简单、容易上手，而且制作效率很高，软件兼容性好，有利于软件间的相互转换。3DMAX软件在模型建立时一般采用BOX转化为多边形模型，在多边形工具的帮助下，创作者很容易将模型的定点、边、边面、多边形、元素等展开操作，配合上一个涡轮平滑修改器，就可以制作出一个初步的模型。在对模型头部的各个部位进行制作时，考虑到细节较多，可以先把头部拆分成几个小部件，再进行模型建立。这样，头部的模型创建就变得非常简单了。首先以修改器中的标准基本体为参考，建立出一个圆柱体；再把这部分转换为可编辑的多边形，剩下的几个小部件则利用可编辑多边形把它分离出去，形成一个独立的部分，单独对其实施编辑。在把原始形体转换为多边形物体的时候，一般可以采用两种方法：第一种方法是先选中要编辑的物体，再单击鼠标右键，会弹出一个对话窗口，再根据窗口显示内容选择“转换为可编辑多变形”即可。第二种方法是先选中要编辑的物体，然后在修改器面板中添加“可编辑多边形”。endprint

4.3 3D技术中的灯光知识

灯光方面的应用通常在产品的表现扮演着一个至关重要的角色。从科学角度来说，光是一种电磁波，而且可以被人类的肉眼所看见。这里我们主要把光用在三维模型设计中，此时就需要运用光的多种属性来完成三维动画效果呈现。比如利用光的传递性，在艺术创作中对于光的理解可以帮助我们设计出更加符合现实的场景和模型，光的方向可以控制整个场景的气氛，从而表达出不同的情感，给观众传递不同的意思。灯光在时间表现和物体结构上也发挥着重要作用，例如：前置光照的光源显得比较僵硬，不利于对影视作品的形态和肌理的表达。阴影部分不容易出现在观众视线中，使得物体在结构上缺乏立体感，从而容易变现为平面物体。鉴于灯光的这个特点，根据不同的主题，创作者可以借助灯光来对物体的缺点进行适当隐藏，从而对动画整体效果起到一个辅助作用。这种方法也被利用于人物的肖像画中，所以也被称为传统用光。通过人为的影响，录影棚及遮光棚的搭建，实现对这种光的利用。随着模型位置的变化，灯光也需要随之变化。通过对灯光的认识，在影视动漫设计时，可以大大提高作品的质量。

4.4 3D技术中的贴图的制作

3D技术中的贴图过程，主要是依靠PS的高级应用进行绘图。通过对软件的操作命令进行解读，可以发现，在操作时，要求创作者需要具备一定的美术绘画和艺术鉴赏功底，这样才能良好地完成该阶段的创作。在贴图中，diffuse贴图对模型的材质影响是最大的，有时也被称为漫反射贴图。因为通过漫反射可以很直接地了解贴图的样子，知道了实际贴图与标准要求之间的差距后，创作者就可以通过对上下左右的四个视口进行渲染，从而查看到贴图是否有被拉伸掉的情况。如果贴图被拉伸，可以通过添加VUW贴图的方式，对里面的预设选项进行挑选，选择一个合适的选项添加即可。按照这样的方法，创作者可以对CG机械类作品进行一个良好的设计。

5 结束语

3D技术在如今的影视动漫设计中显得越来越重要，随着3D技术的应用，一方面，影视动漫行业可以给观众提供了大量新型的、优美的影视作品，吸引了众多各个年龄段的观众的眼球；另一方面，也加促进了我国影视动漫行业的发展。在我国，3D技术虽然发展的很快，但是也还处于刚起步阶段。所以，3D技术在影视动漫也中的应用，还有很长的路要走，需要更多的创作者在实践中多总结经验，勇于创新，不断提高3D技术的应用范围。因为3D技术对于创作者也有一定的美术和计算机操作要求，所以，在人才培养上，相关部门和机构需要加大投入力度，为3D技术的扩展和发展提供人才保证。文章对3D技术的常用软件、设计的主要步骤、影视动漫中的运用和3D技术的实现技术进行了探讨，可以说3D技术本身并不是一项很复杂的技术，在模型建立上创作者可以根据实际需求选择适合自己的软件；在软件的运行环境上，对于计算机硬件配备的要求并不是很高；在创作上，需要创作者结合对实际模型运用的思考，对模型的位置、色彩和灯光进行整体分析，依靠创作者的创新型思考和创造可以实现不同效果的动画。总的来说3D技术影视动漫的发展起到了很重要的作用。

注释

①武振枝.Autodesk Map的应用与开发[D].桂林工学院，2005.

参考文献

[1]韩宇.影视服装的基本要求与设计艺术研究田[J].作家，2012（8）：237-238.

[2]阎延.电影艺术的价值和意义[J].电影文学，2013（6）：10-11.

[3]邢静.基于水墨艺术的动画场景教学研究[J].大舞台，2013（1）：184-185.

[4]沈宇峰.动画短片的创作与研究[J].芒种，2012（4）：218-219.

[5]蒋理，彭四伟.多线程实时三维渲染引擎文件系统的设计与实现[J].计算机应用与软件，2010（6）.

[6]任威，梁晓辉，马上，等.基大规模三维云实时模拟方法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2010（4）.

[7]罗岱，谢茂金，曹卫群，等.基于GPU编程的地形可视化[J].中国图形图像学报，2008，13（11）.

[8]王磊，张春燕.基于图形处理器的通用计算模式[J].计算机应用研究，2009，26（6）.

[9]周远宏.水墨动画的两重视野——水墨动画经验分析和当代生存刍议[J].艺术与设计（理论），2009，11.

[10]段文君，王峰.从经典水墨动画探究中思考数字化水墨艺术的发展[J].大众文艺，2012，4.

作者简介：徐霞（1963，5-），女，江苏省南通市人，讲师，研究方向：动漫设计与制作（计算机类别）。endprint