三维动画技术应用分析

卢军

[摘 要]近年来，随着科学技术的快速发展，越来越多的新兴技术被我们所使用，其中“三维动画技术”广泛应用于动画片的制作中，增加了艺术感染力和视觉冲击力，丰富了我们的生活。本文旨在探讨三维动画制作的基本工作流程以及其中各个环节之间的关系。

[关键词]三维动画制作；技术；流程

一、三维动画制作的基本工作流程

1.建模

对已设计好的角色或者场景中的物体进行等比例模型塑造，类似于雕塑的工作。通常来说有三种建模方式：一种是多边形建模，这种建模方式一般用于简单的没有生命的物体如建筑、家具等，是对简单的几何形状如方形、圆形等进行组合连接，形成最终的模型；一种是样条曲线建模，一般用于有机物体或者是角色的模型制作，是用几条样条曲线共同定义一个面，使其形成一个平滑过渡的曲面；还有一中是细分建模，这种建模方式集合了多边形建模和样条曲线建模的优点，是应用较多的建模方式。

2.贴图

贴图是赋予模型材质的工作。所谓材质是指物体表面呈现出的颜色、柔软度、透明度、反光度、粗糙程度等质感的表现，可以通过参数的调节获得金属、玻璃、塑料等材质类型，也可以使用贴图坐标将制作好的二维图片直接贴在模型的表面。通过贴图可以更加真实的呈现出现实生活中模型所塑造的物体或角色的属性，到达三维动画所展示出的对真实世界的反映。

3.配置摄像机

在三维动画软件中通过配置摄像机来记录整个动画发生的过程。摄像机的配置是按照分镜头脚本的镜头设计来配置的，其使用规则遵循摄像的基本原理，可根据整个动画影片的需要调整摄像机的景深和角度，以保证画面的稳定、流畅、表达清晰为第一要素。

4.布灯光

通常来说，在三维动画制作软件中往往需要添加灯光来照明动画场景、投射物体阴影以增加真实感、增添画面氛围效果等。一般情况而言，有类似于太阳照射、点燃的蜡烛这类四面发光的泛光灯；也有类似于应急灯、手电筒这类有照明方向的方向灯。在最常用的泛光灯中，需要打“正面光、左下侧、背景光”这三盏灯光颜色和明暗可以随意调节的灯光。具体来说，主光灯通常放在接近摄像机的区域位置，因其亮度最高，是整个场景中最主要的光源负责照亮整个场景，同时它还决定了光线的方向以及角色阴影的位置和方向。补光灯通常放在摄像机左下方或右下方45度的位置区域，主要负责调整柔和主光灯照射产生的动画角色面部阴影区域部分。背光灯通常放在被照射的主体角色或物体的背面的左上边或右上边的区域位置，以此在整个大背景中突显主体角色或物体的轮廓，起到强调作用。

5.设计运动轨迹

根据动画运动规律，以一个个的动画片段的形式设计制作每一个动画角色的动作，然后点击三维动画软件中的动画记录按钮，根据先前设计的动画片段中的动作，记录物体运动的关键动作即关键帧设置，然后调整运动的各项参数，通过计算机自行运算关键帧之间的动作过度，最终完成运动轨迹。动画中动作设计体现出动作的节奏、幅度、力度等信息是以动画曲线表现的，在动画曲线中横轴表示的是时间也可以说动作的帧，竖轴表示的是动画值，根据动画曲线很容易看出动作设计的节奏急缓、速度快慢、尺度大小等信息。

6.渲染输出

通过三维动画软件中计算机自动运算的渲染功能，将前面五步的工作制作成最终呈现在我们面前的动态文件，将这个动态文件输出，就是最基本的动画片。不管是模型贴图制作的静态效果图还是运动轨迹制作的动态文件，都需要渲染后才能输出成品，而渲染是由渲染器完成的。渲染器按渲染质量的从低到高排列有线扫描方式 （Line-scan）、光线跟踪方式（Ray-tracing）以及辐射度渲染方式 （Radiosity如Lights cape渲染软件）等，需要注意的是渲染质量越好需要的渲染时间越长。其他较好的渲染器有Softimage公司的 MetalRay和Pixal公司的RenderMan，通常输出为AVI或TGA格式的视频文件。

7.后期合成

影视类的三维动画片像影视电影一样，需要在制作完主体动画后，按照剧本和分镜头的要求通过非线性编辑软件对其剪辑、添加音效、制作水、烟、雾、火、光特殊效果等，以生成最终的影视动画文件。

二、三维动画制作流程之间的关系

1.模型材质与渲染的关系

模型与渲染之间的关系简单来说是“展UV”，模型的结构直接影响了贴图的绘制与处理以及灯光和渲染的效果。例如，在玻璃杯的制作中，虽然可以采用shader定义玻璃材质，但因其只有单层模型，其材质效果可调节因素较少，最终完成效果不是很真实。但如果采用双层模型，丰富玻璃属性的调节因素，定义玻璃杯内外材质的简单反射和折射，得到更加真实逼真的模型效果。需要注意的是，模型表面材质的平滑、粗糙等特性对灯光的渲染有很大的影响。

2.运动轨迹设计、灯光、摄像机与渲染的关系

动画角色运动轨迹的复杂程度、灯光对动画角色运动的光照影响以及摄像机位置设置时拍摄的效果在渲染中均有体现。运动轨迹设计的越复杂、灯光设计的越多越复杂、摄像机运用的越多，其渲染的时间越长。

3.基本动画文件与后期合成的关系

对基本动画文件后期剪辑时，在处理镜头中需要注意更多的使用动画的视听语言，以便于与影视作品区分。例如一个动画角色冲着镜头奔跑出画面的镜头，可以考虑在角色面屏后，增加一帧的黑场过度镜头，以防止出现穿越模型的感觉，增加动画片的流畅度。此外，对制作好的基本动画文件进行后期特效加工时，往往使用粒子系统制作光、雨、火等特效，需要注意的是动画的快慢直接影响着粒子的分布效果。

总之，三维动画的制作是一项技术与艺术相互结合相互渗透的工作，在制作的过程中，一方面要注意相关技术的运用，保证整体动画片的制作质量；另一方面要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的创造。可以说，借助完善的三维动画制作技术体现动画的巧妙创意才能设计制作出精品的三维动画片。

参考文献：

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[2]欧阳小芳.关于电力工会加强职工思想政治教育水平的思考[J]. 东方企业文化，2012，（23）.