基于真实感图形生成技术的三维偶动画创作探索

周雪+李飒

摘 要 制作定格偶动画的成本要远高于三维动画，同时定格偶动画的角色表情和镜头设计在灵活性和精准度方面都逊于三维动画。但由于是实拍获得，定格偶动画的材质和灯光的审美真实度远高于三维动画。本研究将在计算机三维软件环境中实现定格偶动画效果。首先，力求以此方式突破传统定格动画在镜头表现力、角色表演力、制作流程、制片成本等方面的局限；其次，在三维环境中，基于真实感图形生成技术，力求实现更为贴近实拍效果的角色材质和场景灯光。

关键词 三维偶动画；定格动画；真实感图形生成技术

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）16-0043-02

1 定格动画的特点与局限性

电影摄影艺术中的定格动画艺术起源较早，如今已经有百余年的历史。在这一百年中，定格动画艺术已经十分成熟，并形成成熟的艺术语言。定格动画取材于自然界中的万事万物，将拍摄成的画面按照每秒24格的速度进行放映，传达“动画”的精髓以及所包含的意义，具有极高的创造性魅力。

定格动画的拍摄与传统动画完全一样——逐帧拍摄。目前行业内使用的拍摄环境都由云台、轨道、拍摄软件构成。摄像师在拍摄软件中控制动画轨道和摄像机，动画师配合分拍摄表调试动作，多人搭配，逐步完成镜头的拍摄。在各镜头单独拍摄完毕后，将所有镜头统一导入后期软件中进行最后的剪辑。

因为以上制作技术要求，导致定格动画获得特有的镜头感。通常因为需要微距拍摄或者利用镜头光圈弱化背景来增加场景层次，于是定格动画就有了一种类似移轴效果的视觉感受。角色的动作受材料的影响，在调试过程中会产生很多微妙的随机效果，这一点是传统二维手绘动画很难做到的，而卡通化、夸张化的角色设计也让影片整体增添很多趣味。

传统定格动画除了上述优点之外，也存在很多不足之处，比如制作周期较长、制作的成本较高、制作的工艺比较复杂，其传统的实物摆拍方式在画面表现上也存在一定的不足。随着计算机技术、电子技术、计算机视觉及图像技术的发展，使计算机软硬件的性能不断完善，真实感图形生成艺术和三维动画技术也得到飞速发展。对于动画创作者来说，动画影片不只是追求画面感和故事情节性，观众对画面三维效果和画面的质量也提出更高的要求，使动画的视觉效果不断丰富，不断满足观众的视觉需求已经成为众多动画影片的追求。这就使得利用三维技术手段呈现定格画面效果的设想能够实现，并且在成本及灵活度的优势下，成功拓宽了动画呈现效果的固定技术手法。

本研究将运用三维技法，提升定格化风格在镜头、场景、角色、道具等发面的审美表现力。并且基于真实感图形生成技术，在三维环境中探索如何完美呈现偶动画在材质、灯光、色彩等方面的审美真实性。最后通过实践验证及制作方式的对比，探索偶动画制作流程的优化途径和制片管理的最优方式。

2 三维偶动画的概念设定

传统定格动画是由黏土偶、木偶或混合材料的角色制成，通过逐格地拍摄对象，然后使之连续放映，从而产生灵动的动画角色。三维偶动画是本研究团队自创的概念，是指基于真实感图形生成技术加之采用三维技术手段来达成的定格偶动画的画面效果，并且可以通过此种方法，降低成本，提高制作效率，优化制片流程。

3 三维偶动画的实现方式

定格动画因为其真实的灯光及材质，所以拥有淳朴、原始、色彩丰富、自然等特殊的画面效果。使用三维模拟定格效果，最难解决的就是三维模型的真实性始终与真实拍摄的素材有一定的距离，降低了影视作品的画面感。造成这种现象的原因是多方面的，比如模型的细节、材质及光线等。为了增强作品的画面感，很多研究者提出相应的解决方法，但是这些方法的实施效果都不太理想。传统意义上给模型赋予材质的方法很多应用在建筑装饰效果图设计中，并没有体现出物体的真实性实质，从而导致这样的材质不能达到电影级的标准。为此，本文提出解决方案，可以增强三维模型的真实性。实现三维偶动画的关键在于使用三维手法表现定格效果，其技术难点体现在三维材质和灯光效果的实现。

三维偶动画材质的表现

1）材质的贴图纹理是调好一个成功的三维仿真材质的关键，在制作定格动画真实场景的情况下，更多地依赖数码设备进行现实采样，从真实的物体上取材的纹理真实度会在三维材质上尤其明显，颜色贴图要多控制色彩的校正。在颜色贴图中还有一个重要的原则，就是注意物体的光线损失（不完全反射），这种能量的损失是最自然的状态。

2）任何物体的表面都不会是绝对光滑的，而三维物体本身是绝对光滑的，这是由软件本身程序决定的，位移贴图就是用来解决三维物体的凹凸问题的。位移贴图的效果和移位修改的效果基本相同，贴图的黑色区域产生凹下的效果，白色的区域产生凸出的效果。位移贴图和移位修改的区别在于，移位修改实际改变了物体的形状，因而会增加系统的计算负担，降低计算速度；而移位贴图只在渲染时才改变物体的形状，因而不会增加系統的负担，计算速度也相差无几。再者就是对高光的把握。在现实生活中，基本上所有的物体在灯光的照射下都会产生高光。对于复杂的物体，需要使用反光度贴图和光泽度贴图来调整高光的范围和强度。另外还需要注意，如果物体表面有凹凸的贴图，那样在凹凸表面形成的高光区，会因为凹凸而产生一定的漫反射，从而更加真实。

三维偶动画光影的表现 在观看动画影片时，通过观察不同的光影形式可以引起人们的心理联想，引发人们不同的情景感受，比如恐惧、积极、忧郁和浪漫等，这就是观看光影的意义所在，通过光影引起观众的情感共鸣。同时，光与影本身的表现元素较好，在促进影片发展的过程中，影片元素的相互替换才能形成完整的故事情节，相比之下，可以表现出光与影独具特色的象征性。

灯光的吸收、折射、反射、衰减原理同样适用于三维模拟下的灯光，在场景中模拟自然光更能使场景变得真实。而加入现实中同样存在的人工光也是必不可少的，如定格场景中经常出现的点灯等设备。硬光和软光的恰当使用，场景会变得更有层次感与真实性。点面线光则界定了空间形态的构成，在本次研究的动画短片中，将采用光影造型的明暗对比来表现空间透视的纵深感。而带有色调的光影造型更能唤起人们对大自然中各客观事物的反映与感知。在本次片中将采用黄色的暖光来打造温馨、舒适的柔和效果。endprint

4 三维偶动画的创作优势

表现手段的多样化 采用三维技术手段达成定格画面效果，大大减少了成本支出，定格动画需要诸多材料来进行制作，还需要一台专业摄影机的拍摄，而三维动画只需要在电脑中创建模拟材质和摄影机即可。定格动画通过一帧帧逐格拍摄完成，角色动作需要人力的摆拍，十分耗时耗力，最终动作还容易出现卡顿的情况。而三维动画在虚拟环境中给人物加上骨骼，即可通过调节关节部分自动生成动画，可以更多地极限化角色的运动。

视觉效果的优化 三维动画角色，因为其特殊的骨骼绑定及动画调节，最终的画面效果既有立体感、运动感、艺术性、绘画性，也有3D技术创造的动感和灵活性。定格动画采用真实摄影机拍摄，镜头具有极大的局限性，而3D动画技术在场景设计的透视处理和运动镜头设计的自由度上是传统动画片无法比拟的。

制片流程的优化 在制作环节使用三维软件，可以比传统的定格动画技术节省很多时间和物力成本，同时由于计算机文件是完全可逆、非线性的，有些镜头甚至可以在保留灯光、动画的基础上，仅通过重新设计制作角色，即可渲染出新的序列，极大地提高了生产效率，从而优化制作流程，提高生产绩效。

5 三维偶动画创作的可行性

通过计算机三维动画软件来模拟定格动画的效果，在国内外开始有不少业内人士在尝试了，但還没有形成完整、成熟的行业规范。本研究团队深入分析大量类似手法的国外优秀作品，如The Lego Movie，获得奥斯卡最佳动画短片奖的Bear Story、Room on the Broom等，都极好地通过三维技术手段达成定格化的风格效果。综上所述，通过三维动画平台来制作定格动画具有诸多优点，不但节省大量的时间，更能够保证镜头设计的精度，有利于控制画面质量。

本研究团队基于真实感图形生成技术，探索如何在三维环境中完美地呈现偶动画在材质、灯光、色彩等方面的审美真实性，并且利用三维技法，提升了定格化风格在镜头、场景、角色、道具等方面的审美表现力。通过实践验证及制作方式的对比，得知偶动画制片流程的优化途径和制片管理的最优方式。因此，无论是技术支持、环节设计还是成本控制，本研究团队都有足够的资源保证影片的完成。

6 结语

本研究基于真实感图形生成技术，利用三维手段达成定格动画画面效果，拓展了形成定格画面效果的制作方式，并且极大地优化了视觉效果及制片流程，是三维动画视觉艺术效果形式的新突破，增强了三维动画艺术效果。

参考文献

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