基于三维打印技术的材料动画片创作革新与发展前景①

余天亮（南京艺术学院 传媒学院，江苏 南京 210013）

动画自诞生之初，便是艺术与科技相结合的产物，借助电影原理，采用逐格拍摄的技巧，我们掌握了捕捉时间与空间的能力，把自己头脑中的想象力以动态影像的形式表达出来，开启了全新的艺术领域。长期以来，动画艺术家尝试运用各种表现技法大胆实践，从最初纸与笔的二维动画，再到黏土塑形、偶人制作的材料动画，以及计算机三维动画等等，不同的表现形式带来不一样的艺术审美。而在这之中，唯有材料动画存在于我们生活之中，它看得见摸得着，本身就是一件立体艺术品，这种亲切感赋予其独特的艺术魅力。然而由于制作工艺的复杂性，一直以来材料动画受制于效率与成本压力，发展缓慢。时至今日，三维打印技术，一种全新的制作工艺，逐渐被艺术创作领域关注和青睐。得益于这一科技进步，材料动画被快速推动并朝向更为广阔的前景发展。

一、三维打印技术对于材料动画创作本源追求的促动作用

艺术来源于生活，而这种生活的理解首先来自我们对物质世界的认知。通过感官触及外部世界，感受客观世界与自我的存在。当然，人类的追求不仅仅满足于物质层面，事实上，我们存在于既依附物质世界又希望摆脱物质世界束缚的二元心理之中。创造世界的原动力使得我们尝试通过各种艺术形式传递表达精神世界中的虚幻情境。这种建立在物质世界认知基础上又能使精神世界的创造力得以释放的需要，成为众多艺术门类包括动画创作的本源追求。

动画创作形式虽多种多样，如主导动画发展大半个世纪的传统二维动画，以及近些年迅猛发展的三维动画，但是对于画面质感的追求趋近于同一个目的，就是对于真实时空关系的模拟再现，最大可能的还原物质世界特有的视听感受。不过，电脑动画虽然可以模拟现实空间与光学影像效果，无限接近我们肉眼对世界的感知，却仍旧难以呈现真实时空的绝对质感。

只有材料动画是一个例外，材料动画又称定格动画，其取材于真实材料，是一种采用传统逐格拍摄技巧进行制作的动画类型。它的创作特色在于同时具备了物质性与精神性，拍摄内容客观存在，具备天然的认同感。它的创作，是一种更贴近生活的体验。以实物形式逐格摆拍生成影片，增强观众对于虚构故事的假定性认知，从而得到精神上的满足。

虽然材料动画是理想的创作形式，但是由于其模型制作工艺的复杂与繁琐，长期以来并未得到有效的发展，直到近期三维打印技术的出现。通过与计算机建模技术相结合，三维打印第一次将数字世界与物质世界建立起直接的联系。参数化设计的形象与场景，直接打印成有形的实体，置身于现实世界中接受光与影的洗礼，结合传统定格拍摄技巧，创造生命。借助这一方式，人类内心的创造力轻松成型于物质世界。这种既顺应动画本源追求，又优化制作流程的创新手法无疑促动了材料动画革命性的发展。

二、基于三维打印技术的材料动画片制作优势与局限性

（一）基于三维打印技术的材料动画片制作优势

三维打印技术正逐步颠覆传统手工业、制造业等生产模式，使得社会众多行业经历着一次深远的变革。材料动画片制作艺术也随着新技术的到来发生着翻天覆地的变化。

1.三维打印制作工艺在材料动画运用中的优势

三维打印技术核心原理在于“分层加工、迭加成形”，即打印设备把数字模型划分为若干层横截面，每层截面以极薄的厚度逐层打印，叠加粘帖并堆积而成立体实物。[1]如今，三维打印技术更是具备了彩色打印能力。添加喷墨打印功能之后，每一层界面将会喷涂彩色墨水，逐层迭加形成立体彩色效果。最新的成果甚至能够打印出接近真实质感的皮肤颜色，其细腻程度令人惊叹。技术革新运用在材料动画创作中优势显著，这些突破替代了手工模型制作及上色的繁琐工作，有效提高了生产效率。

三维打印材料内容丰富，不仅可以使用塑料，人造橡胶，甚至金属、沙子、铸蜡都能够加工使用。摆脱了传统材料动画制作单纯对黏土、木头、硅胶等素材的依赖。不同的材料在光与影的映照下呈现出不一样的质感，这为多种多样的动画风格提供了更多的选择，大大开拓了材料创意发挥空间。

在材料选择方面，轻量化与结构硬度是一个重要参考要素。偶动画制作由于受制于金属骨架的承重压力以及黏土等制作材料自身重量，艺术家在人偶塑造上对身体比例标准有着严格的控制，以此保证模型使用寿命。三维打印可以选择质量轻硬度大等优势材料如泡沫塑料，超薄石膏材料等，即使面对更大比例的模型制作要求也能轻松应对。如美国莱卡工作室出品的动画片《久保与二弦琴》中的巨型骷髅模型，运用轻薄材料三维打印，使得骷髅零件组装后竟高达7米还能够运动自如，成为有史以来最大的定格动画木偶。

由于材料动画片创作对人偶及场景有着严格的比例要求，标准化零件生产至关重要，在此方面三维打印优势明显。根据动画表演的需要，艺术家常为角色制作并复制若干身躯以适配不同的服饰，制作数量庞大形态各异的独立表情头部进行情绪替换或者口型变化。而这些制作都需要严格遵循角色固有面部特征及身材比例已达到形象的统一，并使偶人的拍摄效果逼真。为了实现这一目标，雕塑家运用黏土、泡沫乳胶、硅胶、树脂等综合材料，或是直接雕刻或是模具铸造。这不仅需要创作者具备优异的专业素质和制作经验，而且会消耗大量的制作时间和精力。三维打印技术通过计算机标准模型指令生成立体实物，避免了手工制作因经验不足可能导致的走形走样。工业标准化生产无疑在此方面为艺术创作提供了极大便利。

高精度模型是三维打印技术的另一重要优势。目前的工业打印机已经能做到将生成模型控制在1微米精度之内。高级别打印精度为定格动画拓展了更为细腻的创作空间，使得角色或道具可以进一步添加丰富动人的细节内容，满足观众极致审美需求。受制于传统制作工艺对模型雕刻的制作难度及成本压力，艺术家认为角色设计应该尽量遵循简洁美观的原则，以避免过多细节要求所带来的庞大工作量压力，力求减少造型棱角，弱化角色轮廓，圆滑模型结构，便利动画表演。[2]如阿德曼早期动画片《小鸡快跑》，雕刻家娴熟把握黏土动画创作特性，在抓住小鸡基本造型特征的基础上，采用团块化设计，更多强调艺术化变形风格而回避生活原型的复杂性，在动画表演方面运用概念化的嘴型变化及简洁的面部表情设定，更多借助于手舞足蹈的肢体表演传递情感，以弥补传统制作工艺的局限。虽然这家世界著名的定格动画制作公司在过去三十年成功制作了《小羊肖恩》《超级无敌掌门狗》等若干部作品，但是随着三维打印技术强劲的冲击力，当观众已经不再满足这种质朴略显笨拙的表现风格时，阿德曼也逐步放弃传统制作工艺转而投向新技术引导的创作模式，《神奇海盗团》正是其运用三维打印技术制作的全新作品，高精度打印模型所呈现的细腻造型给予观众极大的肉眼愉悦，耳目一新的视觉震撼激励着材料动画片更为强劲的后继发展。

2.基于三维打印技术材料动画片制作流程优势

目前，三维打印技术正快速替代传统手工艺的繁琐生产模式，大大优化了定格动画制作流程，有效提高工作效率，拓展艺术创作空间。

传统偶动画制作分为前中后三个阶段，前期主要负责策划剧本、人物及场景设计、故事版开发等工作，进入中期制作立体偶人及场景搭建，并逐格拍摄动画表演内容，而后期主要用计算机合成拍摄画面，剪辑并修改穿帮镜头，配音配乐，直至完成整部作品。其中中期制作所耗费精力最大，完全需要艺术家从无到有的手工制作。以人偶为例，首先需要制作模型骨架和内部填充材料，然后以黏土包裹在骨架之外，雕刻身体结构，或者结合硅胶材料翻模制作部分关节。在最为重要的面部表现方面，为了赋予角色鲜活的生命力，常常需要为人偶制作若干独立表情的头部，以应对不同情绪及口型表达。例如1993年制作的《圣诞夜惊魂》，艺术家为主人公杰克雕塑了多达七百余个表情各异的模型头部，才使得杰克在影片中活灵活现，充满个性。细腻的表演要求带来难以想象的工作量压力，严重制约了传统定格动画的进一步发展。

新技术下材料动画的制作流程最突出的革新在于三维打印技术结合计算机三维模型制作代替传统手工雕刻。电脑三维动画经过进几十年的快速发展已相当成熟，如今在三维打印技术建构的数字通往物质世界的桥梁下，发挥出极大的创作推动力。中期模型制作中原本完全需要通过传统材料手工制作的内容，相当一部分工作量交由CG艺术家制作完成。参照三维角色模型制作标准，加上人偶动画制作的特殊要求，运用MAYA、ZBRUSH等多种软件进行零件分解设计，绘制贴图，完成骨骼蒙皮等工作。模型头部经过特殊设计，被分为头部基础结构、面部、眼球几部分。为了制作更为复杂微妙的情绪，又把面部以眼角线为界限分解为上脸和下脸两部分。上脸控制眉毛额头的变化，下脸控制嘴型变化。通过计算机模拟角色情绪，生成数以万计的面部变换独立模型，并打印成实物零件，在动画表演过程中跟随情节变化随时替换面部表情。运用此方法，美国莱卡动画公司2006年为拍摄《鬼妈妈》打印了接近20000个独立面部单色模型，紧接着2012年出品的《通灵男孩诺曼》升至33000个面部彩色模型，2014年的《盒子怪》达到52000个彩色面部模型，在三维打印技术不断发展的促动下，2016年作品《久保与二弦琴》上升至66000个面部模型，通过上脸和下脸的表情组合可以达到惊人数以百万互不相同的情绪表达，使得整部影片几乎看不出传统定格动画特有的抽帧表演带来的顿挫效果，角色表情流畅程度接近完美。除了角色头部，身体部位如盔甲，挂件等独立零件，也只需要开展想象力三维建模并打印生成即可。角色所在的场景及道具，除少数特殊材料不适合打印制作，相当一部分内容都可为三维打印技术所包揽。如此一来，全新的制作流程大大减轻了中期制作压力，为影片后期创作提供了有利的质量保证。

（二）基于三维打印技术的动画片制作局限性

1.打印材料的局限性

尽管三维打印在材料工艺上有着种种优势，但是仍有不足之处。这一技术可以制作单一材质、体块化、形体明确的零件，却无法完全模拟出物质世界复杂的材料质感，如毛发的细密、衣料的柔软、皮具的粗糙等等，这些仍旧需要运用真实材料手工编制，染色和缝制完成。对于可变形材料的制作，像角色躯干与四肢，传统制作中最为常用的泡沫乳胶、硅胶等材料，因为属于纳米复合弹性体系，不能像热塑性塑料或者金属那样经过加热并打印成型，目前还没有一种完美的方式实现三维打印，替换传统手工艺。另外，现阶段打印技术也无法支持混合材料打印，复杂的模型材料只能分解制作，简化处理。

2.打印成本压力

受到三维打印技术研发成本，技术更新换代频繁以及社会普及率等因素影像，使得高昂的设备及耗材采购费用难以为普通大众所接受。除了阿德曼、莱卡等少数大型制作公司，相当一部分动画创作团队还不能完全依靠新技术，全身心投入艺术创作。

3.三维打印无法取代传统制作

虽然三维打印技术在材料动画制作中爆发出惊人的创造力，但是目前的打印能力并不能完全取代传统制作。材料动画创作有其复杂性的一面,往往需要借助多种制作技巧综合运用协调完成。比如偶人制作，骨架需要由金属丝、黄铜管、巴沙木等多种材料手工穿接、焊制。躯干和四肢则涉及手工雕塑以及翻模铸造工艺，模型衣物还需要手工缝制、装饰饰品等多方面工作，最终制作出一个栩栩如生，并且能够变换身体姿势适应动画表演的角色。三维打印技术终究只是一种有效促进材料动画创作的辅助方式。

三、基于三维打印技术的材料动画片发展前景

现阶段三维打印设备和耗材虽然价格昂贵，甚至远远超过传统制作材料。但是从长远看来，随着这一技术日趋成熟及社会广泛普及，相应成本会逐渐走低，为更多材料动画创作团队所接受。材料科学的突飞猛进，也会使得未来可打印的范围变得更为宽广，选择余地加大。单一材料打印将会升级为多种材料混合加工，演变出更为复杂惊叹的打印工艺，服务于艺术创作。得益于三维打印技术，材料动画片创作对于物质世界的诠释细致入微，进一步营造出虚幻与真实的完美氛围，满足人类的创造精神。

动漫衍生品开发是动画产业重要的一个创赢环节，是票房收入之外的有力资金返回渠道。材料动画片在衍生产品开发方面优势明显。由于材料动画制作物本身就是天然的立体艺术品，在创作之初就解决了模型的构造，零件分布，活动能力等衍生品设计所涉及的内容，节省了宝贵的开发时间。传统动画玩具生产，艺术家完成前期设计工作，通常交由专业工厂代为完成。受到工厂化生产条件的制约，需反复沟通调整，经过漫长周期，最终才能铸模生产，投向市场。创作团队难以自由发挥灵活应用。在三维打印技术的推动下，这种固有开发模式发生了颠覆性变化。三维打印使得艺术家可以牢牢控制产品开发及生产环节，不需要依托工厂就能独立生产相关衍生产品，直接与市场衔接。这种灵活性也可以针对不同需求的客户个性化定制产品，进一步细化市场需求。并且规避了工厂化生产的时间滞后，以及大批量生产所带来的市场不确定风险。

尽管目前三维打印仍有许多未完善之处，也不能完全取代传统手工制作，但是这一技术革新为材料动画发展带来了全新的机遇，并已取得丰硕的成果。基于三维打印技术的材料动画片创作，将我们精神世界的创造力如此直观地呈现在现实时空之中，独具魅力。相信这一技术的进一步成熟，一定会推动材料动画片创作取得更长远的进步。

[1] 包国光，赵默典.3D打印技术的本质特征及产业化对策探讨[J].东北大学学报（社会科学版），2016（2）：111-117.

[2] （美）苏珊娜·休.定格动画技巧[M].孙哲，王淼，等译.北京：中国科学技术出版社，2014：57.