Cinema4D在数字媒体艺术设计的应用与研究

张昊一（天津电子信息职业技术学院）

品牌设计、店铺界面设计、企业推广页面设计，以及宣传海报设计等都偏向于借助艺术表达来引导消费者。而在传统平面宣传设计的艺术表达中，由于通常受制于二维技术方法，无法表现真正的三维，所以只有借助透视效果或者绘制光影来模拟伪三维。

一、数字媒体艺术中的艺术化表达需求

数字传媒艺术设计随着网络产业的出现与发展，成为网络产业不可或缺的组成部分。利用数字媒介艺术来获得消费者、传播购物信息、促进消费行为，这就需要数字媒介艺术必须具备引导消费者的功能，正确传递信息并在海量的传播信号中如何抓住消费者的注意力，从而刺激消费者购买商品，这是数字媒体艺术设计师不得不关心研究的问题。不同的传播途径和载体会产生不同的风格，而消费者也会经历各种风格的营销信息轰炸，也会形成不同的审美风格。数字媒体艺术设计的发展趋势是不断更新的，这主要是由其平台的特性所决定的。

二、Cinema4D与数字媒体艺术设计的艺术化融合

（一）Cinema4D 与数字媒体艺术设计结合的优势

Cinema4D，是由德国MAXON 公司所研发的一个集模型、动画、绑定、雕刻、渲染、跟踪、贴图于一体的3D软件。软件功能界面简单，模块化功能使用方便，通过应用软件中特有的变形装置和生成器能够组合制造出多种特技，并能够和Adobe 的电影后期制作应用软件AfterEffects 无缝衔接。并且具备大量插件，应用于电影推广、节目包装、影视剧制造等应用领域。正因为Cinema4D的简洁易用以及大量的模型插件资源，许多电子商务设计者把Cinema4D 等3D软件导入了电子商务产品设计，从而克服了传统平面宣传设计的缺点，并促进了数字传媒艺术设计的发展，逐渐形成了全新的艺术风格。Cinema4D 作为一个简洁易用的3D 软件，能够在数字媒体艺术设计中充分发挥多种优点。比如传统的电子商务产品推广，通常都是以拍照为主，而宣传的成品效果往往受制于摄影成本，无法修改。拍摄电商产品宣传通常需要巨大的时间与资金成本。而Cinema4D 则融入了大量数字媒体艺术设计，从而节约了成本，也大大提高了宣传制作的效果。过去需要实拍的宣传，现在只需模型和渲染工具就能够实现，宣传的创意也能够更加高效地实现。Cinema4D 的广泛应用，使电商设计师们能够更注重自身的艺术表达，并发挥创造力。相比传统的电商产品宣传拍摄，可以创作出更具空间感和沉浸感的宣传作品。（如表1）

表1 Cinema4D的具体应用

（二）Cinema4D 在数字媒体艺术设计中的艺术化表达

数字媒体艺术设计者通过使用Cinema4D 软件中自带的超强变压器和发生器等功能，创作出大量具有视觉艺术效果的抽象主义元素进行艺术传播，从而形成自己的数字媒体艺术设计风格。而同时，GPU 视觉技术的出现又促进了数字媒体艺术设计专业创作风格的发展。也因此，能够应用在数字媒体艺术设计产业中的无偏差GPU 视觉器Octane就可成为Cinema4D 的插件应用。而Octane 渲染器中超强的风格化视觉特性又结合了Cinema4D 自身容易生成抽象主义元素的特点，催生了大量超现实主义格调的作品，以及硬科异格调的作品。而这样的数字媒体艺术正好迎合了数字媒体艺术设计对美术表达的要求。

比如在各大电子商务平台的购物节中展示的海报设计，以及产品详情页。而Cinema4D 在数字传媒艺术设计中的艺术表达，不仅仅是要抓住消费者的眼睛，也探索了数字时代美术设计专业的新设计风格与表现形式。

三、Cinema4D摄像机反求功能在数字艺术创作过程中的应用

相机反演是指利用相机反演软件，根据好的图像素材，在拍摄时计算出相机的运动信息。将这些信息输入到三维场景中，然后将数字艺术图像合成为真实图像。

目前常用的相机逆向软件有After Effect、Cinema4D、Mocha、Pftrack、Boujou 等，在不同的艺术创作或工业生产中各有优势。Cinema4DR18 从增强的相机倒置、镜头校正和对象跟踪开始。

根据相机逆向技术的功能，数字艺术创作可分为相机校正标签功能应用和运动跟踪功能。相机校正标签功能可以校正静态图像素材拍摄数据的透视。运动跟踪的动能是视频图像跟踪信息的倒数，主要用于动态视频和电影宣传。下面详细分析Cinema4DR18 的相机校正标签功能和相机倒置功能在数字艺术创作过程中的应用。

四、摄像机校正标签在数字艺术创作过程中的具体步骤

（一）二维素材的导入

素材的分辨率大小，素材的分辨率决定了平面作品最终输出的方向，比如户外宣传还是网络宣传。

（二）场景数据反求

在相机校正功能中，通过X、Y、Z的消光点获取透视信息。根据3D Basic Production 收集的146 张相机校正作品的分析，提交的图像透视类型可分为正透视、角透视和三点透视。正视参照物的透视特征不明显，在纠正时容易出错。在这种情况下，需要对透视原理有一个正确的认识，然后假设性地调整X、Y、Z 点和固定点的位置，得到正确的相机参数。可以发现，相机的校正标签功能需要配合操作者对透视原理的正确理解才能还原真实的透视信息。

（三）重建场景

重建工作量根据3D 对象的位置和产生的交互范围来确定。一般重建可以分为两方面：一方面，三维物体产生的光影区域。比如地面、墙壁等。另一方面，3D 物体需要与图像元素交互的区域。如果丝带缠绕在一座高楼上，整个建筑都需要重建。

（四）三维物体创建

根据三维物体不同形状和材质的特点，进行画面调整。这个环节是相机逆向技术与数字艺术结合的具体体现。其表现形式包括：

1.光影交互

这是最基本也是最关键的一个。为了使3D 虚拟物体与真实图形元素无缝衔接，必须调整两者的光源方向、色温和色调、投影方向和深度。例如，停在街上的虚拟飞机的阴影应该与其他汽车的阴影相同，并且应该考虑到它们的阴影形状。

2.遮挡关系

3D 模型与重建物体之间的遮挡程度决定了3D 模型与真实图片之间的物理交互程度。例如绳索模型与柱形图绑定，是高度交互的，但交互的高低与最终的艺术效果没有直接关系。

3.适应关系

虚拟物体通过与真实图形在形状、结构等艺术布局等方面的新组合关系给人带来一种适应感。例如，虚拟水管沿着真实建筑物的墙壁放置。

4.混合效果

也就是前三种方式的综合应用，基本上为了有丰富逼真的虚实结合效果，我们需要灵活运用这些交互方式。例如，缠绕在房子周围的藤蔓是各种互动和混合的表达方式。

五、Cinema4DR18在数字艺术创作过程中的具体过程

（一）素材转序列帧

视频素材可以分为两类。

一种是自然素材，即视频采集是直接逆向的。另一种是加工素材，即在加工后的素材拍摄前后添加跟踪贴纸或后期处理软件。

（二）序列帧导入

软件分析跟踪点的亮度和色差，因此进口材料的重采样值设置为100%。可以通过调整料屏跟踪点的跟踪数量和最小间距来实现自动跟踪。然后运行3D 解析器获取跟踪特征点数据。

（三）三维物体创建

具体交互形式与相机校正标签应用基本相同，但不同的是要考虑光影、场景、相机和物体之间位置的动态情况。一般可以分为以下两种情况：

（1）独立模型的导入

如果3D 模型或动画复杂或与重构场景关联性不强，则应单独制作，然后导入到摄像机跟踪的场景中。这种类型的工作往往模型数量少、定义明确、主题庞大。

（2）模型创建密切相关

当3D 模型需要与重建场景产生强交互时，需要在一个场景中结合动态等需要使用动画作为对象，在重建时只能即时观察场景制作合成效果，这种情况对电脑操作能力要求较高。根据运动跟踪函数的创建过程可以发现，实拍视频与3D 物体的结合需要依赖于素材场景的特征点。在Cinema4DR18 中，会根据画面中的色彩亮度、对比度、饱和度等因素来获取图像特征点。同时根据这些特征点在前景和背景中的分布位置、特征点间距、搜索范围等。跟踪成功后，软件中会生成跟踪点，其中绿色的跟踪点代表图片中的前景和跟踪信息准确，而红色的跟踪点代表不稳定的视角。素材图片的特征点越多，越明显会产生更多的跟踪信息点，这样Cinema4D 更方便逆向计算实拍的摄像机数据。生成图像跟踪点后，对虚拟相机的X、Y 和Z 轴进行校正。

从以上相机校正标签功能和运动追踪功能的应用流程可以发现，相机校正和运动追踪功能主要是利用软件对素材图片的视角进行分析和解决，以便设计人员能够准确匹配带有图像的3D 对象。它们的区别在于相机校正技术只需要分析和求解一帧图像信息。

运动跟踪功能是对一系列动态图像素材进行动态处理。两者在整个艺术创作中都需要经历以下三个创作阶段：（如表2）

表2 创作阶段

首先，在制作前期，要制定素材的拍摄规范，尽可能寻找或排列场景特征点，记录摄像机信息，还要考虑与3D 模型交互的艺术构图。

其次，在创作过程中，要对图片进行透视校正或摄像机跟踪，以及3D 对象的重建和创作设置。能够处理画面中的透视变化、反射折射、运动模糊、色温变化、镜头畸变等物理现象，并利用画面的这些特性进行艺术交互。

第三，在渲染输出的后期，在Cinema4DR18 中逆推导出的全局光照、投影、景深、物体遮罩、反射折射等要再次分层渲染，然后再输入合成软件进行二次艺术创作。

可见，相机倒置校正技术作为一种与真实素材融合的手段，与数字艺术创作过程的各个阶段息息相关，起到启发、促进艺术创作灵感、增添新的创作手段的作用。

六、结束语

互联网的媒介特征也决定了数字传媒艺术设计中对艺术表达的要求，丰富多彩灵动的三维表现既具备了所需要的视觉效果和艺术特征，而且还具备了成本低、效率高、容易编辑、易于传播实施。传统建筑设计技术和现代三维科技的融入，促进了数字传媒艺术设计的蓬勃发展。

优秀的美术处理模式Cinema4D 将诸多元素融汇到一起，制造出满足了当代需要的设计与艺术作品，也促进了数字媒体艺术设计与艺术风格的发展。由于数字媒体美术设计学科发展快速并极具前沿性，所以只有数字媒体美术设计师通过不断摸索与实验，将当代数字媒体艺术设计美学的需求融合，推动数字媒体艺术设计进步，并在时代发展与探索数字艺术设计中前进。