三维软件教学过程中卡通材质的应用探析

谢江甜 裴学胜

摘要：随着现代数字媒体技术的演进，三维软件产品的更新换代加快，二维与三维之间的联系日益紧密。在众多艺术类高等院校的教学实践中，三维软件教学已逐步取代传统的二维动画教学，成为主流，并被广泛应用于诸如环境设计、动画制作、视觉传达等各类专业课程中。随着教学者与学习者需求的增长，三维软件内建的卡通材质功能在高校日常教学环节中发挥着积极作用。卡通材质的渲染技术所呈现出的二维视觉效果，凭借其特有的易学性与高质量特性，既能显著降低初学者的入门难度，节省时间成本，又能有效地提升动画制作的生产效率，从而实现教学内容价值的提升和教学方式的创新。

关键词：三维动画；二维动画；卡通材质；教学应用

中图分类号：G424        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）09-0110-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

1 研究背景

1.1 三维软件动画制作占据市场主导地位

三维动画，即Computer Graphics，实质上是电脑美术的一个分支领域，同时代表了一种崭新的艺术表达形式。三维动画最初在军事领域得以应用，其核心技术基础为计算机图形学，并由此逐步形成独立学科。自20世纪80年代以来，随着个人计算机的普及应用，图形处理技术跃升至全新高度，实现了质的飞跃[1]。鉴于手绘动画对创作者极高的艺术造诣和繁重的工作负荷，通常情况下，一部优秀的动画作品从创作到完成需经历漫长的周期，因此近年来二维动画在市场上的手绘创作主要集中在平面设计领域，部分设计师则选择结合新媒体技术来创作三维动画。随着三维软件技术的成熟演进，中国动画市场诞生了诸如《新神榜·哪吒重生》《新神榜·杨戬》《白蛇2·青蛇劫起》等优秀动画电影作品，以及《中国奇谭》《伍六七》等制作精良的动画剧集。三维动画产品在影视市场上的成熟表现，有力提升了中国动画在国际的影响力，消费者越来越愿意在影视屏幕上欣赏到风格各异、制作精良的动画作品，从而形成了积极的市场氛围，激发了创作者的热情与期待[2]。在某些高质量动画作品的场景创作中，为了追求更强烈的视觉冲击力和鲜明的创作风格，常采用三维软件模拟出近似二维动画的效果，将其融入特殊的故事场景。中国传统的水墨画风以及线条清晰、造型明确的实物风景描绘，在特效的辅助下，呈现出了独具魅力的震撼视觉体验，动静之间、色彩与线条的碰撞融合，消解了三维软件制作可能产生的僵硬感，使三维软件制作的元素与传统二维平面效果的不同特质有机整合，展现了中国特有的文化自信与新老技术融合下的传承与创新。

1.2 高校对三维软件动画教学的高度重视

近年来，随着计算机软件及硬件技术的快速发展，数字媒体技术已成为国内各大高校普遍推崇的新兴专业，该领域人才缺口较大，市场前景广阔，就业形势喜人，学生群体对专业技术教学的要求日渐提高，高校的教学方式与内容也因此引发了社会热议。在数字媒体技术中，三维软件主要应用于动画的三维建模、纹理贴图、灯光渲染、镜头运用等多个关键动画制作环节。相较于传统的二维动画制作手段，采用三维软件制作的三维动画具有无可比拟的视觉效果，观众从中获得的视觉反馈更具冲击力；同时，相比于二维动画复杂的制作流程，依托现代计算机软硬件支持的三维动画大大缩短了制作周期。对于高校教师而言，三维动画教学显著提高了教学效率，使得学生更容易接受动画制作的相关知识技能。三维软件中的卡通材质技术尤其值得关注，通过塑造丰富的层次感、适当舍弃过于逼真的光影效果，减轻三维软件自带的材质质感，转而依赖模型自身的细节展现独特的艺术风格，保持与传统二维动画的美感共鸣，在教学过程中对学生学习动画制作产生了独特而深远的影响。

1.3 市场需求变化引导动画制作向用户观感倾斜

市场需求的趋势决定了创作者必须重视产品的创新性和品质提升。利用数字技术去表现现实生活中景象时，越能还原自然、精细的程度，画面便越富有张力，对于场景、人物等物体的表现，创作者不仅要考虑如何制作出符合大众审美的质感，更要精益求精，充分展示出蕴含技术价值的中华民族美学内涵。随着新一代国内消费群体的崛起，市场上涌现出一批追求高品位、高需求的年轻消费者，他们对于特色鲜明、精致细腻、引人入胜的动画产品有着更高的接纳度和社会认可。在国际动画市场更加成熟的竞争压力下，国内年轻消费群体更倾向于深入探索和发掘中国传统文化艺术元素在动画制作中的应用，而三维软件的卡通渲染技术因其独特的美学特性，能更好地结合中国传统二维动画与三维软件制作手法，展现兼具两者特点的画面质感。得益于国家政策的大力支持和动画产业的持续发展，目前中国动画产业正不断培育出大批人才，并激勵更多的艺术院校强化三维软件教育，吸引众多青少年加入动画制作的学习行列，进而有力推动整个动画产业的蓬勃发展。

2 卡通材质渲染技术的特点及其对教学的影响

2.1 卡通材质助力还原二维手绘表现力

相较于传统的二维动画，卡通材质能够在三维动画中实现与二维动画的无缝质感对接。在二维动画制作中，面对群体镜头、长镜头、旋转镜头、场景透视连续变换等复杂情况，借助三维软件中的卡通材质，能够生动再现二维动画的表现力，三维与二维的巧妙结合非但不会造成不协调感，反而能带来强烈的视觉冲击和感官体验。卡通材质可有效地复原二维动画的画面质感，弥补三维软件渲染时可能出现的线条生硬、刻板现象，通过材质渲染器等工具进行优化，提升画面镜头的整体质感，使之更为和谐优美。相较于直接绘制复杂物体，三维软件中的贴图技术既保证了创作过程的精确度，又能维系二维画面应有的质感。绘画性作为动画片魅力的核心要素，是动画作品保持长久活力的关键所在，唯有秉持绘画审美的视角来从事三维动画的艺术创作，才能准确把握动画制作的美感精髓[3]。

2.2 提升画面品质，彰显特色美术风格

在三维动画教学实践中，许多高校的专业课程设置明显倾向三维领域，过分依赖计算机软件技术，而忽视了二维动画制作过程中基本功的培养[4]。传统的三维动画写实风格往往丢失了二维手绘特有的美感。随着技术的不断成熟，卡通材质在光影、线条等方面追求细腻的手绘效果，既保留了二维动画的特点，又实现了视觉表现的创新突破。依据渲染器材质的特性，针对不同场景和物体进行个性化渲染调整，使画面呈现出二维手绘般的质感，同时还能真实反映出三维场景中光线的折射、反射效果，构建出多层次的画面，这是二维动画难以企及的特色。三维软件制作的动画帧率相比二维动画也有显著提升，帧数由常规的十二帧、二十四帧增至三十帧甚至四十帧，这使得人物动作更为流畅、镜头运动更为饱满、转场特效更具感染力，场景与人物的刻画更加细腻、立体，画面清晰度亦能得到充分保障。通过恰当的细节控制，可以模拟出与手绘风格相统一的卡通效果。

2.3 缩短教学过程中的烦琐制作周期，加快教学进程

传统的二维动画制作耗时且劳动强度大，每一帧画面均需动画原画师精心绘制，难以实现大规模的标准生产。加之二维动画原画师对技术水平的高要求，导致该领域的高水平人才短缺，这对教学过程也构成了影响。三维软件中的卡通渲染技术作为一种高效的渲染方式，在三维软件不断迭代更新的當下，已成功改变了二维动画的部分制作流程，并预示着一个更为完善的未来[5]。高校教学与商业化动画制作有所不同，主要目标在于提供教学环境和让学生掌握流程。卡通材质技术从本质上解决了生产效率问题，简化了教学过程，使学生通过学习三维软件可以快速入门，提高学习效率，让学习流程更加标准化。另外，由于卡通材质最终生成的画面质感接近二维质感而非三维动画的逼真立体感，因此在渲染阶段进一步节约了制作时间和流程，确保了制作过程的稳定性和灵活性。卡通材质的运用极大地简化了传统手绘制作流程，使学生能够迅速投入实际操作练习中，从而在一定程度上缩短了动画人才培养的周期。经过精心设计、简洁明快的卡通风格教学动画，凭借良好的视觉效果和强大的艺术感染力，能长时间吸引学生的注意力，激发他们的求知欲望。优质的教学动画不仅融入了教学内容，还在潜移默化中引导学生的科学思维方式，让他们能在轻松愉快的氛围中达成预定的学习目标[6]。

2.4 中国传统二维动画特点与现代技术融合，实现传统文化的传承与创新

二维动画所体现的独特手工绘制艺术特色因文化差异而使中国传统的动画与国外动画有着显著区别。中国动画风格多元、内涵丰富，其中传统连环画、剪纸动画、水墨动画、木偶动画等形式均为世界动画艺术中独一无二的存在。它们以其深厚的底蕴与艺术气质传播着中华传统文化的高级审美艺术。若将中国传统二维动画的特点与现代三维软件技术相结合，则有望解决传统动画制作的烦琐难题，从而在作品质量和产量上取得双重提升。在现代科技日新月异的背景下，尝试运用新的软件技术不断拓展中国传统二维动画的内涵与精神内核，创造出具有深厚文化烙印的动画作品，这类需要艺术构思与软件技术紧密结合的独特作品，需要在教学中不断引导和探索[7]。当前，国内高校在这方面的教育教学尚不多见，二维与三维的结合，尤其是融入中国传统文化元素，有助于提升学生的现代艺术审美能力，通过运用中国传统动画的艺术表达手法，在作品中发挥文化传播的作用，以更形象、更信息化的方式传递中国传统艺术文化。在高校教学过程中，将传统文化与三维软件相结合进行再创新，将有力促进中国传统文化的传承与创新发展，开辟中国传统艺术文化与三维软件融合的新天地。

3 卡通材质在实际应用制作中的探讨

以三维软件中的卡通材质为核心研究对象，深入剖析其艺术特点与参数选择机制，并以此为基础，论证教学案例开发中卡通材质的具体配置策略。依靠卡通材质的教学实践，改进高校学习方式，化解教学过程中的难点问题。本节将重点聚焦于卡通材质在三维软件中的参数设定，为此，建模等前期准备工作在此不做详述。

3.1 灯光配置

在Cinema 4D软件中导入预先构建的模型，在卡通材质环境下，无需追求三维渲染时的写实照明效果，通常情况下，可根据画面特定需求，设置灯光为“无限光”和“区域光”。为了强化物体投影的清晰度，突出二维手绘风格特点，可以选择设置光线追踪（强度增强），如此一来，投影边缘将更为锐利可见。

3.2 材质编辑器操作步骤

1） 首先创建新的材质球，仅启用发光参数，其他所有通道暂时关闭。根据模型的实际需求，调配适宜的颜色，并将不同的材质球应用于模型，初步可获得具有扁平化视觉效果的模型，然而其表面细节并不理想，还需在渲染设置中进一步调整参数以改善细节表现。

2） 进入渲染设置界面，选择“效果”菜单下的“素描卡通”选项，系统将自动生成一个素描材质球。在素描卡通的页面设置中，勾选“交叉”和“样条”功能，以便为模型边缘添加线条，并确保画面中绘制的样条得以显现。在“交叉”选项下将对象指定为“文档”，这样一来，模型各连接部位也将生成线条装饰。

3） 双击素描材质球以进入参数调整页面，根据各模型的独特性质，调整线条的粗细、扭曲程度以及颜色等参数，以改变样条的样式，增添手绘般的质感。线条粗细值通常推荐设置在2～3.5，低于2可能导致线条过细，超过3.5则可能过于粗重，这些数值的微调都将直接影响最终画面的效果。针对不同物体，应分别设定适合的粗细数值。通过调整“扭曲”参数中的移开值，控制线条的扭曲强度，一般设在0.8左右，旨在模拟人工绘制时的自然抖动感，增强卡通材质在二维画面中的质感。至于颜色设置，其作用在于调整样条线的颜色，应依据物体特性和整体画面搭配，倾向于选择灰度系列色彩，避免过黑或过白导致线条显得突兀且僵硬。

4） 物体主体可通过之前的发光通道完成着色，而对于物体投影的处理则需要采取额外的方法。首先，打开地面材质球，在纹理选项中选取素描卡通中的卡通纹理。 选定后将该纹理赋予物体表面，此时物体将展示出明显的高光区域、过渡色彩以及阴影部分。在调整阴影参数时，需移除过渡区域的颜色，仅保留高光和阴影部分，并关闭摄像机属性，开启灯光与投影功能，确保投影随灯光方向正确投射于画面之中。物体投影效果如图1所示。

投影颜色同样可在漫射通道中按需调整。当画面包含多个物体并且需要各自投影时，可以采用快捷方式操作：首先打开地面材质球，清除卡通纹理，恢复至无投影模式；接着再次打开渲染设置（确保灯光已开启），选择多通道渲染，在此模式下增加光照和投影效果。

4 结束语

随着现代数字媒体技术的飞速发展以及软件硬件设备的持续更新升级，二维动画与三维动画之间的界限日益模糊。通过多元化途径，人们学习不同的动画制作技巧，而三维软件在改进学习方法和路径方面发挥了重大作用。借助三维软件中的卡通材质技术，我们完全能够创作出高品质的二维动画作品，相比于单纯的技术革新，或许更重要的是它对社会学习方法的转变、工作流程乃至教学体系的改善所带来的深远影响。卡通渲染技术有望成为解决动画产业产能问题的有效途径之一，随着教育工作者和学生对学习要求的不断提高，卡通渲染技术在未来动画教学中必将应对更多挑战，为中国动画行业的繁荣发展发挥积极作用。

参考文献：

[1] 钱玲如.Maya三维技术在动漫领域立体造型中的应用研究[J].无线互联科技，2018，15（2）：139-140.

[2] 梁天昊，柴艳霞.“三渲二” 和二维技术在动画制作中的应用研究[J].现代电影技术，2022（10）：31-35.

[3] 李洪宇.应用卡通渲染技术创作模拟手绘风格的CG动画[J].北京电影学院学报，2009（3）：20-25.

[4] 冷艳萍，胡旻.关于二维动画与三维动画技术有效结合的探索[J].计算机光盘软件与应用，2012，15（5）：139-140.

[5] 代振，曹庭威.3D卡通渲染技术在2D动画中的应用[J].西部皮革，2018，40（10）：96.

[6] 巫滨，黄美霞.反真实材质在三维教学动画中的应用探索[J].现代教育技术，2008，18（3）：94-96.

[7] 林晓阳.中国传统连环画艺术样式借助数字新媒体技术发展探析[J].中国传媒科技，2020（7）：63-65.

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