任 群

（亳州師范高等專科學(xué)校理化系，安徽亳州 236800）

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的日益推廣及應(yīng)用，其動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)也發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是三維技術(shù)在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)進(jìn)入到一個(gè)嶄新時(shí)代，即CG動(dòng)畫(huà)時(shí)代［1］。CG時(shí)代幾乎囊括了當(dāng)前電腦中所有視覺(jué)藝術(shù)的創(chuàng)作，最為典型的應(yīng)用如：多媒體技術(shù)、影視特效及三維動(dòng)畫(huà)等。此外，動(dòng)畫(huà)形式已由原來(lái)的二維手繪變?yōu)槿S動(dòng)畫(huà)，在此過(guò)程中計(jì)算機(jī)便成為動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)師的強(qiáng)有力工具。盡管三維動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)發(fā)展較為不錯(cuò)，但是各個(gè)環(huán)節(jié)的制作絕不是那么簡(jiǎn)單。特別在影視動(dòng)畫(huà)的后期制作中，其技術(shù)仍是一大難題。鑒于此種情況，如何恰當(dāng)?shù)貙⑻匦Ъ夹g(shù)應(yīng)用到動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中是當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。

1 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)分類及特效技術(shù)闡述

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)主要分為兩大類：一類是二維動(dòng)畫(huà)，另一類是三維動(dòng)畫(huà)。其中二維動(dòng)畫(huà)也稱之為2D動(dòng)畫(huà)，是一種借助于計(jì)算機(jī)2D位圖或者矢量圖形而創(chuàng)建的動(dòng)畫(huà)［2］。當(dāng)前，在電腦上制作的二維動(dòng)畫(huà)是對(duì)手工傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)的一個(gè)改進(jìn)，通過(guò)輸入及編輯關(guān)鍵幀，計(jì)算和生成中間幀，產(chǎn)生某些特效效果，實(shí)現(xiàn)畫(huà)面及聲音的同步。二維動(dòng)畫(huà)的主要特點(diǎn)為：可將事先手工制作的原動(dòng)畫(huà)逐幀輸入到計(jì)算機(jī)中，然后由計(jì)算機(jī)幫助完成繪線上色的工作，最后由計(jì)算機(jī)來(lái)完成相關(guān)記錄工作。三維動(dòng)畫(huà)也稱之為3D動(dòng)畫(huà)，是隨著計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)而發(fā)展的新興技術(shù)。三維動(dòng)畫(huà)的完成首先需要在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)虛擬的世界，在虛擬的三維世界中應(yīng)按照需要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀及場(chǎng)景，根據(jù)特定要求設(shè)定模型運(yùn)動(dòng)軌跡及其它參數(shù)，最后在模型上賦予特定的材質(zhì)，打上光，最終生成最后的三維動(dòng)畫(huà)畫(huà)面［3］。

特效技術(shù)是一種基于全局光照技術(shù)的渲染技術(shù)。隨著動(dòng)畫(huà)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界上的動(dòng)畫(huà)影視已由最初簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)體裁逐漸演變?yōu)橛耙暼S動(dòng)畫(huà)，一個(gè)全新的三維電影世界展現(xiàn)在人們眼前。簡(jiǎn)而言之，動(dòng)畫(huà)特效藝術(shù)是通過(guò)利用人的視覺(jué)性給予人的一種假象，這種假象可突破空間性、時(shí)間性及地域性，在視覺(jué)上彌補(bǔ)傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)的不足，進(jìn)而增加影視三維動(dòng)畫(huà)的藝術(shù)效果［4－5］。當(dāng)然，對(duì)于特效技術(shù)的應(yīng)用最為重要的一點(diǎn)就是確保電腦拍攝畫(huà)面的真實(shí)性。如較為出名的《阿凡達(dá)》電影，就是利用計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)將較為簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)題材轉(zhuǎn)變?yōu)橛耙暼S動(dòng)畫(huà)題材，將一個(gè)全新的三維世界展現(xiàn)在人們的面前，如圖1所示。

圖1 電影《阿凡達(dá)》

2 特效技術(shù)與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的融合

盡管計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)分為二維動(dòng)畫(huà)和三維動(dòng)畫(huà)，但到目前為止，研究最為廣泛的還屬三維動(dòng)畫(huà)。三維動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)為核心的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力進(jìn)而對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行模擬，基本角色技術(shù)的流程是建模、運(yùn)動(dòng)、材質(zhì)、燈光及渲染，進(jìn)而完成整個(gè)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)。通常情況下，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)可分為前期角色制作、中期動(dòng)畫(huà)綁定及后期特效動(dòng)畫(huà)，這3個(gè)階段的動(dòng)畫(huà)部分都是相互作用及相互關(guān)聯(lián)的，而每一動(dòng)畫(huà)部分都是通過(guò)絢麗的視覺(jué)效果所完成的［6］。

世界最為出名的三維動(dòng)畫(huà)《冰河世紀(jì)》如圖2所示。

圖2 電影《冰河世紀(jì)》

該動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的完成都是通過(guò)制作人員根據(jù)原先的畫(huà)面，以點(diǎn)、線及面逐步完善，在此基礎(chǔ)之上創(chuàng)建各種各樣的生活信息，進(jìn)而完成建模；建模完成之后就是運(yùn)動(dòng)，通過(guò)骨骼綁定及運(yùn)動(dòng)捕捉等方法進(jìn)而完成各種動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)；在接下來(lái)的渲染中，添加虛擬的燈光，采用虛擬攝像機(jī)來(lái)模擬影像，其紋理及聲像就顯得十分清晰，再通過(guò)三維燈光的計(jì)算，設(shè)計(jì)出相關(guān)的鍵幀設(shè)置。這樣一來(lái)，各種各樣表情豐富的動(dòng)物才能夠活靈活現(xiàn)。

三維動(dòng)畫(huà)是表現(xiàn)的藝術(shù)，主要是通過(guò)視聽(tīng)語(yǔ)言來(lái)講解感人故事，通過(guò)利用表現(xiàn)角色的情感來(lái)感染觀者。尤其特效技術(shù)的應(yīng)用，使得這種藝術(shù)表現(xiàn)力越來(lái)越明顯。很多設(shè)計(jì)師通過(guò)3D粒子特效進(jìn)而建立一種全新的動(dòng)畫(huà)語(yǔ)言風(fēng)格。特效藝術(shù)為創(chuàng)作者提供了一種更為廣泛及全新的三維動(dòng)畫(huà)語(yǔ)言。另一方面，特效藝術(shù)也為創(chuàng)作者提供了較為廣泛的想象空間，從單純技術(shù)的束縛中真正解放出來(lái)［7］。通過(guò)數(shù)字特效技術(shù)，動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)師就能夠創(chuàng)作出較為絢麗的場(chǎng)景，較好地感染觀眾，根據(jù)動(dòng)畫(huà)劇情的需要及時(shí)地調(diào)整周?chē)\(yùn)動(dòng)軌跡及特技。換句話說(shuō)，動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要手段是三維軟件的制作。不僅需要實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫(huà)中最為基礎(chǔ)的動(dòng)機(jī)型，而且還應(yīng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的神，將這幾方面有效結(jié)合起來(lái)，才能夠帶給人視覺(jué)上的沖擊力及感染力。

3 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中特效技術(shù)的應(yīng)用步驟

三維動(dòng)畫(huà)的制作與二維動(dòng)畫(huà)制作相比具有獨(dú)特性，其設(shè)計(jì)主要不受客觀條件的限制，其變化可隨心所欲進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且三維動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)可通過(guò)多材質(zhì)及燈光的設(shè)置，進(jìn)而使得畫(huà)面更加具有質(zhì)感。三維動(dòng)畫(huà)的制作不僅需要完成動(dòng)畫(huà)、繪圖及著色等階段，而且還需要完成其它階段。對(duì)于三維動(dòng)畫(huà)的造型則是三維建模，通過(guò)繪圖能夠達(dá)到所預(yù)想的視覺(jué)效果，并且將若干個(gè)片段連續(xù)整合在一起，形成較為完整的動(dòng)畫(huà)及視頻。特效技術(shù)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的步驟可分為前期準(zhǔn)備、片段制作及后期合成3個(gè)階段。

3.1 前期準(zhǔn)備

三維動(dòng)畫(huà)的前期工作主要是指在計(jì)算機(jī)創(chuàng)作之前所進(jìn)行的規(guī)劃設(shè)計(jì)，如劇本的分鏡頭腳本標(biāo)記、場(chǎng)景設(shè)計(jì)等。前期準(zhǔn)備階段主要是將動(dòng)畫(huà)中所需要展示的效果利用文字進(jìn)行表述，讓人們通過(guò)文字來(lái)感受畫(huà)面。將劇本進(jìn)行分鏡頭，以便于更好地對(duì)劇本及畫(huà)面進(jìn)行掌握。在動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)時(shí)期，設(shè)計(jì)師根據(jù)動(dòng)畫(huà)中的主人公及其他角色，對(duì)人物所呈現(xiàn)的性格特征及服飾特點(diǎn)進(jìn)行充分準(zhǔn)備，以便后期更好地對(duì)角色進(jìn)行設(shè)置。此外，動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)也是動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，其設(shè)計(jì)不僅包括色彩搭配、環(huán)境燈光，而且還包括不同場(chǎng)景的建模等。對(duì)這些前期工作進(jìn)行充分準(zhǔn)備，能夠?yàn)楹笃诘奶匦Ъ夹g(shù)奠定良好基礎(chǔ)。

3.2 片段制作

當(dāng)完成動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，就需要按照計(jì)劃完成接下來(lái)的片段制作。對(duì)片段制作過(guò)程則需要使用一些三維制作軟件。尤其伴隨著PC市場(chǎng)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的軟硬件發(fā)展速度較快，不斷更新，導(dǎo)致軟件的開(kāi)發(fā)也不斷擴(kuò)大。近年來(lái)，涌現(xiàn)一批較為先進(jìn)的三維制作軟件，如MAX，Paint3D等軟件［8］，其中應(yīng)用最為廣泛的要數(shù)Maya及MAX，不僅具有快捷、靈活及準(zhǔn)確的特點(diǎn)，而且還具有可調(diào)性及可擴(kuò)展性，進(jìn)而受到廣大動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)師的青睞。通過(guò)應(yīng)用這些設(shè)計(jì)軟件，使得動(dòng)畫(huà)作品的真實(shí)程度生動(dòng)形象地展現(xiàn)出來(lái)。此外，建筑模型都是在三維制作軟件中進(jìn)行，對(duì)場(chǎng)景的燈光及材質(zhì)有著較高要求，不僅需要扎實(shí)的美術(shù)功底，而且還需要扎實(shí)的技術(shù)能力，最終確保畫(huà)面的穩(wěn)定性及流暢性。

3.3 后期合成

所謂后期的合成是指將前期準(zhǔn)備及片段制作中的聲音及動(dòng)畫(huà)片段進(jìn)行有效整合，利用剪輯生成較為完整的動(dòng)態(tài)畫(huà)面。這一階段的設(shè)計(jì)尤為重要，當(dāng)前國(guó)內(nèi)影視制作領(lǐng)域，最為高效的合成軟件為5D Cyborg，由于具有較先進(jìn)的工作流程及完備的界面操作模式，能夠?qū)Σ煌慕馕龆燃皫俾蔬M(jìn)行合成，展現(xiàn)不同的特效。盡管計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，實(shí)質(zhì)是涉及全方位知識(shí)。一部較好的三維動(dòng)畫(huà)的完成不僅與社會(huì)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，而且還與人們的需求相結(jié)合。為此，后期的合成效果至關(guān)重要。

4 特效技術(shù)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)力

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中所涉及到的特效技術(shù)主要表現(xiàn)在4個(gè)方面，分別為鏡頭轉(zhuǎn)換、特效光影、交互特效及空間動(dòng)感，下面分別從這4個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

4.1 鏡頭轉(zhuǎn)換

所謂鏡頭轉(zhuǎn)換是指動(dòng)畫(huà)中的每一個(gè)鏡頭之間的轉(zhuǎn)換都需要特定的藝術(shù)表現(xiàn)手法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)藝術(shù)高度融合的目的。由于動(dòng)畫(huà)的整體是由若干個(gè)鏡頭所組成的，要想實(shí)現(xiàn)每一個(gè)鏡頭之間的銜接，都必須巧妙地應(yīng)用特效技術(shù)，突出藝術(shù)的渲染手法。為此，電影語(yǔ)言在進(jìn)行拓展的同時(shí)，通過(guò)利用虛擬攝影機(jī)及虛擬空間的性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行制作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)不易實(shí)現(xiàn)的拍攝效果。動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)利用三維技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高難度的鏡頭效果，這樣一來(lái)，能夠在很大程度上降低拍攝成本，讓觀眾獲得前所未有的視覺(jué)體驗(yàn)。尤其在鏡頭的表現(xiàn)力上，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的突破，最終實(shí)現(xiàn)三維影視動(dòng)畫(huà)鏡頭的完美銜接。

4.2 特效光影

從當(dāng)前的三維動(dòng)畫(huà)來(lái)看，其中最具有影響力及最具代表性的技術(shù)屬特效光影。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的光影處理都是按照動(dòng)畫(huà)原畫(huà)中的明暗關(guān)系做出的簡(jiǎn)單的光處理，這種處理手段顯得較為落后，不僅使得光影缺乏一定的生動(dòng)性，同時(shí)還浪費(fèi)大量的人力及物力。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)畫(huà)光影的設(shè)計(jì)采用現(xiàn)有的特效技術(shù)，通過(guò)特效光影就能夠?qū)⒔巧宋锏膬?nèi)心情感及場(chǎng)景充分地展現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)專業(yè)的二維動(dòng)畫(huà)軟件的關(guān)鍵幀技術(shù)實(shí)現(xiàn)光影的處理，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景與角色互動(dòng)光影的粒子變換［9］。此外，通過(guò)利用特效技術(shù)，能夠?qū)μ摂M燈光的各項(xiàng)參數(shù)技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)光與影的互動(dòng)，并通過(guò)各個(gè)光影時(shí)間幀圖層的疊加及暗明度的調(diào)節(jié)來(lái)展現(xiàn)強(qiáng)烈的藝術(shù)表現(xiàn)力，如圖3所示。

圖3 光影疊加效果圖

4.3 交互特效

一般情況下，三維動(dòng)畫(huà)的制作都是通過(guò)對(duì)特效的交互行為來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)角色的描寫(xiě)，這種特效制作則是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)元素的定義及建立三維模型的方式。通過(guò)利用上述技術(shù)來(lái)完成設(shè)計(jì)元素的各種運(yùn)動(dòng)路徑，進(jìn)而創(chuàng)造出具有模擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)環(huán)境，通過(guò)對(duì)角色的定義及環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)畫(huà)面的互動(dòng)，從而使周?chē)沫h(huán)境根據(jù)角色的動(dòng)作發(fā)生變化。另外，在進(jìn)行角色設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)與觀眾產(chǎn)生相應(yīng)的互動(dòng)效果。通過(guò)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)中獨(dú)特的視覺(jué)效果，這種交互特效也是今后動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

4.4 空間動(dòng)感

采用特效技術(shù)不僅能夠較好地對(duì)動(dòng)畫(huà)角色進(jìn)行烘托，而且還能夠使三維空間呈現(xiàn)動(dòng)感特效，來(lái)符合相關(guān)動(dòng)畫(huà)角色的設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景的有效融合。在傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)過(guò)程中，動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景與繪制角色是分開(kāi)的，并且是通過(guò)元件形式進(jìn)而單獨(dú)存在的。在傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)空間設(shè)計(jì)中，角色的設(shè)計(jì)往往與背景缺乏相應(yīng)的互動(dòng)，而采用三維空間則可使動(dòng)畫(huà)角色以任何的方式及任意的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)，此外，還能夠與其它的動(dòng)作捕捉及綁定系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)更為真實(shí)的模擬配合環(huán)境。將這些元素綜合起來(lái)形成更為真實(shí)及逼真的立體動(dòng)畫(huà)。

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，伴隨著我國(guó)動(dòng)畫(huà)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)其技術(shù)要求也在不斷提高。盡管動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)技術(shù)在日漸完善，仍存在一些問(wèn)題。特效技術(shù)不僅僅作為一種完善的創(chuàng)作手段，而且還是一種增強(qiáng)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)表現(xiàn)力的工具，能夠展現(xiàn)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的藝術(shù)魅力，將三維動(dòng)畫(huà)作為技術(shù)與藝術(shù)的有效結(jié)合，具有廣闊的發(fā)展前景。文中闡述了特效技術(shù)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的步驟，然后重點(diǎn)探討了特效技術(shù)在動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)力，以望對(duì)后期的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)工作起到拋磚引玉的作用。

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