尚 冰

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數(shù)字三維動畫由于其精確性、視覺上真實性和無限的可操作性，使得數(shù)字三維動畫技術被廣泛應用于影視動畫、多媒體課件、虛擬現(xiàn)實、科學模擬等多個領域中。

1 數(shù)字三維動畫模擬視覺真實性概述

數(shù)字三維動畫用于對模擬真實和想象世界的視覺再現(xiàn)，它可以使材質更加逼真，數(shù)字技術在三維動畫制作中的應用，給動畫制作帶來以下兩個方面的變化：一方面，數(shù)字技術的應用極大提高了三維動畫制作的效率；另一方面，通過數(shù)字技術可以獲得高度真實感的三維視覺效果。

2 數(shù)字三維動畫場景視覺真實效果的表現(xiàn)手法

2.1 光照與色彩

2.1.1 冷、暖色的應用

冷暖度是指色調的類型和范圍，也被稱為色性，顏色的不同會給人在感官上直接的差異。暖色調主要有紅、橙、黃等顏色，冷色調則多為藍色系。例如許多快餐店都采用暖色系，這是因為暖色可以給人以歡快、溫暖的感覺，而醫(yī)院和圖書館的墻壁則多采用冷色系，使人能產(chǎn)生寧靜、肅穆的感覺。

2.1.2 顏色的進退

顏色還能給人產(chǎn)生進與退的心理作用，最典型的進色是紅色，具有拉進和膨脹的效果，而冷色則使人感覺到后退和收縮。合理的利用顏色的進退，可以增加三維動畫中場景的縱深感。

2.1.3 燈光布置

在三維動畫中，沒有設置虛擬燈光和陰影的動畫場景，會使場景及場景中所要表現(xiàn)的對象缺乏相應的景深效果。虛擬燈光的布置方法、強度和顏色及最終的渲染也將影響到場景視覺效果的真實性。三維動畫場景中燈光布置的手法主要有三角形布光和區(qū)域性布光。

圖1 三角形布光

1）三角形布光。主要是由三個光源實現(xiàn)照明的，如下圖1 所示。在三角形布光中，主光是三個光源中光照面積最大、最影響明亮度的光源；輔助光是用一個聚光燈照射扇形反射面，以形成一種均勻的、非直射性的柔和光源，用它來填充陰影區(qū)以及被主體光遺漏的場景區(qū)域、調和明暗區(qū)域之間的反差，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場景打一層底色，定義了場景的基調。背光通常在場景的后上方，其亮度和光照面積較主光偏弱，其作用是將某個對象從場景中分離出來。

2）區(qū)域布光。由于三角形布光主要適用于較小的動畫場景，在大型的場景中，三角形布光無法顯示所有的細節(jié)，所以大型場景中多采用區(qū)域布光的手法。區(qū)域布光可將一個動畫場景分為多個區(qū)域，并以每個小的區(qū)域為獨立單元進行布光。

2.2 空間構圖

2.2.1 主體構圖

削弱其它一切因素的表現(xiàn)力，只是著重突出主體對象，使動畫的中心結構重度比周圍小，卻更有吸引力，讓觀眾的視線集中到主體對象上。在下圖2中，為三維動畫影片《蟲蟲特工隊》的兩個鏡頭，兩個鏡頭均是以主角螞蟻菲力為主體對象，利用加強光線或放置于畫面中心的手法，以突出主體形象。

圖2 主體構圖

2.2.2 大型場景構圖

較復雜的三維動畫場景中，尤其是所要表現(xiàn)群體畫面，如果只是用簡單的構圖方法是難以實現(xiàn)視覺效果。因此，對于復雜的大型場景構圖，應選取一個最為重要的區(qū)域，并力求統(tǒng)一，使其它次要因素也盡量和諧統(tǒng)一。

3 數(shù)字技術在三維動畫中模擬物體運動的方式

3.1 變形動畫技術

變形動畫技術是將一給定的源對象S 光滑的變換為目標對象T 的過程。變形動畫技術包括了圖像變形和三維變形，從三維動畫的效果的來看，變形動畫技術的應用主要有空間變化和形狀變化兩種。

3.2 粒子動畫技術

粒子系統(tǒng)是模擬不規(guī)則物體的模糊性和動態(tài)性。利用粒子動畫技術可將景物定義為成千上萬個不規(guī)則、隨機分布的粒子，每個粒子都具有一定的生命周期，可不斷的改變形狀、不斷的運動。其動畫效果能體現(xiàn)景物的整體形態(tài)特征的動態(tài)變化，例如動畫場景中的火焰、水、煙霧利用粒子動畫技術，能給人更加真實、動態(tài)的視覺體驗。

3.3 角色動畫技術

角色動畫技術是在三維動畫制作過程中，建立虛擬的人物或動物角色的技術，角色動畫技術主要包括了關節(jié)動畫、骨骼蒙皮、布料動畫、表情、頭發(fā)動畫等，通過角色動畫技術可使動畫角色的運動和變化真實的表現(xiàn)在三維動畫場景中。例如，三維動畫電影《怪物史瑞克》即是角色動畫技術在三維動畫中應用的代表性作品。

3.4 動作捕捉技術

動作捕捉技術涉及物體尺寸測量、物理空間中物體的定位及物體方位測定等方面。通過在運動物體的關鍵部位設置跟蹤器，由Motion capture 系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過計算機處理后得到三維空間坐標數(shù)據(jù)。再由計算機直接理解處理后的數(shù)據(jù)，動畫師即可以在計算機實現(xiàn)的鏡頭中調整、控制三維模型的運動。

4 結論

數(shù)字三維動畫在視覺感受中所表現(xiàn)出的在光照、色彩、空間、運動、動感等多個方面的優(yōu)勢，使其表現(xiàn)手法能給人以強烈的視覺沖擊感和真實感，并能以一個全新的視覺角度向人們展示了數(shù)字動畫世界的魅力。

[1]周蘇，張欣，等.數(shù)字藝術設計基礎[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2]周明全.多媒體技術應用[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]陳峰，黃文山.動畫場景設計[M].武漢：武漢理工大學出版社，2010.