动画制作论文第七篇：动画制作中CG技术的优势及其运用
摘要：随着计算机图形图像学研究和技术的不断发展及变革, CG技术因其独特的优势而得到广泛应用。经过不断的升级迭代后, CG技术为影视动画设计领域做出了巨大的贡献, 逐渐成为影视动画领域不可或缺的重要部分。CG技术主要集成了计算机技术, 数字技术和仿真技术, 可以虚拟还原也可以增强再现, 或者也可以表现数字可视化再生, 以及虚拟而非真实存在的交互体现。在CG技术的影响下, 内容更加生动、逼真的虚拟三维图形越来越多地展示在人们面前。文章探讨了影视动画生产制作过程中CG技术的应用, 以及最新制作流程中传统技术的升级迭代。
关键词：影视动画; CG技术; 三维动画;
在全球CG技术 (Computer Graphics, 指利用计算机技术进行视觉设计和生产) 发展的推动下, 中国的CG技术发展迅速, 三维动画产业也创造一种新的产业模式, 改变了传统三维动画较为单调的表现形式。CG技术的提升使得数字化电影和电视中原本不可能实现的场景成为现实, 也为许多原本需要布置和搭建场景的电影节省下很多置景费用, 从而降低了制作成本。不断进步的CG技术更是为受众带来更加华丽和震撼的视觉效果。CG技术的发展在影视和动画产业中具有广泛的应用价值, 从视觉特效到三维动画, 从功能型动画到商业大片均离不开其辅助[1]。结合CG技术的动画作品更是进一步拓展了动画市场。融合CG技术的动画作品不仅受到了越来越多的好评, 也扩大了应用的范围。随着CG技术的发展和更新, 很多传统的技术或工作流程都已经被改变。
一、CG技术解决了传统三维制作技术问题
现今三维技术中的角色设计已经与传统的三维动画完全不同。丰富的细节效果不再只是通过调整和刻画贴图获得, 三维数字雕刻技术早已成熟, 市面上已经有多款三维雕刻解决方案在竞争。2018年, 在日本东京的CGRAPHIC ASIA展会上, 手触感三维映射雕刻装置解决方案已经被提出, 并被业内人士共同认为是未来三维数字雕刻发展的主流趋势。三维雕刻技术将会有效推动动画角色设计的真实性和艺术性在各方面的共同发展[2]。这只是CG技术发展推动三维制作流程改进的一个侧面反映, 传统三维动画制作流程中原本存在的各方面的问题也在不断通过新型软件的推出以及成熟软件的更新迭代得到解决。
基于物理光照的PBR渲染, 是在不同程度上依照与现实世界物理原理相符的基本理论所构成的渲染技术的集合。其使用一种更符合物理学规律的方式来模拟光线, 相比传统的光照算法, 呈现的视觉效果更真实, 同时也为三维艺术家提供了可以直接以物理参数为依据来编写的表面材质, 而不必依靠数据的修改与调整来让光照效果看上去接近正常。基于这类技术而产生的诸如Substance Painter这类贴图绘制程序, 在制作和生产预览过程中对用户的友好程度大大提升。这类技术上的改变, 大大提升了三维艺术家的创作热度, 高效高产且效果更优。
即时渲染技术可以概括为“所做即所见”, 其对模型或材质贴图进行修改而无需重新渲染就可以即时看到修改后的变化, 而这种变化是渲染后的效果, 这就是该技术的神奇之处。MODO软件就是这样一款带有即时渲染功能的三维综合软件, 近几年可谓异军突起。它融合了许多新功能和新技术, 使三维制作更简单、轻松、高效, 尤其是即时渲染效果在操作视窗中的呈现, 以及在非正交视图下即可自由给模型绑定骨骼的技术, 都为业内人士所称道。依靠其自身的优势, 越来越多的产品CG表现以及模型库制作都开始通过MODO这款软件找到突破。在三维游戏设计领域, 这种快速高效的表现也越来越多地成为众多公司的选择。
游戏引擎技术的成熟使得三维动画制作开始逐渐摆脱渲染技术, 像时下流行的UNITY3D和UNREAL, 只要三维艺术家将制作好的带有各种信息的模型导入到游戏引擎系统, 引擎系统便可以轻松地导出各种动画效果, 而非传统的渲染序列帧生成动画, 从而节省了大量的资源。这种生产制作模式的变化也推动了硬件的发展。总之, 种种技术的改变和提升都在不断解决之前的制作流程中的问题, 甚至改变了整个制作流程或者生产模式。
二、CG技术解决了动画制作过程中的痛点
无论是三维动画创作还是动画产业生产流程, 传统的制作方式中一直存在各种痛点, 如贴图模块的斩UV, 以及绑定模块的刷权重等, 都是枯燥乏味且容易让制作者产生厌恶情绪的工序。多年来, CG技术的开拓者也一直在尝试解决这类问题, 最后基本上形成了两大类解决方案, 或采用集成插件形式或版本更新模式, 或以库的形式来简化或者提供给制作者更多的模块化的选择。现在越来越多的三维制作软件中都集成了各种库的概念, 而库内提供的模块一般足以应对普通的制作和生产。例如, 自动绑定的功能在制作双足直立行走的生物单独行走的动态画面时, 可以使用库内自动绑定的模型, 然后赋予步行模式即可。至于库内模块千篇一律无法体现角色动作性格的问题, CG技术能够进一步解决的方法是建立更庞大的集成库, 或者简化调节参数的方式, 让这类的UI看起来非常友好。这样, 制作对象不仅能根据动作模式行走, 而且可根据人类在现实中行走的情况而产生相应的动作和表情[3]。目前, CG技术已经可以完美展现各种细节:走路时与不同衣服布料所产生的摩擦仿真、鞋子材料的不同引起的三维动画步行中不同鞋子的弯曲程度等。CG技术不仅可以在仿真模拟的模式下设计操作, 还可以利用三维的新技术将人体部分与计算机连接, 并对动画和电影所需的动作进行现场动作输入。例如, 对某些角色的特殊动作, 设计师可以使用三维实时传输功能将独特的个性动作植入动画角色中, 从而更加真实地彰显动画角色的特性。
商业动画的制作流程随着CG技术的更新也在不断改变着原有的程式, 角色设计方面从之前只考虑外型因素, 到目前需要考虑剧本内容甚至匹配角色世界观的构成;技术上, 随着完美的三维雕刻以及各种布料解算和粒子仿真新技术及新软件的更迭, 在人设细节表现方面也不断刺激着受众的视觉神经。而真三维的动画技术和MR技术的结合也让未来的三维虚拟技术有了更多的发展和嫁接的可能性。更高效的场景设计和制作方法是通过三维游戏引擎来设置, 将人物场景以及特效更好、更容易地融合在一起, 其效率是传统制作方式的几何倍数。随着这类三维软件的特效模块越来越强, 技术实现越来越简单, 可以预见, 在未来这类作品将大概率地在内容和艺术造诣上比拼。
在整个流程的中期制作阶段, 还有很多工作。材质的绘制与模型的匹配在传统制作流程里并不是轻松的任务, 随着BPR技术和类似SUBSTENCE PAINTER软件的普及, 这类任务正变得有趣并且更加符合艺术创作的客观规律, 贴图及材质的表现也越来越逼真。同时, 骨骼和蒙皮系统的设置也越来越人性化, 自动骨骼生成插件、自动绑定蒙皮技术等也越来越成熟, 这类CG技术的提升可以让动画师在KEY FRAME的时候操控更加自如, 完全专注动画的艺术性, 而不受原先绑定技术的影响。
作为CG技术的重要组成部分, 图形渲染已广泛应用于各个行业。特别是在计算机动画制作和各种视觉特效应用中, 越来越多的创作者看到了图形渲染的逼真效果, 制作要求也逐渐提升。三维实时渲染算法决定交互式图形系统是否可以有效操作、每种算法的合理渲染是否允许构建渲染管道、渲染管道经过多次测试才能避免计算机硬件的问题。同时, 该算法比较了各种流水线算法的性能, 提取了性能更高的流水线, 最终完成了从传统模型到新型模型制作的转换[4]。渲染管道是三维实时渲染系统的核心, 也是图形研究的一个重要方面。
三、CG技术在影视动画制作中的应用
CG技术在影视动画制作中的应用可分为五类。一是三维CG技术下, 人物的设计有一种增强现实的体感, 其使动画角色具有强烈的现实感。三维CG技术可以轻松地赋予角色逼真的外观和骨骼系统, 角色细节更加细腻和逼真。二是三维CG技术在影视动画场景设计中的应用。影视动画场景设计中的一个重要因素是角色所处的场景, 现场使用三维CG技术能在虚拟的环境中营造视觉逼真的环境。三维CG技术创造的环境从感觉上给人以现实感, 这是场景设计水平的一个飞跃。三是应用于电影和动画中的角色设计的三维技术。动画人物的动作表现和设计, 代表人物的物理运动和情感, 而三维CG技术的软件则是基于真人的动作模式虚拟仿真而成的, 例如, 双足或四足生物的行走模式, 这些生物在行走时将产生相应的动作和表情, 如肢体的摆动、驱赶的晃动等, 这些微妙的动作都可以被完美地展现出来。此外, 三维CG技术还可以记录人体动作轨迹, 即时输入到计算机, 也可以显示角色的特殊动作, 使用三维CG技术将独特的个性化动作植入角色, 并增强动画角色的个性。四是三维CG技术应用于电影和动画中的图像设计。由于三维技术可以给人们带来绝对的震撼, 三维动画电影一直受到人们的追捧。五是三维CG技术应用于电影和动画中的后期特效。三维CG技术最早是从后期特效这个环节进入电影电视领域的, 从最早的特效字到现如今的Match Painting, 甚至是裸眼3D技术的开发, 无疑都在推动和增强电影和动画的视觉效果。
结语
作为一项前沿技术, CG技术在影视动画设计方面具有突出的优势。借助计算机图形图像技术的发展, 将会有越来越多的新技术和新视效展现在人们面前, 动画作品将会更加生动逼真, 给观众带来更多强烈的视觉冲击和享受。
参考文献
[1] Van Der Kooi C.J., Dyer A.G., Kevan P.G and Lunau K.用于视觉信号传导的三维CG技术的功能和意义[A].CGRAPHIC ASIA, 2018.
[2] Metwali H., Giordano M., Kniese K.and Fahlbusch R.三维CG技术中部分各向异性和视觉交叉体积变化的预后意义[J].Journal of Neurosurgery, 2018 (5) .
[3] Huang W., Wang P., Lv L., Wang L.and Wang H.H.一种用于专业研究生培训的创新高性能计算电子信息系统[J].International Journal of Computers and Applications, 2018 (1) .
[4] Sowmya V., Govind D and Soman K.P.结合色度信息对有效的彩色到灰度图像转换的意义[J].Signal, Image and Video Processing, 2017 (11) .
