二维卡通片3D化的探索

重庆第二师范学院美术系 古 军

随着S3D技术的发展，世界电影注入革命性的新元素。这既是时尚的象征，也是电影市场前所未有的变革。截至2010年7月，在全国3070块的2k数字银幕中约有一半以上为3D银幕。随着3D银幕的快速增长，3D票房收入也在大幅增加，从2008年的《地心历险记》的6960万到2010年的《阿凡达》9.87亿。从上座率看，3D影片《冰川时代3》的上座率及平均票价远超出《哈利波特与混血王子》30%以上。S3D成像技术也推动了国产3D影片的创作和生产，2008年的三部影片《乐火男孩》、《齐天大圣》、《超蛙战士之初露锋芒》上映后，也取得了不俗的票房成绩。不过，在3d票房兴旺的背后，我们也看到一些问题：某些类型的影片盲目跟风，比如3d版《蓝精灵》、2d+3d版《柯南》，在3d播映过程中出现了很多问题，票房很不理想。这样客观存在的事实，反映了3d成像技术并不是大众所想象的完美，在很多地方仍需要不断改进。

1.S3D成像技术原理

一般情况下，人眼之间的距离约为6.3厘米，看物体时会因为视角不同而产生双目视差。双目视差[1]是从有一定距离的两个点上，观察同一个目标所产生的方向差异。经视网膜传到大脑里，产生远近的深度。这种深度的感觉与我们在生活中看物体的感觉是一样的，此所谓立体感。立体照相就是利用这种原理，将两台照相机分开至6.3厘米，相隔6.3厘米的两个照相机代表双眼照出两帧影像，然后让两个相机一边对着被摄体成像一次，这种原理与我们的眼睛观察物体是一样的。透过视网膜感知不同视角的画面就可以使大脑产生景深的立体感了。这是所有3D显示技术的基本原理，即S3D成像技术原理。S3d技术的应用范围极其广泛，具体包括：3D软件行业、3D硬件行业、数字娱乐行业、制造业、建筑业、虚拟现实、地理信息GIS、3D互联网等等。可见，无论是军事、教育、生产、娱乐、科研，还是医学、航空、学术研究等领域都会涉及到3d技术的应用。

2.二维数字动画实现立体播映的条件

曾几何时，《蓝精灵》和《柯南》这种类型的经典卡通动画片也被进行了3d技术改造，大众怀着好奇心去一睹3d版二维卡通片的风采。从首映的效果来看，随着动画制作技术的进步和3D放映方式的成熟，即便是老套的合家欢剧情，也能营造视听上的美妙体验。不过要想真正把握住原版动画的精髓，唤起观众的童年回忆，引发共鸣，《蓝精灵》的主创们在这点上显得力有不及。《蓝精灵》为儿童观众打造了一个轻松、欢乐、新奇、有趣的乐园，却没能为他们的父辈们还原出“海的那边、山的那边......”的真实情境。索尼公司为了在电影《蓝精灵》中植入更多的商业广告，人为地将角色三维化。《蓝精灵》中60%的真人表演外加40%的3d角色成为了3d电影版的主要特点，这完全颠覆了大众内心对二维卡通片传统质感与简约美的认识，所以3d版的《蓝精灵》无法成功唤起观众，尤其是成年观众儿时的回忆。之后，3d版《柯南》的播映效果虽然优于《蓝精灵》，但由于画面内容、风格不统一，观影的效果着实令人困惑。关于二维卡通片立体化播映效果不佳的问题，缘于盲目启动3d技术改造，在条件不成熟的情况下直接套用3d技术，最终适得其反。因此，为了保证卡通片既有传统质感和简约美感，也能通过3d得到完美显示，必须满足二维立体化播映的条件。

2.1 前期拍摄的条件

在研发S3D电影制作的过程中，必须摆脱2D摄影的思维定势，立足S3D摄影，才有可能创作出一部制作精良、观众喜闻乐见的S3D电影。因此，从企划剧本直至正式开拍，都必须考虑画面的“立体效果及舒适度”，并考量、评估主要观众族群的需求条件。例如以小朋友为主要观众群的电影，其立体度的调整就要以小朋友两眼的平均距离，为轴间距的设定（一般来说，孩童双眼间距约4至5公分，成人间距约6.3至7公分）。这就是造成某些大人在观赏3D儿童电影会感到不适，或是小朋友观看大人3D影片在视觉上会有不同反应的主要原因。此外，前期在分镜上也要经过设计，例如画面中必须设计前景、中景、远景，以凸显出画面内部的前后物体与摄像机的之间距离的深度信息。如果是拍摄一片大海（没有明显的近物），或是墙壁上的一幅画（物件凸出不明显），就要注意在画面的前景或者中景位置必须人为地添加一些物品来营造空间立体感。另外演员的走位、动作等，也必须经过设计，使其成为产生画面立体效果的一种安排方式。

2.2 具备深度信息的Z-Depth贴图条件

保持传统卡通片的特色，合理利用3d技术提高卡通片的视听享受是未来卡通片播映的发展趋势。在电影《阿凡达》中，它的场景本身就具备3d特有的空间感视觉条件，再加上2台高清摄像机的拍摄，因此，《阿凡达》的立体效果非常强。而卡通片之所以看起来平面化，是因为不具备《阿凡达》场景所特有的深度感和距离感。所以，为了使卡通片拥有立体的深度信息，必须人工为卡通片添加模拟的深度信息，即Z-Depth贴图。Z-Depth贴图又称为深度通道[2]，它通过灰度图来表示场景中每一个点到摄像机的深度信息。Z-Depth贴图（深度通道）不是一般的图像，既不是颜色又不是材质，而是代表摄像机到物体距离精确的浮点数值。如果Z-Depth贴图（深度通道）信息转化为可视化的灰度图像，就会成为256级的灰度色阶图（灰度图）。目前，能得到这种灰度图的途径有两种方式：第一种是直接利用软件在渲染图层中获取Z-Depth贴图（深度通道）。例如，在Maya中可通过渲染层获取Z-Depth贴图；在3DsMax中可通过Render Elements获取Z-Depth贴图。第二种获取灰度图的方法是对视频拍摄素材进行Z轴向的深度分离。二维卡通片的二维特征更倾向于视频拍摄的素材。所以，对于纯二维卡通形式的动画片要获取其Z-Depth贴图，必须采用蒙版绘制，运动数据跟踪，抠像等手段。笔者经过观察和研究发现：目前一些常用软件如Photoshop cs 6、Art CAM、After effect可以采取上述手段获取Z-Depth贴图。

2.3 具备立体观影设备的后期分屏条件

在二维画面拥有Z-Depth贴图的条件下还无法完全实现卡通立体化，这是因为还未满足与播映设备匹配的条件。目前，与立体电影播映匹配的设备中，有四种眼镜用于S3D观影：分时式、红蓝眼镜、偏振眼镜、观屏镜。在这四种里面，效果好、最经济的是观屏镜。3D观屏镜能轻而易举地实现最顶级的影像。它看到的图像明亮、细腻，它把两个面积的像素集中到一个面积上，使空间感（深度）、层次感（灰度）、精细感（锐度、分辨率）、明亮感（对比度），以及电子显示屏达不到的精细程度通过这种方式得到极大的提升。观屏镜的观看方式为左右分屏，这就要求卡通片在制作过程中要进行分屏处理，并且分屏处理是一定要注意人体工程学，特别是大人与和小孩两眼之间的特定尺寸比例。

3.二维动画片立体显示的市场前景与展望

S3D技术发展日益成熟，未来，将为二维3d化市场带来更多的技术革命。二维卡通立体化的市场前景会更广阔：将来，在游戏制造领域，可以将手机、游戏机、电脑中的所有二维游戏通过S3D技术立体化显示，这会给游戏者更多不同体验；在动画制造领域，用S3D技术立体化二维和三维动画片及其周边影像产品，为大众带去更多的视听享受；在医学、工业设计、反向工程、建筑与军事领域中，利用二维矢量图形代替三维图像进行大数据量的解算并立体化显示，这样即经济又能高效地完成项目的功能性预演示。综上所述，笔者认为，这是一个有着广泛潜力的市场，只要不断拓展S3D技术领域，完善二维图形的立体显示技术，就能够把握先机，赢得占领机遇与发展的关键时机。

[1]黄永刚,刘文文.基于视差照明原理的自由立体显示几何建模[J].液晶与显示,2006,10.

[2][美]Jeremy Birn.《Digital Lighting &Rendering》Copyright 2000 by New Riders Publishing[M].page,279.