浅议3D 技术在现代影视动漫设计中的应用

区杨

（广东省城市技师学院，广东 广州 510651）

0 引言

采用3D 技术进行影视动漫设计，首先要掌握技术特性，利用3D 技术完成3D 动画制作，构建出更加真实的虚拟现实情境，改善影视动漫内容环境。在影视动漫作品中应用3D 技术，能够让场景效果看起来更加宏大震撼，随着3D 技术应用范围的扩展，以及影视动漫拥有庞大的受众群体，未来行业内3D 技术有着十分广阔的市场发展前景。将3D 技术用于影视动漫设计环节，加强对动作、画面、色彩、人物以及环境的3D 制作，从而提高作品质量，让更多的人欣赏三维动画作品。设计人员利用3D 软件模拟出一个符合故事情境与背景的虚拟世界，随后对虚拟世界内的场景与人物模型等素材加以调控，根据素材的形状和尺寸进一步建模，模拟人物运动轨迹，直观呈现虚拟生物的行动轨迹，完成对影视动漫作品的优质化创作。

1 影视动漫设计中的3D 技术

1.1 3Ds MAX 技术

3Ds MAX 技术主要由Discreet 公司开发出来的，全称是3D Studio MAX 技术，这是一种三维造型与动画制作软件，整体开发环境主要包含建模、集成动画以及渲染3 个部分，窗口内通过Windows 图形化操作界面完成上述步骤的操作。与其他3D 软件相比，3Ds MAX 技术功能更加强大，操作也更容易，一般可在动画、灯光与渲染等方面用到该软件。

1.2 Blender 技术

Blender 是三维图形图像软件的简称，软件的开发可以提供从建模、动画、材质、渲染到视频剪辑与音频处理的动画制作解决方案。Blender 可以提供不同用户界面，内置绿屏抠像与遮罩处理，支持摄像机反向跟踪与后期结点合成，内部含有Cycles 渲染器与渲染引擎EEVEE，支持使用第三方渲染器，可用于三维可视化处理。三维影视动漫领域内，Blender 可以说是高端产品，作为一款多功能软件技术，有效提高了三维动画的虚拟能力。例如，《神秘岛》中独角兽、《魔幻仙踪》中海龟奶奶（图1）等人物形象都是用到了Blender 技术开发制作。

图1 《魔幻仙踪》海龟奶奶

Blender 的2.50 版在各个方面都取得了显著的进步，尤其是在软件、界面、建模、动画流程、工具，以及python API 等。Blender 技术可用于制作影视动漫特效和广告或建筑设计。图2 为Blender 软件系统运行，该软件可以在Linux、macOS 以及MS-Windows 系统下运行。

图2 Blender 软件系统运行

1.3 MAYA 技术

这是世界范围内的顶级三维动画软件，一般被用于制作动画与三维造型，可以创建三维物体造型，给画面带来更强的真实感，并制作出更加精妙的三维动画片，目前MAYA 技术主要被用于角色动画、影视特效等领域中。

1.4 ZBrush 技术

与MAYA 技术相比，ZBrush 技术是一项数字雕刻与绘画软件，凭借着强大的功能与直观工作流程，对整个三维行业造成改变，也为数字艺术提供先进的工具，基于用户感受雕刻多边形模型。ZBrush 技术更加重视设计者的创作灵感与工作习惯，软件导出的法线贴图与低分辨率模型可以被Maya 和Max 等软件识别与应用，成为动漫制作的重要辅助工具。ZBrush 技术目前主要被用于广告游戏、影视动画等方面，例如，《齐天大圣前传》中的大圣形象（图3）就是用到了该技术[1]。

图3 《齐天大圣前传》中的大圣

2 3D 技术在影视动漫设计中的主要步骤

2.1 准备阶段

前期环节一般需要人工进行手绘，同时根据剧情创作剧本，整个环节主要包含角色设计、场景与道具设定、3D 动画风格确定3 个部分。

2.2 中间阶段

中期制作环节3D 软件的工作量很大，3D 技术在影视动漫作品的中期制作主要包含以下内容。

（1）创建模型。技创建三维动画的基础框架。最简单的模型就是对三维几何体进行扩展，建模更加方便，通常改变几个参数后就能完成模型的创建。

（2）材质贴图。材质指的是材料质地，比如动画场景内物体反射光线或折射光影，以及光线的传递效果都会通过材质反应出来。贴图就是指经过软件的计算，在三维模型中贴二维图片，完成对物体质地的模拟，呈现出模拟反射和折射的效果。对物体真实外观进行模拟，使动画中的物体看起来更加逼真。

（3）骨骼蒙皮。创建三维人物动画时需要再创建模型时应用建模工具，创建任务模型骨骼，再将模型与骨骼绑定，这就是蒙皮，随后组合骨骼与人物模型，形成相对应的运动效果。图4 为面部控制点结构。骨骼创建时，创建方法主要有自创骨骼系统和Biped 动画系统创建两种方式，角色蒙皮时，蒙皮的方法包含physique 蒙皮和skin 蒙皮，对比之下前者的蒙皮更加。肌肉引力调节时包含较多步骤，如封套范围、肌肉凸起形状以及肌腱创建等，角色动画制作时，可自创骨骼后再创建IK链制定骨骼约束，随后依据关键帧动画完成角色制作，或者利用Biped 系统制作脚步动画。

图4 面部控制点结构

（4）灯光布置。以模拟自然光与人工光线为目的布置灯光，这是3D 场景内的重要照亮来源，具有气氛烘托与照明的作用，能够营造更加逼真话的灯光效果，合理设置灯光参数，调整灯光颜色即可达到良好的效果。

（5）创建摄像机。动画制作期间摄像机的应用至关重要，它能够完成画面切换与变化，在3D 制作过程中主要有目标相机与自由相机这两种工具，其中目标相机就是用在三维场景内的。

（6）动画制作与渲染输出。动画制作环节，不同的造型开始运动，关键点被定义为关键帧，中间帧完成后，关键点的其他点可自动计算并连接，从而得到十分流程的动画效果。渲染环节就是三维制作的收尾与图像生成阶段，需按照场景的实际情况渲染文件[2]。

2.3 后期合成阶段

在后期制作环节，特效镜头的制作一般需要依靠三维动画与合成手段来完成，实现对素材效果的综合分析，再利用剪辑的方法整合镜头，保障影像内容的完整性，制作出更加匹配的影片声音。在3D 特效中，需要考虑到期望中的特殊效果，将多元化图像素材组合在一起，构建更加完整的画面，以非线性编辑软件为基础对画面进行编辑与合成。

3 影视动漫领域对3D 技术的实践应用

3.1 3D 技术在动作设计环节的应用

一直以来，人物都是影视动漫故事架构内的重要元素，无论是人物的动作，还是表情设计，都要保障真实性与合理性，使人物看起来更加有感染力。充分展示人物语言与动作，展现完整的故事内容，任何影视动漫作品的3D 制作都离不开语言与动作、表情的呈现，这3 个方面元素一同构成了完整的人物。过去二维动画设计受技术上的限制，导致人物动作看起来十分僵硬不自然，而3D 技术可以解决这个问题，使人物的动作更加流畅，这是因为3D 技术软件会有模仿任务肢体动作的模式，使人物动作更具有真实感，动作表情也可以模仿真人，连细微的变化也能呈现出来，例如，设计人物跑动的动作时，采用3D 技术展现跑动期间的动作与表情变化，就连鞋子的弯曲与衣服的摆动、地面脚印都能展现。电脑和人体产生关联，对人体动作进行捕捉，利用现场人物的动作完成动漫人物动作设计，从而获得更真实的人物形象，强化3D 技术渲染设计效果[3]。

采用3D 技术进行角色行走动制作，利用3Ds MAX软件，凭借软件的内带文件阐述角色的走动制作过程。菜单栏中选择File/Open，根据角色的实际走动情况条恒视图摄像机，从而转换视图。点击Zoom Extents All显示全部视图，随后单击动画记录按钮在第15 帧的位置确定滑块的拨动时间，记录动画设置的全部过程。伴随着动画里角色的运动，确定人物两腿间最大距离，实现重心前移，其中Bone01 就是角色重心控制的关键，需要在适当的位置安放角色的手脚。第30 帧处拨动滑块时间。承受人物身体重心的脚是先着地的角，对角色的膝盖弯曲控制，吸收落地时产生的振动。角色走动时，其重心可通过前移的过程而变化，抬高身体重心到最高点的位置。不断转换人物两只腿，以此起到相互支撑的效果，前移角色重心，承重的脚跟先离开地面，连接人物脚掌和身体，此时角色就能以更加自然的姿态朝着前方行进移动。

3.2 3D 技术在画面设计环节的应用

影视动漫设计期间，加强对3D 技术的应用可以让画面更具有真实感，同时保障画面的流畅度，为观众呈现高水准影视画面。依靠3D 技术进行画面创作，需保障3D 设计内容和动漫风格一致，画面达到真实唯美的效果，给观众带来足够的流畅度与清晰度。3D 技术可以制作那些震撼且恢弘的场面，给观众带来十分强烈的视觉冲击，画面可以将情境与人物相互关联，实现场景的完美融合，提升画面质感[4]。

3.3 3D 技术在色彩设计环节的应用

采用3D 技术完成动漫影视作品的色彩制作，从而加强对画面色彩的控制，保障色彩的完美表现。正常情况下，图像层次化程度会影响图像颜色，给观众带来感官上的冲击。在过去的画面色彩设计方面，人们主要采用平面色彩技术，虽然也能得到较好的视觉效果，但是色彩明晰度还不够。3D 技术技术的应用可以更强色彩层次，改善动画色彩效果，使动画整体颜色与色调上更加逼真。

3.4 3D 技术在人物设计环节的应用

影视动漫作品能否成功，不仅要靠完整的故事情节，还要依靠精致的人物形象。人物外形与性格始终是动漫作品设计的关键，需保障人物靓丽的外形与独特的个性，以此吸引观众观看。3D 动画制作时，要求制作人员拥有一定的想象力，按照正确的逻辑处理故事情节，且符合观众的心理保持人物形象的独特性。与此同时，人物形象与行为应当和现实生活存在关联，但是不能高度一致。3D 技术的应用可以让虚拟的人物形象更逼真，感受来自虚拟人物的魅力，提升观众视觉享受。在人物细节设计方面，3D 技术可以让人物外貌形象更真实，细节动作与表情更自然，例如，男人的胡渣与女人的鬓发，可通过3D 技术完成人物形象细节设计，提升设计效果[5]。

3.5 3D 技术在环境设计环节的应用

过去的平面创作技术应用时，很多创作场景都是静止的，画面看起来死气沉沉，高楼林立但是缺少立体效果，动画场景也不够真实。3D 技术的应用可以创造出更逼真的场景，给人一种栩栩如生、身临其境的感觉。环境设计时，3D 技术能够使静止的物体呈现出动态的变化，又让动态场景在空间内随意变化，动静态的结合有效营造出更加真实化的影视动漫场景。比如设计森林环境时应用3D 技术，让观众在观看的时候可以感受到花草是有生命的。

4 结语

总而言之，未来影视动漫作品的制作将离不开对3D 技 术 的 应 用，通 过3Ds MAX、Blender、MAYA、ZBrush 技术的高效使用，使影视动漫中的人物、色彩、画面、动作设计效果更佳逼真。进一步增强3D 技术和作品的衔接，充分发挥3D 技术的优势，从而推动影视动漫行业的快速发展，从前期制作开始，一直到后期渲染输出，通过3D 软件创造栩栩如生的画面，提高作品质量。