动画概论：三维动画制作技术

6.2　三维动画的制作技术

图6-9　角色建模（学生作品）

三维动画是当今的主流动画形式，其制作技术更趋向于电脑化，通过建模等形式而得到的立体影像，因为三维动画片的制作模式，基本上颠覆了二维动画的制作概念，是一门全新的技艺。接下来，本节将逐一地剖析三维动画片的制作技术步骤。

6.2.1　制作步骤及技术

1.建模

建模好比拍电影中的选择演员和搭置场景，不同的是，动画片中的模型是通过电脑来搭建的。建模是三维动画制作过程中很繁重的一项工作，需要一一搭建出场的角色和场景中出现的物体，而且要达到精致的效果，这就需要创作人员投入很大的耐心和精力（见图6-9 ）。

2.材质

如果说建模确定了事物的形状和体积，那么事物的另一大特征——颜色和质感，则取决于对模型赋予合适的材质。玻璃、石头、水、木材、金属、纸、人的皮肤都具有自己的表面特性。其实所谓的材质，指的是按照要创作的事物的属性特征，把只有结构，而没有血肉的模型赋予生动的表面特性（见图6-10 ）。

3.灯光

照明是影片制作中很重要的一个方面。在真实电影的拍摄中，照明在整个镜头完成中起到相当重要的作用。对三维动画制作情况也是相同的，调整场景的照明，使光线同情节的气氛相匹配，可以强化影片的效果和戏剧性。

图6-10　ZBrush里面绘制角色的贴图（学生作品）

4.骨骼和蒙皮

骨骼和蒙皮一般应用在对角色的控制之中。骨骼（见图6-11 ）之间通过关节相连接，使它们之间的运动互相关联。蒙皮技术主要是实现模型跟随骨骼系统运动的效果。

5.动画

三维动画的动画技术实现有很多种方式，下面简单介绍主要的几种。

（ 1 ）关键帧动画。关键帧的概念类似于二维动画中原画的概念。在动作序列的关键动作处建立关键帧，三维软件将重要的属性以关键帧的形式保存起来，在关键帧之间的动画帧由电脑自动生成。

（ 2 ）路径动画。为动画角色定义运动路径，使角色的运动被限制在这条路径上。

（ 3 ）关联动画。顾名思义，关联动画必然存在两者，只有在两者之间才能存在关联。它的含义是指其中一个物体的动画是以另一个物体的动画为基础而产生的（见图6-12 ）。

图6-11　角色骨骼的最终绑定效果（学生作品）

图6-12　不同时间点的动作调试（学生作品）

图6-13　动作捕捉场景

（ 4 ）动作捕捉。动作捕捉技术是近年来的科技新产物。它利用多个处在不同角度的摄像机同时对同一个运动物体的动作行为进行信息的记录捕捉，然后把这些动作进行信息抽象处理，传送到三维软件中，附加到角色模型上面，赋予角色动作（见图6-13、图6-14和图6-15 ）。

（ 5 ）动力学。一般用来模拟碰撞、重力或风力，如沙、石、粒子、烟火等的效果（见图6-16 ）。要模拟出真实的效果，需要对系统中的参数设置有比较深入的了解和掌握，是目前动画制作当中较为高级的制作部分。

6.渲染

设置完成动画后，由各种渲染器来生成序列帧或者视频（见图6-17 ）。

图6-14　动作捕捉操作软件界面1

图6-15　动作捕捉操作软件界面2

图6-16　烟火的制作界面(www.xing528.com)

图6-17　角色渲染效果图

7.声音的加入

声音是动画艺术重要的表现手段，可以加强画面内容，使画面上的视觉形象更加生动；声音可以交代故事情节，还可以通过声音表现动作，使画面连接流畅，通过渲染声音、烘托环境气氛，可以使静止的画面活动起来。动画制作当中的配音配乐是首先录音，然后把音频文件导入后期处理软件当中，配合画面调节音频文件的长短和位置。

8.后期编辑

用渲染的各层影像，由后期人员合成完整成片并根据客户及监制、导演意见剪辑成不同版本，以供不同需要使用。后期编辑具体包括：视觉合成、剪辑、后期特效制作、声音混录、影片的输出。

（ 1 ）视觉合成。把动画部分、背景部分、特效部分按分场美术设计、镜头设计稿的要求合成为一个个镜头，并按情节、气氛等因素进行整体调色。

（ 2 ）剪辑。把渲染好的影片片段根据分镜头剧本的次序进行全片的剪接。经过初剪，把多余的画面去掉。然后再根据导演的要求反复精剪，力求使画面连接流畅，节奏鲜明，达到最理想的效果。

（ 3 ）后期特效制作。利用现在的电脑技术，很多动画效果，例如雨、雪、火、电等，还包括字幕的制作，在电脑里用特殊软件来完成。

（ 4 ）输出。按规定格式及形式输出，以供交易和观看。

6.2.2　相关软件及其特点介绍

1.Maya的介绍

图6-18　Maya 2009的界面

Maya长期以来是世界顶级的三维动画软件（见图6-18 ），集成了Alias和Wavefront最先进的动画及数字效果技术，它不仅有类似于3D Studio MAX等PC三维软件的普通建模功能，同时更具备了其他软件少有的NURBS建模功能。Maya在灯光、摄像机、材质等方面的表现也不俗，模拟灯光更加真实，可调参数更突出，特技灯光种类更丰富更具有吸引力。摄像机的功能和参数更加专业，如镜头、焦距、景深等特殊功能是其他软件不具备的。矢量材质可模仿木纹、毛石、水等，节省了贴图的制作，同时在折射、反射等效果上更加独特。在动画设置上，粒子、动力学、反向动力学等高级动画设置都由软件自行计算，提高了动画的真实程度，渲染精度可达到电影级。

图6-19　 《魔比斯环》

Maya软件的优势主要在于底层的开放性和mel语言的强大。在国内首部三维动画电影《魔比斯环》 （见图6-19 ）的制作过程中，动画师们通过Maya的mel语言开发出200多套插件，来解决各种问题。在Maya软件推出的早期，电影大片《星战前传3》 （见图6-20 ）利用Maya软件的强大功能制作了151个三维特效镜头，主要演员的刻画和场景的布置都是用Maya软件来完成的。影片中的尤达大师（ Yoda ）就是利用当时还未普及的毛发技术来实现的。 《星战前传3》的成功，使得Maya一跃成为了主要的动画制作软件。

图6-20　 《星战前传3》

2.Shake的介绍

Shake （见图6-21 ）是Apple出品的一款功能相当强大的后期制作软件。从推出之日起，Shake就因其专业性而得到行业人士的青睐，是目前最流行的影片合成工具。

事实上，现在Shake已经成为一个行业标准，被Weta和梦工厂这样的特效巨人所选用，而且它已经在数百部影片中层示出它的强大功能，这些影片包括《黑客帝国2》 、《X战警2》 、 《冰河世纪》以及《指环王》等。这些影片需要进行高度复杂的合成，经常会用到上百个图层，而Shake的强大性能使它一次又一次完美地完成了任务。

图6-21　Shake的操作界面

总而言之，Shake这款软件具有许多业内领先的功能，目前好莱坞的尖端影视公司一般都在使用这一款软件进行后期处理。国内方面的使用情况还比较少，这款软件只在香港等少数地方得到推广。

3.After Effects的介绍

相对于Shake的专业性来说，After Effects （以下简称AE ）（见图6-22 ）更倾向于平民化。它的操作简单，而且功能也相对完善。国内的许多影视公司都是使用这款软件进行后期处理的，它是一款专业的视频非线性编辑及后期合成软件，能够让我们使用快速、精确的方式制作出具有视觉创新革命的运动图像和特效，并将其运用到电影、视频、DVD和网络上。AE是做后期合成的，通常AE会和3D软件配合使用，作特效用。AE既能做2D特效也能做3D特效，比如其抠像功能就很强大。在电影工业中AE也有着极其优秀的表现，人们所熟知的好莱坞大片和各国卖座票房影片的视觉效果都极具震撼力。在电影《机械公敌》中大量的机器人和实拍的真人相互穿插，男主角驾驶的高科技化的汽车在高速公路上疯狂行驶，这些真实得令人信服的画面都是通过数字化制作加上实拍合成上去的。在电影《特洛伊》中，特技师制作特洛伊木马进城的场景，是将用三维软件制作并且渲染出来的特洛伊城堡、栩栩如生的特洛伊木马调入后期合成软件AE中合成出来的。AE与3D软件的结合使用，使得故事情节更加丰富，使得现实中不存在的东西融入实际中，令视觉效果更加震撼。

图6-22　AE的操作界面

课后思考题

1.二维动画的制作主要有哪些步骤？请简要说明。

2.目前制作二维动画的一些主流软件有哪些？试对其中一个你最感兴趣的软件作深入地了解和分析。

3.三维动画制作的主要步骤和技术有哪些？试对你感兴趣的步骤作深入地了解并说明其在三维动画制作中的作用。

4.请查阅相关资料，比较Maya和Shake的异同，并分析它们的优缺点。

5.除了本章所介绍的三维制作软件之外，你还了解哪些主流的三维制作软件？请举出两个例子并简要分析它们的功能和作用。