三維技術

三維是指在平面二維繫中又加入了一個方向向量構成的空間系。所謂三維，按大眾理論來講，只是人為規定的互相交錯（垂直是一個很有特性的理解）的三個方向，用這個三維坐標，看起來可以把整個世界任意一點的位置確定下來。原來，三維是為了確定位置。

近年來，三維技術主要多運用於動漫產業，下面將以三維動畫為例，進行更詳細的講解。

三維技術 三維動畫又稱3D動畫，是近年來隨著計算機軟硬體技術的發展而產生的一新興技術。三維動畫軟體在計算機中首先建立一個虛擬的世界，設計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現的對象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據求設定模型的運動軌跡、虛擬攝影機的運動和其它動畫參數，最後按要求為模型賦上特定的材質，並打上燈光。當這一切完成後就可以讓計算機自動運算，生成最後的畫面。

就在幾年以前，我們還只能從中央視台和有限的境外頻道看到少量的電腦動畫鏡頭，因為當時的製作成本高，難度大。早先的計算機動畫系統的價格要花成百上千萬資金，而後在桌面工作站上製作動畫成本大大降低。使得動畫被越來越多的應用於電視、廣告和電影中，到了今天，電腦的功能愈來愈強大，以至我們不僅可以看到電視欄目包裝、廣告、電影中充滿電腦動畫技術，更有不少電腦愛好者在自己的個人電腦上玩起了電腦動畫製作。在各類動畫當中。最有魅力並運用最廣的當屬三維動畫。二維動畫可以看成三維動畫的—個分支，它的製作難度及對電腦性能的要求都遠遠低於三維動畫。過去製作三維動畫需要程序員的維護和操作。如今，計算機價格在不斷降低，性能則在不斷的增強，三維動畫軟體，則是功能愈來愈強大，操作起來也是愈來愈容易，這使得三維動畫有更廣泛的運用，畢竟我們的世界是立體的，所以只有三維動畫才讓我們感到更真實。因此，三維動畫（3D動畫）其實是相對於二維動畫（2D動畫師）而言的。因其採用了立體空間的概念。所以更顯真實，而且對空間操作的隨意性也比較強，也更容易吸引人。三維動畫就是通過計算機用特殊的三維軟體建造物體模型，把模型放在這個三維空間的舞台上，從不同的角度用燈光照射，然後賦予每個部分動感和強烈的質感得到的效果。

應用模擬真實物體的方式使其成為一個有用的工具。由於其精確性、真實性和無限的可操作性，目前被廣泛應用於醫學、教育、軍事、娛樂等諸多領域。在影視廣告製作方面，這項新技術能夠給人耳目一新的感覺，因此受到了眾多客戶的歡迎。三維動畫可以用於廣告和電影電視劇的特效製作（如爆炸、煙霧、下雨、光效等）、特技（撞車、變形、虛幻場景或角色等）、廣告產品展示、片頭飛字等等。當《侏羅紀公園》、《第五元素》、《泰坦尼克號》些影片中逼真的恐龍、亦真亦幻的未來城市和巨大的“泰坦尼克號”讓人沉浸在現代電影所營造的“真實”世界里時，你可知道創造了這些令人難以置信的視覺效果的幕後英雄是眾多的三維動畫製作軟體和視頻技術製作軟體。好萊塢的電腦技術師們正是藉助這些非凡的軟體，把他們的想像發揮到極限，也帶給了我們無比的視覺享受。三維動畫發展到目前為止可以分為3個階段。1995年至2000年是第一階段，此階段是三維動畫的起步以及初步發展時期（1995年皮克斯的《玩具總動員》標誌著動畫進入三維時代）。在這一階段，皮克斯／迪斯尼是三維動畫影片市場上的主要玩家。2001年至2003年為第二階段，此階段是三維動畫的迅猛發展時期。在這一階段，三維動畫從“一個人的遊戲”變成了皮克斯和夢工廠的“兩個人的撕咬”：你（夢工場）有怪物史瑞克，我（皮克斯）就開一家怪物公司；你（皮克斯）搞海底總動員，我（夢工場）就發動鯊魚黑幫。從04年開始，三維動畫影片步入其發展的第三階段——全盛時期。在這一階段，三維動畫演變成了“多個人的遊戲”：華納兄弟電影公司推出聖誕氣氛濃厚的《極地快車》；曾經成功推出《冰河世紀》的福克斯再次攜手在三維動畫領域與皮克斯、夢工場的PDI齊名的藍天工作室，為人們帶來《冰河世紀2》……至於夢工場，則製作了《怪物史瑞克3》，並且將《怪物史瑞克4》的製作也納入了日程之中。三維動畫在電視片頭和廣告中的應用更是如魚得水。在電視中，使用計算機動畫技術最多的是電視廣告。計算機動畫能製做出精美神奇的視覺效果，給電視廣告增添了一種奇妙無比、超越現實的誇張浪漫色彩。既讓人感到計算機造型和其表現能力的極為驚人之處，叉使人自然地接受了商品的推銷意圖。當然重要的還在於創意，但是只要人們的頭腦想得出來的。計算機就能做出來。隨著Internet迅猛發展，我們生活中數字信息的數量正在急劇增加，質量也將大大地改善。三維動畫被當作一種最佳的信息的包裝方式。無疑，三維技術能使人耳目—新。給人最好的視覺感受是所有信息傳播者共同的追求，因而三維動畫必將更多的出現在相關媒體特別是Internet上，三維製作軟體也將朝著功能更強，使用更容易，更具交互性等方向發展。三維動畫設計根據實際製作流程，一個完整的影視類三維動畫的製作總體上可分為前期製作、動畫片段製作與後期合成三個部分。前期製作是指在使用計算機製作前，對動畫片進行的規劃與設計，主要包括：文學劇本創作、分鏡頭劇本創作、造型設計、場景設計。文學劇本，是動畫片的基礎，要求將文字表述視覺化即劇本所描述的內容可以用畫面來表現，不具備視覺特點的描述(如抽象的心理描述等)是禁止的。動畫片的文學劇本形式多樣，如神話、科幻、民間故事等，要求內容健康、積極向上、思路清晰、邏輯合理。分鏡頭劇本，是把文字進一步視覺化的重要一步，是導演根據文學劇本進行的再創作，體現導演的創作設想和藝術風格，分鏡頭劇本的結構：圖畫+文字，表達的內容包括鏡頭的類別和運動、構圖和光影、運動方式和時間、音樂與音效等。其中每個圖畫代表一個鏡頭，文字用於說明如鏡頭長度、人物台詞及動作等內容。造型設計，包括人物造型、動物造型、器物造型等設計，設計內容包括角色的外型設計與動作設計，造型設計的要求比較嚴格，包括標準造型、轉面圖、結構圖、比例圖、道具服裝分解圖等，通過角色的典型動作設計(如幾幅帶有情緒的角色動作體現角色的性格和典型動作)，並且附以文字說明來實現。超越建築多媒體提示造型可適當誇張、要突出角色特徵，運動合乎規律。場景設計，是整個動畫片中景物和環境的來源，比較嚴謹的場景設計包括平面圖、結構分解圖、色彩氣氛圖等，通常用一幅圖來表達。動畫片段製作根據前期設計，在計算機中通過相關製作軟體製作齣動畫片段，製作流程為建模、材質、燈光、動畫、攝影機控制、渲染等，這是三維動畫的製作特色。建模，是動畫師根據前期的造型設計，通過三維建模軟體在計算機中繪製出角色模型。這是三維動畫中很繁重的一項工作，需要出場的角色和場景中出現的物體都要建模。建模的靈魂是創意，核心是構思，源泉是美術素養。通常使用的軟體有3DSMax、AutoCAD、Maya等。建模常見方式有：多邊形建模——把複雜的模型用一個個小三角面或四邊形組接在一起表示(放大后不光滑)；樣條曲線建模——用幾條樣條曲線共同定義一個光滑的曲面，特性是平滑過渡性，不會產生陡邊或皺紋。因此非常適合有機物體或角色的建模和動畫。細分建模——結合多邊形建模與樣條曲線建模的優點面開發的建模方式。建模不在於精確性，而在於藝術性，如《侏羅紀公園》中的恐龍模型。材質貼圖，材質即材料的質地，就是把模型賦予生動的表面特性，具體體現在物體的顏色、透明度、反光度、反光強度、自發光及粗糙程度等特性上。貼圖是指把二維圖片通過軟體的計算貼到三維模型上，形成表面細節和結構。對具體的圖片要貼到特定的位置，三維軟體使用了貼圖坐標的概念。一般有平面、柱體和球體等貼圖方式，分別對應於不同的需求。模型的材質與貼圖要與現實生活中的對象屬性相一致。燈光，目的是最大限度地模擬自然界的光線類型和人工光線類型。三維軟體中的燈光一般有泛光燈(如太陽、蠟燭等四面發射光線的光源)和方向燈(如探照燈、電筒等有照明方向的光源)。燈光起著照明場景、投射陰影及增添氛圍的作用。通常採用三光源設置法：一個主燈，一個補燈和一個背燈。主燈是基本光源，其亮度最高，主燈決定光線的方向，角色的陰影主要由主燈產生，通常放在正面的3/4處即角色正面左邊或右面45度處。補燈的作用是柔和主燈產生的陰影，特別是面部區域，常放置在靠近攝影機的位置。背燈的作用是加強主體角色及顯現其輪廓，使主體角色從背景中突顯出來，背景燈通常放置在背面的3/4處。攝影機控制，依照攝影原理在三維動畫軟體中使用攝影機工具，實現分鏡頭劇本設計的鏡頭效果。畫面的穩定、流暢是使用攝影機的第一要素。攝影機功能只有情節需要才使用，不是任何時候都使用。攝像機的位置變化也能使畫面產生動態效果。動畫，根據分鏡頭劇本與動作設計，運用已設計的造型在三維動畫製作軟體中製作出一個個動畫片段。動作與畫面的變化通過關鍵幀來實現，設定動畫的主要畫面為關鍵幀，關鍵幀之間的過渡由計算機來完成。三維軟體大都將動畫信息以動畫曲線來表示。動畫曲線的橫軸是時間(幀)，豎軸是動畫值，可以從動畫曲線上看齣動畫設置的快慢急緩、上下跳躍。如3DSMax的動畫曲線編輯器。三維動畫的動是一門技術，其中人物說話的口型變化、喜怒哀樂的表情、走路動作等，都要符合自然規律，製作要儘可能細膩、逼真，因此動畫師要專門研究各種事物的運動規律。如果需要，可參考聲音的變化來製作動畫，如根據講話的聲音製作講話的口型變化，使動作與聲音協調。對於人的動作變化，系統提供了骨骼工具，通過蒙皮技術，將模型與骨骼綁定，易產生合乎人的運動規律的動作。渲染，是指根據場景的設置、賦予物體的材質和貼圖、燈光等，由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫。三維動畫必須渲染才能輸出，造型的最終目的是得到靜態或動畫效果圖，而這些都需要渲染才能完成。渲染是由渲染器完成，渲染器有線掃描方式(Line－scan如3dsMAX內建的)、光線跟蹤方式(Ray－tracing)以及輻射度渲染方式(Radiosity和Lightscape渲染軟體)等，其渲染質量依次遞增，但所需時間也相應增加。較好的渲染器有Softimage公司的MetalRay和皮克斯公司的RenderMan(Maya軟體也支持RenderMan渲染輸出)。通常輸出為AVI類的視頻文件。後期合成影視類三維動畫的後期合成，主要是將之前所做的動畫片段、聲音等素材，按照分鏡頭劇本的設計，通過非線性編輯軟體的編輯，最終生成動畫影視文件。現狀與未來就目前來說．中國的三維動畫正處於—個新興時期。隨著改革開放的深入，越來越多的新思想和新技術進人中國，各大高校的藝術類專業也競相開設了三維動畫設計與製作的專業課程。無疑是為中國的三維動畫產業注入了—劑強心劑，而對於中國三維動畫的發展來說，我們不僅要做出好的產品，更要—個理論的指導，來指引我們的前進方向。有人說中國不缺少優秀的三維動畫師，缺少的捏優秀的團體。這句話部分性的說出了中國目前三維動畫與世界上，尤其是與美國的差距。我們都知道，迪斯尼的《怪物史瑞克》、《極地特快》、《戰鴿快飛》、《汽車總動員》等等，可以說是代表了目前三維動域的技術發展水平。我們需要有—個優秀的組織。來研討中國的動畫業及三維動畫的歷史進程。並提出和引導其具有本民族特色的動畫發展方向。2010年時我國上演的—部大製作的三維動畫《魔比斯環》，對外號稱15億制怍費用，幾百人的製作團體。但目前的收益和效應卻不甚理想。造成這樣的結果，這裡固然有許多因索在裡面。可最重要也是最關建的—個因素，卻被忽略了，那就是文化，沒有民族的文化也就喊能是—個缺少靈魂的．好看卻不耐看的空虛的目綉體。