理论教育 数码三维动画创作方法揭秘

数码三维动画创作方法揭秘

时间:2023-10-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)多种数码三维动画创作手段未来数码三维动画的创作方法,无论规模大小或种类差别,基本上都可分为三个部分:前期策划、中期创作及后期制作。以下讲述相关数码三维动画制作工具的掌握。它具有强大的图像工作能力,实时反馈图形信息,让数码三维动画制作人员以最快的运算速度进行动画创作。而一台SGI工作站计算机的售价在几万乃至数十万美元不等,这对于一般的动画制作人员而言价格偏高。

数码三维动画创作方法揭秘

(一)多元媒介技术的创意运用

随着社会经济的不断发展和科技的不断进步,综合媒介不断发展,媒体不断细分和融合,综合媒介不断膨胀发展,新的媒介形态日益形成。在这种情况下,如何增强媒体的传播效果,使其在激烈的媒介竞争中生存和发展,已成为一个重要的问题。在目前中国的媒体环境下,仍没有一种大众媒体,能够扮演“主要资讯来源”的重要角色。受众在各媒体间自由游走,主动寻求对自己最经济、最便利、最有效的媒体。

媒体创意的关键在于创新。其中主要的实践形态包括模仿、改创、原创。而怎样具体地进行模仿、改创、原创,从哪些方面进行突破创新,又怎样从简单模仿到自主创新(即原创),这都是需要探讨的重要问题。

目前,人们生活的时代确实是媒介众多的时代,大众媒体充斥着人们的生活。同时,由于经济利益的驱使,大众媒体也消解着媒体产品的原创性和真实性,这一点在很多国家出现,而且在如今网络等新媒体的迅速发展中更加凸显。版权意识淡薄,大众媒介素养不高,知识产权问题频发,而相关法律法规相对滞后、尚不健全,这一切都对原创很不利。但是,在媒体激烈竞争的当下,只有原创才是媒体生命力的源泉,尤其是内容的原创性,才是媒体立身之本。媒体原创性缺乏是一个庞大而复杂的问题,媒体的原创性与媒介生态的大环境、大众的媒介素养、民族文化等都有很大关系。在这里提出以下建议:

(1)要植根于民族特色文化,找到独特的视角。

(2)了解市场和大众对媒体的需求,整合优势资源。

(3)国家应加强对创新的投入,从经济上鼓励原创。

(4)制定和完善相关法律法规。

在媒体的激烈竞争中,模仿、改创、原创作为媒体创意的实践形态,都有各自的特点,应把握好它们的优势方面,恰当运用,主动模仿,大胆改创,积极进行原创。

(二)多种数码三维动画创作手段

未来数码三维动画的创作方法,无论规模大小或种类差别,基本上都可分为三个部分:前期策划、中期创作及后期制作。以下讲述相关数码三维动画制作工具的掌握。

1.掌握计算机应用

在三维动画制作领域,美国硅图公司(SGI)超级图形工作站可以说是最好的图形硬件工作站之一。它具有强大的图像工作能力,实时反馈图形信息,让数码三维动画制作人员以最快的运算速度进行动画创作。很多大型的3D软件,如Cinema4D、Maya、3dMax、Softi-mage等都可以在SGI平台上发挥最佳的性能。而一台SGI工作站计算机的售价在几万乃至数十万美元不等,这对于一般的动画制作人员而言价格偏高。但是,可以选择一般的PC机进行动画创作,现在国内外流行的各种三维动画制作软件都能非常好地在PC机平台上运行。

SGI工作站从最古老的SGI Indigo开始就有以下款式:INDIGO(XS-24)R3000、INDIGO(ELAN)R4000、INDIG02(High Impact)R4400、INDIG02(Extreme)R4400、SGI 02。对于三维、多媒体及Web应用而言“02”是非常理想的产品。

2.3D扫描仪

3D扫描仪是一套专门用来扫描获取各种物体3D模型的设备。3D扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云(point cloud),这些点云可用来插补成物体的表面形状,越密集的点云可以创建越精确的模型。若扫描仪能够取得表面颜色,则可进一步在重建的表面上粘贴,亦即所谓的纹理贴图(texture mapping)。3D扫描仪可模拟为照相机,它们的视线范围都体现为圆锥状,信息的搜集皆限定在一定的范围内。两者的不同之处在于相机所抓取的是颜色信息,而3D扫描仪测量的是距离。由于3D扫描仪的扫描范围有限,因此常需要变换扫描仪与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘上,经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。将多个片面模型集成的技术称为图像配准或对齐,其中涉及多种三维比对(3D-matching)方法。

扫描是获取3D物品可打印设计文件的三种方式之一。除扫描之外,用户还可以下载其他人创建的文件,或使用软件从头开始设计模型。商用的3D扫描仪已经出现,但价格高达数千美元。此外用户也可以自己动手,利用3D成像装置,例如微软Kinect中的摄像头,自制这样的扫描仪。

3.动作捕捉

动作捕捉(Motion capture,Mocap),其技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解并处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器,由运动捕捉系统捕捉跟踪器位置,再经过计算机处理后得到三维空间标的数据。当数据被计算机识别后,可以应用在动画制作、步态分析、生物力学、人机工程等领域。

随着计算机软硬件技术的飞速发展和动画制作要求的提高,目前在发达国家运动捕捉已经进入实用化阶段,有多家厂商相继推出了多种商品化的动作捕捉设备。

4.数位板

数位板,又名绘图板、绘画板、手绘板等,是计算机输入设备的一种,通常是由一块板子和一支压感笔组成,它和手写板等非常规的输入产品相类似,都针对一定的使用群体。与手写板所不同的是,数位板主要针对设计类的办公人士,用作绘画创作方面,就像画家的画板和画笔。人们在电影中常见的逼真的画面和栩栩如生的人物,据说就是通过数位板一笔一笔画出来的。数位板的这项绘画功能,是键盘和手写板无法媲美的。数位板主要面向设计、美术相关专业师生、广告公司与设计工作室以及Flash矢量动画制作者。

数位板同键盘、鼠标、手写板一样都是计算机输入设备。如果电脑没有配置数位板,那在绘画创作上会很不方便,电脑将无法感应作画者用笔的轻重,所有的线条都将没有粗细之分。随着科学技术的发展,数位板作为一种绘画方向的输入工具,已经成为鼠标和键盘等输入工具的有益补充,其应用范围也从二维作画向3D绘图、3D雕刻等方向不断拓展。

世界上最大的数位板生产厂商是WACOM公司,除了它以外,国内还有友基、汉王等国产品牌。例如,《泰坦尼克号》和《星球大战前传:魅影危机》影片中一些逼真的画面和栩栩如生的人物都是通过数位板的辅助制作出来的。随着数位板技术和应用的不断成熟,越来越多的电影、电视剧都使用数位板来进行辅助制作。

5.三维软件工具

除了有超强的计算机硬件外,还要掌握现在国内外流行的3D动画与后期制作软件工具。任何好莱坞大片的动画和特效都是借助这些功能强大的软件制作出无比震撼与唯美的电影画面的。当然,还要了解一些主流的插件。初学者只要选择两三个主要的软件进行学习即可,然后开始制作三维动画,等掌握到一定程度的时候再慢慢精通多个三维软件与后期制作软件。具体如下:

(1)Autodesk Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级三维动画软件,其应用对象是专业的影视广告、角色动画、电影特技等。Maya功能完善、工作灵活、易学易用、制作效率极高、渲染真实感极强,是电影级别的高端制作软件。

Maya售价高昂、声名显赫,是制作者梦寐以求的制作工具。掌握了Maya,会极大地提高制作效率和品质,调节出仿真的角色动画,渲染出电影一般的真实效果。Maya集成了Alias、Wavefront最先进的动画及数字效果技术。它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能,而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。Maya可在Windows NT与SGIIRIX操作系统上运行。在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中,Maya是首选。

目前,Maya更多地应用于电影特效方面。从近年众多好莱坞大片对Maya的特别眷顾可以看出,Maya技术在电影领域的应用越来越趋于成熟。

(2)Autodesk 3ds Max常简称为3ds Max或MAX,是Discreet公司(后被Autodesk公司合并)开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件。在Windows NT出现以前,工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。3D Studio Max+Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛,首先开始运用在电脑游戏中的动画制作,后来进一步开始参与影视片的特效制作,如《X战警Ⅱ》《最后的武士》等。在Discreet 3ds Max 7后,正式更名为Autodesk 3ds Max,最新版本是3ds Max 2014。

3ds Max有非常好的性价比,它所提供的强大功能远远超过了它自身低廉的价格,这样就可以使作品的制作成本降低,而且它对于硬件系统的要求也很低,一般普通的配置,就可以满足学习的需要了,这也是每个软件使用者所关心的问题。

初学者比较关心的问题就是3ds Max是否容易上手。这一点可以完全放心,3ds Max的制作流程简洁高效,所以只要操作思路清晰,上手是非常容易的。后续的高版本操作性也十分简便,操作的优化更有利于初学者学习。

另外,3ds Max在国内拥有众多的使用者,便于交流,相关教程也很多,比如著名的火星人系列。

3ds Max广泛应用于广告、影视、工业设计建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。清风室内设计培训机构的云计算三维核心技术在室内设计行业得到广泛运用,使3ds Max的运算速度加快。

(3)Cinema 4D是一套由德国公司Maxon Computer开发的3D绘图软件,以其高运算速度和强大的渲染插件著称。Cinema 4D应用广泛,在广告、电影、工业设计等方面都有出色的表现。例如,影片《阿凡达》中就由花鸦三维影动研究室中国工作人员使用Cinema 4D制作了部分场景。它正成为许多一流艺术家和电影公司的首选。Cinema 4D已经走向成熟,它的很多模块的功能在同类软件中是代表科技进步的成果。具体如下:(www.daowen.com)

MoGraph系统:在Cinema 4D 9.6版本中首次出现,它将提供给艺术家一个全新的维度和方法,同时又为Cinema 4D添上了一个绝对利器。它将类似矩阵式的制图模式变得极为简单、有效而且极为方便。一个单一的物体,经过奇妙的排列和组合,并且配合各种效应器的帮助,会有不可思议的效果。

毛发系统:Cinema 4D所开发的毛发系统也是迄今为止最强大的系统之一。

Advanced Render:局级渲染模块。Cinema 4D的渲染插件非常强大,可以渲染出极为逼真的效果。

BodyPaint 3D:三维纹理绘画。用这个模块可以直接在三维模型上进行绘画,有多种笔触支持压感和图层功能,功能强大。

Dynamics:动力学模块提供了模拟真实物理环境的功能,通过这个模拟的空间可以实现重力、风力、质量、刚体、柔体等效果。

MOCCA:骨架系统,多用于角色设计。

NET Render:网络渲染模块,可以将几台电脑用网络连接起来,同时进行渲染,可以增加渲染速度。

PyroCluster:云雾系统。

Sketch&Toon:二维渲染插件,可以模拟二维的效果,例如马克笔效果、毛笔效果、素描效果等。

Thinking Particles:粒子系统。

(4)SOFTlMAGE。SOFTIMAGE公司曾经是加拿大Avid公司旗下的子公司。SOFTIMAGE 3D曾经是专业动画设计师的重要工具。用SOFTIMAGE 3D创建和制作的作品占据了娱乐业和影视业的主要市场。例如,《泰坦尼克号》《失落的世界》《第五元素》等电影中的很多镜头都是由SOFTIMAGE 3D制作完成的,创造了惊人的视觉效果。

(5)ZBrush。ZBrush是一个数字雕刻和绘画软件,它以强大的功能和直观的工作流程彻底改变了整个三维行业。在一个简洁的界面中,ZBrush为当代数字艺术家提供了世界上最先进的工具。ZBrush以实用的思路开发出的功能组合,在激发艺术家创作力的同时,产生了一种用户感受,在操作时会感到非常顺畅。ZBrush能够雕刻高达10亿多边形的模型,所以说限制只取决于艺术家自身的想象力

ZBrush软件是世界上第一个能让艺术家无约束、自由创作的3D设计工具。它的出现完全颠覆了过去传统三维设计工具的工作模式,解放了艺术家们的双手和思维,告别了过去那种依靠鼠标和参数来笨拙创作的模式,完全尊重设计师的创作灵感和传统工作习惯。

ZBrush软件是按照世界领先的特效工作室和全世界范围内游戏设计者的需要,以一种精密的结合方式开发成功的。它提供了极其优秀的功能和特色,可以极大地增强创造力。在建模方面,ZBrush是一个极其高效的建模器。它进行了相当大的优化编码改革,并与一套独特的建模流程相结合,可以制作出令人惊讶的复杂模型。从中级到高分辨率的模型,任何雕刻动作都可以瞬间得到回应,还可以实时进行不断的渲染和着色。对于绘制操作,ZBrush增加了新的范围尺度,可以给基于像素的作品增加深度、材质、光照和复杂精密的渲染特效,真正实现了2D与3D的结合,模糊了多边形与像素之间的界限,从而为它的多变而感到惊讶。ZBrush还是一款新型的CG软件。它的优秀的Z球建模方式,不但可以做出优秀的静帧,而且也参与了很多电影特效、游戏的制作过程。例如,《指环王Ⅲ》《半条命Ⅱ》都有ZBrush的参与。

(三)掌握多种互动技术方法

1.多媒体互动技术

(1)触控交互技术。触控交互技术是一种更具有体验感和参与感的交互技术,面向虚拟展示的触控技术及互动集成,采用多种软件算法和硬件系统集成优化技术,触控灵敏,交互方便,展示度好,能够进行单点、多点的三维协同互动展示,适用于不同的硬件平台。

目前多点触控交互设备多局限于尺寸较小的手持设备等。针对多点触控的硬件集成、多点输入技术、多点触控识别技术、多点触控的协同反馈技术等方面需求,采用高灵敏度的抗干扰和坐标校正技术、基于方向图像模板的多点触控识别、基于手势的3D多点触控反馈技术等新技术和算法,结合最佳硬件、红外触控反馈技术及投影技术,可以开发不同情况下的多点触控互动集成系统。

(2)手势交互技术。手势作为一个自然、直观的交互通道,在人机交互过程中起着重要的作用。手势交互技术包括两种:基于视觉的普通摄像头的手势识别和基于Kinect双目摄像头的手势交互。

基于视觉的普通摄像头手势识别涉及手势图像的分割、手势特征提取和手势识别等方面。手势识别算法针对户外自然光线条件,采用扩展的马尔科夫随机模型,提高了对光线环境的抗干扰能力,识别率高且稳定。

基于Kinect双目摄像头的手势交互结合手势的定位、手势的检测和识别,可以自动提取操作者的深度信息,并提供动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能,不需要使用任何控制器,即可依靠相机捕捉三维空间中操作者的运动趋势及关节运动轨迹,能用于各类展示及互动系统。

(3)笔式及声控交互技术。笔式交互方式包括接触式的笔触和非接触式的激光笔等,支持笔迹输入、识别、整理和传播等笔式交互的各个环节,可提供笔式界面软件参数设计,进行妙笔生花、手写签名等多种互动应用。

在声控交互技术方面,重点解决了嘈杂环境的音频抗干扰识别、声音知识库的扩充等,同时提高了声音样本的检索速度,并采用自适应的学习模式,研究出声控与其他交互手段的系统交互方式。

2.投影展示工程技术

(1)多屏投影拼接技术。多屏投影拼接技术融合最新的大屏幕显示与控制技术,采用高分辨率高亮度投影、边缘融合与畸变校正、多机并行处理等技术,通过多屏拼接而成的大屏幕图像显示具有超大画面、多屏显示以及清晰、逼真的显示特点。

大屏幕投影拼接系统基于PC机和投影仪,利用软件进行交互式的几何校正,采用线性函数进行亮度调整以进行边缘融合,从而快速地完成几何畸变校正和通道间的拼接融合,消除了投影画面之间的缝隙,实现多个环幕立体、大屏幕的多投影协同及融合拼接。

(2)异构投影展示技术。展览展示业、设计业等场合的装修设计多以变化多端的形状凸显特点,可针对异形投影表面量身定做投影展示方案。通过异形动画展示系统,可以为客户勾画异形物体的轮廓,并根据其轮廓打造专用的动态影片,最终通过多通道边缘融合软件,使投影完美贴合到异形表面上。

基于异形投影的画面实时变形校正技术,可针对不同的形状,如球面、立面、金字塔,甚至汽车雕塑外形、异形墙体等,采用自适应的曲面映射算法,将异形画面非对称地映射到平面上,然后进行多通道的融合,经过考虑视点的校正,最后实现异构投影展示。

(3)LED展示技术。针对高、中、低端不同市场需求的客户,提供“硬件+控制系统+应用设计”三位一体的整合应用解决方案。通过单点及多点触控交互和集成中控系统,可以进行任意形状的LED展示设计,并提供外部可编辑调节系统,可对系统的参数及显示内容等进行动态调节更改。

3.虚拟现实仿真技术

(1)3D虚拟展示技术。针对复杂的展示对象,采用基于特征的轻量化快速建模技术,可以精确模拟各类物体及场景的外形,考虑其与周围环境等的交互影响和协同变化,并采用自适应加速简化技术和基于GPU硬件加速的技术,实时进行虚拟漫游及展示。针对不同的展示平台和需求,可以量身定做最适合的精度模型,并采用凸凹贴图、延迟渲染、绘制缓存等技术,来实现快速和真实感的仿真效果。具备服务器、微机的展示,网络在线展示及移动平台展示系统等能力,可以进行各类场景及过程的动态模拟和实时仿真。

(2)虚拟现实与增强现实技术。借助相关虚拟现实设备,利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,自然地对虚拟世界进行体验和交互。使用者进行位置移动时,系统可以立即进行计算,将精确的3D世界影像传回,产生身临其境的感觉。

采用虚实结合、实时交互、三维注册等技术,借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象,并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中,借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体,并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。这种增强现实,也被称为混合现实技术,将虚拟的信息应用到真实世界。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间同时存在,可以应用于相关虚拟展览、虚拟体验系统等,也可以用于手机等移动平台及在线平台的虚实互动产品等。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈