電影及動(dòng)畫中計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用

王 喆 孫 健 高 雪

（秦皇島職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 秦皇島 066100）

電影及動(dòng)畫中計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用

王 喆 孫 健 高 雪

（秦皇島職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 秦皇島 066100）

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷史較短，并且計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展非?？欤饾u的計(jì)算機(jī)制作電影動(dòng)畫便成為了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要體現(xiàn)，同時(shí)也成為了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究的課題。對(duì)此，現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的原理和分類進(jìn)行分析，同時(shí)研究計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在電影動(dòng)畫中的應(yīng)用和創(chuàng)新。

電影；動(dòng)畫；計(jì)算機(jī)；圖形學(xué)；應(yīng)用

伴隨著數(shù)字圖像的應(yīng)用，將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)慢慢推到了一個(gè)較高的研究領(lǐng)域，同時(shí)對(duì)其研究也十分成功。目前計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)處理的環(huán)境主要為三維以及二維，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用和發(fā)展的整個(gè)過(guò)程，電影動(dòng)畫可以說(shuō)是最具有實(shí)用性和震撼力的，其不僅拓寬了大眾的視角，也給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)增添了更具有生命力的血液，使得自然界一切美好的事物均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)表達(dá)出來(lái)。

一、關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形處理電影動(dòng)畫的分類

計(jì)算機(jī)圖形處理電影動(dòng)畫主要是將電影藝術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，并且相互促進(jìn)發(fā)展。計(jì)算機(jī)圖形處理便是其最佳的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)圖形圖像的迅猛發(fā)展和軟硬件的高速發(fā)展促進(jìn)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的改革和進(jìn)步。計(jì)算機(jī)電影動(dòng)畫技術(shù)將畫面、圖形以及圖案以某種特殊的方式出現(xiàn)在屏幕上，并按照相關(guān)指令在屏幕上進(jìn)行變換、移動(dòng)、多方位變化等，使圖形在計(jì)算機(jī)屏幕上開(kāi)始進(jìn)行一些動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。電影動(dòng)畫可以稱之為是運(yùn)動(dòng)中最重要的藝術(shù)之一，并且電影動(dòng)畫的主要表達(dá)形式就是運(yùn)動(dòng)畫面，運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)方式幫助了三維以及二維動(dòng)畫的快速發(fā)展。在動(dòng)畫電影中，三維電影動(dòng)畫和二維電影動(dòng)畫是表達(dá)電影動(dòng)畫的主要形式。

二、計(jì)算機(jī)圖形處理電影動(dòng)畫的原理

（一）二維電影動(dòng)畫

傳統(tǒng)的電影卡通動(dòng)畫的數(shù)目是比較多的，每一個(gè)圖片的高速轉(zhuǎn)換就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)播放的效果，每個(gè)畫面都是用來(lái)表示運(yùn)動(dòng)物體在某一瞬間的定格過(guò)程，依靠觀看者在大腦中的瞬間視覺(jué)感來(lái)感受運(yùn)動(dòng)視覺(jué)感受。傳統(tǒng)的電影卡通動(dòng)畫都是先畫出開(kāi)頭和結(jié)尾，緊接著在中間插入一些關(guān)鍵圖片，繼而開(kāi)始生成一系列的畫面。計(jì)算機(jī)二維電影動(dòng)畫的最大特點(diǎn)便是展現(xiàn)平面圖形，而平面圖形促進(jìn)了傳統(tǒng)動(dòng)畫的發(fā)展，在其制作過(guò)程中，主要是利用計(jì)算機(jī)的一些特殊算法將計(jì)算機(jī)圖形在屏幕上進(jìn)行變色、變形和移動(dòng)，從而表達(dá)傳統(tǒng)電影動(dòng)畫的最佳效果。

世界上使用最多、最受歡迎的二維動(dòng)畫系統(tǒng)動(dòng)畫制作軟件便是AMMO，其是由英國(guó)Cambridge Animation公司開(kāi)發(fā)。AMMO為計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)者提供了非常靈活的調(diào)整面板、修改顏色和顏色模板工具，而這些工具可以幫助二維電影動(dòng)畫的前期制作和后期制作完美結(jié)合。AMMO不是最專業(yè)的二維電影動(dòng)畫制作軟件，但它靈活性非常強(qiáng)，可以利用軟件內(nèi)部的特有環(huán)境將三維電影動(dòng)畫和二維電影動(dòng)畫有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

AMMO通常是用于二維電影真實(shí)場(chǎng)景和動(dòng)畫的結(jié)合，20世紀(jì)由喬丹主演的《空中大灌籃》體現(xiàn)的便是三維電影和二維電影真實(shí)場(chǎng)景結(jié)合的效果。AMMO軟件在制作過(guò)程較為繁瑣，不僅要有最先進(jìn)的高清掃描儀，而且還要有面向動(dòng)畫設(shè)計(jì)的最佳工作平臺(tái)，這樣高清掃描儀掃描過(guò)的畫稿幾乎保留了動(dòng)畫設(shè)計(jì)者動(dòng)畫圖片中所有的細(xì)節(jié)和線條，并且AMMO軟件上的一些上色軟件為繪圖畫提供了最佳的自動(dòng)線條封閉和自動(dòng)上色的功能，同時(shí)還可以將軟件中的顏色模型編輯器集合在一起，提供調(diào)色板種類和沒(méi)有數(shù)目限制的顏色數(shù)量。三維動(dòng)畫中的一些燈光效果和陰影是很難轉(zhuǎn)換為二維電影動(dòng)畫的，但AMMO軟件卻可以將這些困難解決掉。例如，拍攝的攝像頭的移動(dòng)過(guò)程、畫面的模糊處理、動(dòng)畫的燈光效果、波紋起伏過(guò)程以及物體陰影面積的轉(zhuǎn)換過(guò)程等均可以用二維電影動(dòng)畫、三維電影動(dòng)畫和動(dòng)畫實(shí)拍進(jìn)行簡(jiǎn)單合成處理，并且這些可視化場(chǎng)景圖只需要讓動(dòng)畫設(shè)計(jì)師在軟件內(nèi)操作幾個(gè)簡(jiǎn)單步驟就可以了。這樣一來(lái)便促進(jìn)了計(jì)算機(jī)二維電影動(dòng)畫的發(fā)展和工作效率的提高。

（二）三維電影動(dòng)畫

三維電影動(dòng)畫主要是表示立體的圖形，三維電影動(dòng)畫的制作過(guò)程比較像拍電影的實(shí)際場(chǎng)景。在三維圖像制作過(guò)程中，最先確定的便是攝像對(duì)象所要擺放的位置以及動(dòng)畫制作者規(guī)定其運(yùn)動(dòng)的軌跡等，并根據(jù)這個(gè)軌跡進(jìn)行多方位的拍攝，同時(shí)制作者還要注意燈光效果的妥當(dāng)安排，攝影機(jī)可以根據(jù)拍攝內(nèi)容設(shè)定移動(dòng)方向或是布置在指定位置上，最后依靠計(jì)算機(jī)圖形算法來(lái)計(jì)算攝影機(jī)的動(dòng)態(tài)圖像效果。三維電影動(dòng)畫制定過(guò)程中，首先需要考慮創(chuàng)建的模型結(jié)構(gòu)，再者是讓這些物體在整個(gè)空間當(dāng)中運(yùn)動(dòng)起來(lái)，如旋轉(zhuǎn)物體、物品位置移動(dòng)、多顏色變化以及一些圖形變化的制作手段。最后通過(guò)打燈光等多種特效手段制成栩栩如生的動(dòng)畫畫面。計(jì)算機(jī)三維電影動(dòng)畫數(shù)據(jù)都是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部自動(dòng)生成的，沒(méi)有經(jīng)過(guò)外部的任何處理。

MAYA是由美國(guó)Autodesk公司研究開(kāi)發(fā)的世界上最頂級(jí)的三維電影動(dòng)畫制作軟件，其靈活性非常好，可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用、制作效率極高，渲染真實(shí)感較強(qiáng)，被稱為電影歷史上最頂尖的制作軟件。MAYA軟件主要應(yīng)用于電影動(dòng)畫前期的制作，而Houdini軟件則是應(yīng)用于三維動(dòng)畫的結(jié)合，Houdini被稱為電影特效魔術(shù)師軟件，由美國(guó)Side Effects Software公司開(kāi)發(fā)，是創(chuàng)建高級(jí)電影動(dòng)畫效果必用的制作軟件，因?yàn)槠洳粌H具有跨平臺(tái)的能力，更有跨公司產(chǎn)品線的能力，Houdini Master給一些三維動(dòng)畫制作家提供了最佳的操作平臺(tái)和空前的操作能力。MAYA和Houdini對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形制作者來(lái)講只是計(jì)算機(jī)三維電影動(dòng)畫制作工具，并不具有難度，多方面使用MAYA和Houdini是為了讓操作者對(duì)界面更加熟悉而已。實(shí)際上MAYA、Houdini與其他應(yīng)用軟件不一樣，確切地說(shuō)更像是操作系統(tǒng)或者是近期開(kāi)發(fā)的SDK。

三、結(jié)語(yǔ)

我們可以清楚地知道電影動(dòng)畫制作技術(shù)的復(fù)雜程度，只要找到優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法和容量?jī)?chǔ)存、最佳的交互方式、各種算法的高效實(shí)現(xiàn)以及各類專用軟件的實(shí)現(xiàn)，就可以將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論方案和其軟件更好地應(yīng)用到電影動(dòng)畫制作中。

［1］ 盧景峰.三維動(dòng)畫技術(shù)在二維動(dòng)畫中的應(yīng)用探討［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2014（07）：59-62.

［2］ 任群.關(guān)于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)生成方法及原理研究［J］.德州學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（02）：67-69.

TP391.41

A

1674-8883（2015）20-0248-01

王喆（1983—），女，河北秦皇島人，研究生，講師，主要從事藝術(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究。