論數(shù)字三維動(dòng)畫的視覺真實(shí)

張維

摘要：伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字三維動(dòng)畫成為了一種新興的動(dòng)畫形式，最大的特征就是還原真實(shí)性，能在文藝?yán)碚撗芯康幕A(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)，建立一種虛擬化的立體空間模型。該文從單點(diǎn)透視、光影分布、視覺質(zhì)感以及運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)四個(gè)層面對(duì)數(shù)值三維動(dòng)畫視覺真實(shí)感進(jìn)行了詳細(xì)描述，旨在為推動(dòng)數(shù)字三維動(dòng)畫的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字三維動(dòng)畫；視覺真實(shí)；設(shè)計(jì)

數(shù)字三維動(dòng)畫建立了一種虛構(gòu)的影像結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出的視覺真實(shí)感遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過繪畫和基于繪畫形成的二維動(dòng)畫，整體影像更加的生動(dòng)且多樣化，使得觀眾能在自身經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，獲得更加真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)性感受。

1數(shù)字三維動(dòng)畫視覺真實(shí)之單點(diǎn)透視

由于我們生活在三維的宇宙空間內(nèi)，對(duì)于圖像的認(rèn)知也是在視覺經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，但是在三維動(dòng)畫前，我們視覺經(jīng)驗(yàn)中往往都是平面介質(zhì)，例如繪畫。然而，隨著計(jì)算機(jī)作圖功能的不斷強(qiáng)大，制圖者能借助更加多元化的邏輯結(jié)構(gòu)將平面影像翻譯為立體圖形。

追溯立體藝術(shù)的發(fā)展歷程，在3400多年以前，埃及畫家繪制的《內(nèi)巴蒙花園》引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。畫面中是一個(gè)被樹木環(huán)繞的方形池塘，其最大的特點(diǎn)就是畫家的視角，是從天空俯視的角度，形成了一個(gè)完美的矩形，且周圍的植物以及水中存在的動(dòng)物都形成側(cè)面形態(tài)，在保留外部特征的同時(shí)，圖像突破了統(tǒng)一的空間觀念。從此以后，繪畫技巧中開始出現(xiàn)重疊、透視縮短等現(xiàn)象，畫法的升級(jí)具有重要的時(shí)代意義和價(jià)值。在保留形狀信息的基礎(chǔ)上，也實(shí)現(xiàn)了肉眼影像的實(shí)際記錄，這也是單點(diǎn)透視的產(chǎn)生背景。在單點(diǎn)透視中，將視點(diǎn)作為繪畫項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，在選定唯一視點(diǎn)后，畫家要結(jié)合合理的想象，從視點(diǎn)的角度透過垂直玻璃板觀察外界事物。也正是基于此，將視點(diǎn)和景物連接起來，在玻璃板中得出臨摹狀態(tài)的平面圖像。正是由于單點(diǎn)透視的本質(zhì)是幾何原理的測(cè)繪方式，因此，人們普遍認(rèn)為單點(diǎn)透視所描繪出的圖像是最接近真實(shí)景物的繪畫方式，相較于單純重疊和透視縮短，單點(diǎn)透視能是實(shí)現(xiàn)圖像的統(tǒng)一以及空間邏輯的規(guī)范化應(yīng)用，在繪畫圖像中，景物的大小尺寸、位置結(jié)構(gòu)以及空間方向等都具有了實(shí)際意義，需要嚴(yán)格遵循空間關(guān)系。針對(duì)不同元素，要保證約束和調(diào)配效果的完整性。

基于此，數(shù)字三維動(dòng)畫的畫面更有效地應(yīng)用了單點(diǎn)透視法，并且結(jié)合攝影方式的構(gòu)圖措施，真正發(fā)揮出了單點(diǎn)透視的優(yōu)勢(shì)以及價(jià)值。第一，相較于傳統(tǒng)繪畫工藝中單點(diǎn)透視的客觀測(cè)繪，在數(shù)字三維動(dòng)畫中，要在繪畫技巧基礎(chǔ)上添加感覺成分。也就是說，繪畫過程透視的意識(shí)中滲透了空間層次感，并不是單一化的依托手工繪制體現(xiàn)透視關(guān)系，而是借助計(jì)算機(jī)程序?qū)弦?guī)則進(jìn)行全面渲染，確保畫面滿足透視上的數(shù)學(xué)精確性。第二，在數(shù)字三維動(dòng)畫中，視點(diǎn)和景物發(fā)生的任何動(dòng)作都是相對(duì)應(yīng)的，透視關(guān)系能在自動(dòng)更新的同時(shí)，產(chǎn)生微妙變化，從而建立運(yùn)動(dòng)時(shí)差的效果。

2數(shù)字三維動(dòng)畫視覺真實(shí)之光影分布

要想提高數(shù)字三維動(dòng)畫的視覺真實(shí)感，光影分布結(jié)構(gòu)和具體構(gòu)成參數(shù)非常關(guān)鍵，光的存在是視覺現(xiàn)象的前提和基礎(chǔ)，也是人們?cè)谟懻搱?chǎng)景過程中最想關(guān)注的因素。光影不會(huì)改變物體的輪廓和本色，卻能產(chǎn)生更加多元化的陰影梯度以及亮度分布，確保繪圖整體結(jié)構(gòu)的完整性。尤其是在圖像制作領(lǐng)域，將形象基底和照明作用聯(lián)系在一起，剝離出視覺理念的獨(dú)特性，能在優(yōu)化整體光影感受的同時(shí)，確保填充灰階的完整性，另外，在光影分布結(jié)構(gòu)中，明暗效果十分關(guān)鍵，是照明的產(chǎn)物，但當(dāng)人們利用明暗畫法時(shí)，卻并不顧及光學(xué)規(guī)律，甚至在一些國(guó)外中世紀(jì)繪畫作品中，人們無法有效判定光源的方位?；谝陨系脑?，在二維動(dòng)畫作品中，由于實(shí)際作品需要借助大量的繪制圖像，若是再花費(fèi)大量時(shí)間考量光影再現(xiàn)的效果，就會(huì)出現(xiàn)“顧此失彼”的問題。也就導(dǎo)致照明效果僅僅只是被粗略的表達(dá)，卻并沒有得到全面的發(fā)揮。

在數(shù)字三維動(dòng)畫中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)不會(huì)出現(xiàn)上述難以抉擇的問題，尤其是在三維場(chǎng)景中，要添加照明效果，就要及時(shí)性的引入光源，并且保證虛擬存在符合光學(xué)法則。例如，在光學(xué)中，光沿直線傳播的理論非常關(guān)鍵，在三維動(dòng)畫中能有效將其反映出來，不僅僅能準(zhǔn)確的判定光源位置，也能建立景物投射出相應(yīng)的陰影，那些和光線不垂直的物體則會(huì)出現(xiàn)明顯的亮度衰退。這使得三維動(dòng)畫的光影分布效果更勝一籌。需要注意的是，已經(jīng)有很多三維程序開始利用光線在不同表面進(jìn)行反彈混合，真正推進(jìn)光線和模型之間的深度互動(dòng)，并且保證光學(xué)現(xiàn)象表達(dá)的完整性。

3數(shù)字三維動(dòng)畫視覺真實(shí)之視覺質(zhì)感

在對(duì)三維動(dòng)畫視覺真實(shí)感進(jìn)行研究的過程中，要針對(duì)具體問題展開深度分析和集中整合，確保信息視覺質(zhì)感得以全面體現(xiàn)和優(yōu)化?，F(xiàn)實(shí)世界是物質(zhì)世界，不同的事物由不同材料組成，視覺質(zhì)感則是融合了反射率、透明度、高光效果以及表面機(jī)理。若是利用繪畫很難有效且完整的表達(dá)出視覺質(zhì)感，其構(gòu)成因素的復(fù)雜性會(huì)對(duì)整體繪畫作品產(chǎn)生影響，畫家只能借助顏料的不同色彩和運(yùn)筆方式力度進(jìn)行調(diào)整。無論是哪種因素，對(duì)繪畫的觀察力和技巧都會(huì)提出更高的要求。

在數(shù)字三維動(dòng)畫中，借助虛擬材質(zhì)就能對(duì)整個(gè)畫面的質(zhì)感進(jìn)行有效的改良，其中，著色程序的研發(fā)和應(yīng)用一定程度上提高了三維動(dòng)畫的整體觀賞效果，實(shí)現(xiàn)了不同著色程序不同材質(zhì)類別的目的。值得一提的是，由于不同著色程序中基本屬性的差異，使得相應(yīng)的質(zhì)感效果也能更加多元化，有的能模擬金屬的特殊光澤、有的能模擬透明材料中的內(nèi)部折射等，且相關(guān)著色程序都具有參數(shù)化特征，能滿足多項(xiàng)目可調(diào)項(xiàng)目和貼圖通道并行的需求。當(dāng)設(shè)置參數(shù)更改后，就能有效呈現(xiàn)出不同效果，在數(shù)字模擬三維虛擬著色算法還原后，其虛擬材質(zhì)能借助再次渲染實(shí)現(xiàn)整體效果的優(yōu)化。

4數(shù)字三維動(dòng)畫視覺真實(shí)之運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)

動(dòng)畫最大的特征就是畫面的運(yùn)動(dòng)效果，相較于傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，利用數(shù)字三維動(dòng)畫具有非常大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第一，數(shù)字三維動(dòng)畫結(jié)構(gòu)中，基本的創(chuàng)作原理就是“關(guān)鍵幀插值”，不僅僅能有效壓縮成本，還能保證影像的幀率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的平滑和流暢。第二，在數(shù)字三維動(dòng)畫中，動(dòng)作調(diào)節(jié)能應(yīng)用更加科學(xué)的方式進(jìn)行傳遞和管理，能借助數(shù)學(xué)方式實(shí)現(xiàn)去量化和描述分析。第三，數(shù)字三維動(dòng)畫中，運(yùn)動(dòng)都是借助程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)完成的，保證物理真實(shí)性，實(shí)現(xiàn)整體效果和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的全面升級(jí)，甚至是布料變形、肌肉收縮、液體流動(dòng)等，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)定，軟件就能實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作。

5結(jié)束語

總而言之，在數(shù)字三維動(dòng)畫中，視覺真實(shí)感的意義和價(jià)值不容小覷，也正是由于其視覺真實(shí)感拉近了觀眾和影像因素之間的距離，在符合現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)線索收集效果的同時(shí)，一定程度上實(shí)現(xiàn)整體藝術(shù)效果的升級(jí)。