三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域的發(fā)展研究

王羽眾 王曉燕

摘要：隨著動畫類型與游戲形式的快速發(fā)展，三維建模技術(shù)成為影視動畫領(lǐng)域中極其重要的一部分，伴隨著技術(shù)革新，由傳統(tǒng)二維技術(shù)制作的作品已不能滿足人們的視覺需求，必須通過新技術(shù)才能順應(yīng)社會發(fā)展潮流，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)如今，三維建模技術(shù)應(yīng)用廣泛，在建筑，科研，動畫，游戲中均有涉獵。但最主要的還是囊括在影視動畫領(lǐng)域中。本文主要分析了三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域中的發(fā)展史，在影視動畫領(lǐng)域中的表現(xiàn)形式，以及未來三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：三維建模技術(shù);影視動畫領(lǐng)域;發(fā)展史;表現(xiàn)形式;發(fā)展

一、三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域的發(fā)展史

（一）20世紀(jì)60年代時期的三維建模技術(shù)：萌芽與起步時期

此時期三維建模技術(shù)處于萌芽與起步階段，人們發(fā)現(xiàn)三維實(shí)體可以由線框與多邊形構(gòu)造出來，這樣的模型被稱為線框模型。線框模型和人體骨骼十分相似。但此時期三維建模技術(shù)較不完善，故還未用作影視動畫技術(shù)。

（二）20世紀(jì)80年代時期的三維建模技術(shù)：探索與嘗試時期

三維建模技術(shù)開始應(yīng)用在影視動畫領(lǐng)域始于20世紀(jì)80年代早期，由于當(dāng)時微型計(jì)算機(jī)發(fā)展較晚，所以三維動畫的制作大都在大型工作站上完成。80年代后期，計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)得到發(fā)展，日趨先進(jìn)。

（三）20世紀(jì)90年代至今的三維建模技術(shù)：發(fā)展與創(chuàng)新時期

1994年，Microsoft公司正式推出Windows操作系統(tǒng)，大型工作站中的三維建模軟件Softimage被移植至小型PC機(jī)中，1995年，Microsoft公司又推出了Windows95操作系統(tǒng)，三維動畫軟件3DS得到升級。

1995年11月22日，由迪士尼公司發(fā)行的三維動畫影片《玩具總動員》上映，這部由純?nèi)S動畫技術(shù)制作的影片獲得巨大成功，并在全世界引起轟動。自此，三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域得到重視并廣泛應(yīng)用。

二、三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

（一）三維建模技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)（AR）中的發(fā)展趨勢

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漸漸崛起，三維建模技術(shù)更是與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相輔相成，二者是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的最廣泛課題。概括的說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供硬件支持，三維建模技術(shù)提供軟件支持。在今后的影視動畫領(lǐng)域中，將出現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維建模技術(shù)相結(jié)合的情況。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟度已經(jīng)到達(dá)市場爆發(fā)的臨界點(diǎn)，消費(fèi)級產(chǎn)品將會產(chǎn)生，客戶與使用者對視覺方面要求更高。將有更多不同類型的公司加入市場，如：智能終端生產(chǎn)廠商，互聯(lián)網(wǎng)大型企業(yè)，電影公司，游戲公司等。這就對三維建模技術(shù)提出了一個更高的要求：即與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好的兼容，配合，并強(qiáng)化三維設(shè)計(jì)二次研發(fā)工作，優(yōu)化軟件綜合性能，使產(chǎn)品品質(zhì)得到大幅度提高，最終創(chuàng)造出令人滿意的成果。

（二）三維建模技術(shù)在現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)（AR）中的發(fā)展趨勢

除虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）外，現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)（AR）也與未來的三維建模技術(shù)息息相關(guān)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包含多媒體技術(shù)、三維建模技術(shù)等。但起核心與主導(dǎo)作用的仍是三維建模技術(shù)。目前，現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)主要應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、古跡復(fù)原與數(shù)字化文化遺產(chǎn)保護(hù)、娛樂與游戲等領(lǐng)域。三維建模技術(shù)在其中發(fā)揮的作用，就是通過建模提供場景與環(huán)境支持，使得開發(fā)者或使用者能夠借助AR技術(shù)，順利解決難題。例如在醫(yī)療領(lǐng)域中，醫(yī)生可以利用三維掃描儀塑造出病變器官的三維模型，再利用現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，即可輕易進(jìn)行手術(shù)部位的精確定位。在古跡復(fù)原方面，三維建模技術(shù)的作用更為重要。通過三維建模技術(shù)塑造出古跡模型，參觀者的視覺體驗(yàn)可能并不深刻。但若與現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)相結(jié)合，可以使得模型更為逼真精致，從而制造出令人震撼的視覺觀感。

三、三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域的表現(xiàn)形式

三維建模技術(shù)在影視動畫領(lǐng)域中的表現(xiàn)形式較多，可大致分為以下兩類：

（一）人物建模

人物建模是三維動畫中非常重要的一部分，人物模型構(gòu)造的精細(xì)程度直接決定了一部影片質(zhì)量的好壞。在人物建模中，最先需要確定的就是角色性格的基調(diào)。并加以挖掘與突出，通過將角色性格外觀化，給觀眾以強(qiáng)烈的視覺情感沖擊。在影視動畫領(lǐng)域中，通常采用“先人物，后場景”的設(shè)計(jì)原則。人物建模大都由以下軟件完成：AutoCAD、Wings3D、3DStudioMax、Maya、Cinema4D等。

以三維建模軟件Maya為例，在進(jìn)行人物建模時，最先需要確定的就是人物形象的特征。能夠抓住明顯突出的特點(diǎn)，模型就會讓觀眾易于理解。在Maya中，我們可以把每一個人物模型都看作是由多邊形的點(diǎn)、線、面這三個基本元素構(gòu)成的。

人物建模中，頭與身體大多都是從一個簡單的幾何體塑造而來。通過添加循環(huán)邊，擠壓，擠出等操作，模型變得越來越細(xì)致，最終形成人物模型。在Maya中，要學(xué)會根據(jù)實(shí)際情況選擇需要使用的幾何體。此外，由于角色建模在外形上看起來應(yīng)當(dāng)是有生命的，所以在進(jìn)行人物建模時，塑造的模型也應(yīng)符合人體結(jié)構(gòu)特征。人體能達(dá)到平衡的基本要求，角色的身體比例都是應(yīng)該注意的點(diǎn)。

此外，在人物建模中，當(dāng)多邊形統(tǒng)一為四邊形面時，盡量減少三角形面的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)三角形面可通過加線變?yōu)樗倪呅蚊妗?/p>

（二）場景建模

場景建模在影視動畫領(lǐng)域中也是非常重要的一部分，場景的主要作用是烘托氣氛，營造故事情節(jié)所需的環(huán)境，并與人物模型相結(jié)合。在場景建模中主要應(yīng)用多邊形建模、面片建模、NURBS建模。

場景模型中，主要由物體模型、燈光、材質(zhì)等構(gòu)成。物體模型的構(gòu)造與人物建模差別不大，此處不再詳細(xì)敘述。但場景建模中需要特別注意的是燈光。例如在Maya軟件中，主要提供了八種燈光，我們要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的燈光，打光的好壞直接決定了影片的氣氛。在實(shí)際操作中我們可以利用三點(diǎn)布光來進(jìn)行燈光的擺放。

材質(zhì)也是場景建模組成的重要一環(huán)。材質(zhì)繪制的精致與否直接決定模型的外觀，給人的視覺感覺。在實(shí)際操作中可以通過三維建模軟件自帶的材質(zhì)編輯器繪制材質(zhì)，圖像處理軟件同樣可用于繪制材質(zhì)。

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