基于虛幻引擎的3D動(dòng)畫創(chuàng)作研究與應(yīng)用

◎王泓賢

（吉林藝術(shù)學(xué)院 吉林 長春 130021）

虛幻引擎是一個(gè)游戲開發(fā)平臺，其主要目的是為游戲開發(fā)者提供可用到的核心技術(shù)、數(shù)據(jù)或是相應(yīng)的基礎(chǔ)支持，主要通過利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使體驗(yàn)者經(jīng)過必須的輸入輸出設(shè)備與虛擬環(huán)境中的實(shí)際目標(biāo)物進(jìn)行交互的發(fā)展引擎。3D動(dòng)畫和虛幻引擎之間是相互促進(jìn)的發(fā)展關(guān)系，虛幻引擎所涉及的技術(shù)集成性較高，具體包括計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)，還有人機(jī)交互技術(shù)與現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，是一種綜合性較強(qiáng)的集成技術(shù)，具有高級模擬系統(tǒng)。通過對其的應(yīng)用，不僅可以使3D動(dòng)畫技術(shù)得到較好的應(yīng)用與發(fā)展，值得注意的使虛幻引擎的發(fā)展同樣也離不開3D動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用支持。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)作為近年來所出現(xiàn)的一種高新前沿技術(shù)，在3D動(dòng)畫中的應(yīng)用范圍逐漸凸顯。下面針對虛幻與3D動(dòng)畫創(chuàng)作進(jìn)行分析。

一、虛幻引擎與3D動(dòng)畫技術(shù)的概念

（一）虛幻引擎

虛幻引擎是一個(gè)游戲開發(fā)平臺，其主要目的是為游戲開發(fā)者提供可用到的核心技術(shù)、數(shù)據(jù)或是相應(yīng)的基礎(chǔ)支持，主要通過利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使體驗(yàn)者經(jīng)過必須的輸入輸出設(shè)備與虛擬環(huán)境中的實(shí)際目標(biāo)物進(jìn)行交互的發(fā)展引擎。虛幻引擎下可產(chǎn)生的虛擬環(huán)境具體分為兩類：一類是既定的客觀世界，另外一類是虛構(gòu)世界。虛幻引擎主要是通過各類的輸入輸出設(shè)備最終實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境見的交互。具有以下特征：交互性、沉浸性和多感知性與自主性。在這一過程中，體驗(yàn)者和虛擬環(huán)境彼此之間的交互方式十分自然。

（二）3D動(dòng)畫技術(shù)

3D動(dòng)畫技術(shù)被稱為三維動(dòng)畫。其首先要通過一定的動(dòng)畫制圖軟件建立起一個(gè)相對逼真的虛擬場景，進(jìn)而在這一場景中根據(jù)不同對象的參數(shù)建立起需要的模型，在此基礎(chǔ)上按照相關(guān)的要求設(shè)定物體的整體運(yùn)動(dòng)軌跡與其他實(shí)際動(dòng)畫的參數(shù)，最后還要針對性地附上所需要使用的材料，采用一定的燈光作用形式將其呈現(xiàn)出來，最后進(jìn)行不同程度的渲染。完成所有的陳述步驟后，3D動(dòng)畫創(chuàng)作完成。它具有較高程度的真實(shí)性、可操作性與豐富性，質(zhì)感可見。

二、虛幻引擎和3D動(dòng)畫的關(guān)系

3D動(dòng)畫和虛幻引擎之間是相互促進(jìn)的發(fā)展關(guān)系，虛幻引擎所涉及的技術(shù)集成性較高，具體包括計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)，還有人機(jī)交互技術(shù)與現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，是一種綜合性較強(qiáng)的集成技術(shù)，具有高級模擬系統(tǒng)。虛幻引擎可實(shí)際應(yīng)用到3D動(dòng)畫技術(shù)中，通過對其的應(yīng)用，不僅可以使3D動(dòng)畫技術(shù)得到較好的應(yīng)用與發(fā)展，值得注意的使虛幻引擎的發(fā)展同樣也離不開3D動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用支持?？梢哉f，兩者相輔相成。

三、虛幻引擎下的3D動(dòng)畫創(chuàng)作技術(shù)的應(yīng)用

近年來，由于其自身所具有的出色的表現(xiàn)逐漸被應(yīng)用到影視和廣告等領(lǐng)域。其中，用游戲引擎所制作成的動(dòng)畫被稱作為引擎動(dòng)畫。其主要是結(jié)合一定的游戲引擎來加深實(shí)時(shí)渲染與修改能力開發(fā)，進(jìn)而展開具體的動(dòng)畫制作。從目前的發(fā)展來看，這是解決3D動(dòng)畫技術(shù)的實(shí)際生產(chǎn)效率的重要且有效途徑之一?？梢哉f，作為一個(gè)新的3D動(dòng)畫制作平臺，虛幻引擎還應(yīng)在流程與人才儲備上進(jìn)一步完善。其主要的制作流程是：在DCC里創(chuàng)建出完整的資產(chǎn)（可以是模型、動(dòng)畫或是模擬等），通過先進(jìn)的數(shù)字雕刻技術(shù)獲取相應(yīng)的動(dòng)畫角色模型、對其中的人物賦予一定的材質(zhì)，并對其進(jìn)行貼圖處理，在此基礎(chǔ)上給予角色一定的骨骼或是采用一定的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，建立一系列的骨骼動(dòng)畫，將這些設(shè)計(jì)導(dǎo)入到虛幻引擎中，進(jìn)而有針對性地搭建相應(yīng)場景，編寫實(shí)際材質(zhì)、燈光和素材等，建立一個(gè)循環(huán)，最后輸出整體流程。

可以說，整體的虛幻流程是一個(gè)相對的非線性的流程，可編輯性較高，對其他環(huán)節(jié)的影響也較小，其中較為常見的是燈光的編輯可以隨時(shí)修改與隨時(shí)輸出。通過引擎中的主要燈管系統(tǒng)，可以給虛幻場景賦予燈光，使整個(gè)動(dòng)畫的實(shí)際常見更為鮮活。

此外，虛幻引擎下的3D動(dòng)畫材質(zhì)也較為容易被修改，可以通過一定的網(wǎng)絡(luò)來具體建構(gòu)。其實(shí)際的材質(zhì)可由可視腳本的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)格、顏色、紋理貼圖等部分組成。每一個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)HLSL的代碼片段，最終實(shí)現(xiàn)美術(shù)人員所要求的表達(dá)效果。緊接著將模型導(dǎo)入到實(shí)際的引擎后，對其一一賦予材質(zhì)，并調(diào)整好材質(zhì)的參數(shù)，如常見的高光、反光等，達(dá)到更為接近現(xiàn)實(shí)的外觀效果。

世界上第一個(gè)采用虛幻引擎所制作的動(dòng)畫片《Zafari》。其實(shí)際的動(dòng)畫制作中采用的鏡頭數(shù)量相對較高，但是由于前期制作組過于擔(dān)心實(shí)際的渲染時(shí)間不夠，在整體的制作過程中多數(shù)采用傳統(tǒng)的制作流程來制作。從整體上來看，其所采用的整體照明與渲染流程相對縮短了時(shí)間。此外，其還將布局與布景時(shí)的燈光同時(shí)開發(fā)。也就是說一旦動(dòng)畫得到相應(yīng)的確認(rèn)，一個(gè)小時(shí)之后就可以得到較為完整的片段。

另外一個(gè)最為突出的表現(xiàn)實(shí)在國產(chǎn)動(dòng)畫片《地靈曲》，其主要采用劇游聯(lián)動(dòng)的一種形式，畫質(zhì)更為精良，無論是在動(dòng)畫的背景闡述、光影，還是人物形象或是線條等多方面的表現(xiàn)都十分出色。這是因?yàn)椤兜仂`曲》采用了一種較為不同的制作方式，其采用了虛幻引擎來制作，這是國內(nèi)動(dòng)畫片的首次嘗試。也就是說，在實(shí)際動(dòng)畫制作過程中，可以采用實(shí)時(shí)運(yùn)算的主要方式進(jìn)行整體的預(yù)覽。當(dāng)實(shí)際內(nèi)容需要調(diào)整時(shí)，可在虛幻引擎中進(jìn)行針對性的調(diào)整?？梢哉f通過利用虛幻引擎不僅可以擁有更為精良的畫面，同時(shí)還可以節(jié)約一定的成本。

值得注意的是，通過使用虛幻引擎，《地靈曲》具體的鏡頭運(yùn)用上也凸顯出其應(yīng)有的特色。制作人在動(dòng)畫制作中鏡頭的應(yīng)用上較為大膽，突破傳統(tǒng)的局限，通過推拉搖移等方式，讓觀眾看得十分過癮。傳統(tǒng)的國產(chǎn)動(dòng)畫中鏡頭都是事先在分鏡階段已經(jīng)設(shè)計(jì)好的，如果后期的效果表現(xiàn)不突出也不能進(jìn)行修改，而在《地靈曲》中引用了虛幻引擎，不僅提高了制作效率，同時(shí)還提高了可修改性。這是因?yàn)樘摶靡娌粌H為制作者提供了更多的嘗試與調(diào)整，同時(shí)還給制作者更多的表達(dá)自己的空間，更為觀眾帶來了強(qiáng)烈的豐富體驗(yàn)。

四、基于虛幻引擎的3D動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展前景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛幻引擎的3D動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展越來越受到社會的關(guān)注，這使得越來越多的制作人在制作3D動(dòng)畫技術(shù)中加以應(yīng)用虛幻引擎，3D動(dòng)畫技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)、虛幻引擎相互配合，不斷豐富動(dòng)畫畫面，強(qiáng)化理論和實(shí)踐間的結(jié)合。正如《地靈曲》的出現(xiàn)顯示了國內(nèi)動(dòng)畫制作的發(fā)展一樣，相信今后會有越來越多的虛幻引擎的動(dòng)畫片的出現(xiàn)。