三渲二技術(shù)在動(dòng)畫制作中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

萬 俊

一、三渲二技術(shù)概述

卡通渲染風(fēng)格是一種重要的三維動(dòng)畫表現(xiàn)形式。它被廣泛運(yùn)用于電影、廣告、游戲等領(lǐng)域。它在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式上與二維單線平涂動(dòng)畫大相徑庭，但是在視覺形式上與后者保持高度一致。在技術(shù)上，它主要依托卡通渲染（Cel-shading）技術(shù)——一種非真實(shí)感三位渲染技術(shù)；在藝術(shù)上，其目的是使三維圖像呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)單線平涂動(dòng)畫類似的畫面效果——即“勾勒線條，然后在線條圍成的區(qū)域內(nèi)填色”的畫面效果。[1]卡通渲染風(fēng)格在中國習(xí)慣被業(yè)內(nèi)人士稱為三渲二。

二、經(jīng)典動(dòng)畫作品中三渲二技術(shù)的應(yīng)用

由于應(yīng)用三渲二技術(shù)的動(dòng)畫作品非常多， 所以在這里，我僅以幾部著名的動(dòng)畫作品舉例說明。三渲二動(dòng)畫最初興起是在2013-2014年，日本的株式會(huì)社三次元和Polygon Pictures這兩家公司，算是最早吃螃蟹的人，是應(yīng)用三渲二技術(shù)的先驅(qū)。代表作有《寶石之國》《高分少女》《正解的卡多》等等。

《蜘蛛俠：平行宇宙》是一部2018年上映的美國電腦動(dòng)畫電影，該片獲得第91屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳動(dòng)畫長片。索尼哥倫比亞影業(yè)敢于創(chuàng)新的精神，以及動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大的想象力和技術(shù)實(shí)力，是《蜘蛛俠：平行宇宙》取得耀眼成績的關(guān)鍵所在。影片主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)大膽突破、敢于革新，將漫畫形式巧妙自然地融于動(dòng)畫中，極大拓展了傳統(tǒng)動(dòng)畫電影的邊界，以天馬行空的想象力大幅增強(qiáng)了電影的視覺沖擊力和情緒渲染力。片中漫畫形式的輪廓線條、分格、角色運(yùn)動(dòng)、字幕卡等元素讓觀眾感受到前所未有的視覺震撼。索尼哥倫比亞影業(yè)這次突破性的成功嘗試，不僅為動(dòng)畫電影的創(chuàng)作提供了新思路，更為好萊塢動(dòng)畫電影質(zhì)量樹立了新的制作標(biāo)桿。

三、三渲二的制作流程和方法

三渲二的制作流程大致是：先創(chuàng)建三維角色模型、道具、場景模型，然后創(chuàng)建燈光和照明環(huán)境。分別設(shè)置樣條材質(zhì)、陰影材質(zhì)，最后是渲染測試。三渲二的制作方法，這里分別以兩款主流的三維動(dòng)畫制作軟件Cinema 4D R19和Maya 2019來講解。

在Cinema 4D中，實(shí)現(xiàn)卡通材質(zhì)效果有四種方法：1.渲染設(shè)置（Render Settings）中的素描卡通（Sketch and Toon），在渲染器中調(diào)節(jié)參數(shù) 2.素描材質(zhì)（Sketch Mat），主要是控制邊線的粗細(xì)和顏色3.卡通著色器（Cel）4.素描標(biāo)簽（Sketch Tags）

要想實(shí)現(xiàn)卡通材質(zhì)的最佳效果，建議大家創(chuàng)建聚光燈（Spot Light）或者使用遠(yuǎn)光燈（Infinite Light），作為主要的照明手段，其次是要在燈光屬性中選擇光線跟蹤投影（Raytraced）。在渲染設(shè)置（Render Settings）中點(diǎn)擊效果（Effect），然后勾選素描卡通（Sketch and Toon）選項(xiàng)之后，Cinema 4D自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)素描材質(zhì)（Sketch Mat），這時(shí)候點(diǎn)擊渲染（Render View），即可看到卡通材質(zhì)的描邊效果和默認(rèn)的卡通光影效果。

卡通著色器的用法：創(chuàng)建Cinema 4默認(rèn)材質(zhì)（Mat），雙擊材質(zhì)（Mat），打開材質(zhì)編輯器（Material Editor），打開發(fā)光（Luminance），關(guān)閉其他選項(xiàng)。點(diǎn)擊紋理（Texture）——素描與卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel） 。如果想讓卡通材質(zhì)的光影隨著燈光的角度而改變，那么我們需要在渲染設(shè)置（Render Settings），素描卡通（Sketch and Toon）中的著色（Shading）選項(xiàng)下，關(guān)閉背景（Background）和對(duì)象（Object），然后新建一個(gè)材質(zhì)球（Mat），只勾選發(fā)光（Luminance）選項(xiàng)，關(guān)閉其他選項(xiàng)。設(shè)置好材質(zhì)的基本顏色后，接著點(diǎn)擊紋理（Texture）右邊的三角形——素描與卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel），點(diǎn)擊紋理顏色（Shader），在著色器屬性（Shader Properties）下，關(guān)閉攝像機(jī)，勾選燈光和投影，這樣才能正常接收陰影，并且模型表面的卡通材質(zhì)光影可以隨著燈光照明的角度發(fā)生變化。

卡通著色器和貼圖混合，實(shí)現(xiàn)三渲二效果的制作方法：創(chuàng)建一盞遠(yuǎn)光燈（Infinite Light），燈光陰影選擇光線追蹤強(qiáng)烈（Raytraced Hard）， 創(chuàng)建一個(gè)Cinema 4默認(rèn)材質(zhì)（Mat），雙擊材質(zhì)，打開材質(zhì)編輯器（Material Editor），只勾選發(fā)光選項(xiàng)（Luminance），關(guān)閉其他選項(xiàng)。設(shè)置好材質(zhì)的基本顏色后，接著點(diǎn)擊材質(zhì)的紋理（Texture）——素描與卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel），點(diǎn)擊紋理顏色，在著色器屬性（Shader Properties）下，關(guān)閉攝像機(jī)，勾選燈光和投影。返后發(fā)光屬性，點(diǎn)擊紋理（Texture）右邊的三角形，點(diǎn)擊圖層（Layer）。 點(diǎn)擊顏色（Image），導(dǎo)入貼圖，將卡通材質(zhì)放在第一層，貼圖放在第二層，圖層模式改為正片疊底（Multiply）。調(diào)節(jié)卡通材質(zhì)的顏色，投影設(shè)置為黑色，漫射左邊的顏色是暗部，右邊顏色是高光。如果覺得高光的顏色不夠亮，可以復(fù)制卡通圖層，將其放在第一層，把圖層疊加模式改為屏幕，這樣可以單獨(dú)調(diào)整高光的顏色，增強(qiáng)高光的亮度。通過以上的操作，合理調(diào)整光影的顏色分布，這就是在Cinema 4中，將卡通著色器和貼圖混合起來，并實(shí)現(xiàn)三渲二的效果的方法。

素描標(biāo)簽的使用方法：點(diǎn)擊標(biāo)簽，右鍵點(diǎn)擊模型名稱，點(diǎn)擊草繪標(biāo)簽——素描樣式 素描渲染，素描標(biāo)簽常用于制作頭發(fā)的邊線效果。在MAYA 2019中制作三渲二卡通材質(zhì)的方法：先打開Arnod渲染器的渲染設(shè)置，然后將Filter Type選擇contour卡通。創(chuàng)建aiToon材質(zhì)，添加到模型上。然后打開aiToon材質(zhì)屬性，在base屬性的Color導(dǎo)入貼圖，然后在Tonemap創(chuàng)建Ramp，類型設(shè)為U，平滑過渡，將漸變顏色從左到右設(shè)置為深色、亮色，這樣就能在模型上產(chǎn)生三渲二的卡通效果。

四、三渲二技術(shù)的優(yōu)勢和缺點(diǎn)

為什么那么多公司去做卡通渲染，當(dāng)然是三渲二技術(shù)存在很多優(yōu)勢。繪畫需要一定的藝術(shù)天賦和個(gè)人長年堅(jiān)持刻苦練習(xí)繪畫的基本功，所以要掌握繪畫技能，不是短期能實(shí)現(xiàn)的。而且并不是所有人都適合畫畫，所以日本動(dòng)畫職業(yè)缺口最大的永遠(yuǎn)是畫畫的人，相比手繪動(dòng)畫，學(xué)習(xí)三維動(dòng)畫制作就沒有繪畫那么高的門檻，學(xué)習(xí)成本相對(duì)低一些，只要掌握了固定的制作流程就能夠制作基本的動(dòng)畫。

《蜘蛛俠：平行宇宙》將漫畫形式巧妙自然地融于動(dòng)畫中

三渲二技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)如下：1、素材可重復(fù)利用性高。以三維技術(shù)為主制作動(dòng)畫，前期建模很麻煩而且花錢，一旦進(jìn)入中期制作，成本就開始降低，從動(dòng)畫片的第一集到最后一集都可以用同一個(gè)角色模型，并且不同的動(dòng)畫作品也有部分模型和制作經(jīng)驗(yàn)通用，很多外形差距不大的動(dòng)漫角色，可以繼續(xù)沿用上一部動(dòng)畫中的工程素材，這樣越做越省錢。2、管理成本低，日本手繪二維動(dòng)畫，絕大多數(shù)是無法靠公司內(nèi)的有限人手制作完一部動(dòng)畫的，所以得發(fā)外包來幫忙制作，一旦外包的話，就有無限的不確定性，比如外包項(xiàng)目做得不好，或者沒按時(shí)間上交，都會(huì)影響動(dòng)畫的質(zhì)量，而且交流、運(yùn)輸、管理都是成本，所以CG動(dòng)畫公司人員大多數(shù)都在公司內(nèi)工作，這樣非常方便管理與交流。3、手繪二維動(dòng)畫的瓶頸和產(chǎn)能問題，手繪二維動(dòng)畫也達(dá)到了一定的瓶頸，比如日本手繪動(dòng)畫多年來幾乎是在原地踏步，畫面上的提升很多是來源于前期演出或者后期攝影的技術(shù)進(jìn)步，所以從宏觀角度來說發(fā)展新技術(shù)也是非常必要的，日本動(dòng)漫市場供不應(yīng)求，競爭激烈，作為投資方也需要提高動(dòng)畫的制作效率，盡快制作完一部動(dòng)畫。二維、三維這兩種動(dòng)畫各種都達(dá)到了發(fā)展的瓶頸，因此多一條三渲二卡通渲染動(dòng)畫的途徑，提高動(dòng)畫的制作效率，對(duì)投資方也是有利無弊的。

當(dāng)然三渲二卡通渲染動(dòng)畫并不是十全十美的，最明顯的缺點(diǎn)，就是觀眾覺得利用三渲二技術(shù)制作的人物角色，動(dòng)作看起來不夠生動(dòng)，運(yùn)動(dòng)起來動(dòng)作不夠流暢，角色的表現(xiàn)力沒有純手繪角色那么豐富。比如某些動(dòng)畫中的導(dǎo)彈追尾特效和復(fù)雜多變的大場景中，三維技術(shù)比二維更容易制作出效果。還有制作機(jī)械合體、變形之類的鏡頭也是3D技術(shù)的優(yōu)勢，手繪處理背景和角色裝備解除的部分往往容易出問題。而且如果三渲二技術(shù)使用不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致人物角色出現(xiàn)動(dòng)作呆板、僵硬的卡頓效果。所以每部日本卡通渲染動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)里，都有大量的傳統(tǒng)二維手繪人員，比如《寶石之國》很多重要的鏡頭，都先讓原畫師畫一遍，再根據(jù)原畫做出3D模型和動(dòng)畫，這樣最終的效果和手繪出來的效果差不多，三渲二技術(shù)離不開傳統(tǒng)二維手繪動(dòng)畫師的協(xié)助?？傊ㄍㄤ秩倦m然具有大量的優(yōu)勢，但是也難以取代手繪動(dòng)畫的存在。

五、結(jié)論

應(yīng)該如何在動(dòng)畫制作中更好地應(yīng)用三渲二技術(shù)？首先，要注意在應(yīng)用三渲二技術(shù)上容易出現(xiàn)問題的地方，在人物動(dòng)作設(shè)計(jì)、場景制作的細(xì)節(jié)上，更加注重合理地運(yùn)用三渲二技術(shù)，將三渲二技術(shù)與二維手繪相結(jié)合，制作出完美的動(dòng)畫作品。其次，是要重視前期的創(chuàng)作，高分動(dòng)畫通常都有一個(gè)精彩的故事。一個(gè)好的創(chuàng)意也是非常重要的，例如《蜘蛛俠：平行宇宙》的影片主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)大膽突破、敢于革新，將漫畫形式巧妙自然地融于動(dòng)畫中，極大拓展了傳統(tǒng)動(dòng)畫電影的邊界，以天馬行空的想象力大幅增強(qiáng)了電影的視覺沖擊力和情緒渲染力。所以我們應(yīng)該花更多的時(shí)間在動(dòng)畫前期的創(chuàng)作階段。最后，盡可能地規(guī)避三渲二技術(shù)的短板，如果使用三渲二技術(shù)依舊會(huì)出現(xiàn)一些不理想的效果，那么不妨換個(gè)思路，比如將那段鏡頭全部用二維手繪動(dòng)畫來表現(xiàn)，通過巧妙的設(shè)計(jì)，也許會(huì)有意想不到的觀影體驗(yàn)。

注釋：

[1] 聶欣如. 動(dòng)畫概論[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2008：58。