三维动画与实景结合影视作品研究

摘要：三维动画是利用软件在电脑中构建一个虚拟世界来进行模拟动画的方式，是当今电脑时代中视觉艺术创作的主要活动之一。而三维动画与实景结合的技术，是以三维动画角色为中介，让虚拟的动画角色走进现实生活亦或者是让真实的人物走进虚拟世界，巧妙的把虚拟世界和现实世界连接在一起，使动画作品具有更加震撼的视觉体验和心灵感受。本文主要分为两大部分，第一部分是对三维动画与实景结合技术的发展以及对三维动画与实景结合技术的核心要素进行了研究分析；第二部分详细介绍了毕业作品《FLEE》的创作过程，重点介绍短片中三维角色与实景相结合的实现方式，同时对创作过程中所遇到的困难以及解决办法加以归纳总结。

关键词：三维动画；实景；结合

传统的动画技术与计算机技术的结合，创就了三维动画。1977年《星球大战》炫目的效果和奇异的空间展现，让三维动画技术首次亮相。随着电脑硬件和技术的发展，三维动画走上了迅猛的发展道路，同时三维动画与实景的结合技术也快速发展起来，它把虚拟世界和现实世界连接在一起，给观众带来别具一格的视觉享受。1946年，迪士尼的《南方之歌SongoftheSouth》就开始尝试着把动画与真人结合。而1971年出品的《奇妙飞床》用独特的光影技术成功将真人与动画角色融合在一起，从此之后掀起了动画与实景结合的影片热潮。随后动画与实景结合的影片接踵而至，其中比较著名的有《谁陷害了兔子罗杰》、《空中大灌篮》和《华纳巨星总动员》等等。

一、国内外三维动画与实景结合技术的发展历程

立体空间中三维动画与实景结合比较与平面空间中二维动画与实景结合显得更加困难复杂。1991年上映的电影《终结者2：审判日》，成功塑造了首个全三维人物角色，并将三维动画与实景完美结合，标志着动画与实景结合技术上的一大突破。之后，这种类型的电影吸引了无数观众的眼球，越来越多三维动画与实景结合的影片浮出水面。比如《精灵鼠小弟》（1999年出品）、《蓝精灵》（2010年出品）、《变形金刚》）（2007年出品）、《侏罗纪公园》《阿凡达》（2009年出品）和《指环王》等等。其中特别是《阿凡达》创下了全球票房的奇迹，更带来了3D特效时代的来临，也象征着三维动画与实景相结合技术的再次创新。《阿凡达》影片中的美景源自张家界，电影中的纳威族人和各种怪兽都是电脑虚拟的。片中所用的三维动画与实景结合技术，不仅表现在人物动作上，更为突出的是面部表情上，在技术上使用表情捕捉技术，让演员可以不动声色的利用三维角色表达出全部感情信息，让三维动画与实景结合技术完美的走进现实生活。《奇幻森林》是迪士尼影片公司2016年出品的一部动画大片，整个影片都是在影棚里拍摄而成，气势磅礴的森林，各种动物的面部表情、肢体动作都是由三维动画制作而成，里面唯一真实存在的是小男孩毛克利。动画与实景结合的作品在国内的发展还是要滞后欧美，不过也不乏好的作品，中国传媒大学出品曾入选文化部“国家动漫精品工程”的《功夫兔与菜包狗》、广州美术学院2010毕业作品《小胖妞》、优酷及北京互象动画有限公司共同出品的系列都市情感剧《泡芙小姐》以及《花儿与少年》片头等等，这些都是二维动画与实景拍摄相结合的作品。而三维与实景结合的作品，有《老夫子2001》（2001年出品）、《长江7号》（2008年出品）、《长城》（2016年出品》，再例如今年火爆的电视剧《三生三世十里桃花》，里面有很多三维制作的场景和角色（狐狸、龙、鸟等等），还有一些是CG动画爱好者自己做的小短片，比如优酷达人“神奇的老皮”的创意短片，完美动力宣传片《实拍炮灰兔》等等。《长江七号》是我国三维动画与实景结合技术发展的见证，整个片子中有三分之二运用了CG技术。刚上映时，在国内引起了很大的轰动，特别是片中的“七仔”，它是一个电脑虚拟的小狗，“高兴，生气，伤心，看到美女，家里着火，中了，全家死光，考试一百分……”每一个动作都逼真至极。但如果严格来讲，“七仔”这个虚拟人物，在与实景结合上在有些细节上还不够完美，特别是真人和“七仔”互动的时候，总让人感觉到不真实。这部片子可以说在技术上相当出色，但还不能与欧美相类似的片子相提并论。国内三维动画与实景相结合的片子还是较少，一方面是由于技术的差距，另一方面更是因为三维动画与实景结合影片的制作成本高，耗时长的原因，导致这类影片凤毛麟角。但是我国还是有很多CG爱好者在坚持探索和研究，随着我国影视制作技术的进步以及与国际相接轨程度的提高，相信这类影视作品会越来越多，技术水平也会越来越精良，电影《长城》就是一个很好的证明。

二、三维与实景结合技术的核心要素

1.摄像机运动轨迹反求技术的应用。摄影机运动轨迹反求技术是通过对画面中像素的明度、饱和度、色相三大要素进行运动轨迹的分析，推算出该画面在实际拍摄时摄影机运动的变化轨迹，并将该变化轨迹导入三维动画软件中的技术。之所以在三维动画与实景结合研究中，选择摄像机运动轨迹反求技术的应用。是因为摄像机反求技术与传统的跟踪技术比较，有着跟踪精度高、操作简单、自动解算能力强、自在建立三维空间体系、批处理等优点。这一技术在动态影像与三维软件渲染的图像之间的融合建立了很好的桥梁。在获得这些轨迹参数后，在三维动画软件中加入一个与实拍环境下摄影机运动相匹配的虚拟摄影机，然后在三维软件中创建出合成用的3D物体或背景，得到运动匹配的图像。工作流程如下：在摄影机轨迹反求技术应用中，要特别注意拍摄时候的帧率、画面分辨率大小、场序、像素、视频文件格式等几个重要因素。这些细节的失误都会对最后短片的画面效果造成巨大的影响。还要保证拍摄画面的曝光度和光源一致，避免在短片合成的时候出现严重的色调偏差。2.三维动画角色的运动与实景拍摄的画面相符。实景拍摄的画面中，各个画面中都有镜头的景深变化。在摄像机运动的过程中，画面会出现运动模糊和景象的层次。在三维动画与实景结合的制作过程中，因此要对拍摄素材进行画面分析，记录不同镜头中每一个画面出现的不同景深效果和色彩变化。在短片的后期处理阶段，要根据开始记录的画面信息对动画人物赋予同样的环境因素，让三维动画人物完全地和实景拍摄的画面融入到一起，从而给观众一种三维人物和实景是同一摄像机拍摄的真实感。3.虚拟光源的确定。在实景拍摄的画面中，周围的光源会对画面中的物体产生不一样的色调变化和投影。在后期合成镜头时，三维人物和实拍场景应该处在同样的光源下，这类光源包括直射光、散射光、室内光等；光的方向是逆光、顺光、顶光等，光的强度大小，光的色温是温暖的早晨还是阴冷的雨天，还是正值日悬中天，或者月色朦胧。三维动画人物的色彩色调也要统一起来。以上因素任何一个不协调都会使观众产生感官上的混乱和错觉，感觉画面不协调，三维人物和实拍场景格格不入，从而破环了画面的完整气氛。在三维动画人物与实景结合的时候，首先就要在三维软件中对实景拍摄画面进行主光源的模拟，保证三维动画角色与实景拍摄画面中物体的光源信息一致。在主光源之外，还有一些环境的影响，这就需要在后期处理阶段对画面进行更加细致的处理。三、三维动画与实景结合技术的未来发展趋势三维动画在国际上的发展已趋向成熟，在国际市场的发展中已经形成了一条比较成熟的产业链条，具有很好的发展前景。三维动画国际市场主要以欧美西方发达国家为主，把持着先进的核心终端技术，控制着整个三维动画市场的发展。但是三维动画技术的开发与市场竞争也相当激烈，争抢着三维动画产业的核心技术研发与开发权。三维动画的发展，实现了飞跃式发展的姿态，具有十分客观的广阔发展前景。而三维动画与实景结合的技术因《阿凡达》的诞生，而开创了影视动画新的纪元，他的制作技术将会被众多公司模仿学习，甚至与超越。三维动画与实景结合给观众带来的强烈视觉感官更是奠定了三维动画与实景结合这一技术的发展趋势。相信在不久，我们会看到越来越多这样的电影和作品，它将成为动画行业独具一格的旗帜。我国是世界人口最多的国家，儿童人口数占总人口数的35%，而儿童对动画产品情有独钟，可以说国内的动画产业市场还是有着很大的空间。无论是实实在在的动画玩具，还是电视屏幕里的动画片，对儿童甚至是青少年阶段的朋友都具有极大的吸引力。当前我国正处在社会主义建设时期，经济的腾飞和知识科技的迅猛发展给各行各业的市场发展带来了前所未有的契机。而且动画行业飞速的发展，它的周边行业——影视、动漫游戏和相关儿童游戏产品的研发都起着巨大的经济连锁作用。相对于动画产业可以带来的经济效益分析，我国的政策响应也极为重要。所以说三维动画在我国发展有着良好的基础条件和发展空间，加快中国市场的经济发展，同时带来巨大的经济效益。同时国家政策对动画产业的支持，更是让三维动画的发展如鱼得水。对于三维动画与实景结合的技术，更需要我们去学习、借鉴，努力研制创新自己的核心技术，从而让中国的三维动画走向国际的舞台。

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作者:徐菊红 刘梦妮 单位:武汉工程大学