定格效果在三维动画平台中的设计与实现

蔡啸

摘要：

通过阐述定格动画的技术要点和影片特点，对比传统实拍动画技和三维动画软件的主要技术和生产环节来分析通过纯数字化手段生产定格动画的可能性和关键环节的技术难点。

关键词：定格动画；三维；数字化；角色

一、定格动画的特点和制作流程

定格动画是一种特殊的动画形式，与手绘动画、电脑动画共同构成了现代动画的三大门类。在定格动画的创作中，材料应用始终是影响影片效果的最大因素，我们熟悉的黏土、橡胶、硅胶、软陶，以及石膏、树脂黏土等都可以作为定格动画的主要材料。

定格动画的拍摄与传统动画完全一样：逐帧拍摄。用于电视片需要保证25帧/秒的帧率，而电影则是24帧/秒，通常这类逐帧拍摄的制作手法，使用一拍二的方法就可以保证动作的流畅度。目前行业内使用的拍摄环境都由云台、轨道、拍摄软件构成。摄像师在拍摄软件中控制动画轨道和摄像机，动画师配合分拍摄表调试动作，多人搭配逐步完成镜头的拍摄。在各镜头单独拍摄完毕后，将所有镜头统一导入后期软件中进行最后的剪辑。

因为以上制作技术要求，导致定格动画获得了特有的镜头感。通常因为需要微距拍摄或者利用镜头光圈弱化背景来增加场景层次，于是定格动画就有了一种类似移轴效果的视觉感受。角色的动作受材料的影响，在调试过程中会产生很多微妙的随机效果，这一点是传统二维手绘动画很难做到的，而卡通化、夸张化的角色设计也让影片整体增添了很多趣味。

二、在Maya中模仿定格效果

通过计算机三维动画软件来模拟定格动画的效果，在国内外开始有不少业内人士在尝试了，但还没有形成完整、成熟的行业规范。在制作环节中使用三维软件可以比传统的定格动画技术节省很多时间和物力成本，同时由于计算机文件是完全可逆，非线性的，有些镜头甚至可以在保留灯光、动画的基础上仅通过重新设计制作角色即可渲染出新的序列，极大提高了生产效率。

三维动画的制作平台中巨头云集，本文主要以Autodesk Maya的环境作为基础进行讨论。Maya中的摄像机比现实中的摄像机拥有更高的自由度，同时成本几乎为零，可以任意增加机位，任意控制镜头位移，实现在实拍中必须借助昂贵又复杂的拍摄轨道才能完成的镜头。Maya中的摄像机与现实中的摄像机拥有相同技术参数，一般常用有以下几种控制：

通过调整Focal Length参数来控制焦距（以毫米为单位测量），有效值范围为 2.5 到 3500，能够实现所有镜头效果。

通过调整Shutter Angle参数和渲染设置中的Motion blur参数来控制运动模糊效果。

通过调整F Stop和Depth Of Field参数来控制景深及曝光效果。

除此以外，Maya中的摄像机还有Clipping Plane、立体成像等传统相机无法控制的效果，性价比极高。

对于动画的控制，Maya中的技术主要分为绑定（Rig）和动画两部分。一般的三维角色绑定主要采用极为复杂的IK系统来完成，通过合理的运动力学分析和技术手段，实现“牵一发而动全身”的运动效果。而在定格动画中，角色的运动设计是通过简单的球关节来实现的，这就导致Maya中的绑定无需像一般三维角色那样设计复杂的IK系统，只需要给制作好的模型搭建合理的骨骼系统，靠骨骼系统自身的FK运动就可以非常准确地完成传统定格动画的所有动作效果。

动作的设计和调整可以通过Graph Editor和Dope Sheet来管理。Maya默认将在所有的动画关键帧中进行差值运算，这与定格动画是不符的，但是在Graph Editor中提供了很多种关键帧差值过渡的计算方法，其中Stop类型是一种步进的插值效果，与定格动画风格完全一样。而使用Graph Editor管理动作的另一大优势在于，可以将调整好的动作序列在时间上进行任意的延展和缩放，这都是传统定格技术无法比拟的。

另外Maya中强大的材质编辑功能和内置的Mental Ray渲染器可以实现照片级的渲染。这些都为在Maya中实现定格效果提供了强有力的技术手段。

三、后期制作的比较

传统定格动画的后期部分与影视行业无二致，均通过后期软件将拍摄中无法通过实景表现的内容合成到屏幕中，常用的技术有降噪、抠像、动作模糊、手工绘制特效和擦除支撑物等等。这一过程费时费力，同时由于拍摄的不可逆，很多镜头因为不符合后期部门的标准需要重新拍摄，影响整个影片的进度。

三维软件的后期合成其实并不算一个完全独立的环节，在制作过程中就已经为后期部分预留了调整空间，有些甚至由后期部门与动画部门直接同步进行，这样一来就比先拍摄后调整有效率得多。在材质和分层渲染的制作环节，可以使用三维软件中经常使用的RGB隔离技术将场景中的角色和道具陈设分开渲染，使用不同的Alpha通道，直接降低后期抠像的质量和时间成本。而实拍后期中的手绘特效和擦除支撑物问题则在三维领域根本不存在，无需为此分配工作时间。

实拍后期需要处理的最大问题还是相机曝光时产生的图像噪点，曝光产生的噪点可能由多种因素引起，如ISO的大小，感光芯片的质量等等。由于三维渲染没有客观条件的干预，理论上渲染出来的图片不会产生噪点，这样就比实拍节省了大量的时间。

四、结语

综上所述，通过三维动画平台来制作定格动画有着诸多优点，不但节省大量的时间，更能够保证镜头设计的精度，有利于控制画面质量。无论是技术支持、环节设计、成本控制，如今的三维动画平台都有足够的资源保证影片的完成。

【参考文献】

[1] Barry Purves ， 定格动画：创作要点与技法[M].杨艺，大连：大连理工大学出版社，2013

[2]余为政，冯文，动画笔记（简体中文版）[M]. 北京：京华出版社， 2010

[3]Eric Luhta.《How to Cheat in Maya 2010： Tools and Techniques for the Maya Animator 》[M].Focal Press，Pap/DVD， 2009

[4]邓永坚.Maya光与材质的视觉艺术（第4版）[M].北京：人民邮电出版社，2012

【作者单位：安阳工学院艺术设计学院】