关于计算机图形在电影领域的发展及应用

华腾芳

摘要：现代社会，科学技术发展迅猛，与计算机相关的技术也得到了前所未有的发展。与之相关的计算机图形技术也成为一个新的发展亮点。近年来，计算机图形技术在影视动画中的应用日益普遍。文章结合现阶段计算机图形技术在影视动画中的应用现状，对其应用前景和面临的挑战做了详细的分析，并在这个基础之上，对解决这些挑战提供了相应的解决措施，以供参考。

关键词：计算机图形；电影领域；发展；应用

中图分类号：TP18 文献標识码：A 文章编号：1009-3044（2017）36-0185-02

现代社会，科学技术发展迅猛，与计算机相关的技术也得到了前所未有的发展。计算机图形就是一个很好的例子。可以说，计算机图形作为信息技术发展的产物，在现代社会的各个方面得到了前所未有的应用。近几年，随着人们对于文化需求的不断加大，电影业的发展如日中天，在电影行业竞争日益激烈的市场环境中，要想得到观众的认可，并且取得良好的票房成绩，其除了要有良好的故事情节以外，还应该能够为观众提供良好的视觉效果。随着计算机图形技术的发展和日渐成熟，其在电影行业的应用得到了广大观众和业内人士的认可。从电影的种类来细分的话，计算机图形在影视动画领域方面的应用更加的广泛。

1 影视动画方面计算机图形的应用

众所周知，影视动画是通过对多个连续的画面进行播放的一种影视画面。从实质上来讲，他的原理和大众的电影以及电视剧都是一样的，在国际上，我们通常把这种运用计算机技术进行视觉上设计和生产的领域统称为CG。这种技术最开始在美国诞生，并在随后的一段时期内，开始向世界各地开始传播。尤其是1975年开始举办的计算机图形艺术联合展览会更是极大推动了这一技术在影视动画中的应用。截止到目前，CG动画已经深入到了影视制作的方方面面，仅仅是这项技术，其就给美国的经济发展带来了几千亿的社会经济效益。在美国，CG技术已经形成了一个蓬勃发展的产业，对当地经济和文化的发展产生了深刻的影响。具体的来说，CG 动画就是运用电脑来对动画进行制作。具体到实际的运用情况来看的话，我们可以运用对比的手法来观察计算机图形技术在影视动画方面的应用，以《终结者2》和《阿凡达》为例，如果我们用对比的眼光来观察这两部影片的话，可以直观地感受到计算机图像处理技术的发展，这种变可以称得上是飞跃式的发展。可以说，CG 在一定程度上代表了电影行业发展的一种趋势。从全球的范围来看的话，第一部全部用计算机来完成的动画是《玩具总动员》，这也是数字技术在电影业运用中的一个典范。后来，美国又推出了电影《魔兽世界》，整个电影画面精美，气势磅礴，再加上引人入胜的故事情节，给观众带来了极大的视觉盛宴的享受。计算机制作电影动画，是计算机应用发展的重要分支，也是计算机图形学研究的重要课题。本文主要总结了计算机动画的分类和原理，分析了当前计算机动画现状及存在的问题，同时展示计算机图形学在电影和动画中的创新和用。

2 关于计算机图形技术在电影业的优势

计算机动画的应用主要体现在五个方面，应用最广泛的是娱乐用途，也就是常说的动画与游戏，除此之外，计算机动画在宣传方面也有着很多的应用，不仅仅包括广告，而且也包括能用动画形象的表示某种信息的宣传。在国内，各方面的形势变化如城市规划等工作，也是非常适合用计算机动画来表现的领域，在仿真模拟方面，可以通过动画的形式仿真而应用于军事，医学等领域，而在教育方面，采用计算机动画的教学方式更加生动与直接，可以充分调动学生的积极性，产生良好的教学效果。另外，计算机动画相对手工操作是更为高效的特点让它可以应用于多种领域，也产生了巨大的经济效益与社会效益。

可以说，在电影业迅速发展的者十几年中，CG动画凭借其高端的科学技术以及无限的创意，一改之前那种传统的视觉效果，开创了一种全新的视觉体验，在促进本国经济发展的同时，也满足了人民对于文化的需求。对于电影行业来说，计算机图像处理技术还有着多种优势。

首先，可以减少电影人力及物力的投入。现代社会，人民对于文化的需求日趋“苛刻”，要想抓住客户的眼球，视觉效果必须得过关。但是由于现实条件的制约，很多的场景是很难实现的，这时候如果能够运用计算机图形处理技术进行场景设计的话就是一个很明智的选择。例如在大型电影《特洛伊木马屠城》中，要想真的拍出当时那张声势浩大的场面是相当困难的，不仅需要大量的人力，对拍摄技术也是很大的挑战。而面对这个问题，CG动画就可以通过技术来实现，将当时那种宏大的场面进行再现，为观众提供了一场极大的视觉盛宴。

其次，科幻场景的再现。对宇宙以及外太空的探索，一直是人类比较热衷的话题。现在很多电影也瞄准了这个市场，拍摄了大量的关于太空或者关于未来社会的非现实电影，这里面的很多场面都是在现实环境中无法实现的，例如星球爆炸以及太空的一些画面等，要想得到这些画面，仅仅靠现在的技术还是实现不了的，必须通过CG 的技术来实现，也正是因为有了CG的技术，我们也才能看到未来时空的场景和一些现在已经看不到的画面。

再次，就是收益方面。我们都知道，美国是个电影大国，每年电影的产量也非常的可观的。其对于本国文化的输出也非常看重，很多国家和地区都深受美国文化的影响。可以说，全CG 电影已经成为好莱坞电影中最挣钱的电影类型，其在全世界各地有着相当数量的影迷，当然，运用CG拍摄电影的成本也是比较高的，尤其是一些要求比较精良，场面宏大的画面，其花费也是非常大的，但是，这种成本跟其收益比起来还是相当可观的，当年的阿凡达就是一个很好的例子。

3 关于计算机图形学在影视动画领域应用的前景分析

自从人类社会进入21世纪以来，作为一项新兴的技术和产业，其已经为影视动画行业创造了巨大的社会价值和经济价值，尤其是在一些影视动画发达的国家。例如美国和日本，这些动画电影不仅获得了很棒的票房成绩，并为本国经济的发展贡献了重要的力量。有的国家甚至以此为背景建立了很多的主题公园，拉动了当地旅游业的发展。可以说，以CG技术为支撑的影视动画正成为一个国家经济发展的一个新的增长点，从其发展的趋势来看，计算机图像技术在影视动画方面的应用还是很有前景的。CG技术已成为电影制作特效的一项必备的技术。在现阶段很多的电影以及影视剧中，CG技术处理已经成为一种趋势，与其他方式相比，利用CG技术在电影或者而影视剧中制作一些不容易实现的场景还是相对比较容易的，例如前几年轰动一时的电影《阿凡达》，就是运用了数字技术，给观众营造了一个精妙绝伦的画面胜景，很多观众对此流连忘返。

概括的而说，在未来的时间内，随着计算机技术的不断发展和更新，CG动画与影视的结合将会更加的紧密，其对人类社会的影响也将是巨大的，而且，预计在未来的一段时期内，CG产业还会以一种更加飞快的速度进行发展，与其相关的周边的旅游业、电信业以及硬件和软件行业也会得到其带动性的发展。可以说，其发展前景还是比较被看好的。但是，发展前景看好，不代表这项技术就会发展的一帆风顺，其在飞速发展的同时，还面临着很多的挑战。

4 计算机图像技术在电影领域运用所面临的挑战

4.1 制作难度大

相比人为地去搭建一些场景，CG技术确实有着很大的便利性，但是我们也应该看到，运用CG技术进行画面的制作也是存在着一定的难度的。举个最简单的例子，例如电影画面中一些爆破甚至雪崩的镜头画面，其制作的原理主要是利用计算机的程序来对物理模型进行求解，这就给一些画面的制作造成了很多不可控的因素，如果没有处理好，其画面就会失真，影响效果，在艺术表达效果方面也不容易被观众所认可。

4.2 难点技术尚未解决

在科学技术日益发达的今天，尽管CG技术可以完成一些现实生活中无法拍摄的画面。但是仍然有一些技术难题目前仍未得到解决。例如画面的成色问题。最典型的例子就是人的皮肤的颜色，正常情况下，人的皮肤颜色，尤其是脸部的皮肤颜色是与阳光有着复杂的光学效应的，但是由于现阶段的技术尚未成熟，这种光学反应模拟起来是非常困难的，这个问题不解决的话，制作出来的画面也会失真，影响视觉效果。可以说，这也是计算机图形技术在影视领域运用中的一个难题。

4.3 CG技术创作的起点比较高

对于一个合格的CG创作者来说，其不仅需要有过硬的技术本领，还要求对艺术有着自己独到的见解和看法。这两者是缺一不可的。大量特效镜头的存在，在一定程度上增加了电影的制作难度，这对一个电影艺术家的考验是非常严格的，不仅要在技术上做出符合故事情节的画面，还要在艺术的表现形式上符合相关的表现方式，这样才能得到市场和观众的认可，因此，相关工作人员的综合技术水平和美学素养必须过硬。

5 解决问题的途径

就目前的情况来看，要想彻底解决上述问题还是比较困难的，但是也并不是不可能，针对这些难题我们可以尝试从以下几个方面进行努力。

1） 紧密结合图形硬件，提高画面的真实感。最近十几年来，CPU技术得到了前所未有的发展。但目前還无法实现复杂的视觉特效，离实时的高真实感渲染还有很大差距。其主要原因是：1.缺乏良好的数据组织方法，基于GPU 方法由于硬件的架构原因，数据组织无法如同CPU 方法一样的组织，因此对复杂的数据结构仍无法得到很好地支持。2.缺乏标准高效的GPU 高层编程语言、编译器以及相应调试工具。因此如何解决这些问题将是未来CG 工作者下一阶段研究的重点方向。

2） 从追求绝对的真实感向追求与强调图形的表意性转变。人们创造和生成图片的终极目的不仅仅是展现真实的世界，更重要的是表达所需要传达的信息。例如，在一个所需要描绘的场景中每个对象和元素都有与其相关需要传达的信息，可根据重要度不同，采用不同的绘制策略来进行分层渲染再加以融合，最终合成具有一定表意性的图像。为此，研究者已经开始研究如何与图像处理、人工智能、心理认知等领域相结合，探索合适表意性图形生成方法。

3） 利用日益增长的计算性能，实现具有高度物理真实的动态仿真高度物理真实感的动态模拟，包括对各种形变、水、气、云、烟雾、燃烧、爆炸、撕裂、老化等物理现象的真实模拟，是计算机图形学一直试图达到的目标。真应用的核心技术，可以极大地提高人们在影视动画中的沉浸感。

总的来说，随着各项前沿技术的兴起与发展，CG 技术在影视动画方面必将有更多的发展。相信不远的未来电影，CG 技术发展到了一定水准，一定可以将技术完美嵌入作品里，使观众真正置身于一个虚实莫辨的主观体验的境界之中。

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