CG动画制作中的新科技研究

陈冠男

摘 要：CG技术作为新兴发展的动画制作技术，依靠于技术的进步。科学技术的发展是日新月异的，运用在CG动画制作过程中的技术也在不停地更新换代。本文就探讨一下在CG动画制作过程中开始广泛运用的新技术们，为大众讲解一下在荧幕背后的这些看不见摸不着的技术。

关键词：CG技术；动画制作；新科技研究

一、CG技术的历史发展

（一）软硬件设施的发展

在过去二十年里，CG动画制作技术也在不断的更新，在1994年如果想要像今天一样使用计算机技术合成一个CG模型则需要一笔令人咂舌的巨大投资。一整套的工作站、监视器、一整条的高速磁盘系统与视频磁盘记录机还要有Illusion、Matador、Flint等处理软件。整套的价格在当年需要约合人民币一百二十六万元。到了现在要先买一套与上述功能相似的设备只需要十年前的零头。

在软件方面价格也大大降低，在1994年，要想买一套Softimage、Alias或Wavefront公司的3D软件的拷贝就要花六十万人民币。而现在要想买一套他们的3D软件Maya的报价是两万人民币（尽管Alias公司发展得很好，但现在已被欧特克公司收购，归欧特克所有），较高端版本的售价大约在七万人民币左右。在XSI公司有一种更加便宜的软件，售价只有一千五百块。在网络上甚至还流通有一种开源免费的3D程序包即Blender。现在在市场上最贵的3D应用软件是由Side Effects软件公司开发的Houdini，该系列产品的价格约为十五万人民币。

（二）专业化发展

随着科技的发展，现在一些公司已将软件进行了细化与技术更新，其专业化愈发成熟。在使用电脑动画来完成创作工作时，可以为电影动画行业提供高度专业化的服务。现在已经可以使用3D应用程序可制作出完整的电脑形象化立体图像，该软件同样简明易操作，实际上是直接针对动画制作者的、为动画制作人员编写的应用程序。以Antic Pre-viz创作软件为例子，其中一款就是形象化预审视的软件，它是建立在实时游戏引擎技术和动作行为数学相结合的基础上。该软件提供了大量布景、道具和人物角色组成的资料库，动画制作人员可以从资料库中调出需要用的图片，放入虚拟场景中，导演可以通过鼠标的简单操作对角色和对白台词进行定位。一旦全部角色按照导演指定的方式确定下来，整个场景就可用多台电脑从任意视点记录下来，然后回放完成的预审视素材。可能在不久的将来，就有可能用形象化预审视的方法提前试验导演的试想，这种方法不用耗费太多资金与

时间[1]。

（三）新技术给与创作者更多的能力

在科學技术发展以来GC动画行业也更新了多项的新技术对CG行业的发展起到了至关重要的作用，也刺激了行业从业者与创作者的能力。下文就以自动形态生成系统与粘结和反向运动学技术为例子简要分析一下：

自动形态生成系统（automatic motphing system），该技术能够在关键帧之间生成各种透明的动画片（cels），在这样的情况下就不会出现衔接不当的现象。这项技术还能保证获得自由组合形式的2D卡通片组合空间。在传统的动画制作过程中是慢慢地插入动画，而对电脑编程人员来说，传统的作法要比从头编写一个软件还要困难。

第二项新技术是专门针对2D挖剪动画数字版所引入的粘结和反向运动学（inverse kinematics或称IK）技术。反向运动学的应用在3D CG领域一直在进行研究，最近才实现了构想并成为产品。反向运动学应用程序能保证2D卡通片中木偶被挖剪出的部分连结在一起，打个比方，在根据手臂每一段的长度和连结特点计算出手臂各部分的转动和弯曲去完成各种动作，控制对角色手臂的拉伸的过程中，它能自动定位整个手臂，不需要激活组成手臂的每个单独的部件。这项新技术具有十分巧妙的功能，能保持黑色的边界线始终围绕着角色的关节，即使当被挖剪的部分旋转也能连接在一块。与其一块搭载的运动适配软件也是一种工具，但严格来讲，其不属于内容创作工具，但是对于内容创作来说，无疑是不可缺少的辅助工具。这项功能使电脑生成的图像和合成能够添加到创作内容中去，制作出生动活泼的图像[2]。

二、在动画制作过程中的CG技术与新科技

依照视觉特效能够将动画制作技术划分为3D动画与2D动画。三维动画又可以叫3D动画，使用三维的图像来进行制作，电脑给动画制作人员提供相应的制作媒介与XYZ轴形成的虚拟三维空间，在这个虚拟空间里可以定位各个制作目标的大小方位与尺寸，在之后就可以由制作者完成各个材料所组合成的动画形象。在一部3D动画中建模、灯光、动画调整，后期渲染等都是通过电脑来进行完成。3D动画是现代科学电脑技术与绘画艺术共同的结晶，是高科技的体现，通过电脑可以使动画制作人员在虚拟世界驰骋的灵感，通过想象将梦境融入现实。

（一）光影表现科技与空间表现技术

在光影方面光影表现科技是通过光影的变化来进行情境之间的氛围制作与主角心情的把控，在2D创作时只有通过手绘人员的不停工作才能略微达到这个水平，而在3D技术下就可以节省大量人工，达到表现情境的艺术张力。

空间与动态的表现在2D时代要想进行角色与场景的融合是相当困难的，人物与场景之间十分呆板，互动较少，即便是进行了场景间的互动也毫不流畅，长期以往2D动画也渐渐无法满足观众们的需要。要想直观的表现出空间的互动就得依赖于CG技术的虚拟空间，在这个空间内人物就可以完成各种视角间的互相转换，达到以假乱真的效果[3]。

（二）镜头表现科技和现代自动上色科技

镜头表现与美术关联度颇高。在3D动画下几乎完美的达到艺术渲染的效果，将动画语言进行了延伸，运用虚拟空间技术可以实现现实中无法做到的镜头拍摄手法。

在长久以来，各个动画发达的国家都在利用外部资源，通俗地讲就是经常将动画透明片和上色的工作转移到国外，即转移到发展中国家进行原始外包，其中有些重要的动画故事片和电视动画系列片也会被送到国外制作，主要原因还是发展中国家的劳动力便宜。在动画工艺中大量乏味、机械化令人生厌的工作与处理都是在大型工厂的环境中进行的，现在发展中国家的设备也正在改进，开始使用最新的数字着色系统输出，这种新技术旨在尽可能多地替代动画工艺中这部分庞大的手工工作。新技术引导着动画工艺的自动化，减少了发达国家对国外人力资源的依赖，从而保持对项目的创作控制，尽可能的少用人工，把宝贵的劳动力从无聊的机械劳动中解放出来[4]。

三、CG技术中的合作方面新科技

合作已成为目前CG行业最常说的交流用词，动画从业者们终于认识到，由于市场的扩大他们单独一个制作组中无法在档期内完成任务。而内容创作项目的应用越来越广泛，软件制作者们也必须考虑如何处理艺术家们创作的海量数据。这就涉及到了协作方面的问题。在资产管理上使用基于计算机的管理工具，应影视制作用和跟踪所有的数字资产无论是由一个艺术家或多个艺术家创作的图像、艺术品、素材、3D模型和动画文件等，而这些数据就以数据库的结构形式储存在大型、可分享的计算机服务器上。之后通过合作的方式将创作者们通过一个设备或与洲际计算机网络相连的互联网，进行很方便的实现资源共享。

在一些主要的软件生产公司已经在他们的软件上致力于解决这个问题。欧特克公司最近开发的的合成系统采取了模块化的合作方式，允许创作者们共享同一素材，并且很容易把拍摄和投影的动画旋转遮片发送出去。欧特克还把资产管理和跟踪系统设计进他们的主要的软件3 dsmax的应用程序中，并允许终端用户免费使用跟踪系统。各个动画制作者与动画制作公司将重要的协作和数据库工具建立到制片级的产品中。Adobe在其软件产品中也采取了同样的方式，他们提供的制片制作软件具有互相交流的功能，并且在其他軟件的扩展范围内，共享所有不同的成像与合成；编辑和发行应用程序。甚至连低端的3D程序包都可以通过互联网成为内置的协作工具[5]。

而使用远程工作方式则可以引导越来越多的工作者们通过互联网工作。在国外创办的No Strings Attached Ltd公司，以无人化办公而闻名，其最近承接的3个项目都是通过互联网与远程工作者合作完成的。办公室里除了老板他自己，没有其它人。他使用免费的互联网聊天、打电话、召集他的团队开会、使用文件传输协议服务器交换文件，使工作不断进展，直到令人满意、获得通过为止。在近10个月的时间里，他为各个国家的影视频道成功地传输了两个1小时的记录片节目，共传输成功了100多个镜头。远程工作方式变得越来越普遍，这就是在新科技下动画从业者们新的办公方式。

四、结论

随着科学的不断进步CG制作技术也跟着在不断创新，这项技术好与不好在最后还是要观众们进行评判，在网络时代动画创作者们也能便捷快速的进行合作，使得CG技术更好地利用起来。CG技术让人类的想象长上翅膀在荧屏上驰骋，从艺术的视角给予观众们极大的震撼。CG技术的发展必定会推动动画技术的持续更新。

参考文献：

[1]严静仪.不同历史背景下的中国动画风格研究[D].广州大学，2017.

[2]陈泓吉.中职数字媒体技术应用专业人才培养模式研究[D].重庆师范大学，2012.

[3]张冬瑾.新媒体语境下动画的嬗变与升华[D].武汉纺织大学，2012.

[4]王苗苗.虚实平衡中的趣味[D].湖南工业大学，2009.

[5]徐倩.定格动画电影中光影与材质的视觉艺术[D].南京艺术学院，2009.