三维动画分层渲染技术在海南民间元素研究中的应用

2019-11-30戴敏宏

电子技术与软件工程 2019年2期

文/戴敏宏

近年来，随着国际旅游岛的建设和海南自贸区的成立，海南在经济文化方面有了飞跃的发展，在文化和创意产业方面，政府给予大力的扶持，如椰雕、黎锦等代表海南文化传承的技艺也得到市场的认可和肯定，文创产业在海南处于刚刚起步的阶段，海南本土传统文化元素需要更进一步的得到挖掘和保护。在保护和挖掘传统文化元素的过程中，我们更应该结合和利用好新思路，新技术，将传统文化元素和现代技艺结合，将海南文创的价值提升到一个新的高度。而国际上流行Maya软件，制作了《金刚》、《指环王》等多部国际大片，在动画业内行业的普及度较高，随着VR虚拟现实技术的发展，更多的本土传统文化元素将用动画和虚拟现实等新技术呈现，而三维动画的分层渲染技术，提高了Maya软件制作的效率和效果。让本土传统文化元素立足本土，更进一步的有利于海南传统文化元素在文创产业中发挥更大的空间和价值。

1 Maya软件三维动画分层渲染技术介绍

Maya分层渲染技术，是在动画模型建模之后，给物体赋予材质贴图后，最后通过渲染计算将物体的图像的多重信息分别提取出来，将物体的光学属性进行分类，比如物体的阴影，高光、occ以及物体的反射、折射，画面的景深等。将物体的各类信息分别在不同的通道中渲染出来。最后得到高光贴图、阴影贴图、高光贴图、景深贴图等多通道信息。与Maya单层渲染不同的是，多层渲染形成多通道，每个节点和参数都可以单独调整。比如单独控制物体的高光、单独调整景深的焦距等，多层渲染实现的很多效果是普通单层渲染无法企及的。在后期合成画面的时候，更加容易控制画面效果。

2 海南传统文化元素展研究载体以及研究技术手段

海南传统文化主要以黎苗文化、南海海洋文化（海上丝绸之路）等为主，在文化元素的挖掘上，主要采用文字记载、查找文献、网络资料、照片及影音视频等方式。在研究方式上多采用针对历史传说的逻辑分析，对历史文献的文字解读，以及结合传统文化传说和记载资料等进行比较等研究方法。

3 Maya软件三维动画分层渲染技术在海南民间元素研究中的重要性

Maya三维分层技术能够虚拟和再现传统文化元素，形成更加直观的视觉感受。Maya软件利用三维动画分层渲染技术，首先能够把历史上不可见的文字、理论等概念型的事物进行三维虚拟和建模，而三维虚拟渲染技术，能够较好的赋予物体材质，高光，阴影等多种效果的叠加，甚至达到近似真实实拍的效果；Maya三维分层技术拓展了技术研究的载体，相对传统的技术研究方式更加高效和严谨Maya三维分层渲染技术，可以单独控制虚拟仿真传统文化物件的各个通道和属性，比如在展示黎锦的制作过程，为了表现黎锦的制作质感，在凹凸通道和高光通道属性上，可以单独调整，模拟织锦材质特有的质感，更再现的物体更真实。

4 在海南民族元素研究中应用Maya软件三维动画分层渲染技术

4.1 三维动画分层技术在海南传统民间元素研究中的运用目标和思路

在表现海南传统文化的研究和再现过程中，我们关注的视觉效果通常有固有色、高光、材质、光感、折射、反射等,通常制作思路为，首先在Render layer下面新建一层，为了清楚的分辨，我们命名为shadow，这时候需要把灯光、地面面板和产生阴影的物体都添加到这个层里面并将灯光的Use Depth map Shadows勾选，渲染的时候会产生深度阴影贴图。这样能够更快的提高效率，针对传统元素物件和场景的需求进行细化和调整。

4.2 三维动画分层技术在海南民族元素研究中的关键技术研究

4.2.1 使用Maya软件中的mental ray渲染器渲染海南船型屋案例的occ层

在海南传统文化元素以海南船型屋结构为例，为了表现场景在室外环境下的自然光线效果，我们常常在对船型屋建模和贴图后，制作一个occ层,比如在船形屋渲染过程中，首先调整好模型的渲染角度，选中需要渲染的船形屋模型，在渲染层面板里面新建一个渲染层，按鼠标右键点击Attributes,这时候在渲染层的属性通道里面，会弹出一个预设，在预设的下拉菜单里面就有一个occlusion命令。这时候在out color后面的三角符号进行采样率设置，通常我们将采样率设置成64左右或者更大，然后将渲染器修改成mental ray就能渲染出海南船形屋模型的occ层了，其他的需要虚拟再现海南传统文化元素模型出图的occ层制作方法也如此。

4.2.2 Maya软件中利用GI模拟真实环境的灯光的运用

真实环境中，由于户外的光线来自四面，虽然有主光源产生的投影，但是不自已表现自然光的所有因素。为了更真实的表现自然光环境，我们在做三维动画分层渲染的时候，需要针对性的设计好光源，通常的做法是三点光照或者GI自然光模拟。合理的运用好GI自然光，能让分层好的材质在明暗上达到更好的表现度。