基于虚幻引擎的3D动画创作研究与应用

◎王泓贤

（吉林艺术学院 吉林 长春 130021）

虚幻引擎是一个游戏开发平台，其主要目的是为游戏开发者提供可用到的核心技术、数据或是相应的基础支持，主要通过利用先进的计算机技术，使体验者经过必须的输入输出设备与虚拟环境中的实际目标物进行交互的发展引擎。3D动画和虚幻引擎之间是相互促进的发展关系，虚幻引擎所涉及的技术集成性较高，具体包括计算机图形技术、仿真技术，还有人机交互技术与现实技术、网络技术等，是一种综合性较强的集成技术，具有高级模拟系统。通过对其的应用，不仅可以使3D动画技术得到较好的应用与发展，值得注意的使虚幻引擎的发展同样也离不开3D动画技术的应用支持。计算机技术的快速发展，虚拟现实作为近年来所出现的一种高新前沿技术，在3D动画中的应用范围逐渐凸显。下面针对虚幻与3D动画创作进行分析。

一、虚幻引擎与3D动画技术的概念

（一）虚幻引擎

虚幻引擎是一个游戏开发平台，其主要目的是为游戏开发者提供可用到的核心技术、数据或是相应的基础支持，主要通过利用先进的计算机技术，使体验者经过必须的输入输出设备与虚拟环境中的实际目标物进行交互的发展引擎。虚幻引擎下可产生的虚拟环境具体分为两类：一类是既定的客观世界，另外一类是虚构世界。虚幻引擎主要是通过各类的输入输出设备最终实现用户与虚拟环境见的交互。具有以下特征：交互性、沉浸性和多感知性与自主性。在这一过程中，体验者和虚拟环境彼此之间的交互方式十分自然。

（二）3D动画技术

3D动画技术被称为三维动画。其首先要通过一定的动画制图软件建立起一个相对逼真的虚拟场景，进而在这一场景中根据不同对象的参数建立起需要的模型，在此基础上按照相关的要求设定物体的整体运动轨迹与其他实际动画的参数，最后还要针对性地附上所需要使用的材料，采用一定的灯光作用形式将其呈现出来，最后进行不同程度的渲染。完成所有的陈述步骤后，3D动画创作完成。它具有较高程度的真实性、可操作性与丰富性，质感可见。

二、虚幻引擎和3D动画的关系

3D动画和虚幻引擎之间是相互促进的发展关系，虚幻引擎所涉及的技术集成性较高，具体包括计算机图形技术、仿真技术，还有人机交互技术与现实技术、网络技术等，是一种综合性较强的集成技术，具有高级模拟系统。虚幻引擎可实际应用到3D动画技术中，通过对其的应用，不仅可以使3D动画技术得到较好的应用与发展，值得注意的使虚幻引擎的发展同样也离不开3D动画技术的应用支持。可以说，两者相辅相成。

三、虚幻引擎下的3D动画创作技术的应用

近年来，由于其自身所具有的出色的表现逐渐被应用到影视和广告等领域。其中，用游戏引擎所制作成的动画被称作为引擎动画。其主要是结合一定的游戏引擎来加深实时渲染与修改能力开发，进而展开具体的动画制作。从目前的发展来看，这是解决3D动画技术的实际生产效率的重要且有效途径之一。可以说，作为一个新的3D动画制作平台，虚幻引擎还应在流程与人才储备上进一步完善。其主要的制作流程是：在DCC里创建出完整的资产（可以是模型、动画或是模拟等），通过先进的数字雕刻技术获取相应的动画角色模型、对其中的人物赋予一定的材质，并对其进行贴图处理，在此基础上给予角色一定的骨骼或是采用一定的动作捕捉系统，建立一系列的骨骼动画，将这些设计导入到虚幻引擎中，进而有针对性地搭建相应场景，编写实际材质、灯光和素材等，建立一个循环，最后输出整体流程。

可以说，整体的虚幻流程是一个相对的非线性的流程，可编辑性较高，对其他环节的影响也较小，其中较为常见的是灯光的编辑可以随时修改与随时输出。通过引擎中的主要灯管系统，可以给虚幻场景赋予灯光，使整个动画的实际常见更为鲜活。

此外，虚幻引擎下的3D动画材质也较为容易被修改，可以通过一定的网络来具体建构。其实际的材质可由可视脚本的节点与网格、颜色、纹理贴图等部分组成。每一个相应的节点都有一个HLSL的代码片段，最终实现美术人员所要求的表达效果。紧接着将模型导入到实际的引擎后，对其一一赋予材质，并调整好材质的参数，如常见的高光、反光等，达到更为接近现实的外观效果。

世界上第一个采用虚幻引擎所制作的动画片《Zafari》。其实际的动画制作中采用的镜头数量相对较高，但是由于前期制作组过于担心实际的渲染时间不够，在整体的制作过程中多数采用传统的制作流程来制作。从整体上来看，其所采用的整体照明与渲染流程相对缩短了时间。此外，其还将布局与布景时的灯光同时开发。也就是说一旦动画得到相应的确认，一个小时之后就可以得到较为完整的片段。

另外一个最为突出的表现实在国产动画片《地灵曲》，其主要采用剧游联动的一种形式，画质更为精良，无论是在动画的背景阐述、光影，还是人物形象或是线条等多方面的表现都十分出色。这是因为《地灵曲》采用了一种较为不同的制作方式，其采用了虚幻引擎来制作，这是国内动画片的首次尝试。也就是说，在实际动画制作过程中，可以采用实时运算的主要方式进行整体的预览。当实际内容需要调整时，可在虚幻引擎中进行针对性的调整。可以说通过利用虚幻引擎不仅可以拥有更为精良的画面，同时还可以节约一定的成本。

值得注意的是，通过使用虚幻引擎，《地灵曲》具体的镜头运用上也凸显出其应有的特色。制作人在动画制作中镜头的应用上较为大胆，突破传统的局限，通过推拉摇移等方式，让观众看得十分过瘾。传统的国产动画中镜头都是事先在分镜阶段已经设计好的，如果后期的效果表现不突出也不能进行修改，而在《地灵曲》中引用了虚幻引擎，不仅提高了制作效率，同时还提高了可修改性。这是因为虚幻引擎不仅为制作者提供了更多的尝试与调整，同时还给制作者更多的表达自己的空间，更为观众带来了强烈的丰富体验。

四、基于虚幻引擎的3D动画技术的发展前景

随着计算机技术的快速发展，虚幻引擎的3D动画技术的发展越来越受到社会的关注，这使得越来越多的制作人在制作3D动画技术中加以应用虚幻引擎，3D动画技术与传统技术、虚幻引擎相互配合，不断丰富动画画面，强化理论和实践间的结合。正如《地灵曲》的出现显示了国内动画制作的发展一样，相信今后会有越来越多的虚幻引擎的动画片的出现。