非真实感绘制技术在动画中的应用与创新

摘  要：自非真实感绘制技术提出以来，一度成为计算机图形学界热议的焦点。随着计算机软硬件的不断进步，当下的NPR技术已经非常成熟了，在工业设计、医学艺术等领域的应用也十分广泛，在动画艺术方面的成就也较为显著。如今，非真实感绘制技术已经是一门不太活跃的学科了。然而，随着虚拟现实技术的逐渐成熟，虚拟现实动画为NPR技术的应用创造出了更加廣阔的空间，对于非真实感绘制技术在虚拟现实动画中的新变化进行研究必将是下一个研究热点。

关键词：非真实感绘制;动画;虚拟现实媒介;美学

一、何为非真实感绘制技术

（一）非真实感绘制技术的定义

非真实感绘制技术（Non-photorealistic rendering，以下简称NPR技术）是一门相对于真实感绘制技术而言的计算机图形技术。它的应用价值在于通过计算机技术对复杂图形进行简化与归纳，并对人类手绘视觉风格的模拟。“非真实感绘制”从提出到发展，经历了二十多年，并被广泛应用于多个领域，其中包括显示边缘增强、线条绘制、地形图、医学成像和平面分析等，在艺术领域的表现尤为突出。

在动画艺术领域，NPR技术俗称卡通渲染技术或者三渲二技术，在当下的动画行业中被广泛使用，并且获得了较大成功。本文的重点即是针对NPR技术在动画领域的发展状况、不同动画媒介中的发展趋势以及美学形态变化进行多视角的分析与研究。

（二）非真实感绘制技术在动画艺术领域的发展现状

随着20世纪80年代电子硬件性能的提高，计算机图形技术得到了巨大发展，并逐渐应用于影视动画中。从90年代的经典动画《狮子王》《埃及王子》（如图1）《人猿泰山》，到2000年后的《小马王》《苹果核战记》，以及近几年上映的《我是江小白》《你的名字》《蜘蛛侠之平行宇宙》，NPR技术在动画领域得到了长足发展与广泛应用，形成了一套以描线、风格化着色、可编辑化的高光与阴影为核心的三渲二技术，而使用该技术制作完成的动画也被称为三渲二动画。

随着近几年数字硬件的快速发展，三渲二技术不仅在数字平面媒介中应用广泛，在新兴数字媒介中也得到了成功应用。于2016年圣丹斯电影节亮相的虚拟现实动画（以下简称VR动画）《Dear angelica》（如图2），便是NPR技术在VR动画中应用的成功案例。影片通过几段梦境般的动画表达了女主角对于自己去世母亲的思念，该动画的成功之处不仅在于其创新的叙事手法，而且也证明了二维美术形式在VR动画中也具有十分强烈的感染力，这部作品在2017年获得了艾美奖提名。虽然NPR技术在VR动画中的应用才刚刚起步，然而其发展势头却十分迅猛。从2016年VR头盔开始在市场上发售以来，已经诞生大量与NPR技术相结合的VR动画以及基于NPR技术所开发的VR创作工具。如史上首次入围奥斯卡的VR动画《珍珠》、Google出品的首部VR涂鸦动画《重返月球》以及获得动画安妮奖最佳VR制作动画的《乌鸦传说》等，这些VR动画的成功，无不说明NPR技术在VR动画中存在着很大的发展潜力。另一方面，Oculus为了VR动画《Dear angelica》的创作，所开发的VR创作软件QUILL与GOOGLE，以及2016年开发的VR绘画软件Tilt Brush，不仅让VR媒介成为了一种创作的工具，而且促使NPR技术通过VR媒介特征在美术形式上实现了新的突破。NPR技术与VR媒介的结合，使动画创作者能够在一个脱离真实世界物理法则的非真实视听空间中创作。比如GOOGLE的TILTBRUSH让绘画的魅力彻底从平面中解放出来，形成了全新的审美形态，这是在现实中无法达到的表现方式。虽然TILTBRUSH在笔触上参考了现实中的皮革、棉花等材料，然而在VR媒介中对这些材料的组织与呈现的方式却与数字平面媒介完全不同。因为两者对于空间的塑造是完全不同的，空间与创作者之间的关系是这种差别的主要来源，基于这样的软件工具所制作的动画必然也会产生新的表达方式与呈现形态。

从NPR技术在动画中应用的发展状况来看，它不仅在传统平面媒介中得到了广泛的应用，在虚拟现实媒介中也有了新的突破。从各方面的影响力来看，其在动画中的应用依然具有广阔的前景。

二、动画媒介特征对于NPR技术发展方向的影响

（一）动画媒介发展的两个主要历史阶段

第一个阶段是实体媒介阶段，这个阶段的动画主要是以真实物理世界的介质与材料作为动画创作的基本材料与载体，比如传统的纯手绘动画、定格动画、剪纸动画等。广义上来看，这个阶段也可包括早期的皮影戏、走马灯、幻盘等。

第二个阶段是数字媒介阶段，这个阶段的动画则是将动画片通过数字技术转化成计算机显示器的栅格形式进行再现，比如当下流行的三维动画、三渲二动画以及虚拟现实动画等。从严格意义上讲，胶转磁的动画片也属于这个范畴。这个阶段在技术手段与审美方式上亦可划分为两大类型，分别是数字平面媒介与数字全景媒介。顾名思义，数字平面媒介指观众主要是通过平面化的视角进行审美;而数字全景媒介则是透过全景化的视角去完成审美，两者最为核心的区别在于观众对审美空间的感知方式不同。数字全景媒介的动画主要包括虚拟现实、增强现实、混合现实等动画类型。本文主要以虚拟现实动画为例，来论证NPR技术在动画中的应用创新。这两种不同的类型特征也直接促成了三渲二动画在两类数字媒介中完全不同的审美方式、创作思路、表达方式与技术实现手段。

（二）非真实感绘制技术在传统平面数字媒介中优势与局限

从中国当下的动画发展状况来看，NPR技术的应用极大地促进了动画行业的发展。首先，因为传统的纯手绘动画对于人力成本与时间成本的消耗比较高，基于NPR技术开发出来的各种卡通渲染软件能够大大节省这方面的消耗，将尽可能降低一部手绘形式的动画制作成本;其次，正因为卡通渲染软件的介入为动画创作者节省了大量的时间，使得动画创作者可以将更多的时间放在动画的创作环节，也间接地提升了动画在创意方面的质量;最后，创作者通过计算机进行前期创作的时候，也会借助图形软件的一些随机效果来寻找进一步创作的灵感。比如《蜘蛛侠之平行宇宙》的原画创作人员在绘制前期气氛图的时候，就通过运用PHOTOSHOP中的笔刷抖动与色彩抖动来寻找画面的色彩基调和构图形式，然后再进行细致的画面绘制与调整，最后完成自己所需要的画面。这种以绘图软件随机生成的图像中去寻找新的创作灵感的方式，已经是业内创作中较为普遍的方法，而这样的方法离不开NPR技术的支撑。

然而，由于在实体媒介这一历史阶段，动画艺术就已经产生了大量的美术风格，并且数字平面媒介特征与传统的实体媒介特征十分相似，导致了在平面美术形式的动画中，NPR技术所能实现的美术形式和种类都基本被覆盖，因此，NPR技术在美术创新上能够施展的空间十分有限。其次，NPR技术在动画中的运用初衷是模拟人类手绘，目的是让NPR技術在动画领域中发展的主要方向无限接近于人类手绘动画的美术形式，即是对已有的美术形式的模拟，故而使得NPR技术在传统平面数字媒介中的应用无法产生更多创造性的突破。

因此，在数字平面媒介的动画中，NPR技术的应用虽然得到了巨大的开发，在动画设计的方方面面都有涉足，但是，从动画创作的视角来看，NPR技术在动画中的应用基本上还是居于一种辅助性的地位。

（三）非真实感绘制技术在虚拟现实媒介中的发展的前景与困局

作为刚刚问世不久的数字全景媒介，虽然还没有得到全面普及，内容较之数字平面媒介也较为匮乏，但是在短短的几年间已经展现出了惊人的发展前景。就现阶段的VR动画发展形势而言，与VR媒介设备的结合已经较为成熟了。一方面，从《Dear angelica》《珍珠》《乌鸦传说》等VR动画中能够发现，二维形式动画在虚拟现实媒介中产生新颖的叙事模式与强烈的情感表达，这是数字平面媒介无法达到的表现程度。另一方面，在实体媒介中，由于真实世界物理法则的限制使得人类很多天马行空的想法并没有具象化，这就给VR动画在艺术表现上留下了很大的发挥空间。随着VR软件与硬件的不断发展与普及，不久的将来，VR动画也必然进入快速的创新增长期，而NPR技术在VR动画中的应用也必然会产生新的突破。

数字全景媒介与数字平面媒介的发展规律比较相似，它是年轻的媒介，在多方面都未发展稳定，各方面都处于起步阶段。甚至有人认为VR是一种伪需求，大众对于其价值也是褒贬不一，存在较大争论。在VR硬件方面，受解析度、刷新率、精准度等技术瓶颈的限制，NPR技术与VR动画的结合还未能达到一种理想的状态。

麦克卢汉曾经说道：“我们已经延伸了中枢神经系统，使之转换成了电磁技术。把意识迁移到电脑世界，就只有一步之遥。”[1]很明显，VR媒介的出现遵循了媒介发展的规律，NPR技术在VR动画中的应用也必将成为未来动画片的重要创新点之一。如果说VR媒介架起了人类与数字世界的新桥梁，那么NPR技术与VR动画的结合则连接了人类通往手绘与动画审美方式的创新道路。

三、NPR技术被应用于

动画的美学根源以及未来的发展趋势

（一）NPR技术被应用于动画的美学根源

宗白华曾说道：“美不但是不以我们意志为转移的客观存在，反过来，它影响着我们，教育着我们，提高生活的境界与意趣。”[2]36在长期的历史发展中，人类对美的需求从来没有间断过，并且驱动着艺术的不断创新。

在漫长的历史实践中，人类形成了对各种形式动画的审美情趣，这样的审美需求成为NPR技术应用于动画的主要原因。手写与手绘的表达方式在人类的生活中已经持续了几千年，人类通过手写文字去记录事件、传授知识，通过绘画来直观地描述视觉形象、表现内心情感。手绘特征的画面形式早已渗透到了大众生活的方方面面，与大众生产劳动、社会生活建立起了紧密的联系，大众也在漫长的历史过程中产生了相应的视觉习惯。这样长期的视觉积累也让大众逐渐沉淀出了对于手绘画面的审美情趣与标准。一些手绘图案具备了审美功能并逐渐从生产生活中独立出来，成为具备象征意义的文化符号和美术风格，满足了大众的审美需求。此外，计算机图形图像特有的形式特征让NPR技术制作的动画具备了一定审美趣味。虽然NPR技术在动画领域的应用与影响主要在于动画的制作生产上，然而基于NPR技术制作完成的动画也存在其特有的技术特征，即精准的空间感、工整的线条以及程式化的色彩与质感，这些特征使得动画画面具有高度的秩序美感。

宗白华在《美学散步》中谈道：“艺术是一种技术，古代艺术家本就是技术家（手工艺的大匠）。现代及将来的艺术也应该特重技术。然而他们的技术不只是服役于人生（像工艺）而是表现着人生，流露着情感个性和人格的。”[2]41-42因此，我们也需要明确，NPR技术无论如何发展变化，最后都需要回归到人类内在的美学精神上，正是人类对美的追求促成了动画艺术形式的不断变化以及NPR技术的持续发展。

（二）NPR技术在动画中应用的发展轨迹

权威教材《非真实感图形学：造型、绘制与动画技术》对NPR技术如此阐述：“非真实感绘制的目标是能在形式上指定一种可展现绘画作品的方式，并随之编写生成非真实感绘画作品的计算机程序。”[3]不难看出，非真实感绘制技术诞生的初衷在于对人类手绘美术形式的模拟。然而，媒介的发展与NPR技术的不断完善，促使NPR技术开始产生新的内容与边界，在动画的应用中实现了新的突破。

从在数字平面媒介中的辅助作用到VR媒介中的艺术突破，NPR技术已不再是对已有的美术绘画风格进行模拟。动画创作者反而开始应用NPR技术来创造新的表现形式，NPR技术的应用价值也已经上升到了动画创作的层面。

四、结语

人类内在的审美追求促成了非真实感绘制技术在动画领域的广泛应用，该技术旨在对手绘动画美学形式进行模拟。媒介技术的进一步发展也促成了非真实感绘制技术从辅助性技术向更具艺术价值的方向发展。

参考文献：

[1]麦克卢汉.秦格龙，编.麦克卢汉精粹[M].何道宽，译.南京：南京大学出版社，2000.

[2]宗白华.美学散步[M].上海：上海人民出版社，2005.

[3]施德罗托特，等.非真实感图形学：造型、绘制与动画技术[M].叶修梓，万华根，张引，译.北京：电子工业出版社，2004：5.

作者简介：徐鹏程，北京电影学院动画学专业硕士研究生。研究方向：动画创作与理论研究。