3D打印在三维动画造型设计中的应用研究

摘要：三维动画是信息技术发展带来的产物，在三维动画中，信息技术属于重要的组成部分。在对动画角色进行造型设计时，需要符合角色的性格。本文对三维动画造型设计展开研究，并结合3D打印技术，提出3D打印在三维动画造型设计中的应用方法，希望给关注3D打印技术应用的人员带来帮助。

关键词：3D打印 三维动画 造型设计

随着我国信息技术的不断发展，3D打印技术也在逐渐完善，3D打印以数字建模为基础，并结合了激光烧结等技术，在实际应用过程中与三维动画十分契合，能够有效满足三维动画在造型设计时的需求。因此，有必要对3D打印技术在三维动画造型设计中的应用展开分析。

一、3D打印技术的发展

3D打印这项技术最早出现在20世纪90年代，1986年由美国人Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。3D打印技术的发展速度非常快，直至今日已经形成了一套完整的3D打印体系。3D打印技术的应用范围十分广泛，还可以完成各种定制化服务，所以3D打印技术也成为一种趋势，无论是生产定制、装修改造、教育行业，3D打印技术都在其中扮演了非常重要的角色。

在动画造型设计中，传统的设计方式会将角色以及其他各种造型在平面中以手绘的方式表现出来，这种方式虽然能够表现出设计师想要的各种造型特点，但是在细微造型方面却没有办法完善。而在运用3D打印技术之后，设计师便可以将平面图像变得更加立体，既有助于帮助设计师寻找新的灵感，又能帮助设计师发现动画造型中存在的缺陷。因此，对于动画造型设计而言，3D打印技术的发展大幅度地提升了动画造型质量。

二、角色造型在三维动画中占有主体地位

随着电子技术的发展，以绘画制作为主的传统造型设计方式逐渐被新的电脑技术所取代，从20世纪60年代至今，动画的发展发生了非常大的变化。无论是三维动画，Flash动画，还是合成动画，都有着非常多的受众群体。对于动画而言，其角色造型非常重要，如果动画在设计阶段，其角色并没有鲜明的造型特点，则在动画上映之后即使有着非常好的剧情也很难取得成功。因为角色塑造就是动画的灵魂，而造型便是观众是否愿意看下去的基础。在一部动画中，所有的场景、剧情都需要根据角色特点来构思，而所有的努力，都是为了突出动画中的主体，如果没有角色，则动画中的其他布置毫无意义。

在一部动画作品中往往有着很多不同的造型，无论是角色造型，场景造型，还是道具造型都非常重要，而在这些不同的造型中，角色造型的塑造最为重要，因为角色造型在设计完成后，不同的形象、动作、语音能够让角色拥有无限的可能性，这些可能性就是动画角色吸引力的源头。在设计动画造型时，设计师需要拥有极强的想象力以及表现力，只有通过设计师无穷无尽的奇思妙想，才能保证造型塑造后拥有足够的内涵，基于想象力创作出的动画作品，才会具备更多的发展空间，从而让动画得到更多人的喜爱。

三、三维动画中角色造型的特点

（一）三维动画中的角色造型要有明显的特征

在三维动画中，角色造型的重要性毋庸置疑，作为整部动画中的主体，角色的设计是三维动画中的核心。在设计动画时，角色与故事背景是相辅相成的，角色的性格特点以及造型特征都会为三维动画带来极大的关注度，若是动画中的角色造型設计不过关，那么该动画作品的价值也会大打折扣。

在三维动画中，角色造型设计的风格有很多种，无论最终选择哪一种角色风格，都是设计人员从大量角色造型中挑选出来的。在造型设计时，这些角色也都被设计师赋予了自身的灵感以及创造力。比如《冰雪奇缘》《玩具总动员》这类经典动画作品，其中的角色不仅拥有人物塑造，还通过设计师的想象力，将其他物品设计成了更加另类的角色形象。通常情况下，三维动画的角色造型更多的是以漫画的形式来展现，通过拟人、夸张等手段来让各种不同角色展现出属于自己的特征，从而为三维动画带来更好的艺术效果。

（二）三维动画中角色造型要与其性格一致

一部制作精良的三维动画，在制作时需要明确动画想要表达的主旨，并以此作为动画核心来构建起角色造型。设计人员设计动画角色造型时的灵感大多来自生活，在设计角色造型时既要保证人物形象符合大众的审美，还要为角色添加一些兴趣爱好、习惯用语等细节来提升动画角色的内涵，这样设计出的动画角色才能受到更深入的欢迎。在角色设计过程中，角色必须拥有自己的特点，这也是区别于其他角色最主要的特征，这些特点能够让动画角色在观众的心中留下更深的印象。在一部三维动画片中，角色数量往往有很多，但是主要角色数量却很少，这些主要角色往往会贯穿于整部动画，因此，在设计时一定要更加慎重。主要角色作为三维动画中主线剧情的推动者，在设计过程中需要保证角色的造型特点与角色性格的一致性，如果角色的造型和性格的前后反差过大，那么就很容易影响到观众的观感。所以，如果动画中角色造型与性格特点一定要出现改变，那么这种改变就需要通过角色经历来进行平缓过渡，这种过渡方式更加容易被观众所接受。

四、3D打印技术在三维动画角色造型设计中的优势

3D打印技术发展至今，其技术框架已经成型，3D打印技术在三维动画领域中的运用也受到了很多人的关注。在实际运用中，3D打印技术主要有以下几点优势。

第一，通过3D打印技术来完成三维动画的角色造型设计，对于角色造型设计的速度有着极大程度的提升。3D打印技术在运用过程中不需要采用传统的设计流程，可以有效缩短角色造型的开发周期，而且通过建模，能够将角色造型转换成为实体，从而让设计人员更为直观地感受到角色的种种特征。

第二，通过3D打印技术进行动画角色造型设计，还能够有效降低角色造型的设计成本。这种设计方式在实际操作过程中并没有复杂的生产流程以及造价昂贵的生产线，因此能够将三维动画的角色造型成本节省下来投入到其他地方，以此来提升三维动画的整体质量。

第三，通过3D打印技术能够完成定制化的角色造型设计，因为角色设计时并不需要采用造价昂贵的模具，所以在设计过程中可以尽情地发挥设计者的想象力，将心中最为适合的角色造型通过定制的形式表现出来。

第四，3D打印技术能够对三维动画中的角色造型进行自由设计，无论是多么复杂的造型都可以通过3D打印技术来完成，而且对角色造型的实物形象还能够通过网络进行传输，这样能够收集到其他人对于角色造型的看法，从而进一步完善角色造型。

五、3D打印技术在动画造型设计中的应用

（一）动画造型设计形式的转换

通常情况下，在三维动画的造型设计过程里，动画造型的实物模型与数字模型会相互转换，而且在转换过程中并没有固定的转换顺序。在3D打印技术的实际应用过程中，可以优先对动画造型的3D实物模型进行打印，并将打印出的实物模型作为参考，以此作为角色的基础造型，通过后期对模型的适当修改，来保证角色造型符合最初的设计理念。在后续的修改期间，还可以通过3D扫描技术来扫描最终的角色造型，并且将最终的角色造型通过网络进行数字传输，将该造型发送至制作流程中，保证三维动画造型的制作效率。

（二）数字向实物模型的转化

在三维动画造型的设计过程中，3D打印技术的运用是将数字模型作为设计核心，通过转化实物模型来塑造最为适合的动画造型，在转化实物模型时，还可以通过塑料以及光敏材料这一类材料，采用逐层打印来完成动画造型的构建。在运用3D打印技术时，动画实物模型的制作流程不同于传统的制作流程，可极大地节约模型制造时的使用材料。在数字模型向实物模型转化的过程中，3D打印技术所采用的工艺大致有两种：其中一种是熔融沉积工艺，这种工艺在应用过程中通常会将ABS塑料、尼龙绳等一系列热塑性材料连续加入金属电热喷头中，并在加热的过程中将材料从喷头中挤出，材料在挤出之后便会受冷迅速凝固，从而完成数字模型向实物模型的转化。而另外一种是光固化工艺，这种工艺的原理与喷墨打印机的作业原理十分接近，在工作过程中需要在模型托盘上加入液态涂料，并通过紫外线照射来加速液态涂料的凝固，在整个作业过程中，模型托盘与喷头处于相对运用的状态，通过光固化工艺打印出的实体模型其精确度非常高，但是其需要投入的材料成本也更高。

（三）实物向数字模型的转化

3D打印技术在使用过程中能够将数字模型转化为实物模型，反之同样有效。对于现存的实物模型可以通过数字化的形式存储到计算机中的指定位置，在向数字模型转化时所采用的扫描方式大致有两种：第一种为非接触式主动扫描，这种方式可以通过常见的扫描仪来完成，在扫描过程中通常会采用三角测量来进行辅助扫描。三角测量法大多会选择3D激光扫描仪，通过扫描设备将光源发射到实物模型上，并通过摄像机来完成检测。实际操作时，激光光源、光点以及摄像机会呈三角形，三角形的涵盖位置便是模型检测位置。第二种扫描方式为非接触式被动扫描，在使用过程中能够记录下实物模型多角度的反射光图，并通过计算机完成像素匹配，从而拼接出所需要的数字模型。

六、结语

3D打印技术在三维动画造型设计中有着极高的实用价值，不仅能够节约动画造型的设计成本，还能显著提升动画造型的设计速度。相信随着3D打印技术的不断完善，其在三维动画制作中的适用性会越来越高。

参考文献：

[1]杨鲁.3D打印技术在三维动画毕设中的应用初探[J].电脑知识与技术，2018，14（34）：208-209.

[2]洪達未.浅析3D打印在三维动画造型设计中的应用[J].计算机产品与流通，2018（11）：91+94.

（作者简介：孙雨溪，男，硕士研究生，湖北工业大学工程技术学院，助教，研究方向：动画）

（责任编辑 刘冬杨）