三渲二技术在动画制作中的应用与发展趋势

万 俊

一、三渲二技术概述

卡通渲染风格是一种重要的三维动画表现形式。它被广泛运用于电影、广告、游戏等领域。它在技术实现方式上与二维单线平涂动画大相径庭，但是在视觉形式上与后者保持高度一致。在技术上，它主要依托卡通渲染（Cel-shading）技术——一种非真实感三位渲染技术；在艺术上，其目的是使三维图像呈现出与传统单线平涂动画类似的画面效果——即“勾勒线条，然后在线条围成的区域内填色”的画面效果。[1]卡通渲染风格在中国习惯被业内人士称为三渲二。

二、经典动画作品中三渲二技术的应用

由于应用三渲二技术的动画作品非常多， 所以在这里，我仅以几部著名的动画作品举例说明。三渲二动画最初兴起是在2013-2014年，日本的株式会社三次元和Polygon Pictures这两家公司，算是最早吃螃蟹的人，是应用三渲二技术的先驱。代表作有《宝石之国》《高分少女》《正解的卡多》等等。

《蜘蛛侠：平行宇宙》是一部2018年上映的美国电脑动画电影，该片获得第91届奥斯卡金像奖最佳动画长片。索尼哥伦比亚影业敢于创新的精神，以及动画团队强大的想象力和技术实力，是《蜘蛛侠：平行宇宙》取得耀眼成绩的关键所在。影片主创团队大胆突破、敢于革新，将漫画形式巧妙自然地融于动画中，极大拓展了传统动画电影的边界，以天马行空的想象力大幅增强了电影的视觉冲击力和情绪渲染力。片中漫画形式的轮廓线条、分格、角色运动、字幕卡等元素让观众感受到前所未有的视觉震撼。索尼哥伦比亚影业这次突破性的成功尝试，不仅为动画电影的创作提供了新思路，更为好莱坞动画电影质量树立了新的制作标杆。

三、三渲二的制作流程和方法

三渲二的制作流程大致是：先创建三维角色模型、道具、场景模型，然后创建灯光和照明环境。分别设置样条材质、阴影材质，最后是渲染测试。三渲二的制作方法，这里分别以两款主流的三维动画制作软件Cinema 4D R19和Maya 2019来讲解。

在Cinema 4D中，实现卡通材质效果有四种方法：1.渲染设置（Render Settings）中的素描卡通（Sketch and Toon），在渲染器中调节参数 2.素描材质（Sketch Mat），主要是控制边线的粗细和颜色3.卡通着色器（Cel）4.素描标签（Sketch Tags）

要想实现卡通材质的最佳效果，建议大家创建聚光灯（Spot Light）或者使用远光灯（Infinite Light），作为主要的照明手段，其次是要在灯光属性中选择光线跟踪投影（Raytraced）。在渲染设置（Render Settings）中点击效果（Effect），然后勾选素描卡通（Sketch and Toon）选项之后，Cinema 4D自动创建一个素描材质（Sketch Mat），这时候点击渲染（Render View），即可看到卡通材质的描边效果和默认的卡通光影效果。

卡通着色器的用法：创建Cinema 4默认材质（Mat），双击材质（Mat），打开材质编辑器（Material Editor），打开发光（Luminance），关闭其他选项。点击纹理（Texture）——素描与卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel） 。如果想让卡通材质的光影随着灯光的角度而改变，那么我们需要在渲染设置（Render Settings），素描卡通（Sketch and Toon）中的着色（Shading）选项下，关闭背景（Background）和对象（Object），然后新建一个材质球（Mat），只勾选发光（Luminance）选项，关闭其他选项。设置好材质的基本颜色后，接着点击纹理（Texture）右边的三角形——素描与卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel），点击纹理颜色（Shader），在着色器属性（Shader Properties）下，关闭摄像机，勾选灯光和投影，这样才能正常接收阴影，并且模型表面的卡通材质光影可以随着灯光照明的角度发生变化。

卡通着色器和贴图混合，实现三渲二效果的制作方法：创建一盏远光灯（Infinite Light），灯光阴影选择光线追踪强烈（Raytraced Hard）， 创建一个Cinema 4默认材质（Mat），双击材质，打开材质编辑器（Material Editor），只勾选发光选项（Luminance），关闭其他选项。设置好材质的基本颜色后，接着点击材质的纹理（Texture）——素描与卡通（Sketch and Toon）——卡通（Cel），点击纹理颜色，在着色器属性（Shader Properties）下，关闭摄像机，勾选灯光和投影。返后发光属性，点击纹理（Texture）右边的三角形，点击图层（Layer）。 点击颜色（Image），导入贴图，将卡通材质放在第一层，贴图放在第二层，图层模式改为正片叠底（Multiply）。调节卡通材质的颜色，投影设置为黑色，漫射左边的颜色是暗部，右边颜色是高光。如果觉得高光的颜色不够亮，可以复制卡通图层，将其放在第一层，把图层叠加模式改为屏幕，这样可以单独调整高光的颜色，增强高光的亮度。通过以上的操作，合理调整光影的颜色分布，这就是在Cinema 4中，将卡通着色器和贴图混合起来，并实现三渲二的效果的方法。

素描标签的使用方法：点击标签，右键点击模型名称，点击草绘标签——素描样式 素描渲染，素描标签常用于制作头发的边线效果。在MAYA 2019中制作三渲二卡通材质的方法：先打开Arnod渲染器的渲染设置，然后将Filter Type选择contour卡通。创建aiToon材质，添加到模型上。然后打开aiToon材质属性，在base属性的Color导入贴图，然后在Tonemap创建Ramp，类型设为U，平滑过渡，将渐变颜色从左到右设置为深色、亮色，这样就能在模型上产生三渲二的卡通效果。

四、三渲二技术的优势和缺点

为什么那么多公司去做卡通渲染，当然是三渲二技术存在很多优势。绘画需要一定的艺术天赋和个人长年坚持刻苦练习绘画的基本功，所以要掌握绘画技能，不是短期能实现的。而且并不是所有人都适合画画，所以日本动画职业缺口最大的永远是画画的人，相比手绘动画，学习三维动画制作就没有绘画那么高的门槛，学习成本相对低一些，只要掌握了固定的制作流程就能够制作基本的动画。

《蜘蛛侠：平行宇宙》将漫画形式巧妙自然地融于动画中

三渲二技术具有的优点如下：1、素材可重复利用性高。以三维技术为主制作动画，前期建模很麻烦而且花钱，一旦进入中期制作，成本就开始降低，从动画片的第一集到最后一集都可以用同一个角色模型，并且不同的动画作品也有部分模型和制作经验通用，很多外形差距不大的动漫角色，可以继续沿用上一部动画中的工程素材，这样越做越省钱。2、管理成本低，日本手绘二维动画，绝大多数是无法靠公司内的有限人手制作完一部动画的，所以得发外包来帮忙制作，一旦外包的话，就有无限的不确定性，比如外包项目做得不好，或者没按时间上交，都会影响动画的质量，而且交流、运输、管理都是成本，所以CG动画公司人员大多数都在公司内工作，这样非常方便管理与交流。3、手绘二维动画的瓶颈和产能问题，手绘二维动画也达到了一定的瓶颈，比如日本手绘动画多年来几乎是在原地踏步，画面上的提升很多是来源于前期演出或者后期摄影的技术进步，所以从宏观角度来说发展新技术也是非常必要的，日本动漫市场供不应求，竞争激烈，作为投资方也需要提高动画的制作效率，尽快制作完一部动画。二维、三维这两种动画各种都达到了发展的瓶颈，因此多一条三渲二卡通渲染动画的途径，提高动画的制作效率，对投资方也是有利无弊的。

当然三渲二卡通渲染动画并不是十全十美的，最明显的缺点，就是观众觉得利用三渲二技术制作的人物角色，动作看起来不够生动，运动起来动作不够流畅，角色的表现力没有纯手绘角色那么丰富。比如某些动画中的导弹追尾特效和复杂多变的大场景中，三维技术比二维更容易制作出效果。还有制作机械合体、变形之类的镜头也是3D技术的优势，手绘处理背景和角色装备解除的部分往往容易出问题。而且如果三渲二技术使用不当，会导致人物角色出现动作呆板、僵硬的卡顿效果。所以每部日本卡通渲染动画团队里，都有大量的传统二维手绘人员，比如《宝石之国》很多重要的镜头，都先让原画师画一遍，再根据原画做出3D模型和动画，这样最终的效果和手绘出来的效果差不多，三渲二技术离不开传统二维手绘动画师的协助。总之卡通渲染虽然具有大量的优势，但是也难以取代手绘动画的存在。

五、结论

应该如何在动画制作中更好地应用三渲二技术？首先，要注意在应用三渲二技术上容易出现问题的地方，在人物动作设计、场景制作的细节上，更加注重合理地运用三渲二技术，将三渲二技术与二维手绘相结合，制作出完美的动画作品。其次，是要重视前期的创作，高分动画通常都有一个精彩的故事。一个好的创意也是非常重要的，例如《蜘蛛侠：平行宇宙》的影片主创团队大胆突破、敢于革新，将漫画形式巧妙自然地融于动画中，极大拓展了传统动画电影的边界，以天马行空的想象力大幅增强了电影的视觉冲击力和情绪渲染力。所以我们应该花更多的时间在动画前期的创作阶段。最后，尽可能地规避三渲二技术的短板，如果使用三渲二技术依旧会出现一些不理想的效果，那么不妨换个思路，比如将那段镜头全部用二维手绘动画来表现，通过巧妙的设计，也许会有意想不到的观影体验。

注释：

[1] 聂欣如. 动画概论[M].上海：复旦大学出版社，2008：58。