“三渲二”和二维技术在动画制作中的应用研究

梁天昊 柴艳霞

河北传媒学院,河北石家庄 051430

随着科学技术的不断进步,三维动画的制作以及制作流程已经非常完善,且达到了惊人的水平,诸如《冰雪奇缘》《哪吒之魔童降世》《蜘蛛侠:平行宇宙》《我叫江小白》等优秀作品层出不穷,而以“三渲二”技术渲染的动画制作流程还处于发展阶段,市场上涌现出诸如《我是江小白》《斩服少女》《宝石之国》等优秀动画,也证明了“三渲二”动画已经被观众所认可,2019年,《我失去了我的身体》“三渲二”动画获得昂西动画节水晶球大奖,也体现出“三渲二”这种动画表现形式已经受到了业界的关注与认可。从二维动画市场逐渐走低、三维动画出现到三维动画制作流程的成熟与完善,再到 “三渲二”动画的融合应用,表明动画市场正在发生着变革且趋向融合。

1 二维技术和“三渲二” 技术

1.1 二维技术

二维动画一般指平面动画,平面动画最初制作方式为纸质手绘,后随着电脑的出现,电脑手绘成为二维动画创作的主要方式。二维动画的表现效果以平面为主。二维动画的主流制作过程是以手绘方式将动画人物和场景展现,并隔帧逐个绘制,然后录入电脑通过隔帧绘制的动画进行补帧处理,然后再对动画进行配音配乐剪辑,最终成为完整流畅的二维平面动画。二维平面动画极具艺术表现力,可以实现各种不同风格类型的动画。但是二维动画逐帧绘制的制作过程费时费力,这是二维动画先天的劣势,但是二维绘制的自由性以及夸张表现手法的应用,也让平面动画一直作为一种重要的动画形式存在。

1.2 “三渲二”技术

随着电脑技术的发展与普及,三维动画技术不断发展,三维动画通过软件来提供虚拟的三维空间进行人物与环境的创作,利用建模、材质、灯光、渲染工具来实现真实立体的生活场景与角色模型,有着更加立体的表现效果。而为了利用三维动画技术的高效性来实现二维动画风格,“三渲二”技术应运而生。“三渲二”主要是指利用三维动画技术来实现二维平面动画风格的技术,这是一种为了塑造非真实感艺术风格而诞生的渲染技术。动画制作人员需要在三维软件中,对动画人物或环境进行建模,为模型进行骨骼绑定、材质指定、创建灯光以及渲染成片,最后通过后期合成软件对动画效果进行合成剪辑配音,最终成片。其中最重要的部分在于材质指定,需要为模型进行二维材质绑定,这样才能使最终呈现效果风格接近二维平面动画。“三渲二”技术既具有三维动画技术的高效率也具有二维手绘技术的夸张表现方式,同时其动画风格既具有三维动画立体生动的特点也具有二维动画平面风格的多样性。

1.3 二维技术与 “三渲二”技术之间的对比与结合

二维动画与“三渲二”动画在技术上有着共通之处,也有一定的差异。首先二维技术与“三渲二”技术在造型流程上有一定相似之处,造型作为动画前期制作的核心部分,决定了整体动画的风格走向,不论是二维技术还是 “三渲二”技术都需要在造型部分进行动画角色的绘制,包括正面、侧面、3/4侧面以及背面等不同角度的绘制。此外,在突出手法上二维技术通常运用手绘让物体的动作夸张化,而“三渲二”中物体运动遵循软件内的一些运动规律,并且还会通过材质、灯光来丰富物体的质感。由于二维动画与三维动画在技术上的差异,使两者风格有所区别:二维动画在场景与人物动作的立体感上远不及三维动画真实,而三维动画没有二维动画极具表现力的风格与多元性。“三渲二”动画将二维动画与三维动画的优势巧妙融合,取长补短。二维技术与“三渲二”技术的最大区别在于逐帧手绘与三维模型搭建,逐帧手绘可以完成几乎所有风格,但是其绘制效率很低,三维模型搭建渲染动画的效率很高,同时在 “三渲二”中又可以通过对线条的单独绘制来弥补三维动画缺失的夸张表现手法。“三渲二”技术在一定程度上将二维动画技术与三维动画技术相互结合,优势互补,突出了两者在动画制作流程上的优势。

2 “三渲二” 与二维技术结合应用的方式

2.1 “三渲二”场景与二维角色结合

在“三渲二”的场景中融入二维角色动画,就是指利用三维动画的空间感优势,在三维软件中对动画场景进行建模,然后将二维人物逐帧动画插入到三维场景中,利用三维软件的摄像机来让二维动画呈现,并对三维场景施以二维材质,将二维动画人物融入其中,从而保证画面的一致性。这种表现方式可以突出二维人物的张力,通过二维动画独特的扭曲力和弹性力来体现人物的特性,并且可以充分利用“三渲二”下的立体感来增加动画的真实感,并且保留了二维动画的风格与特色。在一些粒子动画中利用“三渲二”形式制作场景可以提高动画的制作效率,降低动画制作成本,使用这种方法的影视动画作品已相继涌现,比如在 《小马王》中的远景镜头中,摇曳的草地以及远处马群的奔跑都是由三维制作渲染为二维,因为大场景中大量的草地粒子,如果用二维绘制将会十分耗费人力。三维粒子动画简化了传统二维绘制粒子动画的难度,诸如草地、烟雾、雨、雪等粒子动画都可以通过三维技术制作,提高动画制作效率,避免二维手绘每帧粒子的复杂过程,在动画中利用材质渲染出 “三渲二”的质感来与二维角色相结合,提高动画的质量与制作效率。

2.2 “三渲二”角色与二维场景结合

在二维场景中融入 “三渲二”角色,是指动画内的背景是由手绘完成,而动画内的人物是三维动画二维材质。使用这样的方法可以利用三维软件中的虚拟摄影机,固定画面透视视点,并且可以对透视点进行自由调整,这样有助于人物动画与场景背景更好地融合统一,确保人物动作的立体,并且保留了二维场景的独特风格。比如在国产动画 《我是江小白》中部分镜头便是使用 “三渲二”加动作捕捉制作的角色动画与二维手绘背景结合,从细节来看,“三渲二”的制作人物拥有三维空间感的同时也解决了三维动画渲染造成的线条僵硬死板的问题,通过二维技术对画面精修让很多特写镜头质量更高。在一些动画人物特写镜头中背景往往较为单一,所以使用二维绘制场景降低成本的同时提升动画制作效率。“三渲二”角色与二维场景在一些镜头中巧妙结合,在整个动画中切换不同的制作方式,在确保画面统一的同时,也带给观众较为理想的视觉效果。

2.3 “三渲二”与二维质感结合

在“三渲二”动画中实现二维动画质感,是指通过降帧,将流畅的一拍一人物动画输出为传统二维动画的一拍二,从而实现传统二维动画的质感,并且通过将三维动画中的动态模糊关闭并对动作动画进行重新绘制,来模拟实现二维动画中人物动作动画的独特质感,最后便是 “三渲二”独有的强烈灯光质感与二维材质来实现二维动画中阴影、手绘线的特性,“三渲二”中的灯光与三维中传统的平滑光照不同,“三渲二”中的阴影与高光部分的显示为颜色块,而不是呈梯度式渐变的,这让三维模型看起来更加平面。这样的 “三渲二”动画也呈现了很多优秀作品,例如 《蜘蛛侠:平行宇宙》中便使用了“三渲二”来实现二维美漫的质感,片中人物动画运用了大量的一拍二来实现漫画质感,但是为保证动作的流畅在一些激烈运动中让一拍二变为了一拍一,或使用二维进行了重新绘制来让动作更加偏向二维动画,并且在运动模糊上也不再使用三维动画中的动态模糊,而是使用了传统二维动画的动作模糊技术——Smear,这种传统二维动画技术是为了让激烈运动的动画产生过渡,而利用视觉暂留的叠影,重新绘制而成的,这极大地加大了这部影片的二维质感,同时也让物体的运动更富有运动感。并且这部影片利用了二维线条和漫画式的分镜转场来实现极为相似于二维美漫的质感,这让观影者会体验到具有立体感漫画的感觉,这是三维与二维碰撞的结果,这是 “三渲二”和二维结合上动画影像实验的成功案例。《蜘蛛侠:平行宇宙》将 “三渲二”与二维材质结合的技术进一步进行了美学拓展,将三维立体感的动画赋予二维动画的夸张、变形等艺术特点,并在二维材质上进行了美漫风格的拓展,对“三渲二”动画有了更多的探索。

3 “三渲二” 软件实现与优化——以Blender为例

3.1 Blender

随着计算机技术的不断发展进步,计算机三维动画软件也遍地开花,计算机图形软件也在不同领域得到了很好的应用。随着三维动画的出现,三维图形渲染软件也变得越来越多,市场上主流的三维软件有Cinema 4D、Maya、Houdini、3Ds Max、Blender等,每个三维软件都有自己独有的优势,所以在三维动画的软件制作选择上也各有不同,并且随着三维动画的发展和需求的增大,三维动画制作流程也变得越来越炉火纯青,但是对于 “三渲二”这种相对更加新兴的渲染制作方式,各个三维软件都可以实现“三渲二”的效果,但是缺少对于 “三渲二”软件制作流程的优化。Blender作为一款开源三维软件制作工具,其拥有对 “三渲二”流程所特有的优化与渲染,Blender在2020年推出的2.8版本后的Grease Pencil对“三渲二”的工作流起到了提升效率的作用。并且Blender也是很多优秀 “三渲二”动画作品的制作软件之一,例如戛纳国际电影节国际影评人周单元——最佳长片奖和法国昂西国际动画电影节水晶奖、安妮奖最佳独立故事片的“三渲二”动画《我失去了我的身体》,并且Blender也受到很多艺术家的青睐,例如法国动画艺术家Dedouze利用Blender让2D 动画与3D 结合碰撞出了更加立体的二维效果,如图1所示。所以Blender是“三渲二”动画制作软件中较为合适的选择之一,其开源、免费、独有的对 “三渲二”制作流程有所提高的Grease Pencil工具使Blender在未来必定会成为“三渲二”动画制作流程中不可或缺的软件之一。

图1 法国漫画、动画艺术家Dedouze利用Blender软件制作的3D与2D结合的动画作品

3.2 Grease Pencil

Grease Pencil是Blender内的二维动画工具,它的作用是赋予二维动画的绘画图层,它在Blender的2.8版本之前是作为在三维空间中起稿的辅助线工具,而在Blender 2020 年推出2.8 版本后,Grease Pencil工具得到了大幅的优化与提升,它对于二维平面绘制的运行效率以及泛用性得到了巨大提升,是使用Blender制作 “三渲二”动画中不可或缺的工具。

首先,在传统的动画制作流程中,动画的前期美术环节是非常重要同时也是较为耗费时间的一个流程,通常需要在美术初稿中不断修改才能最终定稿动画中的场景或者角色,这样会使得动画制作的周期变长,降低整个“三渲二”动画制作流程效率,而Blender中的Grease Pencil在很大程度上提高了美术环节的效率,Grease Pencil可以让动画师直接在三维动画图层中进行绘制的操作,这样就可以直接在制作层面来进行对于初稿的绘制和参考。同时在利用传统的二维软件进行美术绘制时,可能在后期动画制作时精度达不到或者软件不适配,这就需要在三维动画软件中进行重新调整。例如市面上较为流行的位图平面软件Photoshop存在精度较低的缺点,矢量平面软件AI存在着与三维软件兼容的问题,而使用Grease Pencil就可以很好地替代二维平面软件。首先,由于Grease Pencil可以在三维图层上直接绘制的特性,它可以直接在三维软件中开始美术的前期工作,并且Grease Pencil的画笔所绘制的图形都为矢量图形,这样既保证了前期美术初稿的精度同时也不存在不同软件的兼容问题。这样较大地提高了“三渲二”动画在美术阶段的效率。

其次,Grease Pencil所绘制的矢量线条并不像市面中的一些绘制软件图形与其他工具是独立的存在,例如CSP只能栅格化图层后再操作,而Grease Pencil所绘制的线条与Blender其他所有工具都是通用的,也就是说一些三维建模的工具可以直接使用在Grease Pencil所绘制的图形上,提高了整个“三渲二”动画流程的效率。

最后,Grease Pencil所绘制的图层都是三维空间中平面建模,那么不同的图层就可以实现不同空间位置的画布,这样就可以很轻松地实现三维动画的优势纵深效果和空间感。一些二维动画师也可以通过Blender来轻松创作“三渲二”的动画作品。

随着计算机图形技术的不断进步和发展,三维动画制作流程上软件的进步日新月异,三维图形软件不断地进步发展,功能也愈加强大,市面上也出现了很多不同用途的三维图形软件,并且Blender也具有Grease Pencil工具使得 “三渲二”动画的制作更加地轻松,这推动了 “三渲二”动画的发展,为三维与二维动画的碰撞提供了更加便捷的方式,为动画的发展也提供了更多动力,这才是“三渲二”软件层面所应有的改进。

3.3 Blender优势及对“三渲二”动画发展的意义

Blender作为一款免费开源的3D 动画制作软件,其拥有无限可能,官方设立的社区内会将优秀易用的插件通过软件版本的迭代加入到软件里,这让Blender有非比寻常的效率和可持续发展的能力。软件内对于“三渲二”独有的便捷工具Grease Pencil以及多种多样插件的支持,让设计者在高效率的同时也让动画制作者减少了版权方面的纠纷,让动画制作成本大大降低,受到了很多个人动画制作者的欢迎。同时Blender是目前同类软件中集合功能最强的软件之一,它集成了建模、动画角色骨骼、物理模拟引擎、材质贴图编辑器、控制纹理通道的节点编辑器、渲染器、音频处理、视频剪辑等一系列动画短片制作功能,让Blender拥有媲美Zbrush的雕刻能力,也拥有Maya、3Ds Max的建模能力,这样让建模师、动画师、材质师、后期剪辑师不必在不同的界面进行切换与导出,降低了创作者在整个动画制作中软件的切换频率,这让个人动画创作者能够更加高效率创作。Blender相较于市面流行的三维动画制作软件资源需求较少。在渲染器方面Blender自带了Eevee与Cycles两个免费渲染器,在实时渲染上Eevee的速度相较其他渲染器会更加快速,降低动画制作成本的同时也加快了渲染出图的效率,更加适合原型设计和概念设计。

Blender的开源与对整个动画制作流程上的优化与整合,让我们可以在软件中完成优秀的雕刻、三维动画中使用二维笔刷以及较好的流体效果等,这些让制作动画的门槛降低,同时软件对 “三渲二”独有的便捷工具让动画制作更加高效。Blender拥有开放性的社区供所有动画设计师以及动画爱好者交流学习,让更多的动画爱好者可以获得免费的教学与资源,这对“三渲二”这种较为新型的技术发展有着很好的推动作用,让所有人都可以走进 “三渲二”制作中来,对社区中的人进行提问、讨论、相互进步。Blender的出现满足了个人动画创作者制作“三渲二”效果艺术作品的发展需要,并且在发展快速的信息时代,通过自身开源的优势不断对软件进行优化,不断提高软件对 “三渲二”效果的制作效率,在“三渲二”动画的发展中起到了很大的作用。

4 “三渲二” 技术应用前景

单一的二维动画或三维动画风格已经变得十分成熟,已经逐渐无法满足观众的审美需求。在这样的背景下,“三渲二”这种非真实的渲染技术所制作的动画逐渐受到制作者的青睐。二维动画与三维动画在持续不断地发生艺术和技术上的碰撞,“三渲二”动画在不断冲击着二维动画和三维动画的市场。

三维动画、“三渲二”动画本质都是动画艺术的探索,没有孰强孰弱,只有艺术风格的区别。将“三渲二”技术与二维技术的优势结合,利用技术来实现动画影像的艺术风格,才是将各自优势充分发挥的正确方式。

着眼未来,“三渲二”动画这种将二维动画制作流程与三维动画制作流程上的优势结合、取长补短,将是未来动画的发展走向,这会使得动画制作流程得以优化,打破二维与三维动画的风格壁垒,制作出更多风格化的优秀动画,而将二维动画与 “三渲二”动画结合,首先从空间上二维动画可以通过“三渲二”来快速高效实现更加生动的画面效果;其次二维动画的艺术风格更加成熟与多样,“三渲二”可以在艺术效果上向二维动画学习补充;最后便是可以从制作层面来让整个动画制作流程向二者各自更高效的方法来制作。将传统的手绘技法以及各种二维风格与三维动画更优秀的空间感结合,以及与更高效的软件结合,追求更卓越的表现。只有这样动画行业才可以更快地发展与进步,这才是 “三渲二”技术与动画影视发展的必然趋势。