Maya与虚幻引擎协同高效率3D动画电影制作运用分析——以《远古日志》为例

□赵燕妮

在三维动画电影设计和制作的过程中，3D 数字媒体技术承担了大量的技术支持工作，Maya 这样的技术平台，在动画电影的制作过程中被大量使用。而虚幻引擎作为一个具有动画制作功能的游戏制作软件，因强大的实时渲染能力，也为三维动画电影的制作提供了强大的技术支持。那么如何能够在有限的时间、人力、资金成本以及一定的教学环境的情况下，做到虚幻引擎与Maya 协同高效率的动画电影制作，是一个值得深入实践探究的问题。在此，本文主要针对Maya 与虚幻引擎在动画电影制作环节中的运用进行分析研究，旨在解决有限的创作条件下利用这两种技术平台进行高效率动画电影创作的问题。

随着当代计算机技术的高速发展，计算机三维数字技术也已经形成了较完备的技术体系，并渗透到数字媒体行业的各个领域。在动漫产品的设计开发与制作过程中，三维数字媒体技术能够丰富动漫产品的内容、形式等，为观众带来更加真实与精彩的视觉享受。

一、研究背景与意义

（一）研究背景

《远古日志》是四川美术学院下影视动画学院独立开发，基于三维数字技术应用于古生物复原项目衍生的动画电影作品。该电影中呈现的所有古动物种类均出自“国家科技支撑计划——绝灭动物数字化复原及开发运用工程”项目中所复原的远古生物。由于《远古日志》制作流程的特殊性，它的制作形式不同于普通三维动画电影。该作品是在高校环境下诞生，以师生为主要团队成员，凝聚了师生导演团队、高校高技术人才以及学生的实践探索的劳动成果；充分利用了建成的规模化数字复原库，依托美术学和古动物学，以数字化为基本手段来展开三维电影产品开发。目前动画电影《远古日志》整体制作进程已经到达了中后期阶段，在这阶段需要为现有的古动物情节构建理想的空间场景以及运用灯光进行氛围烘托和渲染，同时对镜头内容进行创作构图以及排布剪辑。那么如何利用现有的Maya 及虚幻引擎（Unreal Engine）这两方三维数字技术平台在制作环节中进行协同创作，做到高效率的动画电影制作，是该项目制作成员在该阶段实践制作过程中必须探索的问题。

（二）研究意义

与国内外市场上的动画电影制作形式不同，三维动画电影《远古日志》是在高校环境下以师生作为主要团队成员构成的动画电影作品。在这样一种特殊的制作模式下，高效率利用现有的技术平台，能够有效提高作品质量，还能够在实践基础上优化研究生人才培养模式，提高制作团队人员自主化和多样化的学习创作实践能力。其次，在技术层面上，通过优化团队创作实践的模式来促进此部动画电影的高效率创作，对高校三维动画电影的制作具有创新性实践意义。

二、国内外相关研究现状

在目前国内外的大部分三维动画电影市场中，虚幻引擎还没有被大规模地运用到电影的传统制作流程之中，与Maya 的协同运用更是少有。目前世界上第一个采用虚幻引擎制作的动画片为《Zafari》，是由美国导演David Dozoretz 执导的一部电影。《Zafari》的故事背景是乞力马扎罗山山脚的一座隐密的山谷，那里生长着奇特的动物，这些动物一出生就有着另一种动物的肤色。这部动画TV 讲述的就是它们学习和成长的故事。《Zafari》是一部在虚幻引擎中完成的动画片，除了模型和贴图，其他工作都是在虚幻引擎中完成，复杂的画面特效和场景依然可以保持基本的交互，因为使用了虚幻引擎，减少了传统的渲染环节，大量地节省了时间和预算。但也有些美中不足的地方，与《远古日志》相比，同样是动物题材的动画影片，《Zafari》中动物的毛发并没有像《远古日志》中的古动物一样具有较为真实的效果。这也是因为虚幻引擎无法对动物毛发进行大规模实时渲染，因此，制作团队选择了精简动物毛发，或运用其他消耗较少的造型或材质代替。由此可见，在三维动画创作中，动物往往需要更具真实性的毛发的渲染制作工作，Maya 在这方面仍作为主要的三维技术平台提供技术支撑。而国内在运用虚幻引擎进行动画制作方面也有相关案例，2017 年的国产电视动画片《地灵曲》是深圳市灼华网络科技有限公司制作的3D 动画，在制作方面也采用了虚幻引擎来制作，这是国内动画片在制作方面对虚幻引擎的首次尝试。《地灵曲》的特点在于CG 感强烈，画面流畅精美，是具有电影质感的TV动画，但同时也可看出动画中的人物表情表演单一，在人物动画方面仍然没有传统三维动画自然细致。从国内外两个案例来看，利用虚幻引擎进行三维动画创作是真实可行的，但同时Maya 作为传统三维动画电影制作技术平台中的主心骨，承担了大量的基础关键性技术工作，制作效果也更为精细。所以，在三维动画的制作中，Maya 仍然处于不可撼动的位置。因此，如何利用Maya 和虚幻引擎双技术平台进行创新性协同制作，是值得探究的问题。

三、Maya与虚幻引擎协同三维动画电影制作运用探索

（一）Maya 与虚幻引擎三维数字技术平台相关概述

在影视动漫行业中，常见的三维数字建模技术平台有3D MAX、Maya、ZBrush、C4D、Blender 等。其中，Maya 作为三维动画电影制作的主心骨，承担了三维建模、骨骼绑定、动画关键帧、灯光及渲染等大量主要动画制作工作。然而Maya 功能虽然强大，但是它在较大的场景制作以及实时渲染方面会耗费更多的时间和精力，尤其是在具有较多植被、毛发元素或者较为宏大的场景中，更体现出对设备性能的高要求。渲染工作更考验计算机设备的功能优劣，会耗费更多的时间以及重复的实验步骤来检验渲染效果，然而呈现效果也不一定尽如人意，这会造成时间及资源的浪费，降低工作效率。动画电影《远古日志》目前的制作主要用Maya 制作相关场景以及进行灯光渲染工作，容易出现场景及动物毛发的渲染不能同时适配动物和场景，渲染测试次数多，耗时长、效率低等问题。虚幻引擎作为开发实时技术而存在的引擎工具，采用了目前最新的即时光迹追踪、HDR 光照、虚拟位移等新技术，能够每秒钟实时运算两亿个多边形，这使宏大的场景模型在虚幻引擎中的渲染制作尤为高效便捷，效果也更为突出。

（二）Maya 与虚幻引擎协同动画制作在《远古日志》中的实践探究

1.Maya 与Photoshop 协同进行镜头制作

在《远古日志》不同的场次中，存在像草原、戈壁、花原、远山等多种类型的宏大场景作为镜头中的背景元素。在起初的创作实践中，我们采取了利用Maya 对动物进行单独分层渲染，利用Photoshop 为Maya 中渲染的动物角色添加背景图片的方法来制作镜头，但是也涉及动物影子需要分层渲染的问题，最后解决办法是将动物渲染图层、影子渲染图层与场景渲染图层分开制作，后期合成到一起，这虽然可以达到一定的审美效果，但大大增加了工作量，收效甚微。以《远古日志》第19 场的画面8 为例，巨鬣狗在灌木丛中慢慢逼近小虎的镜头，在该镜头画面中，巨鬣狗位于画面左方，周围前后景以灌木杂草为主，远处的平原远山和天空占据了画面的剩余二分之一。如要利用Photoshop对该背景进行处理，那平原、远山和天空就是主要处理对象，在Photoshop 对远山的处理过程中要考虑远山与整个场景的色调与质感是否相匹配，以及整个场景的光线来源；然而，在有限的图片素材中提取的平原与远山，很难与对应的镜头场景完美融合，始终会出现光源及影子不一致，材质纹理等风格不相容、不和谐的问题，最终呈现的效果往往是生硬、不自然、不融合，远远达不到理想的画面。PS 进行远景处理的效果如图1 所示。

图1 利用PS进行远景处理的效果

2.Maya 进行场景单独渲染制作

在意识到降低时间和技术成本的同时也会拉低画面质量之后，接下来的创作实践便决定利用Maya 进行三维场景建模。但是在设备性能以及技术有限的情况下，Maya 无法支撑过于宏大的场景，只能对该场景中的部分元素进行堆积，分层渲染，在后期进行画面元素组合。例如，第19 场的主场景是广阔的原野，由远山、中心巨石阵、杂草、灌木、碎石等元素组成。Maya 可以将远山与地面等元素进行堆积，并为整个场景调整统一色调光源以后，进行分层渲染测试。Maya 虽具备画面完整且和谐统一的技术功能，但是想达到速度与质量兼备的高效率创作效果，仍然有所欠缺。首先，在场景堆砌的过程中，必须对不同景别的元素对象进行分层渲染测试，这无疑增加了时间成本及渲染的工作量。其次，在渲染测试中，不同材质贴图的元素对象在同一光源下会有不统一的呈现效果，如图2、图3 所展示的两个不同强度的光源在画面中呈现的效果。因此，会采取不同对象单独打光或是调整对象的贴图以及在后期对画面进行调整的方法来解决，使画面最终保证色调氛围统一，达到理想的审美效果。但是这种方法增加了工作量与测试成本，加重了计算机的渲染负荷，使制作效率低下。

图2 地面颜色正好，动物偏暗（Maya）

图3 动物颜色正好，地面过曝（Maya）

3.Maya 与虚幻引擎协同进行场景镜头渲染制作虚幻引擎作为开发实时技术而存在的引擎工具，能够每秒钟实时运算两亿个多边形，做到三维宏大场景的实时渲染。这意味着制作中所形成的实时画面为渲染的最终效果，这将大大提高镜头制作的效率。在虚幻引擎的场景制作中，天空和光源是作为一种生态模式的形式存在于技术体系中的，所创建的场景会自然成一体，对天空系统进行调整，能够对场景中的光影、雾、云等细节参数进行实时调整。不同元素参数的调整都会同时在场景生态中形成对应的影响。虚幻引擎具有强大的实时渲染能力，在Maya 之中需要被分开创建以及反复测试才能够形成的一体化场景，在虚幻引擎中就可以轻易实现画面统一，质量高且和谐自然。如图4、图5所示，虚幻引擎中渲染的背景与Maya 中渲染的动物和近景进行结合，灯光更为融合统一，画面效果更为真实与自然。

图4 虚幻引擎场景制作

图5 Maya镜头融合虚幻引擎场景

在此之上，便可以将Maya 之中完成渲染的动物与虚幻引擎中创建的一体化场景进行匹配，形成最终镜头画面。利用Maya 与虚幻引擎的协同制作在实践创作中的运用，探索出了全新的、较为高效的动画创作模式。

虚幻引擎作为一款创作虚拟三维场景的强大技术平台，与其他多种类型的3D 动画技术的发展与运用实践越来越受到世界各层面的热切关注，这使越来越多的制作人在3D 动画的制作技术中对虚幻引擎加以应用，不断在实践中将3D 动画技术与传统技术、虚幻引擎进行创新实践融合，从而丰富动画画面，强化理论和实践的结合。这样的尝试对三维动画电影的制作环节来说，具有创新性实践意义及示范作用。