电脑动画制作完全不同于传统的动画制作。特别是三维电脑动画,是个在计算机中生
成数字图形,设置它的运动,并用真实感的各种处理方法来生成逼真图像并转换成视频信
号的过程。三维电脑动画制作过程通常由以下几个阶段组成:输入素材;造型;调整材质
和贴图;设置动画、相机和灯光;着色生成图像文件;输出结果。
下面以近年来国外最流行的影视制作软件Alias为例,介绍一下具体实施过程。
我们以做一个中文字幕“专业动画”四个字为实例:
1.输入素材
一般指利用扫描设备输入做为参照的图像或贴图的图像,是扫描仪或从录像机上采下
来的视频信号及图像。
当然选型数据和动画数据均可通过相应前端输入,但由于造价较高
而国内很少采用。
手写或印刷的字“专业动画”,通过扫描仪采到SGI工作站上,成为Alias可
识别的图像文件。
2.造型
素材字“专业动画”是一个标量图像。Alias提供描线(B样条曲线)功能,在
视图窗口中指出四个字的内外轮廓线。
在图像质量较高时,可用自动描像功能来代替手工
描线。然后用造面工具(Set planar face),使轮廓线包围的区域形成
平面。这样形成了四个汉字的平面图形。再用AliasBevel功能,拉出有倒角
(圆角或斜角)的三维立体字。有时,也可造一条与汉字平面相垂直的线段,作为ext
rude拉伸面的路径而生成拉伸成三维的立体字。
Alias还提供了多种其它造型工具。如Patch可生成直纹面;Skin可由
多个不同的截平面线构造完整物体;revolve可由母线旋转成模型;bounda
ry可由三条或四条边界构造曲面;round可直接生成三个面相交处不同半径的圆角
;Blend(fillet)等多种工具。
此外,Alias还提供了现成的几何体,
如球、柱、锥、台、立方体等。这些几何基本体所有的几何特性都有相应的参数,或设置
这些参数,或交互调整参数得到不同的几何体。另外,也可通过调整曲面上的控制点(C
vControl Vertex)或编辑点(EdEdit Point)来进行
多种变换深入刻画造型。
3.材质调整
“专业动画”四个字的颜色是任意可调的,这包括物体中间色、高光色、自发光色、
透明色、反射区颜色等。还需调整高光区大小,高光区与中间色区过渡、反射率、折射率
、反射次数、折射次数等。此外,Alias还提供了本色贴图、高光区贴图、透明区贴
图、白发光贴图、反射贴图、反射率贴图、粗糙度贴图(bump)、三维起伏贴图(d
isplacenent)等。
通过对这些参数的调整,可得到金属质感,无高光非金属
和高光非金属,自发光等几大类质感。这些质感可以变化无穷。
另外,Alias软件本身提供了数十种内部纹理。这些纹理可直接做为贴图。不但
大大简化了素材的提供,而且调整方便,并且可以做材质渐变的动画。
材质调整中还有一类是背景材质。输入的各种素材图像或纹理图像均可作为环境用于
背景。Alias本身提供了几种可用的背景环境,如:天空、地平面、云和太阳组成的
自然环境等。这样选中一背景后,“专业动画”四个字与周围环境就融作一体了。
4.设置动画、相机和灯光
这一步与调材质是不可分的。
在场景中设置灯光后照耀在物体表面显现出其质感,再
通过模拟相机得到最后的图像结果。
Alias提供了6种光源:环境光、直射平行光、点光、白炽灯光、线光和面光源
。在光源上设置了多种参数,可生成许多特殊效果。如光通过雾气的效果、光的棱镜效果
等。
相机的推、拉、摇、移和变焦与摄影的原理是一样的。可以说这一步与摄像更为相似
,而不是绘画。
动画的设置与手工动画制作的原理有类似之处。设置关键帧是设置动画最常用的方法
。如要做“专业动画”四个字从像机后冲入画面并定格,定格的位置就是字运动的关键帧
。
而字初始在相机后的位置是另一个关键帧。物体在移动过程中,可以绕轴转动,可以大
小变化。Alias另一个设置动画的方法是让物体在指定路径上飞行。任一条用来造型
的B样条曲线均可用作运动路径。第三种设置动画的方法叫“形变”。有一定对应关系的
物体可以互相转变,如球变为立方体。
调整动画还可以通过调整参数曲线,使动画效果达到完美的效果。
5.着色生成图像(Render)
如果字幕是电影胶片用的,每一秒需24个画面,则电脑上须着色生成24个图像文
件。如果输入结果录制到录相带上,则每秒需25个画面。而N制和PAL制录出图像尺
寸是不同的。
目前国内常用图像卡的图像尺寸512×576×1.503(长宽比)或
768×576×1.00或720×576×1.00,若输出为翻转正片,长宽比一
般在几千线(由所需精度而定)。
Alias的图像生成有两种方法:Ray tracing(光线追踪)和Ray
cast(光线投射)。
Ray tracing是高级的着色方式,能自动计算物体
间的相互反射、折射、透明、及物体阴影、浓淡,使画面更生动、更逼真。
6.输出结果
SGI工作站和486微机均可用帧控卡、图像卡或大帧存两种方式,然
后输出广播级录相带。这是个数模转换的过程。
另外,通过胶片机,图像也可输出到胶片上,做电影或印刷用。
上面是以Alias为例介绍了电脑动画制作的简单过程。当然,各种硬件平台上的
各类软件各有特色,可造出一个缤纷的世界。
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