浅析二维动画中大幅度运动镜头内的三维技术应用

浅析二维动画中大幅度运动镜头内的三维技术应用

艾胜英

（中国传媒大学）

摘要：对于动画来说，移动镜头可以更加灵活地交代角色与环境以及角色之间的关系，同时带来更整体的空间感以及更流畅炫酷的观影效果。随着数字动画工艺的发展与成熟，越来越多的二维动画移动镜头可以更便捷高效的制作出来，这使得二维动画导演可以在有限的成本下尝试更加复杂多样、更有视觉冲击力的运动镜头，来增强影片的可观性。本文通过一些作品的实际案例，从技术角度对二维动画中的大幅度运动镜头内三维技术应用的大量方案进行简要介绍与分析，以期在未来的动画创作中起到指引作用。

关键词：二维动画，三维技术，运动镜头，动画创作，三维模型贴图

对于动画来说，移动镜头可以更加灵活地交代角色与环境以及角色之间的关系，同时带来更整体的空间感以及更流畅炫酷的观影效果。在经典的彩铅二维动画片《雪人》中，雪人带着小男孩翱翔于空中。与前面段落以固定镜头为主有所不同，这个段落主要是大幅度移动镜头，流畅变化的移动视角加上优美的歌曲《walking in the air》（图1）将影片情绪推向高潮。局限于当时的制作工艺，该段落由手绘而成，工作量非常巨大。

图1：动画片《雪人》中的移动镜头

随着数字动画工艺的发展与成熟，二维动画移动镜头可以更便捷高效地被制作出来，这使得二维动画导演可以在有限的成本下尝试更加复杂多样、更有视觉冲击力的运动镜头，来增强影片的可观性。数字图像技术为运动镜头处理提供了如下几类方案。

一、三维模型技术与贴图技巧

三维模型技术是利用三维软件 (比如Maya、3d Max等软件) 的建模技术将设计稿中的固定物体采用三维建模的方式创建出来，并添加材质贴图，再添加上运动的摄像机，从而达到酷炫的运动镜头效果。

动画短片《文子的告白》讲述了女孩文子向心仪男生告白被拒绝后引发的一连串搞笑故事。本片采用三维动画技术制作场景，然后利用数字相机做快速移动，制作出了内容丰富、效果极佳的镜头运动效果（图2）。

图 2：《文子的告白》镜头

三维技术制作二维效果的场景并不困难，比较常见的解决方案是采用二维手绘贴图的方法。常规的三维动画中，是采用建模→材质贴图→灯光渲染的流程，在这个过程中，物体在灯光的作用下会形成渐变的阴影。图3演示了利用绘制二维带有渐变阴影效果的贴图，取消三维灯光照射的阴影，从而产生很好的二维效果。

图 3：用三维技术制作二维阴影贴图

在图3中，左侧的立方体是采用的三维软件的灯光渲染得到的效果，右边的立方体是采用的手绘二维阴影贴图方式得到的效果，这种手绘二维阴影贴图的方式可以很好地制作出二维效果。日本动画电影《恶童》就采用了此种技术方案，得到了很好的视觉效果。

二、摄像机投射技术

摄像机投射（Camera Projection）技术是利用摄像机将图片或照片投影到造型与图片内容相匹配的物体上形成投射纹理，从而在另外一个摄像机运动时（在投射摄像机周围运动）可以产生极佳的效果。

与三维建模技术相比，摄像机投射技术有其优缺点：优点在于后者不需要创建细致的模型，从而提高制作效率；缺点则在于摄像机的角度限制，如果摄像机运动的角度超过了投射贴图的范围，就会出现明显的穿帮。摄像机投射技术的原理非常简单：常规的贴图类型有平面贴图、立方体贴图、球状贴图等等（图4）；而摄像机投射技术与平面贴图非常类似，只是贴图的方向必须要垂直于摄像机（图5），这样从摄像机视图中可以看到完整没有形变的贴图图像（图6）。

图 4 ：贴图类型

图 5：摄像机投射技术原理

图 6：摄像机视图中的效果

采用摄像机投射技术创建的场景具有如下优点：真实性强，模型相对简单，无需设置灯光，只需要使用最基本的材质，不需要过渡色（直接用贴图自身的明暗来表现），渲染得非常快，可谓是短时且高效。

在制作二维动画时，我们可以参考此种方法，依据二维动画背景创建一个简单场景，然后将背景投射上去，再创建三维摄像机在这个场景中运动，从而实现二维动画难以实现的效果。

以二维动画样片《姜子牙》中的第二镜为例，这个镜头是姜子牙的坐骑四不像在天空中飞奔，镜头也随着四不像贴着山峰的飞翔滑动，最后到山前俯视整个山峰全貌（图7）。

图 7：《姜子牙》镜头设计稿

在这个镜头中，由于飞行的距离非常长，而且离巨大的山峰非常近，摄像机的运动会导致从不同角度看山峰，产生很明显的透视变化。如果采用传统二维动画制作工艺的话，除了逐帧手绘，几乎没有什么办法来解决。而如果采用三维技术来制作，则直接面临两个问题。第一，性价比低。该镜头里面的模型涉及山、树、山上的建筑以及山下数以千计的民宅，需要极大的工作量，而该镜头只有10秒钟，并且在全片中也不会再出现该场景。第二，与整片的二维风格不好统一。

综合上述考虑，笔者在制作这个镜头时使用了摄像机投射的方法。场景模型如图8所示，从该图中可以看到，场景里的模型非常简单，正面角度的效果与手绘背景完全吻合（为了方便查看，笔者取消了透明贴图，这样山上的透明区域就是白色区域）。从图9俯视角度可以看到，整个场景里呈现出来的图像，离摄像机比较近的更小一些，离摄像机更远的则更大一些，贴图呈现从摄像机的位置放射出来的扇面形状。从图10和图11侧面亮部与暗部的两张图片来看，使用摄像机投射时，不需要使用灯光，也不需要任何材质效果，只是利用图片中物体本身的色彩明暗变化就可以了，这样做到画面风格统一就非常容易了。