數字媒體設計 實景動畫吃豆人專 業 名 稱數字媒體技術 摘 要實景動畫是實拍與二維或三維動畫結合的形式，本短片所用形式為實拍與三維動畫結合。實拍與三維動畫結合是將真實拍攝的場景與虛擬創作的角色相結合的創作方法，主要應用于影視行業的特效制作中。與傳統特效工藝相比，實拍與三維動畫結合技術是一種更加靈活的表現方式，更好的應對了市場多元化的需求。吃豆人這部短片，運用了實拍與三維動畫相結合的創作方法，使用三維動畫軟件，創建出虛擬角色吃豆人與幽靈的三維模型，運用攝像機反求技術將實拍素材生成一個虛擬的三維攝像機，從而有效的實現虛擬角色吃豆人與操場實景的高度融合，兩者結合形成了一種超現實的視覺感受。關鍵詞：三維動畫；影視合成；實拍；攝像機反求AbstractReal-life animation is a combination of real shot and 2D or 3D animation. The form used in this video is a combination of real shot and 3D animation. The combination of real shooting and 3D animation is a creative method that combines the real shooting scene with the virtual creative character, and is mainly used in the special effects production of the film and television industry. Compared with the traditional special effects process, the combination of real shot and 3D animation is a more flexible expression, which better responds to the diversified needs of the market. Pacman is a short film that uses a combination of real shot and 3D animation. Using 3D animation software to create a 3D model of the virtual character Pac Man and Ghost, using camera reverse technology to generate real shot material. A virtual three-dimensional camera, which effectively realizes the high integration of the virtual character Pac-Man and the playground real scene, the combination of the two forms a surreal visual experience.Key words: 3D animation; Film and television synthesis; Shooting; Camera reverse9目 錄第一章 引言1第二章 創作目的和前期準備22.1創作目的22.1.1實拍與三維合成技術的目的22.1.2創作本片的目的22.2前期準備2第三章 創作過程33.1分鏡頭劇本創作33.2場景拍攝及攝像機反求33.3三維動畫制作63.3.1建模63.3.2動畫制作73.3.3渲染輸出73.4后期合成8第四章 創作過程中的理論應用及創作方法分析94.1創作過程中的理論應用94.2創作過程中的創作方法分析9第五章 創作反思10參考文獻11致 謝12第一章 引言吃豆人這部短片在呈現形式上采用實拍與三維動畫結合的形式，實拍與三維動畫的結合是技術、視覺效果與制作理念三方面的相互融合，是揚長避短的應用，在越來越多的影視作品中運用。從技術角度來說，是幾種軟件和硬件的相互配合，使不同的元素在后期軟件里得以融合，它突破了單一的影像形式，為創作提供了無限的發揮空間，并且開拓了新的審美領域。吃豆人這部短片運用這項技術，呈現出令人耳目一新的視覺感受。第二章 創作目的和前期準備1.2.122.1 創作目的122.12.1.1 實拍與三維合成技術的目的實拍就是實際拍攝的影像，是對現實場景的記錄與再現，三維動畫是在三維軟件中創造出來的影像，實景動畫即兩者的結合。三維動畫對實拍無法完成的部分進行了補充，通過三維動畫技術可以制作出現實世界無法重現的影像，有利于影像的多元化。實拍技術有很大的局限性，因此三維動畫與實拍合成技術在越來越多的影視作品中運用，視覺效果也越來越沖擊眼球。本片希望通過運用此項技術在華宇校園實拍影像中加入三維動畫元素，達到耳目一新的效果。2.1.2 創作本片的目的很多生理上有缺陷或者外表異于常人的人會受到他人異樣的眼光，他們也因此自卑，性格變得孤僻，這是現在社會中真實的狀況。吃豆人這部短片講述的故事一方面希望對外貌特別的人起到激勵作用另一方面也提醒人們要懂得尊重他人，消除偏見。2.2 前期準備了解游戲吃豆人中吃豆人和幽靈這兩個角色，利用現有的設計元素進行變化。確定短片的立意及大概的故事情節。對三維動畫與實拍結合技術使用到的軟件進行學習，拍攝練習素材來學習PFTrack的攝像機反求技術，學習Maya中Arnold插件的材質以及渲染，初步達到了實拍與三維模型結合的效果。第三章 創作過程12333.1 分鏡頭劇本創作短片講述一個吃豆人因自己顏色特別被同伴排斥，后來在危機情況下他在幽靈手下救下了同伴，同伴因此對它改變看法與他和睦相處的故事。根據故事情節畫出分鏡頭劇本（如圖3.1與3.2），基于對每個鏡頭時長的把握，并將整體片長控制在三分鐘以內，前期共畫出分鏡頭49個。圖3.1 分鏡頭與成片鏡頭對比圖3.2 分鏡頭與成片鏡頭對比3.2 場景拍攝及攝像機反求短片場景全部取自學校操場，根據分鏡頭劇本進行拍攝，部分使用三腳架，部分使用手持拍攝，每個鏡頭拍攝次數不少于兩次以備用。攝像機反求，即通過攝像機跟蹤軟件，解算實拍素材生成一個虛擬的三維攝像機的過程。其目的是使實拍鏡頭與三維軟件里制作的鏡頭兩者運動保持一致，使畫面不會產生失真感。本次設計使用的攝像機反求工具為PFTrack，一款強大的三維攝像機跟蹤軟件。剪輯過的實景拍攝鏡頭，通過Premiere導出為tga格式圖片序列，然后導入到 PFTrack 中，首先連接 Auto Track（自動追蹤）節點，Search mode（跟蹤模式）選項下選擇Optical Flow（光流）選項，然后點擊Auto-Track（自動追蹤），得到畫面中運動鏡頭的信息變化（如圖3.3）。圖3.3 攝像機反求對于運動鏡頭中的移動物體，因其移動會對追蹤造成影響，所以要通過添加遮罩的方法將運動物體排除。在Mask標簽下繪制遮罩，在第一幀對移動物體繪制完遮罩后，點擊Tracking標簽下的向右箭頭，軟件對其進行自動跟蹤，自動追蹤完成后對跟蹤不準確的幀進行手動校正，之后再點擊Auto-Track（如圖3.4）。圖3.4 對運動物體添加遮罩自動追蹤完成后連接Camera Slover（攝像機解算）節點，點擊Solve all（解算全部），軟件自動計算出XYZ三個坐標軸，接下來對三個坐標軸進行校正，連接Orient Scene（場景校正）節點，在Edit mode（編輯模式）下選擇Axes（軸線），手動對坐標軸進行調節（如圖3.5）。圖3.5 坐標軸校正對比圖檢查跟蹤無誤后，連接Export（導出）節點，導出格式選擇Autodesk Maya 2011 Ascii進行導出。3.3 三維動畫制作33.13.23.33.3.1 建模三維動畫制作環節，是此項目工作量最大、技術難度最高的部分。首先進行的是吃豆人與幽靈角色模型的創建。參考游戲吃豆人二維形象（如圖3.6），對二維形象進行三維化創建模型。圖3.6 游戲原型吃豆人共創建幽靈、普通吃豆人和斑點吃豆人三個角色，然后對模型進行材質的賦予，在Hypershade窗口中新建Arnold材質中的aiStandardSurface材質球，修改顏色后賦予給普通吃豆人和幽靈。新建Lambert材質球，賦予給斑點吃豆人，使用3D繪制工具對斑點吃豆人繪制斑點，完成角色的設計（如圖3.7）。圖3.7 三維化動畫角色模型建成后，將模型融合進實景中，建立地面輔助模型，對地面賦予aiShadowMatte材質，使其只接收陰影而本身不被會被渲染，對模型與場景進行大小匹配，讓吃豆人融入的更加真實（如圖3.8）。圖3.8 模型與場景匹配3.3.2 動畫制作動畫制作即按照劇本與分鏡頭的要求，給吃豆人與幽靈設計運動軌跡與表情，給其賦予生命力。角色的運動要符合運動規律，按照角色動畫的一般規律來給吃豆人設計動作，注意動作的預備、動作和緩沖部分，通過曲線圖編輯器窗口對運動曲線進行調節，使其接近真實這樣才能讓吃豆人運動起來顯得更加自然。3.3.3 渲染輸出制作好角色動畫后，需要在場景中添加燈光和渲染輸出，同樣是一個繁瑣的步驟，需要非常細節化的調節材質與燈光。燈光的設計與布置主要依據實拍現場的環境光。實拍時為室外自然光，因此在場景中添加了天穹光與平行光。在Arnold燈光中選擇創建aiSkyDomelight，此燈光為球形天穹光，在此球體上貼上HDR環境貼圖，即可模擬貼圖環境效果。然后創建平行光，調整燈光的強度以及方向。接下來逐步調整渲染效果，調整aiStandardSurface材質的Roughness選項，根據場景對吃豆人材質的表面粗糙度進行不同程度調高。在平行光Arnold選項下，調整Angle參數，增大該數值，使陰影變得模糊，趨于真實，在增大Angle值的同時增大Samples數值以消除模糊陰影的噪點。再調整Shadow Density值，降低陰影的不透明度，從而使三維角色與實拍環境有較高的融合度。通過Arnold渲染器批量渲染輸出jpeg格式序列幀。3.4 后期合成在Premiere中將序列幀導入，將所有的鏡頭按照分鏡頭劇本剪輯，對整片效果預覽后再進行精剪調整。根據不同劇情，添加不同背景音樂。添加完背景音樂后再對全片進行調色，最終輸出mp4格式的視頻。第四章 創作過程中的理論應用及創作方法分析44.1 創作過程中的理論應用實景動畫的創作同樣需要先畫出分鏡頭劇本。分鏡頭繪制是影片創作中非常關鍵的一個步驟，它將劇情中的場景、角色等視覺化，分鏡頭是整個創作過程的大綱，是整體靈感和構思的記錄。從前期準備到后期合成，分鏡頭都是實景拍攝和動畫制作的重要參考，后期動畫制作也需要參考其中的構圖，鏡頭運動、組接等。吃豆人這部短片的分鏡頭劇本繪制的比較簡單，但是對于重點的角色表情，運動軌跡等也繪制到位。攝像機反求技術是實景動畫中的一項關鍵技術。通過照相測量法分析畫面像素中的色相、飽和度、明度三大要素分析出畫面中具有特征的像素，并跟蹤這些像素的運動軌跡，從而計算出攝像機在每一幀的位移、旋轉的運動軌跡和參數變化。在進行操場場景拍攝時，盡量避免了畫面中出現走動的人或者其他運動物體，避免對跟蹤產生影響。 動畫的制作需要遵循動畫運動規律。最基本的要符合現實世界的基本物理規律，進而添加動畫藝術需要的動作節奏。在吃豆人這部短片的動畫設計中，對大部分動作添加了預備動作，使動作更加生動有力。但因個人水平有限，未對模型添加擠壓與拉伸效果，運動規律方面表現不足。對于表現不同情緒劇情，對動畫的節奏進行把控，緊張急促與歡快的鏡頭對動作的幅度與速度進行加快，舒緩的鏡頭則用緩慢的動作。4.2 創作過程中的創作方法分析在三維軟件中對動畫層與實拍層結合的方法是本片制作的核心。一方面是動畫視角與實景視角的匹配，另一方面是兩者光線與陰影的匹配。對于實拍的固定鏡頭，視角的匹配憑借肉眼的觀看來調整攝像機即可，但是對于運動鏡頭，反求的攝像機已經設置好關鍵幀，不能隨意調整，在制作模型時就需要將模型的位置大小等與實景匹配好，再進行后續的動畫制作。光線的匹配需要觀察實拍中的光照角度和強度，通過實拍中的陰影可以確定角度，而強度需要在Maya中進行實際操作不斷調整，肉眼來觀察模型的受光程度是否與實拍相似。在實景動畫中，動畫的陰影需要特殊材質來接收，Arnold渲染器提供的AiShadowMatte材質可以只接收陰影而本身透明渲染，這正是合成的關鍵。用該材質賦予給模型所在的地面和與現實世界匹配的遮擋物件。第五章 創作反思在本次創作過程中遇到了不少難題，解決了大部分，少部分未攻克的進行了妥協，比如動畫層需要分層渲染，但是在進行分層渲染時出現了顏色的很大偏差，最終是背景與動畫層同時進行的渲染，這對后期的調色造成了一定局限性。在制作流程方面，本次作品制作流程欠缺規范，前期畫好分鏡頭后在拍攝過程中又進行了部分修改，在動畫制作過程中也對有些動作進行了重新設計，反復修改導致效率有所下降。本片較短而且劇情起伏，很難找到節奏匹配的整首配樂，因此拼接了一段配樂，曲風差異較大，導致短片的割裂感增強，有些地方畫面與配樂的匹配程度也較低。另外自己對運動規律的掌握不足，導致吃豆人運動較為僵硬不自然。通過這段時間的作品創作，也學到了很多新的專業知識，總結了一些經驗，對三維軟件運用能力也得到了提升。實拍與動畫結合的表現形式是一種優勢頗多的形式，但是更重要的還是短片的內在意義，希望自己以后還能通過這種形式創作更有內涵，更吸引人的作品。參考文獻1 張輝.論三維動畫與實景拍攝結合影