浅谈动画制作中数字技术的应用及发展

0 前言

随着社会经济的发展，科学技术手段开始更新与进步，数字技术 ヅ逐渐运用于各个领域。在当今动画制作中，数字技术的使用频率越来越高，使用范围也越来越广，动画的制作开始依赖于数字技术，并能从数字技术中获取新的灵感和力量。动画产业的发展相对于电影电视要晚一些，还不到一百年，但动画产业自兴起到发展起来的速度较快。在动画产业的整个发展过程中，计算机技术和数字技术扮演着越来越重要的作用，在很大程度上促进了三维动画的发展。

1 数字技术的发展背景

第一，动画制作中数字技术的发展历史。1928年，世界上第一部有声动画片《蒸汽船威力号》诞生，该制作中第一次采用移动背景的拍摄技术手段;1932年，世界上第一部彩色动画片《花与树》诞生;1937年，利用多重景深拍摄手段拍摄的动画片《白雪公主》问世，标志着主流商业动画技术手段发展成熟;1950年，麻省理工大学的计算机专家制作了动画史上第一部真正意义上的计算机动画;1992年，动画片《玩具总动员》成为世界上第一部完全由计算机三维技术手段制作的动画片，开创了世界范围内使用三维技术手段制作动画的风潮。

第二，动画制作中的数字技术是指以计算机为基础的操作平台，使用相关的计算机软件作为制作工具的一种技术手段。先进的数字技术可以打造出更加具有视觉冲击力的动画效果，使得动画中的特技部分展现出更加真实优良的视觉效果。传统的动画制作中，制作人员通常是借ฒ用透明的纸张来对动画的绘制过程进行复制，并将动画的人物和风景分开复制，因此传统的动画制作技术下的动画画面都不精细清晰。随着科学技术的发展，在动画制作中数字技术逐渐取代了传统的手工绘制技术，成为全新的动画制作方式，并开始运用更多的专业合成软件等。

第三，近年来，由于计算机技术的发展和计算机动画的出现，对动画表现领域的扩展起到了巨大的作用，使得动画的表现形式更加丰富，这种媒介也适用于各种动画，如网络Flash动画，宽带传输的web3D 动画、手机动画等。对于动画事业而言，三维动画的出现丰富了动画的表现，使动画更加真实，并促使动画向多元化的方向发展。

2 在动画制作中运用数字技术的意义

2.1 模型设计能力高超

在动画制作中，数字技术的运用主要是计算机通过相应的数学方法来实现动画的设计制作，不会受到客观条件的限制，能够将现实存在的人物或景观逼真地模拟出来，也可以制造出现实中不存在的人物和景观等。这些都是数字技术支持下的动画制作独有的，超越了实景拍摄和手绘的方式。在动画制作中，可以通过专业的制作软件，创建出现实生活中常见的建筑、街道、家具等，使其生成自然景物，如植物、蓝天、白云等，也可制作出现实生活中不存在的景物，即抽象的物体，甚至可以制作出生物的模型，最主要的是人和动物。这些都是三维动画中较为复杂的模型效果。

2.2 可以得到任何想要的效果

在使用数字技术制作动画的过程中，模型的运动和变化不会受到客观因素的限制，制作动画的人可以根据需求或是自己的想法任意指定模型运动的方向和轨迹，调整模型的任意角度和照明效果等。此外，设计人员可以变换制作好的模型，使其发生任意的改变，达到自己满意的效果和人们意想不到的效果。

2.3 质感表现丰富完美

三维动画的模型制作完成后，为了达到真实物体的效果或增加模型的质感，一般要通过材质的选择和场景灯光的设计，来使模型表现得更逼真。

模型的质感和逼真度取决于选择的色彩、表面的光亮程度、反射效果、透明度等，而这些属性又取决于组成模型的基本材料。常用的三维动画制作软件里都会提供丰富的材质库，如玻璃、金属、水、大理石、木材、面料等。设计动画效果时，还可以通过变换材质的各种参数，改变模型的材质效果。

灯光的设计效果会直接影响模型的最终质感表现。三维动画制作中的灯光设计一般有如下特点：l)可以自由选择灯光的类型，包括点光源、平行光源、摄影光，还有专门用来产生金属、玻璃等光亮效果的MAP 光源。2)可以根据设计要求选择灯光的颜色、强度。3)可以根据设计需要或个人喜好，确定灯光的位置和运动方向。4)可以设置灯光照射到模型上的阴影效果，以及反射、折射效果等。

三维动画制作时，可以将前景模型和背影场景分别设计，输出时再进行合成，这样还可以随时更换不同的模型和场景，大大减少了动画制作的工作量，并且提高了工作效率。在预览最终动画效果的过程中，可以随时对演示的动画结果进行反复的修改、调试，直到满意为止。

3 在数字技术的支持下动画技术的主要类型

在动画制作过程中，模型的建立是整个动画制作的基础，模型的好坏直接决定着动画的质量。在动画制作中，三维动画技术从出现以来，模型建立的技术已经发展出了几种不同的分支，主要包括常见的Polygon 模型建立技术、NURBS模型建立技术以及division 模型建立技术。在不同的建模软件的支持下，这几种建模技术有着不同的特点和各自的优势，一般最常用的建模技术是前面两种：

一般来说，Polygon 建模技术适合建立没有曲面、形状较为规则的物体，这种技术能够自由地调整UV 分布，很方便在贴图的时候根据场地的需求来进行设计。但这种方法也有其缺点，不能生成光滑的曲面。

NURBS 在计算机图形学上是一个数学概念，在曲线运动轨迹上可以形成一定的形状，主要用于表现曲面的物体，创建光滑、复杂的模型，对于模型细节有逼真的效果，具有很大的优势。但由于这种模型建立技术建立的模型在曲面上的结构是网状的，在复杂模型的设计中，由于控制点的增加而很难控制。因此，在进行模型建立时，要注意根据具体的需求来进行选择，使其达到更好的效果。总的来说，这些建模技术各有特征，但却存在一个相同的问题它们的基本理念不够统一，相关的三维软件也不能兼容这几种建模方式。因此，在动画场景的制作中，主要的要求和趋势就是模型的类型能够统一。

4 数字技术在动画制作中的应用

通常来说，数字技术在动画制作中的应用可根据其是平面还是立体，分为在二维动画设计与制作中的使用和在三维动画制作中的使用。在不同的使用形态下，需要达到的效果也有所差异。所谓二维动画，也就是指将在平面上利用手工绘制会形成一定的画面，呈现在镜头之中;而三维动画，也就是指在通过一定的构思，完全利用计算机软件将该种构思制作出来，所形成的立体画面，以镜头的方式呈现出来。就目前来说，数字技术使用于动画制作之中，不仅是对其动画特效的制作，还包含了后期的技术处理。其中，数字动画技术在动画制作中的应用，主要表现在计算机硬件技术的进步。计算机技术使用于动画制作之中，可以极大地缩短动画片的整体制作时间，还能利用其虚构场景的技术，节约大量的制作经费。同时，还以其独特的表现方式，突破了原有的技术手段，为动画制作带来了新的发展途径，也精致了动画艺术。其实，数字技术应用于动画制作之中，除了各个场景的技术处理与前后期的技术合成，还有一项十分重要的功能，那就是数位板的使用。一方面，数位板的使用有助于作者个人风格的保留，在最大程度上保存原作者的作品，并将其展示到观众的面前;另一方面，数位板可以用于绘制，且其绘制出来的图像能够直接保存，该种方式极大地缩短了动画的前期制作时间，整体制作时间也相应缩短。以下，笔者将从两个方面论述数字技术在动画制作中的应用：

4.1 计算机二维动画制作技术的使用

专业的二维动画制作软件与传统的手工绘制制作虽然在流程上相对类似，但是，专业的二维动画制作软件是以计算机技术作为主导。而计算机技术的运用，让整个动画制作中的工作都可以用计算机数据的形式保存下来。从这点上来说，计算机二维动画制作技术可以直接缩短整个动画制作的生产周期。除此之外，传统的手工绘制，它的画面都是以手工的方式形成的，所有的内容都是以想象作为出发点，但是制作技术却不一定能让制作画面与想象持平，这就导致构思表达存在一定的偏差。而计算机二维动画制作技术，它是以计算机技术作为支撑，可以通过手绘、数据调整等多种方式来完成动画内容，从某种程度上来说，其制作出来的动画作品更为科学化，在动画的整体质量和画面品质上有着极大的提高。

4.2 计算机三维动画技术的使用

传统的动画制作缺乏应有的立体性。就观看感受而言，传统的动画片虽然会有动作，但是经常会给观众一种纸片人的感觉，视觉效果相对较差，而且在某些细节的表达上不够生动、具体。例如，在《葫芦娃》中，蛇精的表情和躯体显得十分僵硬，无法诠释剧情。而三维动画技术就可以解决这些问题，在制作上，计算机三维动画技术可以将角色制作得更为精细、生动，在表情和肢体动作的呈现上，会更能让观众接受，也就是说三维技术的表现手法相对鲜明，画面感较强。除此之外，三维技术手段的使用会让动画画面的色彩更丰富，呈现出来的角色也能根据后期需求做出对应的更改，使得动画人物和动画场景达到一致，给观众带来更加舒适的观看感觉。世界上第一部由计算机制作的动画片是《玩具总动员》，这部动画片的问世不仅诠释了什么是真正的动画制作，也让计算机技术根本取代了传统的动画制作手段，开创了一种全新的艺术表现形式。

目前，国内外已经逐步认识到了计算机技术对于动画制作的作用与意义，并且通过实践在不断对其具体的应用进行探索。但是，就当前的科学技术发展水平而言，数字技术在动画制作中的具体应用仍旧受到现有科学技术的制约，使其在艺术效果的表达上具有一定的局限性。技术手段与艺术效果两者还需要不断地磨合与衔接，以实现数字技术在动画制作中的完美使用。总的来说，目前的数字技术为动画制作注入了新鲜的血液，让创作者的理念可以得到最完美的诠释。

5 运用数字技术的动画制作的发展前景

近年来，随着各种动画大片的上映，尤其是三维动画，充分体现了计算机动画的魅力与发展方向。在很多发达国家，三维动画产业已经成为国家的重要支柱产业，对国家产生了极为重要的影响。三维动画制作是一种高技术、高智力和高艺术的创造性工作。目前，三维动画技术已经发展成多种学科和技术的综合领域技术，它以计算机图形学，特别是实体造型和真实感显示技术为基础，涉及范围有图像处理技术、运动控制原理、视频技术和艺术，甚至于视觉心理学、生物学、机器人学、人工智能学等领域也需要三维技术的支持和辅助，所以三维动画技术已经以其独有的特点逐步成为一门独立的科学。目前，随着计算机图形学与相应技术的提高，利用计算机数字技术进行三维动画制作的方法也日益提高，通过不同的三维动画设计软件平台，已经可以生动地制作出各种人物或动物角色的运动方式与表情，也ท可以制作各种逼真的虚拟场景。当前，由于美国具有丰富的制作经验和雄 ッ厚的经济实力，无论是在数字技术的运用上还是三维动画制作上都处于领先地位。美国不仅是动画行业技术的♂引领者，也在一定程度上影响着未来三维动画发展的方向。众所周知，在动画产业，日本在整个世界绝对属于佼佼者，日本的三维动画具有独特的风格，涌现出了一大批以制作CG 为主的企业，在动画方面具有较为成熟和良好的运作基础，因此具有广阔的发展空间。在中国来说，从动画制作中运用数字技术以来，出现过很多优秀的作品，其中不乏获奖作品，尤其是前期。但在近年来，随着国外加工动画片的大量引入，国内优秀的动画片反而越来越少，动画片制作人员的积极性也大不如从前，逐渐失去了我国传统的民族风格。但我国正在发出加快文化产业振兴的号召，相信国产动画片会快速发展起来，创作出更多优秀的令国人期待的动画作品。

6 结束语

随着科学技术的发展，数字技术开始广泛地运用于各个领域。而动画行业的发展为数字技术的运用提供了一个很好的机会，同时数字技术的应用又推动了动画行业的发展。在三维动画制作中，以计算机为基本平台的数字技术不仅可以制造出现实中存在的人物和景物等，模拟出真实的三维空间，还能创作出现实世界中不存在的事物，即虚幻空间。在数字技术的支持下，动画技术的发展有了新的突破，在各个领域发挥着越来越重要的作用，为国家作出了巨大的贡献，成为国家重要的支柱。因此，国家要把握好商机，建立和发展好计算机数字技术产业，为社会的发展作出更多的贡献