三维渲染二维技术在动画中的运用

论文总字数：8933字

目 录

1.引言 1

2.三维渲染二维技术的概述 1

2.1三维渲染二维技术的含义 1

2.2三维渲染二维的技术特点 1

3. 三维渲染二维技术在动画中的应用 1

3.1增加镜头的自由度 1

3.2降低角色造型工艺难度 2

3.3简化光照层次提高平面化质感 2

3.4兼具二维与三维的艺术特色 3

4.毕业设计《我们还能走多远》中的三维转二维渲染技术 3

4.1布光方法影响整片渲染质量 3

4.2场景设计的色彩影响空间层次 4

4.3棱角细节化处理体现造型特点 4

5.结语 5

参考文献 5

致谢 6

三维渲染二维技术在动画中的运用

程梅超

Abstract:From the first to make 3D animation Pixar movie since the development of 3D animation will now blossom everywhere, and a thousand li a day, has been widely recognized and sought after audience. In the process of people's continuous exploration of 3D rendering technology, a variety of animation forms have been formed, including 3D rendering, two-dimensional style animation film. This article will be from three-dimensional to two-dimensional rendering technology concept, three-dimensional rendering two-dimensional technology in the movie "evil children" in the application analysis, and combined with graduate design, in-depth study of three-dimensional to two-dimensional technology. In the exploration process, to deepen the three-dimensional rendering of two-dimensional animation technology understanding. At the same time, for the day after the creation of animation films provide valuable production experience and hope to promote the development of three-dimensional to two-dimensional technology with constructive ideas.

Key words: 2D 3D rendering; cartoon; Scene designlens ; lens design

1.引言

三维渲染二维技术在动画表现中具有很强的风格化特点，鉴于文献较少，又三维渲染二维技术在动画表现中特点鲜明，希望能够对此有更多的认识。本论文将围绕三维渲染二维技术在动画中的运用展开研究，通过分析三维渲染二维技术在优秀动画短片中的运用总结出适用的方法，并结合自身创作深入研究，从而研究和探索出三维渲染二维技术在动画中的运用。通过搜集文献和进行毕业设计创作，对三维渲染二维技术总结出较为系统的理论参考和技术认知。不仅能为自己做相关动画提供理论和知识依据，还能推动三维渲染二维技术在各种实验动画短片运用中的探索，为相关探索提供有价值的资料。

2.三维转二维渲染技术的概述

2.1三维转二维渲染的含义

由于三维技术的急速成长,在动画领域、影视领域等都表现出旺盛的生命力，而且随着硬件的不断进步,人类能够大规模协同工作生产,使动画影片的质量大大提升，附加值巨大。但是众所周知,三维动画技术是在二维动画技术的基础上产生并发展而的, 两者可以相互借鉴。当下,计算机硬件和软件技术发展迅速,三维动画中的元素，例如场景和角色都可以在三维软件中进行建模和贴材质，在渲染的时候关闭物体本身的反光，又或者使用卡通材质，使渲染效果趋近平面二维动画效果。视觉表现上与传统二维动画基本相同，其集成了三维动画技术的高效性与二维动画的高自由度等特点。

2.2三维转二维渲染的技术特点三维模型转二维风格的渲染技术，在动画制作中，主要从以下几个方面分析比较。第一，弱化了模型的体积感。第二，三维渲染二维中取消了物体轮廓线，第三，不同物体在空间上位置不同阴影颜色深度不同。二维动画的呈现在观众面前都是平面化的特点，通过舒适和谐的配色，通过模型暗面和投影的大小以及比例来表现物体的体积感与物体的平面化特点。但是在二维动画中，对于环境无法同三维动画一样表现出丰富的细节，画面的景深只能通过简化背景和细化前景，前景强对比和背景弱对比以及冷暖关系予以表现，二维动画元素在视觉上不如三维动画元素立体感强。而在三维渲染技术中道具、场景、角色等都是三维模型，所表现出的空间感极强，即使是在远景中，物体同样拥有众多细节，真实感强。如果二维动画技术和三维动画技术彼此借鉴，补偿自身的弱项，将使动画催生出更多的艺术风格。在大多数二维动画中，所有物体都需要有轮廓线，轮廓线是动画人员一张张手绘完成，画面层次感强。在三维动画中，物体是没有轮廓线的，在表现上，三维动画色彩搭配不能同二维动画一样自由，因为三维动画中，动画元素之间都是相互影响的。二维动画中，拥有固定的配色且颜色与颜色间不能产生相互影响。如果将两者进行有效的结合，就可以补充三维动画中的不足，让三维动画在色彩表现上有更强烈的对比。在整个画面的光影表现上，二维动画中的阴影颜色大多较为统一，阴影和阴影之间没有空间区别。在三维动画中，由于所有的模型和光照都是模拟真实世界，所以在阴影的颜色以及明暗上就会有明显的差异，空间感强烈。三维动画技术可以在空间，体积上补偿二维动画所不具有的特点，二维动画技术可以补偿三维动画在动画表现中色彩不够丰富的欠缺，所以三维转二维技术可以综合两种动画的优势，从而提升动画制作的品质。

3. 三维渲染二维技术在动画电影中的应用

3.1增加镜头的自由度

在动画电影《恶童》中，电影开头部分为一个跟随乌鸦运动的推镜头。在此画面中（如图1.1），首先使用鸟瞰镜头，两边的建筑不断在镜头中出画入画，看似是二维的画面，其实并非如此，而是三维模型贴的二维材质。所以在镜头运动的过程中，看到的建筑都是立体的，而在穿行过程中，尤其是穿过大桥，所有的物体都是三维渲染二维。镜头非常自由，摇镜头、推镜头、俯视镜头等都不再受传统二维动画的限制。将三维模型渲染成为二维的画面效果是该片得以成为经典影片的致胜法宝之一。在推镜头的过程中，周围建筑随着镜头的推进，旋转非常自然。如果在传统二维动画中，这么密集的建筑是无法解决好镜头在推进过程中建筑的角度变化。在电影《恶童》的街景中（如图2.1），巷道在镜头移动过程中转面自然，景深表现强烈，当在二维动画创作中，面对如此复杂和不规律的巷道，建筑本身还具有非常多的机理，如果完成这样的一个移镜头，工作量之巨大，难度之高难以想象。在影片的公路追赶镜头中（如图3.1），车辆本身也是通过三维建模贴二维材质制作而成。 所以在汽车运动过程中，可以非常自然的看到车辆角度的变化。假如放到二维动画中，汽车运动中观看角度的变化会做取舍，车辆会始终保持相同角度向前运动并出画。所以在三维渲染二维中，模型在运动过程中观看角度的变化能得到更加准确的体现。

图 1.1 电影《恶童》

图 2.1 电影《恶童》的街景

图 3.1 电影《恶童》的道路

3.2降低角色造型工艺难度

对国外艺术家独立创作的短片进行分析（如图4.1），画面中小鹿的运动就是三维渲染二维实现的，假设放到二维动画中，面对小鹿身上如此随机的机理，无法解决这种问题，在二维动画中，角色设计都较为简单，没有复杂的装饰。一旦加入众多的装饰，中间画绘制将会非常困难。但是在三维动画制作中，仅仅只需要绘制好一张材质贴图就可解决身体纹理复杂的角色动画。从这点比较中可以看出，三维动画能够大大降低二维动画中复杂角色的制作难度。通过三维转二维技术，大大降低了在二维动画中复杂角色的造型工艺难度，节约了成本，提高了工作效率。使角色造型在设计和制作上有了更加宽泛的发展和设计空间。为创作多种风格的卡通提供了众多可能。同时在角色表情、动作的调整上易于操作，只需要调整固有的控制器里面的参数即可。但是在二维动画中，姿势的设定一般都是固定的，一旦做调整和修改，不仅仅是要重新绘制关键帧姿势，而且所有的中间帧动画都要重新画线稿，上色，导致工作量巨大。

图 4.1 艺术家个人创作

3.3简化光照层次提高平面化质感

在动画电影《恶童》中，建筑是没有反射的，只能接受光照，照亮物体本身。所有的光照都是后期合成加入的补光。只照亮物体本身，通过明暗来区分空间。在关闭或降低反射后，物体本身所具有的质感和纹理得到了更充分的加强。画面的质感和艺术风格得到更加充分的体现。而在后期增加光照信息后，物体本身所具有的质感仍然不会消失。会相对减弱或者加强。物体本身的光照中层次减弱、明暗对比度增强、过渡颜色减少。于是物体本身的质感得到加强。物体拥有更加明显的风格化特点。

3.4兼具二维与三维的艺术特色

在计算机的发展进程中，三维动画技术也表现出蓬勃的生命力，市场广阔，逐渐代替二维动画技术。但在动画影片中，两者具有各自的明显特征。二维动画技术不可能阻止三维动画技术的发展，同时，三维动画也不可能完全取代二维动画。

二维动画技术中人物、道具、场景都是手绘完成，要求绘画功底深厚。角色的中间画部分是逐帧绘制完成。其工具对软件的要求也并不高，甚至可以脱离电脑，完全纸质手绘。在二维动画的初期，所看到的动画都是逐帧绘制而成。然后导入到电脑里进行合成、剪辑。二维动画中，有许多脍炙人口，甚至至今仍然让人追随的动画，比如美国的“猫和老鼠”等，日本当下仍然以类型丰富的二维动画进行创作，且占全球市场百分之九十的市场份额，成为日本经济支柱产业。比如当下依旧火热的“海贼王”、“机器猫”等各种类型的二维动画，在国内，我们有 “骄傲的将军”等一系列较好的国内动画。而制作二维动画中，常用软件为PS、TVP、Flash等软件。在二维动画中，画面主要是平面化，空间关系利用的是冷暖，亮度以及主体物细化，其它物体概括处理。二维动画中对色彩搭配要提前做好色卡，这样才能保障整个画面色彩风格统一。二维动画创作的自由度非常高，擅长创作各式各样的艺术动画形式。主要表现在色彩搭配和艺术风格拥有巨大创作优势。

在数字动画中，因为计算机技术的进步，三维动画技术得到了更大的发挥空间，动画制作要经历设计、建造模型、做动画等多个阶段。和二维动画区别主要在搭建模型，贴图纹理和调解关键帧动作以及最终渲染地方。这四个方面的区别是二维和三维动画技术最本质的区别。在三维动画制作过程中，当下用到的主流软件主要是MAYA、3Ds MAX。MAYA在三维动画中可以完成整个动画的中期制作。三维动画对配色需从整体把握，画面的色调则需要后期技术来处理。三维动画软件具有真实世界的特点，所以空间关系、立体感强，近大远小表现准确到位，通过调整摄像机的焦距可以实现画面的空间纵深。而三渲二技术具备两种动画中的所有特点。能够使二维和三维动画进行相互补充和完善。既有二维动画自由的表现特点，又有三维动画中摄像机运动的特征。在三维转二维过程中，无需像二维动画师那样，一张张画出角色的中间画，只需要像三维动画那样做好关键帧即可，软件可以自动生成中间画。而在三维动画中，也无需担心在艺术风格上无法随心所欲，只需要在材质上进行好的创作，画好材质就同样可以实现传统二维动画的艺术特点。在三维动画转二维渲染技术中，不用考虑二维动画中摄像机在画面中运动方式的局限性。

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