數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)景動(dòng)畫(huà)《吃豆人》

數(shù)字媒體設(shè)計(jì) 實(shí)景動(dòng)畫(huà)吃豆人專(zhuān) 業(yè) 名 稱數(shù)字媒體技術(shù) 摘 要實(shí)景動(dòng)畫(huà)是實(shí)拍與二維或三維動(dòng)畫(huà)結(jié)合的形式，本短片所用形式為實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)結(jié)合。實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)結(jié)合是將真實(shí)拍攝的場(chǎng)景與虛擬創(chuàng)作的角色相結(jié)合的創(chuàng)作方法，主要應(yīng)用于影視行業(yè)的特效制作中。與傳統(tǒng)特效工藝相比，實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)結(jié)合技術(shù)是一種更加靈活的表現(xiàn)方式，更好的應(yīng)對(duì)了市場(chǎng)多元化的需求。吃豆人這部短片，運(yùn)用了實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)相結(jié)合的創(chuàng)作方法，使用三維動(dòng)畫(huà)軟件，創(chuàng)建出虛擬角色吃豆人與幽靈的三維模型，運(yùn)用攝像機(jī)反求技術(shù)將實(shí)拍素材生成一個(gè)虛擬的三維攝像機(jī)，從而有效的實(shí)現(xiàn)虛擬角色吃豆人與操場(chǎng)實(shí)景的高度融合，兩者結(jié)合形成了一種超現(xiàn)實(shí)的視覺(jué)感受。關(guān)鍵詞：三維動(dòng)畫(huà)；影視合成；實(shí)拍；攝像機(jī)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(chuàng)作目的和前期準(zhǔn)備22.1創(chuàng)作目的22.1.1實(shí)拍與三維合成技術(shù)的目的22.1.2創(chuàng)作本片的目的22.2前期準(zhǔn)備2第三章 創(chuàng)作過(guò)程33.1分鏡頭劇本創(chuàng)作33.2場(chǎng)景拍攝及攝像機(jī)反求33.3三維動(dòng)畫(huà)制作63.3.1建模63.3.2動(dòng)畫(huà)制作73.3.3渲染輸出73.4后期合成8第四章 創(chuàng)作過(guò)程中的理論應(yīng)用及創(chuàng)作方法分析94.1創(chuàng)作過(guò)程中的理論應(yīng)用94.2創(chuàng)作過(guò)程中的創(chuàng)作方法分析9第五章 創(chuàng)作反思10參考文獻(xiàn)11致 謝12第一章 引言吃豆人這部短片在呈現(xiàn)形式上采用實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)結(jié)合的形式，實(shí)拍與三維動(dòng)畫(huà)的結(jié)合是技術(shù)、視覺(jué)效果與制作理念三方面的相互融合，是揚(yáng)長(zhǎng)避短的應(yīng)用，在越來(lái)越多的影視作品中運(yùn)用。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，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(chuàng)作提供了無(wú)限的發(fā)揮空間，并且開(kāi)拓了新的審美領(lǐng)域。吃豆人這部短片運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，呈現(xiàn)出令人耳目一新的視覺(jué)感受。第二章 創(chuàng)作目的和前期準(zhǔn)備1.2.122.1 創(chuàng)作目的122.12.1.1 實(shí)拍與三維合成技術(shù)的目的實(shí)拍就是實(shí)際拍攝的影像，是對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的記錄與再現(xiàn)，三維動(dòng)畫(huà)是在三維軟件中創(chuàng)造出來(lái)的影像，實(shí)景動(dòng)畫(huà)即兩者的結(jié)合。三維動(dòng)畫(huà)對(duì)實(shí)拍無(wú)法完成的部分進(jìn)行了補(bǔ)充，通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以制作出現(xiàn)實(shí)世界無(wú)法重現(xiàn)的影像，有利于影像的多元化。實(shí)拍技術(shù)有很大的局限性，因此三維動(dòng)畫(huà)與實(shí)拍合成技術(shù)在越來(lái)越多的影視作品中運(yùn)用，視覺(jué)效果也越來(lái)越?jīng)_擊眼球。本片希望通過(guò)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)在華宇校園實(shí)拍影像中加入三維動(dòng)畫(huà)元素，達(dá)到耳目一新的效果。2.1.2 創(chuàng)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(huì)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(xiàn)在社會(huì)中真實(shí)的狀況。吃豆人這部短片講述的故事一方面希望對(duì)外貌特別的人起到激勵(lì)作用另一方面也提醒人們要懂得尊重他人，消除偏見(jiàn)。2.2 前期準(zhǔn)備了解游戲吃豆人中吃豆人和幽靈這兩個(gè)角色，利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)元素進(jìn)行變化。確定短片的立意及大概的故事情節(jié)。對(duì)三維動(dòng)畫(huà)與實(shí)拍結(jié)合技術(shù)使用到的軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，拍攝練習(xí)素材來(lái)學(xué)習(xí)PFTrack的攝像機(jī)反求技術(shù)，學(xué)習(xí)Maya中Arnold插件的材質(zhì)以及渲染，初步達(dá)到了實(shí)拍與三維模型結(jié)合的效果。第三章 創(chuàng)作過(guò)程12333.1 分鏡頭劇本創(chuàng)作短片講述一個(gè)吃豆人因自己顏色特別被同伴排斥，后來(lái)在危機(jī)情況下他在幽靈手下救下了同伴，同伴因此對(duì)它改變看法與他和睦相處的故事。根據(jù)故事情節(jié)畫(huà)出分鏡頭劇本（如圖3.1與3.2），基于對(duì)每個(gè)鏡頭時(shí)長(zhǎng)的把握，并將整體片長(zhǎng)控制在三分鐘以內(nèi)，前期共畫(huà)出分鏡頭49個(gè)。圖3.1 分鏡頭與成片鏡頭對(duì)比圖3.2 分鏡頭與成片鏡頭對(duì)比3.2 場(chǎng)景拍攝及攝像機(jī)反求短片場(chǎng)景全部取自學(xué)校操場(chǎng)，根據(jù)分鏡頭劇本進(jìn)行拍攝，部分使用三腳架，部分使用手持拍攝，每個(gè)鏡頭拍攝次數(shù)不少于兩次以備用。攝像機(jī)反求，即通過(guò)攝像機(jī)跟蹤軟件，解算實(shí)拍素材生成一個(gè)虛擬的三維攝像機(jī)的過(guò)程。其目的是使實(shí)拍鏡頭與三維軟件里制作的鏡頭兩者運(yùn)動(dòng)保持一致，使畫(huà)面不會(huì)產(chǎn)生失真感。本次設(shè)計(jì)使用的攝像機(jī)反求工具為PFTrack，一款強(qiáng)大的三維攝像機(jī)跟蹤軟件。剪輯過(guò)的實(shí)景拍攝鏡頭，通過(guò)Premiere導(dǎo)出為tga格式圖片序列，然后導(dǎo)入到 PFTrack 中，首先連接 Auto Track（自動(dòng)追蹤）節(jié)點(diǎn)，Search mode（跟蹤模式）選項(xiàng)下選擇Optical Flow（光流）選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊Auto-Track（自動(dòng)追蹤），得到畫(huà)面中運(yùn)動(dòng)鏡頭的信息變化（如圖3.3）。圖3.3 攝像機(jī)反求對(duì)于運(yùn)動(dòng)鏡頭中的移動(dòng)物體，因其移動(dòng)會(huì)對(duì)追蹤造成影響，所以要通過(guò)添加遮罩的方法將運(yùn)動(dòng)物體排除。在Mask標(biāo)簽下繪制遮罩，在第一幀對(duì)移動(dòng)物體繪制完遮罩后，點(diǎn)擊Tracking標(biāo)簽下的向右箭頭，軟件對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)追蹤完成后對(duì)跟蹤不準(zhǔn)確的幀進(jìn)行手動(dòng)校正，之后再點(diǎn)擊Auto-Track（如圖3.4）。圖3.4 對(duì)運(yùn)動(dòng)物體添加遮罩自動(dòng)追蹤完成后連接Camera Slover（攝像機(jī)解算）節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊Solve all（解算全部），軟件自動(dòng)計(jì)算出XYZ三個(gè)坐標(biāo)軸，接下來(lái)對(duì)三個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行校正，連接Orient Scene（場(chǎng)景校正）節(jié)點(diǎn)，在Edit mode（編輯模式）下選擇Axes（軸線），手動(dòng)對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行調(diào)節(jié)（如圖3.5）。圖3.5 坐標(biāo)軸校正對(duì)比圖檢查跟蹤無(wú)誤后，連接Export（導(dǎo)出）節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)出格式選擇Autodesk Maya 2011 Ascii進(jìn)行導(dǎo)出。3.3 三維動(dòng)畫(huà)制作33.13.23.33.3.1 建模三維動(dòng)畫(huà)制作環(huán)節(jié)，是此項(xiàng)目工作量最大、技術(shù)難度最高的部分。首先進(jìn)行的是吃豆人與幽靈角色模型的創(chuàng)建。參考游戲吃豆人二維形象（如圖3.6），對(duì)二維形象進(jìn)行三維化創(chuàng)建模型。圖3.6 游戲原型吃豆人共創(chuàng)建幽靈、普通吃豆人和斑點(diǎn)吃豆人三個(gè)角色，然后對(duì)模型進(jìn)行材質(zhì)的賦予，在Hypershade窗口中新建Arnold材質(zhì)中的aiStandardSurface材質(zhì)球，修改顏色后賦予給普通吃豆人和幽靈。新建Lambert材質(zhì)球，賦予給斑點(diǎn)吃豆人，使用3D繪制工具對(duì)斑點(diǎn)吃豆人繪制斑點(diǎn)，完成角色的設(shè)計(jì)（如圖3.7）。圖3.7 三維化動(dòng)畫(huà)角色模型建成后，將模型融合進(jìn)實(shí)景中，建立地面輔助模型，對(duì)地面賦予aiShadowMatte材質(zhì)，使其只接收陰影而本身不被會(huì)被渲染，對(duì)模型與場(chǎng)景進(jìn)行大小匹配，讓吃豆人融入的更加真實(shí)（如圖3.8）。圖3.8 模型與場(chǎng)景匹配3.3.2 動(dòng)畫(huà)制作動(dòng)畫(huà)制作即按照劇本與分鏡頭的要求，給吃豆人與幽靈設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)軌跡與表情，給其賦予生命力。角色的運(yùn)動(dòng)要符合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照角色動(dòng)畫(huà)的一般規(guī)律來(lái)給吃豆人設(shè)計(jì)動(dòng)作，注意動(dòng)作的預(yù)備、動(dòng)作和緩沖部分，通過(guò)曲線圖編輯器窗口對(duì)運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其接近真實(shí)這樣才能讓吃豆人運(yùn)動(dòng)起來(lái)顯得更加自然。3.3.3 渲染輸出制作好角色動(dòng)畫(huà)后，需要在場(chǎng)景中添加燈光和渲染輸出，同樣是一個(gè)繁瑣的步驟，需要非常細(xì)節(jié)化的調(diào)節(jié)材質(zhì)與燈光。燈光的設(shè)計(jì)與布置主要依據(jù)實(shí)拍現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境光。實(shí)拍時(shí)為室外自然光，因此在場(chǎng)景中添加了天穹光與平行光。在Arnold燈光中選擇創(chuàng)建aiSkyDomelight，此燈光為球形天穹光，在此球體上貼上HDR環(huán)境貼圖，即可模擬貼圖環(huán)境效果。然后創(chuàng)建平行光，調(diào)整燈光的強(qiáng)度以及方向。接下來(lái)逐步調(diào)整渲染效果，調(diào)整aiStandardSurface材質(zhì)的Roughness選項(xiàng)，根據(jù)場(chǎng)景對(duì)吃豆人材質(zhì)的表面粗糙度進(jìn)行不同程度調(diào)高。在平行光Arnold選項(xiàng)下，調(diào)整Angle參數(shù)，增大該數(shù)值，使陰影變得模糊，趨于真實(shí)，在增大Angle值的同時(shí)增大Samples數(shù)值以消除模糊陰影的噪點(diǎn)。再調(diào)整Shadow Density值，降低陰影的不透明度，從而使三維角色與實(shí)拍環(huán)境有較高的融合度。通過(guò)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(dǎo)入，將所有的鏡頭按照分鏡頭劇本剪輯，對(duì)整片效果預(yù)覽后再進(jìn)行精剪調(diào)整。根據(jù)不同劇情，添加不同背景音樂(lè)。添加完背景音樂(lè)后再對(duì)全片進(jìn)行調(diào)色，最終輸出mp4格式的視頻。第四章 創(chuàng)作過(guò)程中的理論應(yīng)用及創(chuàng)作方法分析44.1 創(chuàng)作過(guò)程中的理論應(yīng)用實(shí)景動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)作同樣需要先畫(huà)出分鏡頭劇本。分鏡頭繪制是影片創(chuàng)作中非常關(guān)鍵的一個(gè)步驟，它將劇情中的場(chǎng)景、角色等視覺(jué)化，分鏡頭是整個(gè)創(chuàng)作過(guò)程的大綱，是整體靈感和構(gòu)思的記錄。從前期準(zhǔn)備到后期合成，分鏡頭都是實(shí)景拍攝和動(dòng)畫(huà)制作的重要參考，后期動(dòng)畫(huà)制作也需要參考其中的構(gòu)圖，鏡頭運(yùn)動(dòng)、組接等。吃豆人這部短片的分鏡頭劇本繪制的比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)于重點(diǎn)的角色表情，運(yùn)動(dòng)軌跡等也繪制到位。攝像機(jī)反求技術(shù)是實(shí)景動(dòng)畫(huà)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)照相測(cè)量法分析畫(huà)面像素中的色相、飽和度、明度三大要素分析出畫(huà)面中具有特征的像素，并跟蹤這些像素的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而計(jì)算出攝像機(jī)在每一幀的位移、旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和參數(shù)變化。在進(jìn)行操場(chǎng)場(chǎng)景拍攝時(shí)，盡量避免了畫(huà)面中出現(xiàn)走動(dòng)的人或者其他運(yùn)動(dòng)物體，避免對(duì)跟蹤產(chǎn)生影響。 動(dòng)畫(huà)的制作需要遵循動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。最基本的要符合現(xiàn)實(shí)世界的基本物理規(guī)律，進(jìn)而添加動(dòng)畫(huà)藝術(shù)需要的動(dòng)作節(jié)奏。在吃豆人這部短片的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中，對(duì)大部分動(dòng)作添加了預(yù)備動(dòng)作，使動(dòng)作更加生動(dòng)有力。但因個(gè)人水平有限，未對(duì)模型添加擠壓與拉伸效果，運(yùn)動(dòng)規(guī)律方面表現(xiàn)不足。對(duì)于表現(xiàn)不同情緒劇情，對(duì)動(dòng)畫(huà)的節(jié)奏進(jìn)行把控，緊張急促與歡快的鏡頭對(duì)動(dòng)作的幅度與速度進(jìn)行加快，舒緩的鏡頭則用緩慢的動(dòng)作。4.2 創(chuàng)作過(guò)程中的創(chuàng)作方法分析在三維軟件中對(duì)動(dòng)畫(huà)層與實(shí)拍層結(jié)合的方法是本片制作的核心。一方面是動(dòng)畫(huà)視角與實(shí)景視角的匹配，另一方面是兩者光線與陰影的匹配。對(duì)于實(shí)拍的固定鏡頭，視角的匹配憑借肉眼的觀看來(lái)調(diào)整攝像機(jī)即可，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)鏡頭，反求的攝像機(jī)已經(jīng)設(shè)置好關(guān)鍵幀，不能隨意調(diào)整，在制作模型時(shí)就需要將模型的位置大小等與實(shí)景匹配好，再進(jìn)行后續(xù)的動(dòng)畫(huà)制作。光線的匹配需要觀察實(shí)拍中的光照角度和強(qiáng)度，通過(guò)實(shí)拍中的陰影可以確定角度，而強(qiáng)度需要在Maya中進(jìn)行實(shí)際操作不斷調(diào)整，肉眼來(lái)觀察模型的受光程度是否與實(shí)拍相似。在實(shí)景動(dòng)畫(huà)中，動(dòng)畫(huà)的陰影需要特殊材質(zhì)來(lái)接收，Arnold渲染器提供的AiShadowMatte材質(zhì)可以只接收陰影而本身透明渲染，這正是合成的關(guān)鍵。用該材質(zhì)賦予給模型所在的地面和與現(xiàn)實(shí)世界匹配的遮擋物件。第五章 創(chuàng)作反思在本次創(chuàng)作過(guò)程中遇到了不少難題，解決了大部分，少部分未攻克的進(jìn)行了妥協(xié)，比如動(dòng)畫(huà)層需要分層渲染，但是在進(jìn)行分層渲染時(shí)出現(xiàn)了顏色的很大偏差，最終是背景與動(dòng)畫(huà)層同時(shí)進(jìn)行的渲染，這對(duì)后期的調(diào)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(guī)范，前期畫(huà)好分鏡頭后在拍攝過(guò)程中又進(jìn)行了部分修改，在動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中也對(duì)有些動(dòng)作進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，反復(fù)修改導(dǎo)致效率有所下降。本片較短而且劇情起伏，很難找到節(jié)奏匹配的整首配樂(lè)，因此拼接了一段配樂(lè)，曲風(fēng)差異較大，導(dǎo)致短片的割裂感增強(qiáng)，有些地方畫(huà)面與配樂(lè)的匹配程度也較低。另外自己對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握不足，導(dǎo)致吃豆人運(yùn)動(dòng)較為僵硬不自然。通過(guò)這段時(shí)間的作品創(chuàng)作，也學(xué)到了很多新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)三維軟件運(yùn)用能力也得到了提升。實(shí)拍與動(dòng)畫(huà)結(jié)合的表現(xiàn)形式是一種優(yōu)勢(shì)頗多的形式，但是更重要的還是短片的內(nèi)在意義，希望自己以后還能通過(guò)這種形式創(chuàng)作更有內(nèi)涵，更吸引人的作品。參考文獻(xiàn)1 張輝.論三維動(dòng)畫(huà)與實(shí)景拍攝結(jié)合影