数字媒体技术实景动画《吃豆人》

数字媒体设计 实景动画吃豆人专 业 名 称数字媒体技术 摘 要实景动画是实拍与二维或三维动画结合的形式，本短片所用形式为实拍与三维动画结合。实拍与三维动画结合是将真实拍摄的场景与虚拟创作的角色相结合的创作方法，主要应用于影视行业的特效制作中。与传统特效工艺相比，实拍与三维动画结合技术是一种更加灵活的表现方式，更好的应对了市场多元化的需求。吃豆人这部短片，运用了实拍与三维动画相结合的创作方法，使用三维动画软件，创建出虚拟角色吃豆人与幽灵的三维模型，运用摄像机反求技术将实拍素材生成一个虚拟的三维摄像机，从而有效的实现虚拟角色吃豆人与操场实景的高度融合，两者结合形成了一种超现实的视觉感受。关键词：三维动画；影视合成；实拍；摄像机反求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 录第一章 引言1第二章 创作目的和前期准备22.1创作目的22.1.1实拍与三维合成技术的目的22.1.2创作本片的目的22.2前期准备2第三章 创作过程33.1分镜头剧本创作33.2场景拍摄及摄像机反求33.3三维动画制作63.3.1建模63.3.2动画制作73.3.3渲染输出73.4后期合成8第四章 创作过程中的理论应用及创作方法分析94.1创作过程中的理论应用94.2创作过程中的创作方法分析9第五章 创作反思10参考文献11致 谢12第一章 引言吃豆人这部短片在呈现形式上采用实拍与三维动画结合的形式，实拍与三维动画的结合是技术、视觉效果与制作理念三方面的相互融合，是扬长避短的应用，在越来越多的影视作品中运用。从技术角度来说，是几种软件和硬件的相互配合，使不同的元素在后期软件里得以融合，它突破了单一的影像形式，为创作提供了无限的发挥空间，并且开拓了新的审美领域。吃豆人这部短片运用这项技术，呈现出令人耳目一新的视觉感受。第二章 创作目的和前期准备1.2.122.1 创作目的122.12.1.1 实拍与三维合成技术的目的实拍就是实际拍摄的影像，是对现实场景的记录与再现，三维动画是在三维软件中创造出来的影像，实景动画即两者的结合。三维动画对实拍无法完成的部分进行了补充，通过三维动画技术可以制作出现实世界无法重现的影像，有利于影像的多元化。实拍技术有很大的局限性，因此三维动画与实拍合成技术在越来越多的影视作品中运用，视觉效果也越来越冲击眼球。本片希望通过运用此项技术在华宇校园实拍影像中加入三维动画元素，达到耳目一新的效果。2.1.2 创作本片的目的很多生理上有缺陷或者外表异于常人的人会受到他人异样的眼光，他们也因此自卑，性格变得孤僻，这是现在社会中真实的状况。吃豆人这部短片讲述的故事一方面希望对外貌特别的人起到激励作用另一方面也提醒人们要懂得尊重他人，消除偏见。2.2 前期准备了解游戏吃豆人中吃豆人和幽灵这两个角色，利用现有的设计元素进行变化。确定短片的立意及大概的故事情节。对三维动画与实拍结合技术使用到的软件进行学习，拍摄练习素材来学习PFTrack的摄像机反求技术，学习Maya中Arnold插件的材质以及渲染，初步达到了实拍与三维模型结合的效果。第三章 创作过程12333.1 分镜头剧本创作短片讲述一个吃豆人因自己颜色特别被同伴排斥，后来在危机情况下他在幽灵手下救下了同伴，同伴因此对它改变看法与他和睦相处的故事。根据故事情节画出分镜头剧本（如图3.1与3.2），基于对每个镜头时长的把握，并将整体片长控制在三分钟以内，前期共画出分镜头49个。图3.1 分镜头与成片镜头对比图3.2 分镜头与成片镜头对比3.2 场景拍摄及摄像机反求短片场景全部取自学校操场，根据分镜头剧本进行拍摄，部分使用三脚架，部分使用手持拍摄，每个镜头拍摄次数不少于两次以备用。摄像机反求，即通过摄像机跟踪软件，解算实拍素材生成一个虚拟的三维摄像机的过程。其目的是使实拍镜头与三维软件里制作的镜头两者运动保持一致，使画面不会产生失真感。本次设计使用的摄像机反求工具为PFTrack，一款强大的三维摄像机跟踪软件。剪辑过的实景拍摄镜头，通过Premiere导出为tga格式图片序列，然后导入到 PFTrack 中，首先连接 Auto Track（自动追踪）节点，Search mode（跟踪模式）选项下选择Optical Flow（光流）选项，然后点击Auto-Track（自动追踪），得到画面中运动镜头的信息变化（如图3.3）。图3.3 摄像机反求对于运动镜头中的移动物体，因其移动会对追踪造成影响，所以要通过添加遮罩的方法将运动物体排除。在Mask标签下绘制遮罩，在第一帧对移动物体绘制完遮罩后，点击Tracking标签下的向右箭头，软件对其进行自动跟踪，自动追踪完成后对跟踪不准确的帧进行手动校正，之后再点击Auto-Track（如图3.4）。图3.4 对运动物体添加遮罩自动追踪完成后连接Camera Slover（摄像机解算）节点，点击Solve all（解算全部），软件自动计算出XYZ三个坐标轴，接下来对三个坐标轴进行校正，连接Orient Scene（场景校正）节点，在Edit mode（编辑模式）下选择Axes（轴线），手动对坐标轴进行调节（如图3.5）。图3.5 坐标轴校正对比图检查跟踪无误后，连接Export（导出）节点，导出格式选择Autodesk Maya 2011 Ascii进行导出。3.3 三维动画制作33.13.23.33.3.1 建模三维动画制作环节，是此项目工作量最大、技术难度最高的部分。首先进行的是吃豆人与幽灵角色模型的创建。参考游戏吃豆人二维形象（如图3.6），对二维形象进行三维化创建模型。图3.6 游戏原型吃豆人共创建幽灵、普通吃豆人和斑点吃豆人三个角色，然后对模型进行材质的赋予，在Hypershade窗口中新建Arnold材质中的aiStandardSurface材质球，修改颜色后赋予给普通吃豆人和幽灵。新建Lambert材质球，赋予给斑点吃豆人，使用3D绘制工具对斑点吃豆人绘制斑点，完成角色的设计（如图3.7）。图3.7 三维化动画角色模型建成后，将模型融合进实景中，建立地面辅助模型，对地面赋予aiShadowMatte材质，使其只接收阴影而本身不被会被渲染，对模型与场景进行大小匹配，让吃豆人融入的更加真实（如图3.8）。图3.8 模型与场景匹配3.3.2 动画制作动画制作即按照剧本与分镜头的要求，给吃豆人与幽灵设计运动轨迹与表情，给其赋予生命力。角色的运动要符合运动规律，按照角色动画的一般规律来给吃豆人设计动作，注意动作的预备、动作和缓冲部分，通过曲线图编辑器窗口对运动曲线进行调节，使其接近真实这样才能让吃豆人运动起来显得更加自然。3.3.3 渲染输出制作好角色动画后，需要在场景中添加灯光和渲染输出，同样是一个繁琐的步骤，需要非常细节化的调节材质与灯光。灯光的设计与布置主要依据实拍现场的环境光。实拍时为室外自然光，因此在场景中添加了天穹光与平行光。在Arnold灯光中选择创建aiSkyDomelight，此灯光为球形天穹光，在此球体上贴上HDR环境贴图，即可模拟贴图环境效果。然后创建平行光，调整灯光的强度以及方向。接下来逐步调整渲染效果，调整aiStandardSurface材质的Roughness选项，根据场景对吃豆人材质的表面粗糙度进行不同程度调高。在平行光Arnold选项下，调整Angle参数，增大该数值，使阴影变得模糊，趋于真实，在增大Angle值的同时增大Samples数值以消除模糊阴影的噪点。再调整Shadow Density值，降低阴影的不透明度，从而使三维角色与实拍环境有较高的融合度。通过Arnold渲染器批量渲染输出jpeg格式序列帧。3.4 后期合成在Premiere中将序列帧导入，将所有的镜头按照分镜头剧本剪辑，对整片效果预览后再进行精剪调整。根据不同剧情，添加不同背景音乐。添加完背景音乐后再对全片进行调色，最终输出mp4格式的视频。第四章 创作过程中的理论应用及创作方法分析44.1 创作过程中的理论应用实景动画的创作同样需要先画出分镜头剧本。分镜头绘制是影片创作中非常关键的一个步骤，它将剧情中的场景、角色等视觉化，分镜头是整个创作过程的大纲，是整体灵感和构思的记录。从前期准备到后期合成，分镜头都是实景拍摄和动画制作的重要参考，后期动画制作也需要参考其中的构图，镜头运动、组接等。吃豆人这部短片的分镜头剧本绘制的比较简单，但是对于重点的角色表情，运动轨迹等也绘制到位。摄像机反求技术是实景动画中的一项关键技术。通过照相测量法分析画面像素中的色相、饱和度、明度三大要素分析出画面中具有特征的像素，并跟踪这些像素的运动轨迹，从而计算出摄像机在每一帧的位移、旋转的运动轨迹和参数变化。在进行操场场景拍摄时，尽量避免了画面中出现走动的人或者其他运动物体，避免对跟踪产生影响。 动画的制作需要遵循动画运动规律。最基本的要符合现实世界的基本物理规律，进而添加动画艺术需要的动作节奏。在吃豆人这部短片的动画设计中，对大部分动作添加了预备动作，使动作更加生动有力。但因个人水平有限，未对模型添加挤压与拉伸效果，运动规律方面表现不足。对于表现不同情绪剧情，对动画的节奏进行把控，紧张急促与欢快的镜头对动作的幅度与速度进行加快，舒缓的镜头则用缓慢的动作。4.2 创作过程中的创作方法分析在三维软件中对动画层与实拍层结合的方法是本片制作的核心。一方面是动画视角与实景视角的匹配，另一方面是两者光线与阴影的匹配。对于实拍的固定镜头，视角的匹配凭借肉眼的观看来调整摄像机即可，但是对于运动镜头，反求的摄像机已经设置好关键帧，不能随意调整，在制作模型时就需要将模型的位置大小等与实景匹配好，再进行后续的动画制作。光线的匹配需要观察实拍中的光照角度和强度，通过实拍中的阴影可以确定角度，而强度需要在Maya中进行实际操作不断调整，肉眼来观察模型的受光程度是否与实拍相似。在实景动画中，动画的阴影需要特殊材质来接收，Arnold渲染器提供的AiShadowMatte材质可以只接收阴影而本身透明渲染，这正是合成的关键。用该材质赋予给模型所在的地面和与现实世界匹配的遮挡物件。第五章 创作反思在本次创作过程中遇到了不少难题，解决了大部分，少部分未攻克的进行了妥协，比如动画层需要分层渲染，但是在进行分层渲染时出现了颜色的很大偏差，最终是背景与动画层同时进行的渲染，这对后期的调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规范，前期画好分镜头后在拍摄过程中又进行了部分修改，在动画制作过程中也对有些动作进行了重新设计，反复修改导致效率有所下降。本片较短而且剧情起伏，很难找到节奏匹配的整首配乐，因此拼接了一段配乐，曲风差异较大，导致短片的割裂感增强，有些地方画面与配乐的匹配程度也较低。另外自己对运动规律的掌握不足，导致吃豆人运动较为僵硬不自然。通过这段时间的作品创作，也学到了很多新的专业知识，总结了一些经验，对三维软件运用能力也得到了提升。实拍与动画结合的表现形式是一种优势颇多的形式，但是更重要的还是短片的内在意义，希望自己以后还能通过这种形式创作更有内涵，更吸引人的作品。参考文献1 张辉.论三维动画与实景拍摄结合影