视觉特效在三维动画短片中的应用final2

1、北京工业大学毕业设计（论文）摘要现在的影视作品与三维动画中，对特效的需求量越来越大，而特效也在视听语言的表现中发挥出了其强大的表现力，我们见到的电影星球大战，变形金刚，阿凡达，复仇者联盟等视觉特效电影中极具视觉冲击力的画面能给人留下深刻的印象。三维动画短片是一种通过电脑生成图像的方式制作动画片的，它的风格可以很真实，也可以很卡通，其视觉特效便可制作的很丰富，在特效的创作上可以运用更多的想象力。我们的这部短片在整体上是偏写实风格的，所以我们的特效表现也会向影视级别迈进，虽然我们的特效将变得要符合逻辑，不能天马行空，但这也提高了制作的要求，对我们的制作是一个不小的挑战。这次的实践对我的特效制作有很

2、大的帮助，通过对画面效果的探索，技术进一步的完善，我也对特效在三维动画短片中的应用有了更深入的认识，我相信在未来，视觉特效一定会成为三维动画短片中必不可少的部分。关键词：视觉特效，写实风格，电脑生成图像Abstract Now the film and television works and three-dimensional animation, the effects of the demand is more and more big, and the special effects are in the audio-visual language performance played

3、 a strong expressive, we saw the movie Star Wars, Transformers, Avatar, The Avengers visual effects of a movie can leave a deep impression. The 3D animation is an animation by computer generated image mode, its style can be true, can be very cartoon, its visual effects can be produced by the very ri

4、ch, can use more imagination in specific creation. The film we are realistic style on the whole, so the specific performance of our will forward, to the television level, although we effect will become to be logical, not a powerful and unconstrained style, but it also improves the production require

5、ments, is not a small challenge to our production. The practice of my special effects production is of great help, through the exploration of the picture effect, technology improvement, have a more thorough understanding I also to the effects in 3D animation application, I believe that in the future

6、, the visual effects will become an indispensable part in 3D animation. Keywords: Visual effects ， Realistic style ， Computer generated image 目录1.绪论- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.特效在当今世界的地位- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.1视觉特效的发展-

7、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.2视觉特效取得的成绩- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -53.特效的创作形式- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 3.1三维动画短片X-team中特效的创作理念- - - - - - - - - - - - - - - -5 3.2三维动画短片中X-team特效的视觉表现- - - - - - - - - - - - - - - -5

8、3.3三维动画短片中X-team特效的制作方案- - - - - - - - - - - - - - - - -54.三维动画短片X-team中特效的实现- - - - - - - - - - - - - - - - - - -6 4.1 Fumefx的使用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6 4.2 Rayfire Tool的使用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 4.3 KY-TRAIL的使用- - - - - - - - - - - - - - - -

9、 - - - - - - - - - - -8 4.4 Particleflow的使用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9结论- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11 致谢- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

10、- - - - - - - - -11 1.绪论特效，对于一部电影最基本的概念是做出在实际拍摄时不存在的东西，比如在电影变形金刚中能任意变形的汽车人，在2012中整个美国加州的沉陷海中的画面，这些都是实际拍摄中无法制作出实物的，而要想完成这些镜头，就必须借助现在被广泛应用的CGI技术，也就是指计算机生成图像，靠它可以完成许多在实际拍摄中无法实现的画面效果。在过去，技术还不发达的时代，人们用过微缩模型进行拍摄的电影蒙太奇手法，这种手法在电影星球大战的制作中经常被用到，但随着时代的前进，新的技术层出不穷，观众审美要求也不断地提高，所以这种拍摄手法就不再被广泛应用了。现在的很多好莱坞电影都被称做特效

11、电影，这里的特效指的是“特殊效果”，能满足人们对电影视觉表现的强烈需求，在好莱坞，特效电影的生产比重很大，这类电影的生产成本很高，但从效果来看，它能带来高回报，高收益。视觉特效的生产成本虽然高，但相对于实体制作的成本来讲，比如制作爆炸场景，用计算机生成图像的方式还是能节省许多资金的，并且也可保障人员的安全，所以说视觉特效在影视制作中站的比例很大。特效在影视作品中有很广泛的应用，但其在三维动画短片中其实也已被很深入的使用了，比如现在的游戏产业里，许多商家都会为将要推出的游戏制作一个精美的片头，这些片头大部分都是通过三维动画的形式制作的，这就使特殊效果成为了三维短片中的重要组成部分。因为片头的时长

12、不能太久，但短片又要发挥快速吸引观众的作用，这就使特效成为了短片中的重要部分，它能提高三维动画短片的吸引力，并能在很大程度上满足观者的视觉需求，比如给很多公司制作过三维动画短片的blur公司，它们的作品中就运用了相当丰富的特效来提高作品的表现力。为了对特效有更深入的了解和应用，在这次的毕业设计中，我们在三维动画短片X-Team里也加入了特效的表现手法，既使用了特殊效果，这是我们为了提高三维动画短片质量的一种尝试，并以此学习和理解其在视听语言中发挥的作用。 2.特效在当今世界的地位2.1视觉特效的发展现在的影视作品对特效的需求日益提高，新的科学技术可以帮助制作者以新的方式向观众诠释作品中内涵，以

13、更好的方式传达信息，尤其是在近几年的影视作品里体现的很充分，随着技术的发展，人们对特效的需求会不断提高。2.2视觉特效取得的成绩视觉特效在影视作品里的重要性是不言而喻的，以电影阿凡达和少年派的奇幻漂流为例，其票房上的成功都与视觉特效的表现有直接的关系。这也就证明了视觉特效的重要地位。 3. 特效的创作形式3.1三维动画短片X-team中特效的创作理念在我们这部短片中，故事是发生在未来的世界中，这个世界的场景风格很科幻，先进，工业，但环境气氛很压抑。主要叙述的是小队中的两名成员追准备迎战一个机械敌人的过程，在这个世界里一切看起来冰冷，凝固，干燥，与世隔绝。因此，我们的特效表现方向在于烟，火，光，

14、能量，雾气，破碎，粒子效果等方面，这样比较符合整个故事的环境与氛围，而像流体，柔体变形，布料，毛发，集群AI等方面就不在我们的这次制作范围。 3.2三维动画短片中X-team特效的视觉表现为了有很强烈的视觉冲击了，我们的画面设计中有爆炸后翻滚的蘑菇云烟雾效果，有在喷射器冷却后烟雾缓缓出现的效果，有被撞飞的地板产生碎块的效果，这些都需要与镜头发生联系，从而更好的表现画面，带给观众更强的视觉冲击力，我们想其中的关键在于把握住运动感。 3.3三维动画短片中X-team特效的制作方案这次我们的三维动画短片是基于3dsmax的平台上制作的，因此我们需要能在此平台上制作烟，火等特效的工具，在目前的3dsm

15、ax的版本中还没有比较好的制作表现工具，虽然3dsmax2012后的版本推出了MassFX这套取代过去reactor动力学模拟器的工具，它能对物体碰撞的模拟提供很出色的控制，但其烟与火等方面的制作表现就不够理想了。在3dsmax中可用的特效制作插件还是比较丰富的，Fumefx，Rayfire，Tool，Thinking Paticle，Krakatoa,KY-TRAIL等插件，因此，我们选用了两种3dsmax的插件：Fumefx和Rayfire Tool，它们可分别制作烟火与物理碰撞，像Thinking Paticle这样可模拟各种物理仿真的插件，通过我们的测试，其制作周期相对慢，而且制作成本

16、也相对较高，不适合短期制作，而更适合电影特效方面的周期性长的制作方式，所以这次我们没有使用这个插件，Krakatoa是Thinkbox Software公司开发的一款体积粒子渲染、处理和管理工具包，它能在一台普通的工作站上渲染数亿数量的粒子，但它对计算机内存的消耗是比较大的，这次我们的故事并不是发生在哈利波特的世界中， 也不是发生在眼镜蛇部队里，所以我们没有必要使用这种很消耗计算机资源的插件,KY-TRAIL是一款很棒的拖尾插件，表现力很出色，它对我们的制作帮助很大。 4. 三维动画短片X-team中特效的实现4.1 Fumefx的使用Fumefx是一款强大的流体动力学模拟插件，其强大的流体动

17、力学引擎可以模拟出真实的火、烟、爆炸等常见气体现象。模拟流体复杂的运动及其制作流体特效动画，一直以来被运用在计算机图形的各个领域，同时也是计算机图形学内比较广的一个研究课题。2006年12月，SitniSati公司(原After works)发布了一款新的3ds Max流体力学插件 Fumefx，该插件是基于真实物理中流体力学原理而设计的，主要是为3ds Max 用户提供火焰、浓烟、爆炸及其他流体效果的解决方案。与之前3ds Max的流体插件afterburn相比，Fume FX最大的特点就是它不仅能很好地模拟出复杂流体气体的运动行为，同时还能考虑到物理学中温度、重力、燃料、能量等因素对模拟效

18、果的影响，这说明Fume FX 的效果很出色了。Fumefx更优秀的地方在于可以配合3ds Max的动力学、脚本、粒子系统一起使用，这样其作为3dsmax的插件就更具价值了。我这次使用Fumefx都是配合3dsmax的粒子系统的，发挥它们各自的优势可以得到1+1大于2的效果，实现的原理也很简单快捷，利用粒子系统制作一种形式，并用它作为火焰产生的源，而通过调整火焰生成的个个参数控制烟雾的最终效果，这些烟雾也可以与周围和环境发生真实的物理交互，这一点很棒。在制作的过程中，我对物理有了新的认识，我发现大自然中对这个世界产生影响的东西真的太多了，Fumefx里提供的参数相当丰富，可不只我们一般都知道的

19、重力，浮力，等这类概念，还有比如密度，消散，速率等我们不太在意的东西，这些东西在我们的真实世界中也有很大的影响。在计算由Fumefx生成的流体时，计算机的消耗也是非常大的，尤其是对物理内存的占用率很高，在结算的过程中，要想得到更好的精度与效果，就必须提高结算网格的密度，而网格密度越大，也就意味着计算机物理内存的消耗会月多，我的电脑内存总共是32GB，烟雾量大的时候都会发生内存溢出的情况，所以从中我了解到特效的制作对设备的要求真的很苛刻，我也在制作的过程中总结出了一些方法去优化模拟，提高效率，在硬件与软件中找到一种平衡。总之，在这次的毕业作品中，Fumefx对我特效部分的制作提供了很大的帮助，我

20、认为它的高效率与高品质能帮助视觉特效艺术家们的制作水平到达另一个新的高度。4.2 Rayfire Too的使用 RayFire Tool是一个3dmax插件，现在的最新版本已经出到1.6了，他能够制作很多特效，如物体碎裂、毁灭、拆毁大型建筑、毁坏、分解、大破坏、炸毁、爆破、爆炸、引爆等以及其他相似方面的特效工作。它的模拟完成后，可以烘焙动画，把每个运动转换成为标准的max关键帧动画,这个插件的效果很棒。它有很多好用的功能，比如基于Nvidia PhysX物理引擎的交互式动力学毁灭系统，统一、不规则以及连续的碎裂类型，支持Voronoi图和木头形状的碎裂类型，提取碎片模式，用户自定义碎片形状，刚

21、体动力学反应堆支持，交互式层管理，自动更新系统，支持Rebars和放射碎片类型等。 在我的制作过程中，发现它的睡眠物体根据速率发生运动的反应这项功能很出色，它能让用户有更自由的选择空间，而不像过去那样把参数调整好后剩下的工作就是电脑的问题了，现在我可以制作出更多的变化已寻找更好的方案。Rayfire这款插件对3dsmax的兼容制作的也很深入，其中的优势也体现在了其与3dsmax本身的粒子系统的配合上，通过3dsmax粒子系统进行架设，rayfire可把粒子系统的运动学行为转换为动力学行为，这样粒子可受真实世界中各种力的影响，使用者也就能对粒子受到真实世界影响后做出的行为进行控制，这样就使特效制

22、作进入到了“我做主”的阶段，而不是计算机做主。 Rayfire这款插件在计算中也有很大的优势，它的速度很快，它配合NVIDIA的专业显卡可以发挥最快的速度，因为这款插件的优化开发就基于NVIDIA的PhysX物理加速引擎，这款驱动引擎也可作为3dsmax的插件安装在没有使用NVIDIA显卡的电脑中，作为Rayfire的驱动引擎，总之，这次它给我的体验式这款插件很有发展潜力。4.3 KY-TRAIL的使用 KY-TRAIL这款插件很有意思，在制作的过程中，我发现它并不是通过做粒子的模拟产生光效，而是在3dsmax的环境效果中作为一种渲染效果生成的，它的强大在于它兼容线性扫面，Mental Ray

23、 ，V-Ray等主流渲染器，而且其产生的效果可根据源物体的运动规律方向做出智能的改变，在我使用它制作之前，我想利用Fumefx来产生拖尾效果，而在实际的制作中并不理想，因为这需要模拟出很多粒子文件，如果按每个场景都做的话，是很消耗时间的事情，而在接触到这个插件后，我发现其生成拖尾效果的方式很简单，而且可控制的参数也很多，灵活性很大，因此，这款插件对我的特效制作提供了很大的帮助，在之后的了解中，我发现这个插件是一个俄罗斯人通过max脚本编写的，所以我也要在以后的学习中继续提高3dsmax的使用能力，自己写出一个可用的插件，为制作提高效率。4.4 Particleflow的使用3dsmax的粒子系

24、统的历史是比较早的，从max被开发的时候开始，particleflow粒子系统就已经可以被使用了，随着max版本的更新，粒子系统也不断地被强化，在之后的发展中，粒子系统也有一种以插件的形式被开发出来，它们是toolbox系列，现在在max2014的版本中，粒子系统已经把toolbox系列的升级版整合在一起了，也就是说我不必再另外安装插件。这样确实方便了许多，在这次的毕业设计制作中，也为我们提高了不少的效率。之前提到过fumefx和rayfire这两个制作工具，它们能很好的与max的粒子系统配合，这也是我认为很方便的一点，从中我也了解到这些特效插件都是基于max的sdk平台开发的，我想这是我未来继续深入学习的方向。 下面正式探讨一下max的粒子系统了，它是以事件的方式传递我们需要的命令并执行的，这也是节点式的创建方式