一、引言

三維動(dòng)畫近年來(lái)在人們?nèi)粘＝涣骱兔襟w中被提及的頻率越來(lái)越高。從《玩具總動(dòng)員》到《玩具總動(dòng)員3》，觀眾對(duì)三維動(dòng)畫的熱情逐步升溫。觀眾對(duì)三維動(dòng)畫片的態(tài)度也從驚嘆到對(duì)如何制作產(chǎn)生了濃厚的興趣。

二、三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展歷史

三維動(dòng)畫技術(shù)是從20世紀(jì)70年代產(chǎn)生的，但是當(dāng)時(shí)并不是用來(lái)制作動(dòng)畫片的，而且當(dāng)時(shí)這一技術(shù)處于初始狀態(tài)所以并沒(méi)有引起人們的注意。1982年，迪士尼推出了基于電腦技術(shù)的《電子世界爭(zhēng)霸戰(zhàn)》。不幸的是，當(dāng)時(shí)的技術(shù)還處于摸索階段。片子的技術(shù)意義遠(yuǎn)大于可看性。

三維動(dòng)畫的發(fā)展得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。皮克斯一直走在這一技術(shù)的最前沿，它的前身是工業(yè)光魔公司的一個(gè)電腦動(dòng)畫制作部門，當(dāng)時(shí)由于工業(yè)光魔公司自身的原因以高價(jià)把這一部門賣給了蘋果電腦的創(chuàng)始人喬布斯，由此開始了它的創(chuàng)作之旅。由始至今，皮克斯已經(jīng)為我們獻(xiàn)上30余部動(dòng)畫作品，每一部動(dòng)畫作品的誕生都會(huì)讓觀眾眼前一亮，無(wú)論技術(shù)方面還是藝術(shù)方面，皮克斯都會(huì)都會(huì)給我們帶來(lái)全新的視覺(jué)享受。

三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展大致分為四個(gè)階段：

第一個(gè)階段是1982——1989年，這個(gè)階段為三維動(dòng)畫技術(shù)的探索階段，這一時(shí)期的三維動(dòng)畫片主要是以實(shí)驗(yàn)性的三維動(dòng)畫短片為主，這一階段的作品有《電子世界爭(zhēng)霸戰(zhàn)》、《頑皮的跳跳燈》、《錫兵小將》等等。

第二個(gè)階段是1995——2000年，這個(gè)階段為三維動(dòng)畫技術(shù)的初步發(fā)展階段，這一階段的作品以皮克斯、迪斯尼還有夢(mèng)工廠的作品為主，皮克斯開始制作三維動(dòng)畫長(zhǎng)片，《玩具總動(dòng)員》是1995年有皮克斯制作迪斯尼出品發(fā)行的第一部三維動(dòng)畫電影，這部電影被稱為“繼《米老鼠》賦予動(dòng)畫片聲音，《白雪公主》賦予動(dòng)畫片色彩后，動(dòng)畫技術(shù)的第三次飛躍——賦予動(dòng)畫片3D!”這是三維動(dòng)畫的一個(gè)新的歷史階段。這一階段的作品有《棋逢敵手》、《蟲蟲危機(jī)》、《小蟻雄兵》等等。

第三個(gè)階段是2001——2003年，這個(gè)階段為三維動(dòng)畫技術(shù)快速發(fā)展的階段，這一階段各個(gè)動(dòng)畫公司的動(dòng)畫技術(shù)日漸成熟，在原有的動(dòng)畫技術(shù)基礎(chǔ)上不斷開發(fā)新的動(dòng)畫技術(shù)。比如在《怪物公司》中，他們開發(fā)的毛發(fā)模擬器和Fizt等技術(shù)。觀眾也從這個(gè)時(shí)期開始對(duì)三維動(dòng)畫技術(shù)逐步接受和喜愛(ài)，為下一階段的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。這一階段的作品有《怪物公司》、《怪物史瑞克》、《海底總動(dòng)員》等等。

第四個(gè)階段是2004至今，這個(gè)階段為三維動(dòng)畫技術(shù)的全盛時(shí)期，這個(gè)時(shí)期涌現(xiàn)出大批的優(yōu)秀三維動(dòng)畫，并且開創(chuàng)了一個(gè)新的觀影技術(shù)——3D立體觀影技術(shù)。這個(gè)時(shí)期的三維動(dòng)畫技術(shù)不單單局限運(yùn)用于三維動(dòng)畫片中，還廣泛的應(yīng)用于真人電影和廣告當(dāng)中。這一階段的作品有《汽車總動(dòng)員》、《冰河世紀(jì)》、《功夫熊貓》、《飛屋環(huán)游記》等等。

三、三維動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

三維動(dòng)畫技術(shù)主要包含四個(gè)部分：造型、運(yùn)動(dòng)控制（動(dòng)畫）、著色處理還有渲染輸出。這幾個(gè)部分基本體現(xiàn)了三維動(dòng)畫片的制作過(guò)程。

1、造型

三維動(dòng)畫片制作的首要的步驟就是進(jìn)行三維建模，動(dòng)畫片中的各種形態(tài)的動(dòng)物、植物、卡通人物和景觀，需要利用各種建模方法對(duì)其進(jìn)行塑型。建模的方法也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多元化，由初期的只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的模型造型到現(xiàn)在可以塑造出各種復(fù)雜高精模型。在《安德烈與威力的冒險(xiǎn)》中，片中的角色都是利用基本幾何形狀進(jìn)行拼接組合制作的幾何模型，安德烈的人物模型基本是由幾何模型構(gòu)成，頭部是圓形，身體多為圓柱形，片中蜜蜂的模型大都由圓形和橢圓形構(gòu)成，模型的構(gòu)造相對(duì)粗略。在《紅色的夢(mèng)》中對(duì)片中主角的模型刻畫就相對(duì)的細(xì)致了，模型不再是由簡(jiǎn)單的幾何形體來(lái)組成，而是由兩個(gè)造型之間進(jìn)行布爾運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生新的幾何模型。在《紅色的夢(mèng)》和《錫鐵小兵》中進(jìn)行了人物模型的嘗試，但是模型刻畫的不到位、不夠真實(shí)，這正是由于當(dāng)時(shí)動(dòng)畫技術(shù)的限制。到了今天，我們所看到的三維動(dòng)畫影片中，片中的角色不論是人物、動(dòng)物、自然景觀的三維建模都相當(dāng)?shù)牡轿缓统墒?，不僅僅是由簡(jiǎn)單的幾何形體組成的造型，而是由更為復(fù)雜的運(yùn)算方式和塑造方法來(lái)構(gòu)成三維模型，如：《料理鼠王》中人物、動(dòng)物角色的刻畫；《超人總動(dòng)員》中超人一家夸張而不虛假的人物造型都給我們帶來(lái)了美好的視覺(jué)享受。

2、運(yùn)動(dòng)控制（動(dòng)畫）

運(yùn)動(dòng)控制是整個(gè)三維動(dòng)畫的核心所在，三維動(dòng)畫從誕生至今一直在探索和研究如何使片中角色的運(yùn)動(dòng)更加的流暢自如、生動(dòng)真實(shí)。在傳統(tǒng)二維動(dòng)畫創(chuàng)作過(guò)程中，片中角色的動(dòng)作需要?jiǎng)赢嫀熞粠粠漠嫵鰜?lái)，但是三維動(dòng)畫片的誕生，大大節(jié)約了這一環(huán)節(jié)的勞動(dòng)力，動(dòng)畫師只需要設(shè)置關(guān)鍵幀的動(dòng)作，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出中間動(dòng)畫。在三維動(dòng)畫的初期，動(dòng)畫片中角色的動(dòng)作比較生硬，如：《紅色的夢(mèng)》中小丑的動(dòng)作比較單一、生硬，但是在《許愿池》中，片中人物的動(dòng)作就相對(duì)流暢和自如，人物動(dòng)作也更加符合人的生理構(gòu)造和物理學(xué)原理。在《超人總動(dòng)員》中，片中角色的一系列夸張和變形的動(dòng)作，雖然不符合現(xiàn)實(shí)，但是在我們看來(lái)卻非常的合理，而且這部動(dòng)畫片是皮克斯第一部動(dòng)作類動(dòng)畫電影，是動(dòng)畫技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。除了人物動(dòng)作外，片中角色的面部表情也是一大技術(shù)難題，我們的面部表情是有我們面部無(wú)數(shù)條神經(jīng)線控制的，一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)微的表情可能就會(huì)牽動(dòng)很多面部肌肉神經(jīng)，所以在三維軟件的學(xué)習(xí)中，面部表情的制作是最難的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們現(xiàn)在的動(dòng)畫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以控制和模仿人類最細(xì)微的表情，甚至可以把這些表情添加到卡通形象身上，這在動(dòng)畫技術(shù)誕生的初期是無(wú)法想象的。

3、著色處理

色彩分為兩種，一種是物體原本的顏色，另一種是周圍環(huán)境賦予它的顏色。在三維動(dòng)畫技術(shù)中，為了模擬出自然界中物體的真實(shí)材質(zhì)感，三維電腦動(dòng)畫畫面著色技術(shù)從三個(gè)方面定義模型的色彩特征：色彩、紋理模型及屬性。除定義幾何物體的色彩外，還需定義光的色彩和類型。

在最初的三維動(dòng)畫片中，片中人物和靜物的材質(zhì)不夠明確，人物身上的衣物不會(huì)隨著人物的運(yùn)動(dòng)變形，體現(xiàn)不出衣物的柔軟，在《錫鐵小兵》中，嬰兒的紙尿褲不會(huì)附合人物的運(yùn)動(dòng)，材質(zhì)僵硬，但是到了《棋逢高手》中老人的衣襟就會(huì)隨著老人的動(dòng)作而擺動(dòng)，再到《怪物公司》中，角色身上的毛發(fā)根根如絲，三維動(dòng)畫片中的材質(zhì)一步步的趨于真實(shí)。

4、渲染輸出

做完模型刻畫、運(yùn)動(dòng)控制、賦予模型材質(zhì)之后，接下來(lái)就要把這些動(dòng)畫渲染輸出，渲染器的出現(xiàn)使得三維動(dòng)畫片中人物、動(dòng)物、植物、靜物的質(zhì)感更加趨于真實(shí)，動(dòng)畫片的氛圍更加的濃烈和成熟。從《紅色的夢(mèng)》中夜晚雨滴的落下到《玩具總動(dòng)員》中架子上的灰塵顆粒，再到《饑餓的鼴鼠》中，汽車經(jīng)過(guò)所揚(yáng)起的灰塵，可以看出三維動(dòng)畫渲染技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

四、三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展前瞻

縱觀近三十年的三維動(dòng)畫片，我們可以看出三維動(dòng)畫技術(shù)在這三十年的飛速發(fā)展，從最初幾分中的簡(jiǎn)單動(dòng)作到現(xiàn)在數(shù)小時(shí)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從最初的人偶模型到現(xiàn)在真人的完美刻畫，從最初的簡(jiǎn)單畫面效果到現(xiàn)在復(fù)雜完美的動(dòng)畫特效，動(dòng)畫技術(shù)在這三十年中不斷尋求突破。三維動(dòng)畫技術(shù)未來(lái)的發(fā)展將會(huì)使得片中的事物越發(fā)的接近現(xiàn)實(shí)世界甚至是超現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)美好事物想象的展示和未來(lái)世界的暢想。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，三維動(dòng)畫技術(shù)將會(huì)接受新的挑戰(zhàn)，并且實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉和融合，為我們帶來(lái)更多的視覺(jué)享受和體驗(yàn)。

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