北京市地震局 羅曉璠

運用電腦動畫技術(shù)創(chuàng)新科普宣傳形式

近些年，我國各地防震減災(zāi)科普活動形式多樣，各類防震減災(zāi)科普作品層出不窮，科普宣傳呈現(xiàn)全方位發(fā)展的良好態(tài)勢。但在科普宣傳中依然存在著諸多問題，如科普的技術(shù)手段落后，方法簡單，重形式不重效果，而且過多地以教育者的角色定位，硬性地、呆板地向受眾灌輸知識，缺少積極主動地引導(dǎo)等等，從而影響公眾的參與熱情，達不到應(yīng)有的宣傳效果。

防震減災(zāi)科學普及是一種社會教育。作為社會教育它既不同于學校教育，也不同于職業(yè)教育，其基本特點是，社會性、群眾性和持續(xù)性。防震減災(zāi)科學普及的特點表明，科普工作必須運用社會化、群眾化和經(jīng)?；目破辗绞剑浞掷矛F(xiàn)代社會的多種流通渠道和信息傳播媒體，不失時機地廣泛滲透到各種社會活動之中，才能形成規(guī)模宏大、富有生機、社會化的大科普。

眾所周知，防震減災(zāi)科普受眾群體中絕大部分為普通民眾。如果傳播內(nèi)容過于專業(yè)化，抽象的科普知識不能形象表達，就會令人感到晦澀、難懂，阻礙了普通公眾對于防震減災(zāi)知識的理解，使防震減災(zāi)知識在人們的頭腦中形成高高在上的感覺，大大降低了人們接觸防震減災(zāi)知識的熱情。因此，防震減災(zāi)科普要充分考慮受眾的需要，把防震減災(zāi)科普知識從簡單宣傳，提高到有趣宣傳，才能收獲良好的宣傳效果。

如何才能達到這樣的效果呢？其實不難，在科技發(fā)達的今天，能夠解決問題的辦法很多，其中利用電腦動畫技術(shù)輔助防震減災(zāi)科普宣傳便是手段之一。電腦動畫在防震減災(zāi)科普中的應(yīng)用，可以說是防震減災(zāi)科普傳播方式的一種創(chuàng)新，這一充滿活力的藝術(shù)表現(xiàn)形式將逐漸成為防震減災(zāi)科普作品創(chuàng)作的重要載體。

電腦動畫的特點

近些年來，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電腦動畫已經(jīng)在科普作品制作中扮演了越來越重要的角色。相對于傳統(tǒng)動畫，電腦動畫不受時間、空間、地點、條件的限制，這一特點直接決定了它能把復(fù)雜的科學知識、抽象的概念用高度集中、簡化、夸張、擬人等手法加以具體化和形象化，把攝像機拍不到或者很難拍到的內(nèi)容用生動、形象的動畫表現(xiàn)或演示，以達到很好的效果?？破談赢嫴粌H基于一定的科學基礎(chǔ)，還融合相當?shù)膶徝老硎?，同時具有相當強的吸引力，在科普宣傳推廣上發(fā)揮著極其重要的作用。

電腦動畫是指采用圖形與圖像的處理技術(shù)，借助于編程或動畫制作軟件生成一系列的景物畫面，其中當前幀是前一幀的部分修改。電腦動畫是采用連續(xù)播放靜止圖像的方法產(chǎn)生物體運動的效果。電腦動畫的關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在電腦動畫制作軟件及硬件上。

電腦動畫制作軟件目前很多，不同的動畫效果取決于不同的電腦動畫軟、硬件的功能。雖然制作的復(fù)雜程度不同，但動畫的基本原理是一致的。

電腦動畫的分類與制作

電腦動畫分為二維動畫和三維動畫。

二維動畫技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了很長一段時間，在傳統(tǒng)技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟。傳統(tǒng)二維動畫是畫在紙上，在賽璐璐片（亦稱“明片”）上描線、上色。摞在畫好的背景上，用電影攝影機逐格拍攝，然后沖洗底片，印成正片，在專業(yè)放映機上放映。1957年以來，上海美術(shù)電影制片廠制作的水墨動畫片《小蝌蚪找媽媽》，隨后制作的彩色動畫長片《大鬧天宮》（上下集）曾經(jīng)享譽世界。

但是由于傳統(tǒng)二維動畫工序多，工藝技術(shù)要求高，任何一個環(huán)節(jié)出了差錯，都會導(dǎo)致返工。而且往往不能及時發(fā)現(xiàn)，直到放映在銀幕上才知道。也就是說，如果我們拍一個10 秒的鏡頭，在它的第一秒內(nèi)發(fā)生了一個不能容許的差錯，由于不能在放映前發(fā)現(xiàn)，仍會小心翼翼地繼續(xù)后9 秒的無效勞動，因此，傳統(tǒng)動畫的返工率是比較高的。電腦時代的來臨，讓二維動畫得以升華，可將事先手工制作的原動畫逐幀輸入電腦，由電腦幫助完成繪線上色的工作，并且由電腦控制完成紀錄工作，彌補傳統(tǒng)二維動畫的不足。

三維動畫與二維動畫相比，在二維動畫的基礎(chǔ)上增加了立體和空間的效果，它具有高超的形體設(shè)計能力，豐富的質(zhì)感表現(xiàn)力以及震撼的視覺效果。電腦動畫技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下的幾個方面：一是電腦繪畫技術(shù)的應(yīng)用保證了二維動畫在設(shè)計、制作過程中圖像、色彩、背景、動畫等新構(gòu)思的實現(xiàn)和發(fā)展，提高了其整體的藝術(shù)性；二是電腦電子配樂的應(yīng)用使二維動畫在制作中的后期音樂配置更加完善和豐富；三是三維動畫技術(shù)在二維動畫中的應(yīng)用具有獨特藝術(shù)性表現(xiàn)，是很好的動畫制作應(yīng)用技術(shù)。

二維動畫制作

二維動畫是平面上的畫面。紙張、照片或計算機屏幕顯示，無論畫面的立體感多強，終究是二維空間上模擬真實三維空間效果。

在防震減災(zāi)科普節(jié)目的制作流程中，一些簡單的二維動畫可以通過非線性編輯軟件直接制作，更多的一些二維動畫可以通過專門的動畫制作軟件，如Flash 等進行制作。輸入和編輯關(guān)鍵幀，計算和生成中間幀，定義和顯示運動路徑，交互給畫面上色，產(chǎn)生特技效果，實現(xiàn)畫面與聲音同步，控制運動系列的記錄等。

二維動畫制作流程

以Flash 為例，二維動畫制作的過程需要三大環(huán)節(jié)：前期的準備即設(shè)計、籌劃階段；中期的繪制階段；后期的合成輸出階段。整個創(chuàng)作過程涉及多方面的內(nèi)容，如劇本的編寫和分鏡頭腳本的繪制，造型、場景、動作的設(shè)計，音樂的編創(chuàng)等。

（1）Flash 動畫的設(shè)計、籌劃階段。這一階段是Flash 動畫創(chuàng)作最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是動畫成功的關(guān)鍵，主要包括作品的構(gòu)思和創(chuàng)意、文學劇本的創(chuàng)作、分鏡頭腳本的設(shè)計、造型場景設(shè)計。其中，文字劇本是一部影片的靈魂，是導(dǎo)演拍攝的基礎(chǔ)；而分鏡頭腳本又稱故事板，它體現(xiàn)的是導(dǎo)演創(chuàng)作風格和故事內(nèi)容的畫面。前期還有一項很重要的任務(wù)是美術(shù)設(shè)計，包括造型設(shè)計、場景設(shè)計和整體風格的設(shè)計。

（2）中期繪制階段。中期繪制階段包括原畫、動畫、掃描和電腦上色。對原畫的繪制一般有兩種方法：一種是直接在電腦中繪制，可以在Flash 里直接畫，也可以使用其他功能更強大的矢量繪圖軟件，如Illustrator 等；另一種是先將人物的各主要姿態(tài)在紙上手繪完成，再將原稿掃描，通過在軟件中的描摹將位圖轉(zhuǎn)化為矢量圖，同時在繪制過程中注意條線的細節(jié)處理。對于動畫的實現(xiàn)同樣也需要這兩種方式的配合使用。由于Flash 動畫的動作相對簡化，所以使得很多動作可以直接在Flash中利用其功能實現(xiàn)。在具體的制作中，可以將人物形象從關(guān)節(jié)處進行拆解，制作成獨立的元件，這樣在以后的一些動作中只要挪動一下位置，或進行旋轉(zhuǎn)就可以解決問題了。另外，將一些靜態(tài)元素或動態(tài)單元做成元件，就可以在后面的動畫中重復(fù)利用，這樣節(jié)約了動畫創(chuàng)作的時間，減化了動畫制作的難度。動畫中需要的場景根據(jù)風格的表現(xiàn)，可以使用不同的方法。

位圖與矢量圖比較

（3）后期合成輸出階段。包括錄音與聲畫合成，錄像帶、DVD 和VCD 輸出。Flash 動畫多用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此對文件量的控制顯得尤其重要。比如在繪制階段對線條、顏色等的優(yōu)化，以及對元件的使用等。在后期視聽效果的整合過程中，對一些比較的簡單的短片來講，F(xiàn)LASH 本身就可以完成這些任務(wù)。但要是想做得精美，可以將Flash 中設(shè)計好的場景保存成一段一段的視頻文件，再借助如視頻編輯軟件Adobe premiere 和圖形視頻處理軟件Adobe After Effects 等，對動畫進行音、視頻的最終整合，使得動畫的整體效果更趨完美。

三維動畫制作

三維動畫中的景物有正面、側(cè)面和反面。調(diào)整三維空間的視點，能夠看到不同的內(nèi)容。

三維動畫是根據(jù)數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部生成的，而不是簡單的外部輸入。三維動畫的制作流程與二維動畫基本相似。第一步為作品的構(gòu)思和創(chuàng)意階段，第二步為文學劇本的創(chuàng)作，第三步為動畫分鏡頭劇本（故事板）的繪制，第四步為形象、場景和道具的設(shè)計，第五步為建立形象和場景的三維模型，第六步為動畫創(chuàng)作，第七步為建立好的三維模型貼材質(zhì)、設(shè)計燈光，第八步為動畫分鏡頭的合成渲染，第九步為動畫、背景和音效等的合成，第十步為動畫片的輸出（包括輸出為DVD、電影膠片、電視的BATE 磁帶或網(wǎng)絡(luò)格式等多種形式），第十一步為播放。

三維動畫制作流程

在三維動畫制作的10 個步驟中，其中的建模是動畫師根據(jù)前期的造型設(shè)計，通過三維建模軟件在計算機中繪制出角色模型。3D 建模通俗來講就是通過三維制作軟件虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。這是三維動畫中很繁重的一項工作，需要出場的角色和場景中的物體都要建模。建模的靈魂是創(chuàng)意，核心是構(gòu)思，源泉是美術(shù)素養(yǎng)。通常使用的軟件有3ds max（基于PC 系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件）、AutoCAD（自動計算機輔助設(shè)計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計）、Autodesk Maya（世界頂級的三維動畫軟件，不僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還與最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術(shù)相結(jié)合）等。

動畫是根據(jù)分鏡頭劇本與動作設(shè)計，運用已設(shè)計的造型在三維動畫制作軟件中制作出一個個動畫片段。三維動畫的“動”是一門技術(shù)，其中人物說話的口型變化、喜怒哀樂的表情、走路動作等，都要符合自然規(guī)律，制作要盡可能細膩、逼真，因此動畫師要專門研究各種事物的運動規(guī)律。

渲染是指根據(jù)場景的設(shè)置，賦予物體的材質(zhì)和貼圖、燈光等條件，由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫。三維動畫必須渲染才能輸出，造型的最終目的是得到靜態(tài)或動畫效果圖，而這些都需要渲染才能完成。渲染通常輸出為AVI 類的視頻文件。

三維動畫憑借這些優(yōu)勢在科普片中的應(yīng)用具有比二維動畫更大的空間。我們可以通過3ds max、maya 等軟件，讓物體根據(jù)我們的想法“運動”以達到理想的狀態(tài)。例如實現(xiàn)地震波科普動畫演示：地震時在地球內(nèi)部出現(xiàn)的彈性波叫作地震波，這就像把石子投入水中，水波會向四周一圈一圈地擴散一樣。根據(jù)地震波的定義，我們可以提煉出表現(xiàn)地震波的關(guān)鍵要素，先在“震源”中心出現(xiàn)縱波，然后出現(xiàn)橫波，它們以疏密相間的疊加形式向外傳播直至減弱消失。制作中如何表現(xiàn)縱波、橫波出現(xiàn)的順序及傳輸?shù)乃俣?，如何體現(xiàn)出波動的由強到弱直到消失的過程，使用什么樣的材質(zhì)進行渲染表現(xiàn)等都是三維動畫可以解決的。

電腦動畫技術(shù)在防震減災(zāi)科普中的價值

增強可看性及易受性

每個民族在各個時期都有自己獨特的接受心理和審美習慣，因此，創(chuàng)造動畫形象的那些“想法”只有適合大眾的收視心理和審美趣味，才有利于科學知識的傳播。借助生動活潑的卡通形象，突破單一的科普講解，用講故事的手段，以故事化的方式加以演繹，可以極大地增強科普片的可看性。同時，也改變了以往受眾接受科普片時，對知識是否理解的緊張心理，增添了快樂的元素，達到寓教于樂的目的。

輔助教學演示

免去制作大量的教學模型、掛圖，便于采用交互式啟發(fā)式教學方式，教員可根據(jù)需要選擇和切換畫面，使得教學過程更加直觀生動，增加趣味性，提高教學效果。

情景再現(xiàn)功能

把不能得到的影像資料、深奧晦澀的原理公式抑或無法實景拍攝的歷史事件，通過電腦動畫技術(shù)，再現(xiàn)它的場景、過程、氛圍，解析其內(nèi)部原理。例如影片《唐山大地震》中的“唐山全貌”、“蜻蜓陣”、“房屋倒塌”、“主樓倒塌”等都運用了大量的情景再現(xiàn)和三維動畫，從宏觀上表現(xiàn)了這場災(zāi)難的慘烈程度，大大加強了影像在敘事中的表現(xiàn)力。目前，國際上有70%到80%的記錄片采用的是‘情景再現(xiàn)’和三維特技等手段，而事實也證明這樣的記錄片緊緊抓住了觀眾的手，強化了紀錄片的故事性和觀賞性。

互動性強大

以Flash 動畫為例，F(xiàn)lash 動畫是一種矢量動畫格式，具有體積小、兼容性好、直觀動感、互動性強大、支持MP3 音樂等諸多優(yōu)點，是當今最流行的Web 頁面動畫格式。鑒于其互動性強的優(yōu)勢，我們可以通過Flash 動畫技術(shù)以互動動畫方式在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞日常應(yīng)急避險知識。如以應(yīng)急避險科學知識為基礎(chǔ)，設(shè)計創(chuàng)作出城市生活中的典型急險情景與場景，使用戶在“情景”中感受相應(yīng)的緊急狀況，從而引導(dǎo)公眾做出科學的、正確的處理方案。

制作防震減災(zāi)科普動畫的要求

選題要求

創(chuàng)作防震減災(zāi)科普動畫時，選題的范圍是很廣泛的，但決不等于創(chuàng)作方在選擇知識點時不受任何限制。其一，創(chuàng)作方必須選擇成熟、正確的“真科學”，并應(yīng)盡可能地選擇自己熟悉且能夠掌握的東西來創(chuàng)作。這樣可以保證內(nèi)容的科學性，避免知識出現(xiàn)差錯。其二，要與時俱進，結(jié)合現(xiàn)實生活選擇觀眾最關(guān)心的議題來創(chuàng)作。以宣傳《防震減災(zāi)法》為例，雖然防震減災(zāi)法相對枯燥，與民眾有一定距離，但是可以選擇其中民眾關(guān)心的知識點來制作動畫片。比如就老百姓關(guān)注的房屋質(zhì)量問題，可以策劃一檔與法相關(guān)的震害防御科普動畫片，讓民眾了解，我國對于民用建筑物抗御地震破壞的設(shè)防準則。

用3D 模擬樓在地震中倒塌的效果

科普知識應(yīng)更好地融入情節(jié)

緊緊圍繞知識點，構(gòu)架故事情節(jié)，應(yīng)當避免故事與知識點脫節(jié)現(xiàn)象?？破談赢嬈校破罩R和故事情節(jié)兩者必須達到有機結(jié)合，高度統(tǒng)一。防震減災(zāi)科普動畫也不例外，動畫是為防震減災(zāi)科普知識服務(wù)的，動畫不能為動畫而動畫，必須圍繞知識點來展開故事情節(jié)，每一個情節(jié)都是為知識點服務(wù)的，要么反映知識點分解后的一個方面，要么起到知識講解的階段鋪墊作用。脫離知識點為中心的防震減災(zāi)科普動畫是沒有靈魂的。在故事情節(jié)的構(gòu)架上，要多借鑒優(yōu)秀科普動畫或科普片成功的因素，通過具有張力的情節(jié)高潮來進行戲劇化的表達，盡量避免解釋性的旁白、解說，而是精心地設(shè)計不同的情節(jié)場景來敘事。

創(chuàng)作隊伍的素質(zhì)要求

防震減災(zāi)科普動畫的專業(yè)性，要求創(chuàng)作隊伍不但要具有過硬的動畫創(chuàng)作技能，還必須深入了解創(chuàng)作中的防震減災(zāi)科普知識。在此前提下，才能保證前期策劃做出合適的選題、提案，撰寫出合格的劇本，后期制作出恰如其分的動畫表現(xiàn)。

總的來說，電腦動畫技術(shù)產(chǎn)生的神奇魅力是無限的，電腦動畫技術(shù)的發(fā)展正在趨向于規(guī)模化、標準化、網(wǎng)絡(luò)化。電腦動畫市場是巨大的，有著無限的開發(fā)潛力。所以我們將防震減災(zāi)科普與電腦動畫技術(shù)結(jié)合，對促進防震減災(zāi)科普宣傳的全面發(fā)展，具有很好的實際意義。