（武漢工程大學 430000）

傳統(tǒng)的動畫技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合，創(chuàng)就了三維動畫。1977年《星球大戰(zhàn)》炫目的效果和奇異的空間展現(xiàn)，讓三維動畫技術(shù)首次亮相。隨著電腦硬件和技術(shù)的發(fā)展，三維動畫走上了迅猛的發(fā)展道路，同時三維動畫與實景的結(jié)合技術(shù)也快速發(fā)展起來，它把虛擬世界和現(xiàn)實世界連接在一起，給觀眾帶來別具一格的視覺享受。1946年，迪士尼的《南方之歌 Song of the South》就開始嘗試著把動畫與真人結(jié)合。而1971年出品的《奇妙飛床》用獨特的光影技術(shù)成功將真人與動畫角色融合在一起，從此之后掀起了動畫與實景結(jié)合的影片熱潮。隨后動畫與實景結(jié)合的影片接踵而至，其中比較著名的有《誰陷害了兔子羅杰》、《空中大灌籃》和《華納巨星總動員》等等。

一、國內(nèi)外三維動畫與實景結(jié)合技術(shù)的發(fā)展歷程

立體空間中三維動畫與實景結(jié)合比較與平面空間中二維動畫與實景結(jié)合顯得更加困難復雜。1991年上映的電影《終結(jié)者2：審判日》，成功塑造了首個全三維人物角色，并將三維動畫與實景完美結(jié)合，標志著動畫與實景結(jié)合技術(shù)上的一大突破。之后，這種類型的電影吸引了無數(shù)觀眾的眼球，越來越多三維動畫與實景結(jié)合的影片浮出水面。比如 《精靈鼠小弟》（1999年出品）、《藍精靈》（2010年出品）、《變形金剛》）（2007年出品）、《侏羅紀公園》《阿凡達》（2009年出品）和《指環(huán)王》等等。

圖1 《藍精靈》劇照

圖2 《變形金剛》劇照

其中特別是《阿凡達》創(chuàng)下了全球票房的奇跡，更帶來了3D特效時代的來臨，也象征著三維動畫與實景相結(jié)合技術(shù)的再次創(chuàng)新?！栋⒎策_》影片中的美景源自張家界，電影中的納威族人和各種怪獸都是電腦虛擬的。片中所用的三維動畫與實景結(jié)合技術(shù)，不僅表現(xiàn)在人物動作上，更為突出的是面部表情上，在技術(shù)上使用表情捕捉技術(shù)，讓演員可以不動聲色的利用三維角色表達出全部感情信息，讓三維動畫與實景結(jié)合技術(shù)完美的走進現(xiàn)實生活。

圖3 《阿凡達》劇照

《奇幻森林》是迪士尼影片公司2016年出品的一部動畫大片，整個影片都是在影棚里拍攝而成，氣勢磅礴的森林，各種動物的面部表情、肢體動作都是由三維動畫制作而成，里面唯一真實存在的是小男孩毛克利。

動畫與實景結(jié)合的作品在國內(nèi)的發(fā)展還是要滯后歐美，不過也不乏好的作品，中國傳媒大學出品曾入選文化部“國家動漫精品工程”的《功夫兔與菜包狗》、廣州美術(shù)學院2010畢業(yè)作品《小胖妞》、優(yōu)酷及北京互象動畫有限公司共同出品的系列都市情感劇《泡芙小姐》以及《花兒與少年》片頭等等，這些都是二維動畫與實景拍攝相結(jié)合的作品。

而三維與實景結(jié)合的作品，有《老夫子2001》（2001年出品）、《長江7號》（2008年出品）、《長城》（2016年出品》，再例如今年火爆的電視劇《三生三世十里桃花》，里面有很多三維制作的場景和角色（狐貍、龍、鳥等等），還有一些是CG動畫愛好者自己做的小短片，比如優(yōu)酷達人“神奇的老皮”的創(chuàng)意短片，完美動力宣傳片《實拍炮灰兔》等等。

《長江七號》是我國三維動畫與實景結(jié)合技術(shù)發(fā)展的見證，整個片子中有三分之二運用了CG技術(shù)。剛上映時，在國內(nèi)引起了很大的轟動，特別是片中的“七仔”，它是一個電腦虛擬的小狗，“高興，生氣，傷心，看到美女，家里著火，中了彩票，全家死光，考試一百分……”每一個動作都逼真至極。但如果嚴格來講，“七仔”這個虛擬人物，在與實景結(jié)合上在有些細節(jié)上還不夠完美，特別是真人和“七仔”互動的時候，總讓人感覺到不真實。這部片子可以說在技術(shù)上相當出色，但還不能與歐美相類似的片子相提并論。

國內(nèi)三維動畫與實景相結(jié)合的片子還是較少，一方面是由于技術(shù)的差距，另一方面更是因為三維動畫與實景結(jié)合影片的制作成本高，耗時長的原因，導致這類影片鳳毛麟角。但是我國還是有很多CG愛好者在堅持探索和研究，隨著我國影視制作技術(shù)的進步以及與國際相接軌程度的提高，相信這類影視作品會越來越多，技術(shù)水平也會越來越精良，電影《長城》就是一個很好的證明。

二、三維與實景結(jié)合技術(shù)的核心要素

1.攝像機運動軌跡反求技術(shù)的應用

攝影機運動軌跡反求技術(shù)是通過對畫面中像素的明度、飽和度、色相三大要素進行運動軌跡的分析，推算出該畫面在實際拍攝時攝影機運動的變化軌跡，并將該變化軌跡導入三維動畫軟件中的技術(shù)。之所以在三維動畫與實景結(jié)合研究中，選擇攝像機運動軌跡反求技術(shù)的應用。是因為攝像機反求技術(shù)與傳統(tǒng)的跟蹤技術(shù)比較，有著跟蹤精度高、操作簡單、自動解算能力強、自在建立三維空間體系、批處理等優(yōu)點。

這一技術(shù)在動態(tài)影像與三維軟件渲染的圖像之間的融合建立了很好的橋梁。在獲得這些軌跡參數(shù)后，在三維動畫軟件中加入一個與實拍環(huán)境下攝影機運動相匹配的虛擬攝影機，然后在三維軟件中創(chuàng)建出合成用的3D物體或背景，得到運動匹配的圖像。工作流程如下：

圖4 攝像機軌跡反求技術(shù)工作流程圖

在攝影機軌跡反求技術(shù)應用中，要特別注意拍攝時候的幀率、畫面分辨率大小、場序、像素、視頻文件格式等幾個重要因素。這些細節(jié)的失誤都會對最后短片的畫面效果造成巨大的影響。還要保證拍攝畫面的曝光度和光源一致，避免在短片合成的時候出現(xiàn)嚴重的色調(diào)偏差。

2.三維動畫角色的運動與實景拍攝的畫面相符

實景拍攝的畫面中，各個畫面中都有鏡頭的景深變化。在攝像機運動的過程中，畫面會出現(xiàn)運動模糊和景象的層次。在三維動畫與實景結(jié)合的制作過程中，因此要對拍攝素材進行畫面分析，記錄不同鏡頭中每一個畫面出現(xiàn)的不同景深效果和色彩變化。在短片的后期處理階段，要根據(jù)開始記錄的畫面信息對動畫人物賦予同樣的環(huán)境因素，讓三維動畫人物完全地和實景拍攝的畫面融入到一起，從而給觀眾一種三維人物和實景是同一攝像機拍攝的真實感。

3.虛擬光源的確定

在實景拍攝的畫面中，周圍的光源會對畫面中的物體產(chǎn)生不一樣的色調(diào)變化和投影。在后期合成鏡頭時，三維人物和實拍場景應該處在同樣的光源下，這類光源包括直射光、散射光、室內(nèi)光等；光的方向是逆光、順光、頂光等，光的強度大小，光的色溫是溫暖的早晨還是陰冷的雨天，還是正值日懸中天，或者月色朦朧。三維動畫人物的色彩色調(diào)也要統(tǒng)一起來。以上因素任何一個不協(xié)調(diào)都會使觀眾產(chǎn)生感官上的混亂和錯覺，感覺畫面不協(xié)調(diào)，三維人物和實拍場景格格不入，從而破環(huán)了畫面的完整氣氛。在三維動畫人物與實景結(jié)合的時候，首先就要在三維軟件中對實景拍攝畫面進行主光源的模擬，保證三維動畫角色與實景拍攝畫面中物體的光源信息一致。在主光源之外，還有一些環(huán)境的影響，這就需要在后期處理階段對畫面進行更加細致的處理。

三、三維動畫與實景結(jié)合技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

三維動畫在國際上的發(fā)展已趨向成熟，在國際市場的發(fā)展中已經(jīng)形成了一條比較成熟的產(chǎn)業(yè)鏈條，具有很好的發(fā)展前景。三維動畫國際市場主要以歐美西方發(fā)達國家為主，把持著先進的核心終端技術(shù)，控制著整個三維動畫市場的發(fā)展。但是三維動畫技術(shù)的開發(fā)與市場競爭也相當激烈，爭搶著三維動畫產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)研發(fā)與開發(fā)權(quán)。三維動畫的發(fā)展，實現(xiàn)了飛躍式發(fā)展的姿態(tài)，具有十分客觀的廣闊發(fā)展前景。而三維動畫與實景結(jié)合的技術(shù)因《阿凡達》的誕生，而開創(chuàng)了影視動畫新的紀元，他的制作技術(shù)將會被眾多公司模仿學習，甚至與超越。三維動畫與實景結(jié)合給觀眾帶來的強烈視覺感官更是奠定了三維動畫與實景結(jié)合這一技術(shù)的發(fā)展趨勢。相信在不久，我們會看到越來越多這樣的電影和作品，它將成為動畫行業(yè)獨具一格的旗幟。

我國是世界人口最多的國家，兒童人口數(shù)占總?cè)丝跀?shù)的35%，而兒童對動畫產(chǎn)品情有獨鐘，可以說國內(nèi)的動畫產(chǎn)業(yè)市場還是有著很大的空間。無論是實實在在的動畫玩具，還是電視屏幕里的動畫片，對兒童甚至是青少年階段的朋友都具有極大的吸引力。當前我國正處在社會主義建設(shè)時期，經(jīng)濟的騰飛和知識科技的迅猛發(fā)展給各行各業(yè)的市場發(fā)展帶來了前所未有的契機。而且動畫行業(yè)飛速的發(fā)展，它的周邊行業(yè)——影視、動漫游戲和相關(guān)兒童游戲產(chǎn)品的研發(fā)都起著巨大的經(jīng)濟連鎖作用。相對于動畫產(chǎn)業(yè)可以帶來的經(jīng)濟效益分析，我國的政策響應也極為重要。

所以說三維動畫在我國發(fā)展有著良好的基礎(chǔ)條件和發(fā)展空間，加快中國市場的經(jīng)濟發(fā)展，同時帶來巨大的經(jīng)濟效益。同時國家政策對動畫產(chǎn)業(yè)的支持，更是讓三維動畫的發(fā)展如魚得水。對于三維動畫與實景結(jié)合的技術(shù)，更需要我們?nèi)W習、借鑒，努力研制創(chuàng)新自己的核心技術(shù)，從而讓中國的三維動畫走向國際的舞臺。