黃蕭鈴

四川音樂(lè)學(xué)院

隨著游戲產(chǎn)業(yè)和三維動(dòng)畫(huà)的迅速崛起，消費(fèi)者對(duì)于影視動(dòng)畫(huà)、游戲界面、海報(bào)設(shè)計(jì)的審美要求有了很大提升。市場(chǎng)的需求導(dǎo)致現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)越來(lái)越傾向于三維立體寫(xiě)實(shí)風(fēng)格。但是，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)繪畫(huà)存在素描關(guān)系與色彩關(guān)系難以統(tǒng)一和繪畫(huà)流程不清晰等技術(shù)問(wèn)題，從事計(jì)算機(jī)繪畫(huà)職業(yè)的人員往往會(huì)耗費(fèi)數(shù)年的時(shí)間進(jìn)行繪畫(huà)技術(shù)練習(xí)以解決這些問(wèn)題。

而近年來(lái)行業(yè)中誕生了一種以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的環(huán)境光遮蔽技術(shù)為基礎(chǔ)的仿擬3D制作流程為思路拆解繪畫(huà)過(guò)程的繪畫(huà)方法——AO畫(huà)法。AO畫(huà)法的優(yōu)勢(shì)在于利用強(qiáng)大的繪畫(huà)軟件功能，將傳統(tǒng)手繪繪畫(huà)中不可分割的光影和色彩兩個(gè)模塊進(jìn)行拆分，使繪畫(huà)流程更標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)律化、模塊化，在繪畫(huà)過(guò)程中更容易理解、掌控畫(huà)面中光影及閉塞光影對(duì)于畫(huà)面效果的影響，提高繪圖質(zhì)量和效率。

一、什么是AO

“AO”是Ambient Occlusion的縮寫(xiě)，中文譯為環(huán)境光遮蔽。AO技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中一種低頻全局光照模型，AO這項(xiàng)技術(shù)最早是在Siggraph 2002年會(huì)上由ILM（工業(yè)光魔）的技術(shù)主管Hayden Landis所展示。

近年來(lái)，在一些對(duì)真實(shí)感要求較高的交互式三維游戲中，普遍使用AO技術(shù)來(lái)描繪物體和物體相交或靠近時(shí)遮擋周圍漫反射光線的效果。AO技術(shù)可以解決畫(huà)面中漏光、飄和陰影不實(shí)等問(wèn)題；改善場(chǎng)景中縫隙、褶皺與墻角、角線以及細(xì)小物體等表現(xiàn)不清晰的問(wèn)題；能綜合增強(qiáng)細(xì)節(jié)尤其是暗部陰影，提升空間的層次感、真實(shí)感，同時(shí)，提升畫(huà)面明暗對(duì)比，使用戶得到更好的交互體驗(yàn)感。

如圖1所示，通過(guò)1a、1b對(duì)比發(fā)現(xiàn)，1b的圖形和空間感都相較1a更加立體，這是由于在1b的背光區(qū)域中加入了閉塞區(qū)域，就是物理現(xiàn)象中光很難到達(dá)的區(qū)域。1b中加入了更豐富的層次，使得圖形更加真實(shí)立體。這種利用二維繪制方法來(lái)模擬出三維的幾何效果就被稱為環(huán)境光遮蔽。此方法廣泛運(yùn)用于計(jì)算機(jī)游戲、動(dòng)畫(huà)制作、實(shí)景仿真等領(lǐng)域。而將這種思維方法運(yùn)用到計(jì)算機(jī)繪畫(huà)中的技法又被稱為“AO畫(huà)法”。

圖1

二、三維思維模式與光影理論

在三維建模中，搭建的模型面數(shù)量越多，得到的模型細(xì)節(jié)越豐富，精度也就越高。從低模到高模的變化在幾何面增多，這樣每個(gè)面的朝向光源的角度不同，因此，明暗程度也會(huì)有所變化。以這樣的思維去理解畫(huà)面，任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都可以概括為簡(jiǎn)單的幾何圖形，也使得繪畫(huà)思路更為清晰。

真實(shí)的光影效果是真實(shí)感繪畫(huà)的靈魂。

光線投射到物體不同角度的面形成亮、灰部，按照建模布線的方法將所繪制的場(chǎng)景或角色的結(jié)構(gòu)分解成幾何面，然后設(shè)計(jì)光源，根據(jù)與光源的角度來(lái)分析每個(gè)幾何面的受光程度即素描關(guān)系。如果光線呈直線照射到物體上，在受光區(qū)域與光線夾角越大的面越亮（90°為最亮），在背光區(qū)域越接近反射面的位置越亮，并且光在漫反射過(guò)程中會(huì)逐漸衰減。物體暗部所受到的反射光的強(qiáng)弱會(huì)根據(jù)反射面的質(zhì)感所決定，例如，毛毯、泥土、木頭等物體表層是粗糙質(zhì)感，其折射出來(lái)的光是漫反射。漫反射的光線折射沒(méi)有規(guī)律性和方向性，反光較弱。反之，如果是玻璃、鏡面、不銹鋼等光澤度較高的物體折射則呈鏡面反射，光感較強(qiáng)，反射光的表現(xiàn)也能夠很大程度提升物體質(zhì)感。

投影是因物體將光線阻擋形成光無(wú)法照射到的暗部部分。在實(shí)際運(yùn)用中，受到物體結(jié)構(gòu)、光源角度、反射面的形狀等因素的影響，投影的位置和形狀也較難運(yùn)算。一種較為有效的方法就是，根據(jù)光源角度模擬光線直射效果，如圖2所示，在制作投影時(shí)，可根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)和外形輪廓，作出幾條平行直線，當(dāng)直線所投到反射面取得的點(diǎn)，就是投影的一個(gè)基本長(zhǎng)度和范圍，再根據(jù)物體本身的輪廓特征繪制陰影。但由于是二維平面繪制三維模型效果，很難達(dá)到和三維軟件建模運(yùn)算一樣的準(zhǔn)確數(shù)值。所以，只要繪制出來(lái)的投影沒(méi)有明顯的問(wèn)題即可。有時(shí)甚至可以根據(jù)畫(huà)面需要進(jìn)行一些主觀調(diào)整，這也正是計(jì)算機(jī)繪畫(huà)相對(duì)三維建模的優(yōu)勢(shì)所在。

圖2

三、AO畫(huà)法的運(yùn)用

AO畫(huà)法對(duì)于線稿要求相對(duì)較高。在前期制作中需要繪制好精確的線稿，線稿要清晰地表達(dá)出畫(huà)面結(jié)構(gòu)、透視關(guān)系，線條清晰且輪廓閉合，這樣方便框選選區(qū)建立剪貼蒙版。為避免在繪畫(huà)的過(guò)程中畫(huà)出線稿以外的部分，可以使用剪貼蒙版的方式，如使用Photoshop中的套索工具框選線稿輪廓，再用白色填充選區(qū)創(chuàng)建剪貼蒙版，然后在此基礎(chǔ)上繪制AO圖層。

AO簡(jiǎn)單來(lái)講就是光線照不到的位置，暗部的光線由于漫反射逐漸衰減直至消失，產(chǎn)生物體暗部交界處的閉塞區(qū)域。按照距離線性衰減的效果，物體與投影之間的距離越小，遮擋值越大，受光的影響也就越小，顏色也會(huì)越重。如圖3b所示，局部的顏色變暗，對(duì)比加強(qiáng)，不僅能夠增強(qiáng)畫(huà)面的層次感，也使得全局光照更加真實(shí)。在前文已經(jīng)闡述，亮灰部屬于光線能夠照射到的區(qū)域，不存在閉塞死角。所以在這一階段只需要考慮物體暗部的素描關(guān)系即可。這樣繪制出來(lái)的素描關(guān)系干凈通透，層次分明，具有極強(qiáng)的光感和體積感。

繪制完白模之后需要疊加固有色，在配色階段不需要考慮素描體積，直接用顏色填充固有色，圖層選擇正片疊底。加上固有色后可能會(huì)出現(xiàn)暗部顏色不協(xié)調(diào)的情況，要注意色彩平衡，使亮灰部與暗部有一定的冷暖對(duì)比。例如，在Photoshop中按快捷鍵Ctrl+U，勾選著色就可以調(diào)整白模色相和飽和度。為了便于修改，可將每個(gè)顏色的圖層分開(kāi)畫(huà)，這樣即使有顏色需要修改也能夠通過(guò)調(diào)整參數(shù)解決，避免了計(jì)算機(jī)繪畫(huà)容易顯臟顯膩、顏色不和諧等問(wèn)題。最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)感表現(xiàn)和細(xì)節(jié)的刻畫(huà)，完成繪制。

圖3

AO畫(huà)法也非常適用于電子游戲產(chǎn)業(yè)、影視動(dòng)畫(huà)制作、美宣插畫(huà)設(shè)計(jì)、虛擬交互技術(shù)領(lǐng)域。由于在制作過(guò)程中，美術(shù)策劃方案需要做很多版設(shè)計(jì)，例如，《哪吒之魔童降世》的項(xiàng)目制作人表明哪吒這一角色的設(shè)計(jì)方案多達(dá)上千版，而如此多版設(shè)計(jì)方案有許多只是局部變化，或者配色的細(xì)微差別，經(jīng)過(guò)反復(fù)的修改對(duì)比，才有了哪吒這一經(jīng)典角色的誕生。

四、應(yīng)市場(chǎng)需求而生的繪畫(huà)技法探索

近年來(lái)，由于市場(chǎng)需求，增強(qiáng)畫(huà)面繪制的3D感成為計(jì)算機(jī)繪畫(huà)的主要趨勢(shì)。影視動(dòng)畫(huà)與電子游戲產(chǎn)業(yè)的興起，觀眾和玩家對(duì)更逼真、更豐富的感官體驗(yàn)懷有極高的期待。由于市場(chǎng)導(dǎo)向性無(wú)形中影響著這個(gè)行業(yè)的美術(shù)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，這也使得計(jì)算機(jī)繪畫(huà)工作者不斷針對(duì)市場(chǎng)發(fā)展方向展開(kāi)探索，創(chuàng)造出新的繪畫(huà)風(fēng)格和表現(xiàn)技巧，也不斷地創(chuàng)造出受大眾喜愛(ài)的游戲和動(dòng)畫(huà)作品。例如，《古劍奇譚》《劍俠情緣》《天涯明月刀》等知名中國(guó)風(fēng)仙俠網(wǎng)游，《大圣歸來(lái)》《白蛇緣起》《哪吒之魔童降世》等口碑票房極高的三維動(dòng)畫(huà)電影等。其中，《哪吒之魔童降世》更是屢次打破歷史記錄，創(chuàng)造了中國(guó)電影票房第二的好成績(jī)，成為目前全球票房最高的動(dòng)畫(huà)電影。電影中的哪吒、太乙真人、敖丙、申公豹等有趣的人物角色給觀眾留下了深刻印象，還有《山河社稷圖》、陳塘關(guān)、龍宮等場(chǎng)景設(shè)計(jì)都令人們贊嘆不已。

優(yōu)秀的作品應(yīng)該是內(nèi)容與表現(xiàn)形式相結(jié)合的產(chǎn)物，上述作品獲得玩家和觀眾的喜愛(ài)、追捧，與前期優(yōu)秀的美術(shù)設(shè)計(jì)這一階段是分不開(kāi)的。美術(shù)工作者需要根據(jù)游戲世界觀、動(dòng)畫(huà)劇本設(shè)計(jì)出項(xiàng)目場(chǎng)景道具、角色原畫(huà)、地勢(shì)環(huán)境色彩搭配等奠定整個(gè)項(xiàng)目的美術(shù)風(fēng)格，并通過(guò)視覺(jué)語(yǔ)言迅速、準(zhǔn)確地傳達(dá)出項(xiàng)目主題信息吸引玩家和觀眾。同時(shí)，在保證達(dá)到畫(huà)面質(zhì)量要求的前提下，只有提高效率、加快制作周期、節(jié)約成本，才能適應(yīng)飛速發(fā)展的市場(chǎng)需求。通過(guò)探索環(huán)境光遮蔽技術(shù)中的模型計(jì)算方法，使得本是屬于信息技術(shù)領(lǐng)域的思維運(yùn)用到計(jì)算機(jī)繪畫(huà)技法中，這就產(chǎn)生了繪畫(huà)流程更標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)律化、模塊化和極大提高繪圖質(zhì)量和效率的AO畫(huà)法。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步與革新，其也在不斷地推動(dòng)著我國(guó)影視、動(dòng)畫(huà)、游戲等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也對(duì)美術(shù)工作者專業(yè)能力提出了更高的要求，在不斷融入新思想理念的技術(shù)創(chuàng)新中總結(jié)探索出行之有效的繪畫(huà)方法，無(wú)疑對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化起到了至關(guān)重要的作用，也使得計(jì)算機(jī)繪畫(huà)的創(chuàng)作技法、內(nèi)容、風(fēng)格更加豐富。