计算机动画技术在多媒体科普作品中的应用

赵雅昕

北京理工附中分校



计算机动画技术在多媒体科普作品中的应用

赵雅昕

北京理工附中分校

本文围绕计算机动画技术在多媒体科普作品中的应用展开论述，介绍了创作流程中的几个阶段，诠释了计算机动画技术的意义和技术性，阐述了节能减排系列科普作品的价值。

计算机动画；多媒体；科普宣传；节能减排；科普作品

计算机动画(computer animation)指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部分修改。计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果，其观赏效果极其形象。整个创作流程主要分为前期创作、中期制作和后期合成三个阶段，讲究艺术性和技术性，依赖于计算机设备和软件技术的运用。

一、前期创作

前期创作重点是动画编导工作，包括剧本编写和人物场景设定、分镜设计等。科普作品具有严谨性和科学性，为了避免枯燥说教，剧本创作必须基于现实生活，将节能减排理念融入到幽默故事中，力求做到通俗易懂。

如节能减排系列动画片之《选购小排量汽车》故事构思是围绕两位男士选购车这条主线，对比大排量车与小排量车，告诉人们选购小排量车的好处，进行剧情设计。该剧讲述何先生和黄先生两位男士在同一家汽车销售店购买汽车，其中何先生认为大排量车速度快又气派，劝黄先生不要购买速度慢样子又小气的小排量车，然而黄先生却认为购买小排量车经济又环保。数日后两人又见面，何先生抱怨说大排量车排气量大，把送自己出门上班的老婆喷了一脸灰，导致夫妻间闹矛盾，并且大排量车耗油量大，造成经济压力大，很后悔当初选择。

剧本定稿后，进行人物和场景设定以及分镜设计，作为动画中期制作和后期合成的依据。科普动画作品为了突出趣味性，常将人物角色和场景设计成卡通风格。根据人物角色的职业、身份、年龄等设计为不同造型。如《选》剧中将何先生是一个虚荣又精明的小老板形象，矮小的个子和呈“O”型的身材，扎领带，穿皮鞋，脸部特征设计为圆润硕大的鼻头，微微膨胀的方形脸。场景主要有三处，分别是4S店内场景、室外场景及车库场景，为使画面简洁和突出人物角色，场景尽可能简化，去除不重要或不必要的道具和其它造型物体。然后按照剧情的发展设计分镜，最后完成文字和画面分镜头台本。

二、中期制作

中期制作主要包括建模、材质、角色装配、动画、灯光、分镜头渲染等，这一系列工作都是在计算机上完成。利用计算机三维动画软件可以随心所欲地创造虚拟人物角色和场景，并为这些角色和场景造型物体制作各种各样的材质，结合纹理应用表现物体的丰富颜色和质感，使画面呈现更加丰富、生动、真实的效果。

角色动画是三维动画制作的重点，需要为角色搭建骨骼和蒙皮，并且装上控制器，然后调动作，角色装配的好坏直接影响到角色调动作的效果。不管是面部表情还是肢体动作，都要符合卡通角色的运动规律，控制动作时间和节奏，使动作连贯、流畅、协调。适当应用夸张表现手法获取幽默生动效果，如《选》剧中大排量车启动时，喷出尾气将何太太熏成黑人时，用特写镜头重点表现她惊讶、暴怒的夸张表情和动作。在制作角色说话时，将预先录制的声音导入三维软件中，根据声音调角色口型，使口型变化跟声音同步。

场景中虚拟灯光应用，可以模拟现实生活中复杂的光影现象，使场景画面更为逼真。好的光影效果，不仅需要熟悉各种类型灯光用途和属性设置，还要反复调整和渲染测试场景效果，确定最终灯光方案。在此过程中，必须处理好主光源和辅助光源之间的关系。

镜头运动通过设置虚拟摄像机实现。按照分镜头台本设置每一个分镜头的摄像机动画。在三维软件中创造摄像机，设置摄像机各项属性参数，如镜头位置、焦距、视野范围等，形成各种景别和视角，满足全方位拍摄需要。为摄像机设置关键帧动画，得到推、拉、摇、移等各种镜头拍摄的画面效果。

分镜头渲染是将每个三维分镜头画面渲染输出为序列帧图片。正式渲染输出前，需要先输出样片进行观察分析，及时发现问题并修改，以确保分镜头质量。重点在于设置渲染画面大小和画质，如《选》剧动画分镜头画面大小设置为1280*720，画质为高级别质量。

三、后期合成

后期合成主要包括素材导入、处理、合成以及成片渲染输出等。后期合成在动画片制作过程中起着举足轻重的作用，它是根据分镜头台本把所有镜头进行有序衔接。在计算机进入图像领域后，经过较长时间发展，数字合成技术在动画制作过程中得到了运用广泛，目前合成技术的发展和应用已经达到了很高的水平。将视频、图片、音频等素材导入到后期软件后，对素材进行较色、抠像等处理，参照分镜头台本将分散的镜头排列好次序，应用电影蒙太奇手段对镜头进行剪辑和组接，也可以对动画片的结构和节奏等重新进行调整和修改，使其更加严谨和流畅。应用后期软件特效功能可以为画面增添各种特效，如粒子、发光、闪光、火焰、烟雾等，特效制作要与影片整体风格保持一致。

字幕制作包括人物角色的语言和片头、片尾以及动画片中必要的说明文字。后期合成的最后一道工序是渲染输出，将完成后期合成的项目文件进行渲染，设置输出文件格式和压缩编码，值得一提的是无压缩输出的视频文件虽然图像画质好，但文件太大而难于存放。如《选》剧采用MPEG-4压缩编码，输出为AVI格式视频文件，在保证获得较好视频图像质量同时也大大减少视频文件大小。

总而言之，节能减排系列科普作品创作是科技与艺术相结合，以先进的计算机动画技术为手段，将严谨的科普知识用幽默生动的艺术形式进行表现，使观众能够更好理解和接受节能减排生活理念，达到寓教于乐的科普宣传目的。