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1、浅谈三维动画的场景设计 1、相关定义 1.1、动画场景的基本定义 一部动画片的前期制作需要很多步骤,它包括:人物造型设计、场景设计以及 色彩制定等内容。其中场景设计在动画片的创作过程中是尤为关键的组成部分,一般情况下动画场景设计师在统一了场景设计总体风格的同时,还要对单一空间 环境中的场景进行逐一设计。动画场景设计主要包括了:自然环境、生活环境、道具等等。场景设计也为导演提供了镜头构图、透视、镜头调度以及光影空间的 想象依据。动画场景设计通常是以动画剧本为基础,为动画角色和剧情发展提供空间背景 而进行设计的理念。动画场景设计的总体风格通常会直接影响到整部动画片的艺 术水准。所以在动画的创作中,
2、动画场景设计必须服务于动画角色,也必须符合 故事发生的背景、环境、文化和时代特征。但是在一些特殊的情况下,动画场景 也能够成为表现故事情节的主要”角色”。动画场景设计师们想创作出更具特色的动画场景,就必须满足不同层面的观 众对动画场景多样性的需求。我们应考虑时代、文化、民族、地域等方面的影响,而对动画场景设计的类型与风格进行改变。此外,不同时代的美术潮流对动画场景设计也有很深的影响。如:美国早期 水粉绘制的写实风格,欧洲的现代抽象绘画风格,以及我国的敦煌壁画艺术和传 统民间艺术中的水墨、版画、剪纸等等。1.2、三维动画电影场景与主场景的概念 3.1.1 三维动画电影场景的概念3.1.1 三维动
3、画电影场景的概念 场景一词在辞源中的解释是指电影、戏剧中的场面和情景,而动画场景一 般是讲述故事、塑造角色、推动动画片剧情发展的特定环境空间。12场景又是 展开动画片剧情单元场次的特定空间环境,是动画美术设计的基本概念之一,是指剧情展开的、具体的、物质的单元场景,每一个单元场景都是构成动画片 环境的基本单元。13而在一般动画电影作品中,观众很容易将场景与背景或者 布景之间的定义相混淆。场景中的”场”表述的是时间概念,泛指动画电影中较 小的段落或故事片段。这是一种用时间意识来思考空间的形式。此外在场景类型的划分上,像所有影视作品的场景类型一样,三维动画电 影也是依据文学剧本、导演分镜头剧本的内容
4、分为主场景和次场景,室内景、室外景和室内外结合景。此外,场景存在的目的就是推动故事情节的发展,赋 予故事主线浓厚的感染力、符合逻辑的合理性以及美观效果。优秀的动画电影 场景可以帮助整个动画片提升艺术效果,使动画表现的内容更加丰富多彩,令 整个动画看起来更加合理流畅。1.3、动画场景概念 动画场景设计是指设计师在动画场景设计总体造型创作中,对单元空间环境 的设计7。通俗的来说就是动画影片中除角色造型以外的随着时间改变而改变的一 切物的造型设计。其中包括角色所处的生活场所、社会环境、自然环境、陈设道 具以及作为社会背景出现的群众角色。每部动画都是由若干组剧情的单元场景空 间环境既场景组成,这些场景
5、又具体分为几十到几百个小单元场景。场景应体现 动画剧本的规定情景,有利于刻画角色和进行描述。场景设计主要包括:根据动 画场景表现内容等方面要求,在构思场景画面总体空间造型基础上,确立总体场 景形象布局结构;再将场景分类组合为若干单元场景,分别从场景的布局结构与 规模,色彩基调与气氛效果,以及风格样式等方面作出造型处理和细节设计。动画场景从宏观上决定了动画的整体风格,是动画影片中重要组成部分,通 常安排在创作的前期。每个场景都是提供故事展开的空间,动画片中人物角色的 每一个动作都是在场景中发生的,它不仅是环境与角色的个性标记,也是角色心理 作用的外延;设计一个优秀的动画场景需要配合动画剧情发展、
6、人物角色塑造进 行创作与设定。根据剧情发展和出现在这个场景中的角色,进行比较、分析、选 择、设计出事件发生的场地,角色穿着的服饰、佩带的物品、使用的道具。对场 景中所有出现的元素、及其排列方式也应进行艺术再加工。此外动画场景也是动 画画面构图、镜头调度及任务活动的依据。选择好的动画场景可以使构图更为美 感,同样的事件由于场景及镜头角度的偏差,所营造的氛围及叙述风格就可以产 生巨大的差异,影响整部动画片的视觉效果。可以看出优秀的动画场景设计最能烘托出事件发生氛围、人物形象性格,为 15 制作出好的动画作品奠定了坚实的基础。而影响动画场景制作的因素也是多种多 样的,要平衡好各个环节的关系才能得到和
7、谐的动画场景作品。1.4、三维动画电影主场景的概念 每部动画电影都会有特定的主场景。而主场景又是动画电影中场景部分的 核心,是表现动画风格、展开剧情和主人公活动的主要创作环节。14三维动画 电影的主场景即故事主体发生的若干个主要地点。将影视动画中的设计风格、画面色彩、光线以及镜头的运用通过主场景的设计来表现,突出影视动画主场 景在衬托角色、烘托剧情等方面所体现的举足轻重的作用。15例如,2003 年由 美国迪士尼影片公司出品的三维电脑动画作品海底总动员,其主场景设定在 色彩艳丽的澳洲大堡礁海底,电影一开场的镜头就出现了广袤无垠的”海底世 界”。在以后故事情节的发展中,主线部分以及”鱼类”主人公
8、的诸多镜头都是在 这个场景发生的。因此,大堡礁的海底是影片中最具有典型性和标志性的场景。这个典型性和标志性的场景就是三维动画电影的主场景。而一般的动画电影又 会提供多个主场景以丰富故事情节,突出人物形象。-13-北京工业大学工程硕士专业学位论文 1.5、三维水墨动画的概念与发展 2.3.1 如何定义三维水墨动画2.3.1 如何定义三维水墨动画 正如前文中所述,水墨动画在计算机技术的支持下迎来了新的春天,而在众 多的作品之中我们又如何定义哪些属于三维水墨动画呢?我们认为这里”三维”的标准应该是从制作工艺上衡量的,所有以计算机三维图形技术为技术核心而研 1 1 制的水墨作品才可以称为三维水墨动画。
9、许多其他类型的作品通过后期的加工使 最终画面表现有三维的效果或是在三维的媒介展出,我们都不认为它们属于三维 水墨动画的范畴。相反,以计算机三维技术为核心而制作的三维作品,无论其最 终是以传统三维动画的样貌展现给观众还是模拟二维动画或其他动画的表现形 式,我们还是认为它是三维水墨动画。1.6、三维动画非真实感渲染的定义和特征 1.1.1 三维动画的定义1.1.1 三维动画的定义 1877 年 8 月 30 日,法国人雷诺发明了可在银幕上放映、供多人一起观看动态 图画的光学影戏机,这一天被法国电影史学界视为动画片的诞生日,雷诺也被称 为”动画之父”。在此之后的百年时间,动画从无声到有声,从黑白到彩
10、色,并 在二维动画为代表的基础上发展了偶动画、剪纸动画、水墨动画、黏土动画等多 种形式的动画分支。1940 年,迪斯尼公司出品动画木偶奇遇记,其中数以万计 的画面都是由艺术家们手工绘制而成,可见当时的二维手绘动画片技术已经相当 成熟。在此后的数十年间,动画技术再也没有大的发展,在 20 世纪 70 年代开始 衰落,直到数字技术在动画领域被广泛应用和实践,以美女与野兽和狮子 王为代表,动画行业开始复兴。20 世纪 80 年代,许多数字动画制作公司相继成立,其中最具有代表性的太平 洋影像公司(1980 年成立)、皮克斯(1985 年成立)、蓝天工作室(1987 年成立),如今都已经成为生产动画电影
11、的著名大型工作室,数字技术开始被应用在动画创 作的各个环节。1995 年,皮克斯动画制作团队完成了第一部全三维电脑动画长片 玩具总动员,一经推出就被大众接受并好评如潮,从此,基于数字艺术创作的 动画有了自己独特的艺术风格。继玩具总动员之后,虫虫特工队、海底总 动员、冰河世纪等一系列三维动画电影上映,三维动画电影从此一发不可收 拾,逐渐成为动画市场主流。三维动画的定义,从制作工艺来看,是指利用计算机三维软件构建模型,并 为其赋予相应颜色、凹凸、灯光反射等材质属性,然后按照需要设置灯光,照亮 模型构成三维空间场景,再将同样是三维构建的角色引入场景中,为角色制作不 5 三维动画非真实感渲染的分析与实
12、现研究以寻路驯鹿为例 同的动态,最后,将场景和角色通过摄像机视角渲染成单张图像,并合成为动态 影像完成制作。三维动画的制作均在计算机内部计算完成,全部流程复杂而精细,需要不同环节的制作者相互配合,才能呈现出最终丰富多彩的影像。在主流三维 动画定义中,常常会将”三维动画”与”3D 动画”相等同,二者虽然相似,但还 是有一定区别的。首先,需明晰”3D 动画”概念中的”3D”与”3D 电影”中的”3D”是不同 的。近些年来,大批量诸如阿凡达变形金刚这样的商业电影带着”3D 电 影”的噱头上映,在票房上赚的盆满钵满。”3D 电影”虽然听起来高端又神秘,其实质就是多年前已有的”立体电影”概念,观众在观看
13、电影时戴上专用的立体 眼镜,利用”时分法”技术在大脑中重叠呈现出立体效果,让观众有身临其境的 错觉感。因此,与”3D 电影”相关的”3D”实际上是针对观者在观看影像时体验 感的描述,而”3D 动画”中的”3D”是针对制作过程而言的。因此,当今我们常 见的需要佩戴立体眼镜观看的具有立体效果的 3D 动画,其全称应该是”3D 立体 动画”。其次,”三维动画”与”3D 动画”在概念范围上也有一定差别。在人们熟知 的计算机三维动画出现之前,我们可以粗略的将动画区分为二维动画、粘土动画、偶动画等等类型(实际的动画类型更多,但因论文需要,仅在此列举这些)。在动 画制作过程中,创作空间载体有所不同:二维动画
14、在平面上进行绘制,三维动画 则在具有三维深度的空间中进行制作。那么早期的粘土动画、偶动画就属于三维 动画范畴,而之后出现的利用数字技术创作的 3D 动画也只是三维动画的一个分 支。但是,随着 3D 动画的飞速发展,人们习惯上将利用 3D 软件技术制作而成的 动画称作”三维动画”,这一称呼虽有偏颇,但依然也逐渐被延续下来。因为约定 俗成的习惯,本论文中仍将使用”三维动画”来代指利用计算机三维软件技术制 作而成的动画。1.7、三维动画非真实感渲染的定义 非真实感绘制(Non-photorealistic rendering),简称”NPR”,是指”利用计”非真实感绘制”一词是英文”Non-phot
15、orealistic rendering(简称 NPR)”的译文,源于计算机图形 学领域的研究。”NPR”应用于三维动画领域之后,习惯上被翻译为”非真实感渲染”。因此本文在对计算机 6 三维动画非真实感渲染的分析与实现研究以寻路驯鹿为例 算机生成的不具有照片般真实感的图像”。顾名思义,非真实感绘制指的是利用计 算机生成不具有照片般真实感,而具有手绘风格的图形的技术。其目标不在于图 形的真实性,而主要在于表现图形的艺术特质、模拟艺术作品(甚至包括作品中 的缺陷)或作为真实感图形的有效补充。作为计算机图形学的一个分支,非真实 感绘制涵盖了影视、动画、图像、建筑、医学等诸多方面,内容庞杂,本论文仅
16、从应用于三维动画中的非真实感绘制角度进行分析阐述。在三维动画中,对非真实渲染的定义仍要依靠真实渲染来界定。所谓真实感 渲染,即是应用计算机三维软件,建立三维模型,通过对物体的表面颜色、透明 度、凹凸、反射等多种物理特性进行材质模拟,配合软件灯光照射,达到对物体 真实感的模拟,最后渲染得出图像。通过真实感渲染对物体进行模拟得出的图形,可以达到以假乱真般的真实程度,常用于诸多影视作品和游戏当中。2010 年,由 美国梦工厂出品的动画电影驯龙高手(如图 1-1),以及诸多商业动画电影,都 属于真实感渲染。片中角色和场景的整体造型虽然夸张出挑,但在细节上仍然是 写实的,例如驯龙高手主角 Hiccup
17、所穿的衣物的布料和皮草质感分明,夜煞 龙无牙的表皮鳞片质感也十分生动,片中场景的村庄和自然景观也都有鲜明的质 感传达,观众在看到这样的形象时会在脑海中认可这样的真实存在。图 1-1驯龙高手 非真实感渲染技术(Non-photorealistic rendering)是基于传统三维渲染技术即 图形学的”NPR”阐述时保留了”非真实感绘制”的描述,而在后文对三维动画领域的”NPR”进行描述时 使用了”非真实感渲染”一词。非真实感绘制技术研究 苏延辉;韦欢;费广正;石民勇;中国传媒大学学报(自然科学版),2006-06-30 非真实感图形学造型、绘制与动画技术加Thomas Strothotte,德
18、Stefan Schlechtweg,电子工业出 版社,2004 7 三维动画非真实感渲染的分析与实现研究以 寻路驯鹿 为例 真实感渲染技术(Photorealistic rendering)产生并与之相对的另一种图形渲染技术。它以达到非真实感效果的图像为目的,呈现出的画面效果具有传统绘画艺术特征,与真实感渲染相比较,非真实感渲染是一门相对较新的学科。综上所述,三维动画非真实感渲染即为:在三维动画制作过程中,利用计算 机软件,生成不具有真实感的图像的技术,利用非真实感渲染生成的图像具有传 统艺术风格的特殊美感,它是非真实感绘制(NPR)在三维动画领域的应用和发 展。1.8、相关定义 定义 1.
19、软件行为(software behavior,SB):软件运行时作为主体,依靠其自身的 功能对客体的施用、操作或者动作称为软件行为40,即软件运行时为完成某个功能而对 计算机资源进行的操作。根据此定义,软件最基本的行为是计算机的一条条指令的执行。由一系列的指令组 成的程序运行时作为主体,它对计算机系统资源,如硬盘、IO、其他软件、消息等的应 用或处理称为软件行为。定义 2.软件行为可信(creditability of SB):如果软件总是按照预期行为运行,并 达到预期的终点,则称该软件的行为是可信的。考虑的层次或角度不同,软件行为的描述形式也不相同,系统调用是操作系统提供 给应用程序获得系统
20、资源的接口,系统调用序列可以反映软件的控制流。本文提出行为 第 3 章 基于化简行为轨迹的软件可信性评价模型(CEMSBT)13 轨迹的概念,在系统调用级描述软件行为。定义 3.行为轨迹(behavior trace,BT):即软件行为的表现方式,它是软件运行轨 迹和功能轨迹的组合。BT 既描述了软件的运行流程也描述了运行过程中的背景、时间 等信息。定义 4.运行轨迹(operation trace,OT):即软件的执行路径,可以表征为一个有 序的检查点向量。运行轨迹展现了软件的运行流程,是软件行为的内在表现。定义 5.功能轨迹(function trace,FT):软件执行过程中,各检查点对
21、应的场景和 时间偏移量构成的有序向量。功能轨迹表现了软件运行所完成的功能,是软件行为的外 在表现。以上的行为轨迹、运行轨迹、功能轨迹均是软件在安全环境下,即不受任何干扰时 运行得到的,是对软件预期行为和结果的描述。定义 6.检查点(check point):软件流程上用于获取信息、评价软件的一些关键的 点,即出错后对软件危害较大的点。在这些点提取软件的执行场景及其时间偏移量。本 文选取软件的分支处、比较重要的系统调用(如打开文件、修改权限等)处作为检查点,每个检查点都有一个独一无二的标识。定义 7.分支点(branch point):程序流程中,需要进行转移判断的检查点。分支点 包括分支语句对
22、应的分支点(简称分支语句分支点)和引起分支的系统调用点(简称系 统调用分支点)。循环语句可以表示为多个连续的分支语句。不是分支点的检查点称为 非分支检查点。定义 8.场景(scene):是一个 n 元组,包括必要的运行背景信息和结果信息(含中 间结果信息),例如:系统调用号,系统调用参数,系统调用返回值,内存使用情况,CPU 负载等信息。通过系统调用参数可以发现只改变参数而未改变控制流的攻击,如缓冲区溢出攻击 34、模拟攻击等;大多数的攻击都会利用系统资源实现自己的目的,这些资源主要就是 内存和 CPU,对于内存与 CPU 的监测也是必要的。因此选用系统调用号、系统调用参数、系统调用返回值、C
23、PU 负载、内存使用、影响分支的数据信息、分支条件描述场景。分支点场景包括影响分支的数据信息(包括影响分支的系统调用参数、系统调用的 返回值、系统的输入等)、分支判断条件、CPU 负载、内存使用情况;非分支检查点的 场景包括系统调用号、系统调用参数、系统调用返回值、CPU 负载、内存使用情况。河北大学工学硕士学位论文 14 定义 9.时间偏移量(time):由上一个检查点到该检查点所经历的时间。如果在某 检查点执行完后,在时间偏移量的范围内没有执行到下一检查点,则可能偏离运行轨迹。1.9、场景的定义 建筑场景的概念是一个派生词。最早先有场景的概念,后来以场景概念 为基础派生出建筑场景。一般对场
24、景的定义是:电影、戏剧作品中的各种 场面,由人物活动和背景等构成。泛指生活中特定的情景。建筑中的场景就是由”泛指生活中特定的情景”的具体化。指的是在建 筑场所中特定的情景,其中情景是指承载情感的景色。由此,建筑中的场景 即是指承载着特定情感的建筑环境。这种对建筑场景的理解早已在建 筑界达成了共识。并且,许多学者都 在做着这样的努力。如日本的场景的 建筑作品(见图 2-1)。在当代日本的建筑场景概念里,建筑语言的表现形式越来越具个性化 和概念性。”场景概念”为主题的建 筑竞赛作品,C-1 设计的概念建筑不 单单只有相邻房间之间能让人产生纵 深感,而且还能让你在房间的上下空 间中产生异样的感觉,楼
25、梯经过延伸 变成了走廊。这个空间不再仅仅受墙和地板的限制,而是具有开放性,根据 使用者的活动需要来进行组织,如同在电影的不同场景里变换。再如在中关 村科技园绿地中的小型配套建筑和位于北京地铁 5 号线终点站宋家庄出口的 建筑综合商业楼时,设计者提出了”场景空间”的设计概念。我们在设计过 程中关注的焦点并不是建筑的形态问题,而是为怎样的人物场提供 图 2-1“场景概念”竞赛 C-1 作品1-9-哈尔滨工业大学建筑学硕士学位论文 什么样的场景,包容怎样的活动。对于纪念性建筑而言,建筑场景所承载的纪念性情感关乎于建筑的成 败。从某种意义上说,纪念性建筑恰恰是为了表达特定的建筑场景而建造 的。纪念性建
26、筑的场景简单的说就是”空间+事件”。就是说,纪念性建筑 的场景要在纪念性空间中完成纪念的事件。不但要考虑建筑的情感,而且要 照顾到人在参观中的情绪变化。如果再将场景细分,它又可分为三个层面:物质层面,事件层面,情感 层面。物质层面,包括组成场景空间的物质及物质组成的场景空间,它是直 观的、具体的,是看得见摸得着的。事件层面,这个事件要与场景所表现的 历史事件或事件的片断相符合。情感层面,是指建筑师寄托在场景中的情 感,场景本身所蕴藏的情感和观众要在纪念性建筑的场景中生成的情感。一 个成功的作品在这三个方面是一致的,它是构成场景的最深的层次,也是场 景结构形成的主要依据。1.10、场景相关概念
27、场景的概念已经应用到建筑设计的许多方面。而对于纪念性建筑而言,场景的概念较其它建筑类型更为突出。为表达人类的精神情感之目的,场景 在这里具有多重复合性的特性,它也是实现建筑纪念意义的重要工具。2、相关背景 2.1、手机 3D 动画自动生成的研究背景 近些年,随着手机短信业务的普及已经手机软硬件的不断升级,短信服务的 需求量迅速增多。很过国人选择用短信来给亲朋好友拜年,2012 年春节期间拜 年短信便超过 320 亿条,对比 2011 年增幅超过 20 亿条,对比 2010 年增幅超过 90 亿条。现在,手机动画以 2D 动画为主,并且以由图片拼凑成的彩信为主。3D 是英文”Three Dime
28、nsions”的简称。三维动画可以应用于广告、游戏、科研模拟以及影视剧的特效(如爆炸、烟雾、下雨、光效等)和特技(撞 车、变形、虚幻场景或角色等)制作等等。3D 动画技术还可以广泛应用在各 个领域,例如教育、游戏、军事、虚拟现实等14,15。在国内,3D 动画应用市场没有得到充分拓展,制作水准与国外的先进 制作团队也有很大的差距。而且三维动画制作周期较长,成本较高,因此,有必要在手机 3D 动画中应用自动生成技术,这是一个庞大的潜在市场。2008 年,中科院张松懋研究员在审视了 3G16通信技术以及相关应用背景之 后,提出了将 3D 动画自动生成技术应用在手机短信上。目标是依据短信具体内 容,
29、自动生成相应的 3D 动画并随原短信一同发送给接收方。具体过程是:对短 信进行信息抽取,然后进行情节定性推理、动画情节定量规划,最后经过效果生 成、动画元素连接和渲染,生成相应的 3D 动画。2.2、选题的背景与意义 1.1 课题背景 由于中国动画业长期处于全球价值链的代工环节,得不到版权也无法形成品 牌,只能获取小份额的加工费。代工角色也使得中国动画业的发展在很大程度上 依赖于跨国动画公司的订单。据调查,中国庞大的动画消费市场却长期被美口等 动画输出大国所占据。日本占据中国的动画市场 80%,欧美占据 10%,国产仅占 10%左右。另有调查显示,在中国青少年最喜爱的动漫作品中,日本动漫占60
30、%,欧美动漫占 29%,而中国原创动漫,包括港台地区只占 11%1。中国动画丢失的巨 大市场,是由多种原因造成,体制的不健全、制作不精良等等。面对中国动画的 现状,如何提高中国动画的竞争力,就成为我们重要的课题。随着动画市场需求旺盛,动画作为产业得到了党和国家的高度重视,先后出 台了多个优厚政策支持国产动画的发展。党中央国务院于 2004 年七月后颁布的国 家动漫游戏产业振兴基地、关于推动我国动漫产业发展的若干意见、建 立扶持动漫产业发展部际联席会议 等。2006 年 7 月,广电总局施行 国产电视 动画片制作备案公示管理制度暂行规定以后,取消了国产电视动画片题材规划 立项审批制度,实行国产电
31、视动画片(含合拍电视动画片)制作备案公示管理制度,在一定程度上放宽了部分审批标准,缩短了审查周期,增加了选题公布的透明度,有利于动画公司根据市场规律进行自我调节2。优厚政策的扶持促进中国动漫这种 新兴产业在近些年来得到前所未有的迅猛发展,到 2008 年动漫及相关产业年产值 已经达到约 500 个亿。即使如此中国动漫产业还将拥有超千亿元产值的巨大发展 空间。动画业的飞速发展,动画场景制作作为动画的重要组成部分,对动画作品 的质量起着关键的作用。从某种意义来讲动画场景制作的发展促进着动画作品的 发展,如何将传统视觉元素运用于动画的场景,使动画场景民族化是本文重点探 讨的问题。2.3、课题研究背景
32、 具在影视作品中的重要地位 电影和动画虽有着很大的不同,但我们还可以对场景设计下一个统一的定义。场景是指戏剧或是电影中的场面。场景中的”场”是戏剧电影中较小的段落,故事 中的一个片段,是时间的概念。”景”是景物的意思,空间的概念。所以,场景指的是 时间中的空间。场景设计:影片中除角色造型以外的随着时间变化而变化的一切物的造型的设计。一部影片的主体是人物,场景就是跟着故事、剧情的展开,衬托出人物的性情,与 角色相关联的所有景物。包括人物所处的社会环境、自然环境、生活的公共场所、个人 的私密场所甚至还包括作为背景出现的群众性的人物,例如:千军万马的场面,可以把 人物和景物融合看作是整部影片其中的一
33、个场景。场景的分类:一般场景分为内景、外景和内外结合景。内景一般是指人物活动的室内空间,例如人物所住的卧室、客厅,公共建筑内部,祠堂、宗庙、酒吧、教室等等。室外景指各种自然环境以及街道、桥梁、广场、校园等等。内外结合景顾名思义就是内景与外景相结合在一起构成的,是一种组合式场景,像 老北京的四合院,院子与屋子街道相连。道具:影视作品中与场景、剧情、人物有关联的一切物件。道具设计就是指对这些 物件的设计。1 道具的分类:陈设道具:根据剧情需要布置和陈设在室内和室外场景中的各种物件和用具。陈设 道具是一种装饰性道具,比如室内的桌椅、床、柜子、画框、桌上摆的食物等等,室外 的牌匾标志、招牌、路边的垃圾
34、桶、各种仪式性的道具等等。戏用道具:影片中与故事情节、人物行为动作有直接关系的道具。戏用道具是在影视作品中与故事情节和人物有直接关系的道具,例如:人物手拿的 1 箱包、穿的服饰与配饰、或是对贯穿整部影片对人物的渲染起到关键性作用的道具。这 样的道具不仅仅是一般的随身道具,而是与影片的主题、剧情紧密相联,对人物的刻画 起到重要作用的道具。例如动画影片悬崖上的金鱼公主中主人公手里的水桶是整部 影片的贯穿道具,从金鱼公主来到人类世界,到被父亲带走,再到后来被主人公带回来,这个桶一直都在暗示着一份安全。场景与道具是影视作品的基石,是影片形成独特风格与造型的基础,只有把这个”地 基”打好了,演员、摄影、
35、镜头等这些才能在这个平台上淋漓尽致的发挥。场景与道具 在影视作品中占有着非常重要的地位,不能乱用,更不能错用,这就好比炒菜的时候放 错了调料,错把盐当成糖放在菜里,或者吃西餐的时候拿了双筷子。作为一个好的美术 设计者既要把道具的外形设计精美准确,又要反映出剧情所发生的社会背景,历史文化,风土人情,以及对人物个性的渲染等等,因为一个小小的道具直接影射着那个时期的特 点,如刀枪,战车,宫殿,文房四宝等都带有时代性,更加要考虑的是场景与道具的隐 含寓意,利用一景一物传达出作者想表达的内心情感。场景与道具的设计在影片中所起 到的”基石”的作用涉及到影片创作的各个方面,体现在导演与场景设计师和道具设计
36、师共同营造剧情和荧幕形象的关系中。例如,为了形成某一个场景特定的气氛,设计者要对场景的结构空间、陈设的道具 还有在其中活动的人物以及人物身上的配饰进行设计、组合。如果是进行特殊的色调处 理,还要考虑影片是什么样的色彩基调,什么样的风格,是神秘的还是快乐的是暖色调 还是冷色调,是亮一些还是偏暗,这是其中一个场景在整部影片基调基础上形成的初步 设计。由此可见,场景与道具传递给我们丰富的隐含信息,甚至有的时候它的作用已超过 了人物,所以本文就影视作品中的场景与道具的信息传达论述场景与道具的重要作用,知道在以后的创作中要注意哪些问题,希望能给动画设计者一些启示。2.4、选题背景及意义 onstruct
37、ion)是图像处理中的一个重要分支。它是指利用二维 图像中的深度、纹理等基本信息来恢复三维空间中物体的形状和位置信息,本质目的 在于将现实世界中的真实场景数字化。三维重建在机器人领域、CAD/CAM、逆向工程、激光遥感测量、虚拟现实、人 机交互中都有重要的运用。尤其在机器视觉领域,三维重建是一个重要的研究方向。视觉是人类获取信息并认识世界的重要手段,机器视觉就是通过对真实世界所感知的 二维图像数据进行研究,从而得到世界场景的三维物理结构。可以说需要用到人眼的 场合几乎都会涉及机器视觉的应用,特别是在许多肉眼无法感知的环境中,或者对一 些危险场景的探索。三维重建技术作为一门新兴学科,发展十分迅速
38、。相比二维图像,三维重建的目的在于更加真实和客观的展示物体模型在场景中的空间形状和位置。Marr 所提出的视觉计算理论将视觉系统划分为了三个阶段1。首先,三维重建的 最初阶段从简单的二维图像信息的获取开始,包含了深度图像、边缘图、彩色纹理图 等基本几何形态或者特征要素等,这是图像处理的基础。如图 1.1(a)所示的深度图,通过灰度值表征了采样空间中物体表面的位置和形状信息,在这个阶段所获取的数据 都是二维坐标上的。而进入第二阶段后,这些二维的信息需要转化到三维空间坐标中。实际上,第二阶段并非真正意义的三维显示,而可称为 2.5 维坐标下的还原,如图 1.1(b)所示。这个阶段中所包含的空间信息
39、是不完全的,常见的方法包括从阴影恢复 形状(shape from shading,SFS)68、光度立体视觉法(photometric stereo method)69、纹理恢复形状法(shape from texture,SFT)70等。这个阶段所获取的三维数据是重建 物体表面的部分信息,并且是在以观察者为中心的坐标系中的三维形状和位置,是从 观察者或者摄像头的位置出发对重建物体进行描述。这种情况下,物体背面的全部信 息无法正常的获取。前面所提到的两个阶段有时候也被称为”视觉的低层次处理”。显然,仅依靠在 第二阶段所获取的数据并不能真实、全面的展示一个场景的全部空间信息。因此,需 要对已获取
40、的数据进行加工处理。同时,也对三维重建提出了更高的要求。首先,坐 1 北京理工大学硕士学位论文 标的中心应该是基于观察物体本身或者是客观世界中的固定位置;其次,应该从多个 角度观察并获取场景中物体的三维数据信息,并将其转换至同一坐标系中,如图 1.1(c)所示。(a)场景深度图(b)2.5 维还原场景(c)3 维场景 图 1.1 Marr 视觉计算理论系统的不同阶段示意图 三维重建是计算机与现实生活场景的一个重要沟通桥梁,在虚拟现实与人机交互 中有着重要作用,同时能有效的指导人类生活。作为图像处理和模式识别在工程应用 上的重要分支,三维重建在 3D 打印、机器人导航、文物修复、3D 视频、医学
41、 CT 图 像62等领域中,都有广泛的应用,同时也是热门的研究方向之一。三维重建是一个由 现实到虚拟世界的逆向工程61,所包含的各个模块如图 1.2 所示。产品数字数据三维数据误差 实物测量处理重构配准分析 图 1.2 三维重建工程包含的各个模块 多年来各种重建手段和工具层出不穷,这也让日常物体数字化、三维场景重建成 为可能60。通过在计算机中真实的再现数字化的客观世界,可以方便地分析和处理周 围环境。同时,也可以让物体模型在不同的角度下充分的展示自身细节信息。这就使 得在危险环境探测或者机器人视觉的应用中,机器人能更加方便的理解自身所处的环 境,从而做出正确的反应58,而如何更加快速和准确的
42、将周围场景在计算机中重建 也一直是当下的热门研究课题。本文的研究意义在于通过个人消费级别的深度摄像头来获取室内三维场景的相 关数据,对滤波和点云拼接算法进行了研究和改进,采用目前最新的 PCL(Point Cloud Library)平台,使得消费者可以在家里就可以完成小型物体或者小范围室内场景的重 建,获得更加准确和良好的重建效果,将机器视觉中的三维重建工作通过使用较便宜 2 北京理工大学硕士学位论文 的 RGB-D 相机推广到现实生活应用中。2.5、研究背景 近些年来,随着真实感计算机的快速发展,图形显示技术和硬件的快速发展,为人们将现实世界中的场景用计算机真实的描绘出来提供了很大的方便和
43、可能性。并且在各个领域中,对计算机图形技术的要求不断提高,这些要求已经不再局限于 生成静止的平面图形。随着计算机仿真、虚拟现实1,2、三维游戏的发展,三维场景 的创建和实时渲染变的越来越重要了。随着信息时代的到来,三维真实场景模拟现实的技术由于其特有的多维信息处理 能力和形象化而备受人们的关注,因而得到迅速的发展。简单的说,三维场景建模是 这样一种技术,它探讨如何实现人与计算机之间理想的交互3,4。从本质上说,三维虚 拟场景给用户同时提供视、听、触等各种直观而自然的实时感和交互手段,最大限度 使用户的操作变的方便,进而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率。目前,该技术 已被用于科学可视化、教
44、育和培训、土木工程、军事、医疗、娱乐等各个方面。建模技术是虚拟现实技术中最重要的技术之一、它是三维图形技术的一种,也 是其发展的关键技术。建模技术是一项综合技术,它涉及多个学科的,包括计算机 图形学、人工智能、人机交互等,它的目的是通过计算机生成一个逼真的三维世界,并且来将该虚拟世界呈现给观众,使观众好像在真实世界里一样。由于建模技术、分布式视算5、仿真技术和三维游戏的发展,需要在 Internet 或 Intranet 环境下进入 同一视算环境、虚拟环境、游戏环境、仿真环境,通过协同对抗方式实现分布交互 任务6,它们的共同点是导致了对分布三维视景的需要;同时,它们对虚拟场景的实 时渲染、真实
45、感程度也提出了更高的要求。三维场景的的建立与实现运用了很多综合技术,想要实现实时交互和非常逼真 2 的视觉效果是相当困难的,它不仅依赖于高性能的硬件来完成,更加依赖的是虚拟 场景的构建、交互以及显示等技术的不断改进7。所以,研究三维场景的建立以及实 现就显得很有必要了。2.6、游戏故事背景 游戏的背景对游戏的娱乐也有帮助,例如象棋游戏,它是模仿中世纪的战争。在 冒险游戏中,游戏背景对激发想象力很关键。一般来说,背景故事用于提供任务游戏 的框架。随着游戏复杂性的增加,与游戏娱乐性相比,情节的重要性也随之增加。植物保护小卫士是款现实类型的管理游戏,熟悉的游戏背景使玩家感到亲切,精彩的游戏故事流程是
46、吸引玩家的一大利器。在一个高地上,人们利用了地形的优势 并结合古典园林的风格建造了环境优美的公园,其中植物种类繁多,建筑具有古典建 筑风格,雕塑寓意深刻。优美的环境需要人们来维护,于是园主雇佣了一个小小的管 理员,他必须完成对公园环境的维护和植物保护的任务后才能得到报酬,这样才能生 活。2.7、三维水墨动画和的创作背景 中国水墨动画的发展,不管是传统水墨动画还是新科技发展下的三维水墨动画,都 是基于对水墨画这一中国传统绘画形式的动态演绎。水墨动画作品内涵丰富、技法独特、形式新颖、意境深远,折服了无数海内外的人士,形成了”达到了世界一流水平,在艺 术风格上独树一帜”的”中国动画学派”,在国际上也
47、起到了相当大的影响力。水墨画 通过动画这一媒体形式的推广,显然是一种双赢的合作。水墨动画的成功,不仅只是对 水墨画形式语言上的创新,更深层意义上来说,它是动画创作者们对我国丰富的历史文 化遗产的继承发扬。水墨动画不仅在表现形式上借鉴了我国传统水墨画的艺术语言,更 在水墨动画作品的文化内涵上体现着民族文化的缩影。2.8、研究背景概述 随着三维动画的发展,三维动画从业人员越来越多,三维动画制作软件的用户也迅 速增加。这些用户中不乏对计算机技术知之甚少的动画设计师,他们要想熟练地驾驭三 维动画制作软件这支”神笔”是很费工夫的,尤其是想要掌握 Maya 这一虽功能强大但 非常复杂的软件包。从另一方面讲
48、,动画设计过程中,有些重复、烦琐的操作过程真是 令人恼火,如果类似的过程可以简化甚至一键搞定就好了。幸好,Maya 具有的可编程 性和可扩展性使我们看到了希望,利用 Maya 的这些特性,软件设计师可以设计插件来 解决动画设计师的烦恼。如前所述,目前市场上关于三维动画制作软件的插件很多,其中,3dmax 的居多,相对 Maya 的就比较少。经调查,当今市场上 Maya 插件主要有建模插件(如 Tsplines、Vue XStream、Oceantree)、植物插件(natFX)、卡通插件(Inkworks and Wiffworks)骨骼插件(如 The Setup Machine,Bonus
49、tools)、群体动画插件(MayaMan)、角色动画 插 件(Final Rig Pro,Johnny The Box)、服 装 插 件(SyFlex)、毛 发 插 件(Renderman,JoeAlter Shave And A haircut)、流体插件(RealFlow)、动力学插件(JoeAlter Shave And A haircut,Uninstancer)、烟雾爆炸特效插件(Afterburn)等 等。“动作矫捷的孤胆英雄被敌人重重包围,眼看危在旦夕,突然英雄化做烟尘消失了。正在敌人一片慌乱时,一缕青烟在月光下又幻化成英雄“类似场景频繁地出现在现 代影视剧中。又如,”美丽的花
50、瓣随风飘落,旋即幻化成某一物体“这些效果也经 16 常在广告中使用。首先肯定的是这样的场景和效果甚至更复杂的场景和效果用 Maya 是 可以做出来的,但是需要花费一定的时间和精力。而且,”幻化”的效果使用范围很广,我们可以尝试用插件来替代其复杂和枯燥重复的制作过程,让更多的人受益。2.9、剧情的背景限定了角色造型的风格特征 角色的造型设计是对剧情背景中所特定的角色形象以及时代特征来进行素材收集 和提炼概括的过程。例如,梦工厂于 2000 年推出的动画片勇闯黄金城,其剧情的背景设定为 16 世 纪初,西班牙国王查理一世派遣他的殖民船队对南美洲印加帝国的入侵过程。片中印加 巫师的角色造型,就取自美