摘 要：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維動(dòng)畫(huà)制作流程變得更加高效、效果也更逼真。本文概述了三維動(dòng)畫(huà)的制作流程，探討了實(shí)時(shí)渲染、人工智能輔助設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新型技術(shù)對(duì)未來(lái)三維動(dòng)畫(huà)制作的影響。從更高的自動(dòng)化水平、更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及更加沉浸式的用戶(hù)體驗(yàn)等方面，預(yù)測(cè)了未來(lái)三維動(dòng)畫(huà)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，為研究三維動(dòng)畫(huà)制作提供理論參考。

關(guān)鍵詞：三維動(dòng)畫(huà)；制作流程；實(shí)時(shí)渲染；人工智能；虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39；J218.7" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：1673-260X（2025）01-0023-03

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維動(dòng)畫(huà)制作在影視、游戲、廣告等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。三維動(dòng)畫(huà)作為一種數(shù)字化的視覺(jué)呈現(xiàn)形式，具有逼真的效果和豐富的表現(xiàn)形式，能夠吸引觀眾的注意力，傳遞更加生動(dòng)的信息。作為當(dāng)今數(shù)字創(chuàng)意領(lǐng)域中炙手可熱的技術(shù)之一，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，三維動(dòng)畫(huà)制作方式在不斷變化，結(jié)合不同的軟件具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，為此，本文集中探討三維動(dòng)畫(huà)制作流程，展望其未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和前景。

1 計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)概述

1.1 概念定義

計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)，簡(jiǎn)稱(chēng)3D動(dòng)畫(huà)，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬三維空間中的物體運(yùn)動(dòng)、光線(xiàn)照射和材質(zhì)表現(xiàn)，創(chuàng)造出逼真的動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果的數(shù)字藝術(shù)形式[2]。它不同于傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫(huà)，3D動(dòng)畫(huà)能夠提供更為立體、真實(shí)的視覺(jué)效果，如圖1所示，使觀眾能夠從多個(gè)角度欣賞到動(dòng)畫(huà)中的場(chǎng)景和角色。

1.2 應(yīng)用范疇

計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)廣泛應(yīng)用于電影、電視、游戲、廣告、教育等多個(gè)領(lǐng)域。在電影制作中，3D動(dòng)畫(huà)能夠創(chuàng)造出震撼的視覺(jué)效果，例如，科幻電影中的外星世界、奇幻電影中的魔法場(chǎng)景等；在游戲開(kāi)發(fā)中，3D動(dòng)畫(huà)提供了豐富的角色和場(chǎng)景，增強(qiáng)游戲體驗(yàn)；廣告領(lǐng)域則利用3D動(dòng)畫(huà)展示產(chǎn)品特點(diǎn)，強(qiáng)化宣傳效果；教育領(lǐng)域則通過(guò)3D動(dòng)畫(huà)模擬復(fù)雜概念，幫助學(xué)生理解。

2 計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)的制作流程分解

2.1 前期設(shè)計(jì)

前期設(shè)計(jì)包含故事板、概念設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)與3D建模。首先，故事板是動(dòng)畫(huà)制作的藍(lán)圖階段，它將劇本轉(zhuǎn)化為一系列的圖像，描述了動(dòng)畫(huà)中的每個(gè)鏡頭和場(chǎng)景。概念藝術(shù)家會(huì)根據(jù)故事板創(chuàng)建視覺(jué)概念圖，為動(dòng)畫(huà)設(shè)定風(fēng)格和視覺(jué)基調(diào)[3]。其次，造型設(shè)計(jì)包括人物造型、動(dòng)物造型、器物造型等設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括角色的外形設(shè)計(jì)與動(dòng)作設(shè)計(jì)，造型設(shè)計(jì)的要求比較嚴(yán)格，包括標(biāo)準(zhǔn)造型、剖面圖、結(jié)構(gòu)圖、比例圖、道具服裝分解圖等，如圖2所示。建模是創(chuàng)建三維動(dòng)畫(huà)中角色、場(chǎng)景和道具的幾何形狀的過(guò)程。藝術(shù)家使用3D建模軟件（如Blender、Maya或3ds Max）來(lái)構(gòu)建模型。模型可以是硬表面的，如汽車(chē)或建筑，也可以是有機(jī)的，如人物或動(dòng)物。

2.2 中期階段

中期階段主要包含材質(zhì)、貼圖、紋理、燈光及攝影機(jī)等內(nèi)容。首先，在3D模型創(chuàng)建完成后，需要為模型添加材質(zhì)和紋理，使其看起來(lái)更加真實(shí)。材質(zhì)定義了物體表面的屬性，如顏色、反光度和透明度。其次，貼圖材質(zhì)即材料的質(zhì)地，就是把模型賦予生動(dòng)的表面特性，具體體現(xiàn)在物體的顏色、透明度、反光度、反光強(qiáng)度、自發(fā)光及粗糙程度等特性上[4]。紋理則是貼在模型表面的圖像，用來(lái)增加細(xì)節(jié)，如皮膚的紋理或磚墻的裂縫。最后，燈光是三維動(dòng)畫(huà)中非常重要的環(huán)節(jié)，它不僅決定了場(chǎng)景的氛圍，還影響著觀眾的視覺(jué)感受。藝術(shù)家會(huì)設(shè)置不同的光源，如點(diǎn)光源、聚光燈和環(huán)境光，來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的光照效果。完成上述設(shè)置后，利用攝影機(jī)捕捉場(chǎng)景中的動(dòng)作。依照攝影原理在三維動(dòng)畫(huà)軟件中使用攝影機(jī)工具，實(shí)現(xiàn)分鏡頭劇本設(shè)計(jì)的鏡頭效果，攝像機(jī)的位置變化也能使畫(huà)面產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果。

2.3 后期階段

后期階段主要包括動(dòng)畫(huà)制作、渲染剪輯、剪輯及后期合成制作等環(huán)節(jié)。首先，動(dòng)畫(huà)是給模型賦予生命的過(guò)程。動(dòng)畫(huà)師會(huì)使用關(guān)鍵幀技術(shù)來(lái)定義角色或物體在特定時(shí)間點(diǎn)的位置和姿態(tài)。通過(guò)在關(guān)鍵幀之間插值，軟件可以生成平滑的運(yùn)動(dòng)。高級(jí)動(dòng)畫(huà)技術(shù)包括骨骼綁定、蒙皮和物理模擬。其次，渲染已設(shè)置好的動(dòng)畫(huà)動(dòng)作，將三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)換成二維圖像。這個(gè)過(guò)程需要大量的計(jì)算資源，計(jì)算場(chǎng)景中每個(gè)物體的光照、陰影、反射和折射等效果[5]。渲染可以是實(shí)時(shí)的，也可以是預(yù)先計(jì)算好的，完成后進(jìn)行渲染影片初步剪輯。最后，開(kāi)展后期制作包括對(duì)渲染出的圖像進(jìn)行顏色校正、添加特效、合成和聲音設(shè)計(jì)等。聲音設(shè)計(jì)涵蓋了配音、音效和背景音樂(lè)的添加，完成的動(dòng)畫(huà)需要被輸出成適合不同平臺(tái)和媒介的格式，輸出的格式亦需要考慮分辨率、幀率和壓縮等因素。

需要注意的是，整個(gè)三維動(dòng)畫(huà)的制作流程是一個(gè)復(fù)雜且需要團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程。從故事板到最終輸出，每個(gè)步驟都需要藝術(shù)家和工程師的精心設(shè)計(jì)和調(diào)整，以確保最終產(chǎn)品能夠達(dá)到預(yù)期的藝術(shù)效果和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)梳理

3.1 技術(shù)層面：制作技術(shù)簡(jiǎn)易，成本下降

隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提升和軟件算法的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。一方面，渲染技術(shù)的革新是未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。實(shí)時(shí)光線(xiàn)追蹤技術(shù)（Ray Tracing，RT）已經(jīng)開(kāi)始在高端游戲和動(dòng)畫(huà)制作中得到應(yīng)用，它能夠提供更加逼真的光影效果，未來(lái)這一技術(shù)將更加普及，使得動(dòng)畫(huà)制作的效率和質(zhì)量得到雙重提升。另一方面，人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)在三維動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。AI可以用于自動(dòng)化的動(dòng)畫(huà)制作流程。例如，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)生成動(dòng)畫(huà)中的某些動(dòng)作，或者輔助動(dòng)畫(huà)師進(jìn)行面部表情捕捉和動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)的處理。此外，AI還可以用于優(yōu)化渲染過(guò)程，減少所需的計(jì)算資源和時(shí)間。云計(jì)算和分布式計(jì)算亦將成為未來(lái)三維動(dòng)畫(huà)制作的重要支撐。通過(guò)云平臺(tái)，動(dòng)畫(huà)師可以遠(yuǎn)程協(xié)作，共享資源，進(jìn)行大規(guī)模的渲染作業(yè)，這將極大地提高工作效率，降低制作成本。

3.2 應(yīng)用層面：應(yīng)用范疇豐富，體驗(yàn)加強(qiáng)

目前，三維動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括電影、電視、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）以及教育和醫(yī)療等。在電影和電視行業(yè)，三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于特效制作和虛擬角色的創(chuàng)造。在未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，三維動(dòng)畫(huà)將更加無(wú)縫地融入實(shí)拍場(chǎng)景中，觀眾將難以分辨真實(shí)與虛擬的界限。其中，游戲行業(yè)是三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著VR和AR技術(shù)的成熟，三維動(dòng)畫(huà)將為玩家提供更加沉浸式的游戲體驗(yàn)。例如，利用Blender、C4D等開(kāi)源的三維動(dòng)畫(huà)軟件開(kāi)發(fā)的各類(lèi)沉浸式游戲，如圖3所示，其場(chǎng)景真實(shí)感強(qiáng)，界面直觀，容易上手，其游戲體驗(yàn)將不再局限于視覺(jué)上的真實(shí)感，結(jié)合VR智能設(shè)備通過(guò)觸覺(jué)反饋、空間音效等多感官體驗(yàn)，使玩家感受到更加生動(dòng)的游戲世界[6]。同時(shí)，在教育和醫(yī)療領(lǐng)域，三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)同樣具有巨大的潛力。例如，在醫(yī)學(xué)教育中，三維動(dòng)畫(huà)可以用來(lái)展示復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和手術(shù)過(guò)程，幫助學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)。在醫(yī)療領(lǐng)域，三維動(dòng)畫(huà)可以用于患者教育，幫助他們理解自己的病情和治療方案。

3.3 產(chǎn)業(yè)層面：產(chǎn)業(yè)需求擴(kuò)大，崗位增多

隨著三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。一方面，內(nèi)容創(chuàng)作和分發(fā)平臺(tái)將更加多元化。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備的普及，動(dòng)畫(huà)內(nèi)容的創(chuàng)作和觀看將不再局限于傳統(tǒng)的電影和電視，而是通過(guò)各種在線(xiàn)平臺(tái)進(jìn)行傳播，觀眾可以隨時(shí)隨地觀看高質(zhì)量的三維動(dòng)畫(huà)內(nèi)容。另一方面，隨著技術(shù)門(mén)檻的降低，獨(dú)立動(dòng)畫(huà)師和小型工作室將有更多的機(jī)會(huì)參與到大型項(xiàng)目中。開(kāi)源軟件和云服務(wù)的普及使得小型團(tuán)隊(duì)也能夠享用先進(jìn)的工具和資源，這將促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新和多樣性。此外，隨著三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)教育和培訓(xùn)需求也將增加。在未來(lái)，將有更多高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)三維動(dòng)畫(huà)和相關(guān)技術(shù)的課程，為行業(yè)輸送專(zhuān)業(yè)人才。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維動(dòng)畫(huà)制作流程正經(jīng)歷著前所未有的變革。從傳統(tǒng)的線(xiàn)性制作流程到如今的實(shí)時(shí)渲染和AI輔助設(shè)計(jì)，三維動(dòng)畫(huà)的制作效率和質(zhì)量都有了顯著提升。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟，未來(lái)三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)將為用戶(hù)提供更加沉浸式的體驗(yàn)。總體而言，三維動(dòng)畫(huà)的未來(lái)是光明的，它將繼續(xù)推動(dòng)數(shù)字娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并為人們帶來(lái)更加豐富多彩的視覺(jué)享受。

——————————

參考文獻(xiàn)：

〔1〕劉立.基于UE5引擎的三維動(dòng)畫(huà)制作流程探析[J].美術(shù)教育研究，2023，7（19）：119-121.

〔2〕陳梓涵.面向影視動(dòng)畫(huà)制作流程的三維數(shù)據(jù)視頻生成方法研究[D].桂林：桂林電子科技大學(xué)，2023.

〔3〕梁天昊，柴艷霞.“三渲二”和二維技術(shù)在動(dòng)畫(huà)制作中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2022，27（10）：31-35.

〔4〕廖俊.三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)在二維動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020，16（23）：126-127.

〔5〕鄭舒逸.探究VR技術(shù)在三維動(dòng)畫(huà)制作前期的影響[J].傳播力研究，2019，3（32）：201.

〔6〕胡暢平.三維動(dòng)畫(huà)制作流程[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2024，16（02）：56-62.