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CG动画真假难辨

《科学世界》  发表于 2019年03月29日

50年前的《大闹天宫》,到20年前的《猫和老鼠》,再到今天的《喜洋洋和灰太狼》,动画影片跟随一代又一代人的成长脚步,为我们的生活增添了不少乐趣。如今,像功夫熊猫、火影忍者、变形金刚这样的标志性的动漫人物几乎都成了时代的标志,这是动画鼻祖E. 雷诺无法想象的。在100多年前,他还只是出于爱好在自己的小画室中鼓捣出了20条动画短片。

一般动画的制作原理并不复杂,与电影一样,通过快速放映连续的图画,就能让我们感受到动的感觉。找一个具有连拍功能的相机,快速拍下一组活动照片,然后在电脑上快速翻页浏览这些图片,这就是电影;如果这一幅幅图是画出来的连续图片,感受到的就是动画的效果了。原理很简单,利用的就是我们眼睛的视觉暂留现象。

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实际上,雷诺在1879年左右制作《喂小鸡》、《猴子音乐家》就是用一个饼干桶改造的放映机来放映的,那时的动画还是种处于摸索阶段的自娱自乐的把戏。直到大约10年之后的188810月,雷诺才制作并放映了第一部比较完整的动画片——《一杯可口的啤酒》。1920年动画片进入我国之后,逐渐发展壮大,并且融合了中国特有的文化元素,像水墨画和剪纸画变现手法的应用,为动画注入了新鲜的元素。

动画和漫画的结合,使动画影片有了更多的观赏性、故事性和延续性。其中代表性的作品就是《铁臂阿童木》、《丁丁历险记》和以《唐老鸭和米老鼠》为代表的迪斯尼系列动画了。

随着技术的发展进步,特别是20世纪80年代的电脑设备的加入,催生了新的一批动画力作,比如《狮子王》。动画效果也越来越多地被穿插应用到了其他影片之中,例如,让大家印象深刻的《泰坦尼克号》中波光粼粼的海洋,《变形金刚》系列中的汽车人和霸天虎就是利用电脑动画技术制作的。这种方法就是我们通常称为“电脑图像”(Computer GraphicCG)的技术。不久前,热映的电影《蓝精灵3D》和《蜘蛛侠》就是由索尼影视娱乐公司出品的“真人+CG”的代表性作品。

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CG动画中,是模拟试验(动力学)让CG物体的动作遵循物理法则来运动的,它并不是直接指定CG物体怎样运动,而是一边设定移动速度、物体的属性(大小、硬度等等)等数值,一边按照计算结果来制作出动画片。将身边物体的运动进行计算,然后再现于动画,这样的技术有很多,这里简单地介绍几种有代表性的技术。

CG动画里可以通过处理像水滴、水流等大量粒子的集合来表现流动的物体。这种粒子称为粒子流。粒子流的位置、颜色、发生、消失、移动等等可以通过软件来设定,并控制它的运动。在这里,我们通过对粒子流的移动速度以及黏度(黏稠性的程度)等参数进行设定,这样就可以作为液体流来进行模拟试验了。

表现动物群的基本物体也是粒子。通过对粒子间相互方向、移动速度等参数的调节,制定出相互间不发生碰撞的规则,来表现出群体的动作。如果把事先模型化的物体分配到这些粒子上时,就可以表现出鸟群以及鱼群等等。

在动画中,还有一个挑战性的工作,就是让动画人物带上自然的表情。首先,必须将真实的表情画面捕捉到电脑中。但是,对机器来说,这可不是一件简单的事情。决定人类喜怒哀乐表情的因素非常复杂。嘴张得很大,是笑还是哭?我们人类能够很简单地辨认出来。可是,如果换成是利用人工识别技术辨认的话,就需要大量的统计数据。比如,要判定照相机中被拍摄者的“笑容的程度”时,需要事先运用庞大的笑容数据来进行判断。在这里,将喜怒哀乐的表情信息结合脸部各部分的判别技术,最终通过CG表现出来。

同时,应用物体的分配原理,我们可以再现出极其富有想象力的动画,比如说“画册像鸟群一样飞翔”这样的空想也可以成功。正是由于人类想象力的多样性,所以CG动画的创造性和可能性将会得到更大的发展。

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当然,时至今日还有以传统手法拍摄制作的动画,这里面就不得不提英国的《超级无敌掌门狗》系列。这个系列动画完全是靠改变黏土泥偶的造型,一幅一幅地拍摄,再剪辑合成影片。因为其独特的造型和故事情节,吸引着一批忠实粉丝。


(本文发表于《科学世界》2011年第10期)


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