【新版】多媒体技术在影视行业中的应用可行性研究报告

1、 多媒体技术在影视行业中的应用可行性研究报告摘要多媒体技术的应用是当今信息技术领域发展最快、 最活跃的技术，是新一代 电子技术发展和竞争的焦点，多媒体技术在影视产品中的应用是影视行业发展的 主导力量。当前全球多媒体技术的快速革新，信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视 行业，让影视制作进入多元化、数字化时代。影视产品特色、质量、风格等都在 很大程度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着电影制作技术的发展，各 类影视作品异彩纷呈，百家齐放。影视行业的整体进步，都是由影视制作技术（即 多媒体技术）作为先导。本文介绍了多媒体在影视行业应用中的现状及发展趋势， 阐明了多媒体技术 对影视行业的影响，介绍

2、了计算机成像技术在影视行业中的应用、 计算机三维动 画在影视行业中的应用、计算机 CG动画在 影视行业中的应用、计算机多媒体 技术在影视后期制作中的作用。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 摘要 IVAbstract 错误！未定义书签。目录V第一章引言11.1课题研究的背景及意义 11.1.1多媒体技术在影视行业中的应用研究背景 11.1.2多媒体技术在影视行业中的应用研究意义 21.2多媒体技术在影视行业中应用研究现状及发展趋势 21.2.1多媒体技术在影视行业中应用的研究现状 21.2.2多媒体技术在影视行业中应用

3、的研究发展趋势 31.3本文工作4第二章 多媒体技术对影视行业的影响 52.1什么是多媒体技术52.2多媒体技术对影视行业的影响 52.2.1影视节目制作方面 62.2.2影视节目的编辑和剪辑方面 62.2.3影视节目的出版和发行方面 6第三章计算机成像技术在影视特效中的应用 83.1计算机成像技术的发展和回顾 83.2神奇的虚拟现实技术93.3其他计算机成像技术 .10.3.4投资和工作量大 1.1. TOC o 1-5 h z 第四章 计算机三维动画在影视制作中的应用 124.1三维动画的理论基础 12.4.1.1三维动画概念 12.4.1.2三维动画的应用领域14.4.1.3三维动画的特

4、点和作用 .15.4.1.4三维动画创作的基本流程 1.6.4.1.5三维动画软件系统 1.7.4.2三维技术在影视制作中所具有的有事和不足 174.3三维动画技术在影视制作行业存在的问题 错误！未定义书签。4.4影视制作中应用三维动画技术的必要性 214.4.1将影视情节简单化与真实化224.4.2提高影视作品的艺术感染力 224.4.3完成实拍不能或不宜完成的镜头 234.4. 4受外部条件干扰小23.4.4.5直观地传达出创意24.4.4.6完成影视作品本质内容演绎 244.5三维动画应用于影视制作的对受众群体的心理影响 254.6三维技术在影视制作中应用案例分析 29第五章计算机CG动

5、画在影视中的应用 325.1CG动画概念32.5.2CG动画设计最广领域一影视 32.5.3CG动画在影视中的各种应用表现形式 335.4CG动画为影视带来的效益 3.5.5.5CG动画在影视中的弊端与未来 3.5.第六章计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用 376.1多媒体制作系统的工作方式37.6.2多媒体后期制作系统的应用和体会386.3多媒体后期制作系统的应用前景39第七章结束语407.1内容总结 4.07.2未来的研究工作 .4.2.致谢4.3 第一章绪论1.1课题研究的背景及意义我们生存在一个新的数字媒体时代。技术昌盛，高铁腾飞，一个“美丽的新世界” 正在向我们招手。网络、团购、

6、微博、博客、iPhone、iPad这一系列带着“技术味”的词汇开始充满了我们的生活。不夸张的说 ，随着旧媒体一一图书、报刊、广 播和电视的逐步被边缘化，如今的数字一代正经历着最剧烈的文化变革。新媒介会将 旧媒介边缘化，在人们睹物思人、无限伤感的同时，新一代技术粉丝们则为更“酷”的 媒介的出现而欣喜若狂在今天看来，数字媒体艺术的出现和繁荣可能意味着人类 的艺术活动已经开始走向多元化。多媒体技术是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术 发展和竞争的焦点。多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信 等多种功能于一体，借助日益普及的高速信息网，可实现计算机的全球联网和信息

7、 资源共享，因此被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信军事、金融、医疗等诸 多行业，并正潜移默化地改变着我们生活的面貌。随着电影制作技术的发展，各类电影异彩纷呈，百家齐放。可见影视行业的整 体进步，都是由影视制作技术作为先导。影视产品特色、质量、风格等都在很大程 度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着当前全球电子电气技术的快速革新， 信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视行业，让影视制作进入多元化、数字化时 代。1.1.1多媒体技术在影视行业中的应用研究背景当我们沉浸于阿凡达特效中美轮美奂的潘多拉星球，迷失在光怪陆离的新奇世界，当我们惊艳在钢铁侠中各种机器人精彩纷呈的较量，新武器夺人 眼球，

8、当我们感叹于哈利波特中真假难辨的奇幻魔法，营造不可思议的神奇 世界时，我们可曾想过电影在满足我们震撼的视觉效果的同时的背后，隐藏了多 少电脑设计者的辛苦奋斗，蕴含了多少计算机的功劳。随着电影中逐渐运用计算机技术以来， 一个全新的电影世界展现在人们面前， 越来越多的计算机制作的图像被运用到了电影作品的制作中。其视觉效果的魅力 有时已经大大超过了电影故事的本身。1.1.2计算机在影视行业中的应用研究意义色彩在电影创作中的运用起到了跨时空进行空间色彩再创作的作用。一：计算机对于制作电影色彩方面作用在数字特效制作过程中，尤其数字特效合成镜头中，经常需要将多源素材进行合成，多源素材之间的颜色、反差、质感

9、 等方面经常出现不匹配，因此需要对各元素进行不同程度的色彩调整，以便使合成 镜头形成统一的画面风格和质感，这是数字制作中的色彩匹配。二：计算机对于制作电影场景方面作用在影视特技的制作过程中，经常遇到如何将实景拍摄素材的相互匹配、三维制作素材与实景拍摄素材的相互匹配。因而 大体上分为实景拍摄匹配和实景拍摄与虚拟背景匹配两种类型。实景拍摄匹配主要 处理一些由拍摄场地光源、拍摄时间、现场大气环境等因素的影响，而造成的素材 间的色彩不统一。实景拍摄与虚拟背景匹配，数字影视特效制作中，由于一些场景在现实中不存在或很难实现它，因此不得不用数字手段来创造它。因而需要将机生成的CG图像进行色彩上的统一调整，使

10、观众看不出是由数字虚拟出来的画面。三：计算机在制作电影跟踪技术中的作用跟踪技术即摄影机反求技术，指将实拍中的摄影机数据解算出来，在将解算出的摄影机数据导入到三维软件和后期软 件中。一般的工作流程会将解算出来的数据导入到三维动画软件之中，在三维软件 中在进行建模、动画等相关工作。跟踪技术处理之后，计算机获得了准确的摄像机 运动信息。在第二张图中我们可以看出所有计算机生成的CG场景完美的和实拍素材结合在了一起，良好的解决了阴影、遮挡、角度和运动的信息。1.2计算机多媒体技术的研究现状及发展趋势1.2.1计算机多媒体技术的研究现状多媒体技术的概念：多媒体技术是使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技

11、术处理多种表示媒体（文本、图形、图像、动画、视频和音频），使多种信息建立逻辑连接，集成为 一个交互式系统，完成一系列交互式操作的信息技术。它主要涉及多媒体数据处理 技术（交互界面设计；图像处理；音频信号处理；视频技术；压缩与编码；虚拟现 实）；多媒体通信与分布式多媒体；多媒体应用等几方面。多媒体技术的特性：（1）多样性。是使计算机所能处理的范围从单一传统的数值、文字、静止图像 扩展到文本、图形、图像、动画、音频和视频影像等多种信息。（2）交互性。它是多媒体技术最重要的特性之一，即与用户能有人机对话交互 作用，用户可以操纵和控制多媒体信息，能自由获取和使用信息，借助这种人机对 话方式沟通和学习，

12、从而达到解决实际问题的作用。（3）集成性。是使计算机能以多种不同的信息形式综合的表现某个内容。多媒 体技术是建立在数字处理的基础上，而将文字、声音、图形、图像、动画、音频和 视频等多种媒体集于一体的应用，具有多种技术的系统集成性，基本上包含了当今 计算机领域内最新的软、硬件技术。多媒体技术现状：（1 ）数据压缩、图像处理方面的应用多媒体计算机技术是面向三维图形、环绕立体声、彩色和全屏幕运动画面的处 理技术。而数字计算机面临的是数值、文字、语言、音乐、图形、图像、动画视频 等多种多媒体的问题，它承载着由模拟量转化成数字量信息的吞吐、存储和运输。随着网络、有线、无限通信系统的迅猛发展，交互式计算机

13、和交互性电视技术 的普片应用，以及视频、音频数据综合服务等应用的发展趋势，对计算机多媒体数 据压缩编码、解码技术及其遵循的标准提出更多更高的要求。（2）视频、音频信息的处理应用在多媒体技术当中，存储声音信息的文件格式主要有：WAV、VOC、MIDI、AIF、SON 及 RMI 文件。数据压缩技术为图像、视频和音频信号的压缩，文件存储和分布式利用，提高 通信干线和传输效率等应用提供了一个行之有效的办法，同时使计算机实时处理音 频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。（3 ）网络应用随着国际互联网的普及，计算机正经历一场网络化的革命。在这场革命中，传 统多媒体手段却由于其大传输量

14、的特点而与当今网络传输环境发生了矛盾，所以应 该致力于慢速的网络传输的条件下实现多媒体技术。通过以下途径实现：减小流媒体文件的体积：在网络环境下实现多媒体技术，重要的一个前提就是 能在使用者能够接受的品质下，将庞大的多媒体信息进行最大程度的减小。使它在 慢速的网络中传输势必要减少信息的传输量，既要进行大比例的压缩。然而必须注 意的是，这种压缩方法是以牺牲多媒体信息的品质作为代价，很难奢望这种方法制 作出来的多媒体信息能达到传统的多媒体视觉和听觉。信息流传输：除了减小多媒体文件的体积外，在网络中的多媒体还有一个特点 就是支持“流”传输方式。所谓“流”是一种数据的传输方式，使用这种方式，信 息的接

15、受者在没有接收到完整的信息就能处理那些已收到的信息。这种一边接受一 边处理的方式，很好的解决了多媒体在网络上传输的问题。1.2.2计算机多媒体技术的发展趋势世界正迈向数字化、网络化、全球一体化的信息时代。信息技术将生偷渗透到 人类社会的方方面面，其中网络技术和多媒体技术是促进信息社会全面发展的关键 技术。在以In ternet为代表的通信网上提供的多种多媒体业务会给信息社会带来深远 影响，同时将多台异地互联的多媒体计算机协同工作，更好的实现信息共享，提高 工作效率，这种协同工作环境代表了多媒体应用的发展趋势。（一）多媒体的网络发展趋势多媒体技术的发展使多媒体计算机将形成更完善的计算机支撑的协同

16、工作环 境，消除了空间距离的障碍，也消除了时间距离的障碍，为人类提供更完善的信息 服务。交互的、动态的多媒体技术能够在网络环境创建出更加生动逼真的二维与三维 场景。多媒体交互技术的发展，使多媒体技术在模式识别、全息图像、自然语言理解 和新的传感技术等基础上，利用人的多种感觉通道和动作通道，通过数据手套和跟踪手语信息，提取特定人的面部特征，合成面部动作和表情，以并行和非常精确的 方式与计算机系统进行交互。可以提高人机交互的自然醒和高效性，实现以三维的 逼真输出为标志的虚拟现实。（二）多媒体技术的部件化、智能化和嵌入化发展趋势目前多媒体计算机硬件体系结构，多媒体计算机的视频音频接口软件不断改进，

17、尤其采用了体系结构设计和软件、算法相结合的方案，是多媒体计算机的性能指标 进一步提高，但要满足多媒体的网络化环境的要求，还需要对软件作进一步的开发 和研究，使其具有更高的部件化和智能化。嵌入式多媒体系统可应用在人们生活与工作的各个方面，在工业控制和商业管 理领域，还在医疗类电子设备，多媒体手机，掌上电脑，手载导航器，娱乐等领域。 1.3本文工作本文介绍了多媒体技术在影视行业应用中的现状及发展趋势，说明了多媒体技 术对影视行业的影响，介绍了计算机成像技术在影视行业中的应用、计算机三维动 画在影视行业中的应用、计算机 CG动画在 影视行业中的应用、计算机多媒体技术 在影视后期制作中的作用。第二章多

18、媒体技术对影视行业的影响多媒体技术的发展对于影视技术带来了巨大的影响计算机多媒体的飞速发展 在影视节EI的制作方面、影视节目的编辑和剪辑方面、影视节目的出版、发行和传 输等方面所带来的影响利用计算机多媒体动画技术和数字式帧合技术不但可以很 容易地制作更富有创造性的影视节目，而且也改变了导演和技术人员的工作方式， 同时由于信息高速公路的飞速发展给影视节目的发行和传播带来了天翻地覆的变 化。2.1什么是多媒体技术多媒体技术(Multimedium Tech no logy)兴起于80年代末期。是近年来计算机领域中最热门的技术之一。多媒体技术就是一种能够对多种媒体信息进行综合处理 的技术，是指以数字

19、化为基础，能够对多种媒体信息进行采集、编码、存储、处理 和表现使之成为有逻辑联系的整体，并具有交互性的技术。多媒体技术是指将数 字、文字、声音、图形、图像、动画、视频、通信等多项技术于一体，并与先进的 计算机通信和广播电视技术相结合，采用计算机的数字记录和传输传送方式，对各 种媒体进行处理，形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交 互系统的技术。由于计算机技术、数字技术、数据压缩编码技术、光盘存储技术、 以及数据通信和计算机网络技术的飞速发展，使得计算机多媒体技术逐渐成熟，利 用计算机多媒体动画技术和数字式帧合技术不但可以很容易地更富有创造性的影视 节目而且也改变了导演和技术人

20、员的工作方式。同时由于信息高速公路的飞速发 展给影视节目的发行和传播带来了天翻地覆的变化。2.2多媒体技术对影视的影响多媒体技术的发展对于影视技术带来了巨大的影响特别是信息高速公路的实现 以后。各发达国家的通信和广播公司，纷纷合作或单独开展各项新业务的试验他们 通过电话线、有线电视网、卫星等手段同各个家庭连接成网，提供试验性的视频点 播、电子游戏、电子购物、远距离诊病、远距离教学等业务行业间的界限也在打破， 有线电视网，除了运行现有的广播电视节目外，还可以运行上述的各项业务，而且 还可以运行电话和传真等原本是邮电部门的业务，现在已经开发出通过有线电视网 实现话音交换等通信功能的技术所有这些无疑

21、将对广播、电影和电视技术带来巨大 的变化广播和电视的数字化将更加速发展，计算机的应用将渗透到影视技术的各 个方面，多媒体技术将使影视节目更加生动、诱人，并富有创造性。2.2.1在影视节目制作方面由于计算机技术和多媒体技术的发展，给影视节目的制作带来了许许多多的变 化。早在1987年广电部信息资料中心就同中央电视台少儿部一起，使用自己开发的系统，制作了“十龙贺春”二维动画片，证实了利用计算机制作动画片可以大大提 高工作效率和图像质量。由于计算机图形学和计算机硬件、软件的发展，现在通过各种造型方法和光线 跟踪法重现光照、对物体表面进行明暗处理、透明处理、加阴影和纹理匹配等处理， 可以产生出非常逼真

22、的三维动画，甚至可以制作出人头面部表情变化的动作。可以 通过计算机产生各种场景，还可以创作出现实中并不存在的各种形象和景物。计算 机制作的动画和场景通过电子编辑可以和实拍镜头结合的无衣无缝，因而制作出具 有高度艺术性的节目222在影视节目的编辑和剪辑方面从80年代开始，已逐渐用非线性编辑来取代普通的线性编辑这是利用计算机识 码技术，从多条磁带或光盘的图像片断编辑母带的技术。计算机先记下各个编辑点， 然后就可以一气呵成地自动进行编辑这种非线性编辑虽然用了计算机，但图像本身 并没有数字化。随着数字电视技术的发展，使用CCIR601标准，就可以实现一帧图像肉的多层视频合成。因为图像本身都是数字信号，

23、所以可以很容易地从多个信号 厅研I :主芏f! 土士 I源，包括计算机产生的动画或场景一次合成所希望的效果。在 电影方面也是如此，以前只有一个负片，因而只能进行有限的处理，而且手续复杂。现在利用数字技术，可以很容易堤坝摄影机拍摄的镜头和计算机产生的图像组合在一起，而且操作也较简单。例如，在后期制作中就将所拍负片数字化，可以在非线性系统对影片编辑时使用。也可以用数字技术同其他效果合成后，作为一种数字式的B卷使用。若像素为4000B, 寸，所得图像质量比负片间洗印或正片间洗印所得要好。由于是数字式图像，进行 复制时也不会出现图像质量下降的问题，这样的数字式处理，可以说很难区分哪些 是节目制作，哪些

24、属于后期制作，这样制作的片子，很难区分哪些是实拍的镜头， 哪些是后期处理另加的效果。由于计算机可以实时产生和编辑场景与图像，也影Dr轾J导演和技术人员的工作方式，以前是导演B2EJ作意图告诉技术人员，由技术人 员去实现效果。但往往不能完全实现导演的意图现在他们可以坐在一起，边讨论、 边创作，两者的工作也互相渗透，从而创作出非常出色的产品。2.2.3在影视节目的出版和发行传输方面近年来。电视领域也发生了一系列的变化，在电视节目的制作设备方面已有很大一部分实现了数字处理：在电视节目的储存设备方面也出现了许多数字设备，包 括人们最熟悉的VCD等：在节目的传输方面。我们从卫星上已可以接收到多套数字 压

25、缩编码的节目。信息高速公路建成后，传输能力达到每秒几十亿的传输速度，可以向用户传送大量的节目。这些节目的制作过程都是先把现有的节目 数字化。随着数字化电视的开通和运作，现在已经开始逐步地制作数字化节目，制 作效率高，操作比较容易，制作出来的节目丰富多彩而且具有交互性。11 第三章计算机在影视特效中的成像技术计算机成像技术(CGI, Computer-Generatedlmaging)是一门新兴的学科，集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体。通常，用户 通过三维立体眼镜、显示头盔或传感手套等装备，可以在计算机生成的虚拟世界中 实时漫游，并通过视、听、触等直观感知“沉浸”于

26、模拟环境中，好像就在那个世 界中一样。计算机成像技术使电影电视特技获得了空前的发展，电影中虚拟的场景 与真实的现实之间已经没有差别。3.1计算机成像技术的发展和回顾电影特技的本质，说到底是一种“以假乱真”的艺术。在影片生产过程中，摄制组常会碰到某些在现实时空中难以再现的场景，这就需要采用特技手段在银幕上 玩弄障眼法，将不可能拍到的画面变为可能。在20世纪50年代，CGI最初被高等学府和政府研究中心用做成像工具。当时，计算机成像主要是以矢量处理为基础，涉及到大量代码。这一时期值得一提的计算 机动画电影是1975年出品的法国电影La Faim)，这部电影被视为世界上第一部完 全由计算机生成的动画电

27、影。当时，尽管计算机技术已经在某种程度上可以用来制 作特技效果，但却没有广泛用于制作活动画面。直到1976年，人们才利用计算机生成的三维图像来复制演员彼得方达(Peter Fonda)的头部。乔治卢卡斯与另一名动 作控制和计算机成像先驱约翰惠特尼(John Whitney)合作推出的星球大战是迄 今为止最成功的电影之一。在该片中，构成宇宙飞船、行星和激光脉冲等场景的许 多要素都是用计算机生成的。由于该片采用光合成技术将各要素组合在一起，因此在进行电影拷贝时，综述画面质量不可避免地要受到损失。苹果公司Macintosh个 人计算机及其MacDraw、MacPaint等图形图像处理软件的问世，使消

28、费者市场走 向数字化。各种新型数字设备的出现，包括 SGI公司在1989年推出的IRIS 3130工作 站，则推动了计算机成像的商业化进程。与此同时，第三方公司开始为这些新型计算平台开发图像处理专用软件。用于 Macintosh计算机的二维图形设计和图像处理软件 Photoshop应运而生，而高端市 场上的三维动画软件则有1987年推出的Wavefront、1984年问世Intelligent Light 和Alias 1 . 0版等。20世纪80年代中期至90年代早期，计算机技术飞速发展，各种 惊人的突破纷纷涌现。罗伯特亚伯联合公司、迈吉(Magi)和数字摄制(Digital Pro duc

29、tions)等公司相继制作出一批逼真的计算机图像，为 CGI应用奠定了坚实的基 础。20世纪80年代，娱乐界也发生了重大变化，一些电影纷纷采用CGI技术，像特 隆、星际旅行1I、最后的星际战士和年轻的夏洛克福尔摩斯等片中 的画面令观众仿佛置身逼真的未来世界，获得观众的一致好评。而乔治卢卡斯的LM公司则在詹姆斯卡梅隆1989年出品的深渊一片中创造了水中伪足，在终结者 2 :判决日中创造了活生生的机器人 T一 1000 ,使计算机成像技术迈上了一个新台 阶。1993年，ILM公司打破了计算机成像的原有概念，创造出当时风行世界电影舞 台的侏罗纪公园，片中由计算机生成的恐龙倾倒了无数观众。3.2神奇的

30、虚拟现实技术虚拟现实(Virtual Reality)是计算机成像的最新技术。它打破了以往平面的框框， 对视觉印象的万方数据影视技术影响远胜于平面。英国广播公司(BBC)在2004年3月的欧洲首届视觉媒体产品大会上，隆重推出新 的特效系统成品“折纸”。以前，真人出演动画片时，看起来只要对着空气比比划 划就行了，其实非常麻烦，只能在后期制作中，事先录制好的场景来替换掉背景。这种技术有很严重的缺陷。首先，演员看不到自己是在一个什么样的环境中，比如 左边是不是有棵树，所以要和事先录制好的画面或者动画人物互动（握一下小松鼠的手）是非常难的。另外，摄影机的角度要确保刚刚合适，否则演员与事先录制好的场 景

31、不吻合，就白忙了。更糟的是，导演没法直接看到结果，只能录好后再看演员的 动作是否和动画场景正好合拍。“折纸”系统就把这些规则彻底颠覆了。所有的动 作都在一个电脑生成的虚拟场景里发生。 在BBC的工作室里，12台摄像机监控着“表 演空间”，数据用来生成演员的虚拟三维模型。有了这个模型，电脑就能把演员放 到虚拟场景的合适位置。然后，整个虚拟场景，包括动画人物，被投射到墙上和地 板上，演员于是身临其境。如果侏罗纪公园就是以这样的方式再拍续集，演员 不仅能现场看到电脑生成的恐龙，甚至推小恐龙一下，小恐龙还会后退。这是因为 有个监测软件，一旦监测到演员的手“碰”到了虚拟的人或物，就会让虚拟形象后 退。效

32、果非常真实。另外在电脑屏幕上，导演能马上看到结果。如果在世界两端各 有一个这样的工作室，两个相隔万里的演员就可以在同一个虚拟场景里演戏，就如 同身处同一个摄影棚。美国加利福尼亚大学的彼得拉斯法洛索斯开发了初级阶段的 虚拟现实技术，他的虚拟演员只是一具三维的骷髅，但它可以穿上衣服，变成影片 里的任何一个角色。这具骷髅由一组被称为“控制者”的电脑程序控制。每个“控 制者”都有一组虚拟感应器，在虚拟世界里时刻监测各种变量，能根据周围环境的 重力、摩擦力和其他物品的撞击，决定虚拟人的下一个动作，或跑或跳。每类动作， 如跑和跳，都由不同的“控制者”管着。法洛索斯和同事们还另外开发出了一种程 序，综述让所

33、有的“控制者”协调工作。举例来说，虚拟人物跑步时绊了一下，失去平衡后，管跑步的“控制者”就把动作移交给管俯冲和下落的“控制者”，于是 虚拟人就摔倒了。虚拟人甚至和我们一样有本能反应，如倒下时会张开双手保护自 己。这么一来，虚拟人的动作当然非常自然。法洛索斯说，假以时日，他的小人会 使替身演员通通失业。这些虚拟人可以毫无困难地按照导演的要求，表演一系列高 难度的动作，而且导演可以很放心地让它们去做真人做不到的动作，如从高楼附下， 一直摔到地上，根本不用担心有人因此受伤或摔断脖子。根据梁羽生原著改编而成的大型武侠电视剧萍踪侠影运用目前世界最先进 的三维后期软件MAYA来制作其中大部分的影视特效。该

34、软件功能强大，电影指 环王、黑客帝国系列等等影片中的炫目的三维特效都是来自于它。制作人员使用其内嵌的最新流体技术来体现高手过招时掌力、拳劲引起得气流 波动效果，比用传统软件传统方法实现的效果要更加震撼，更加动人心魄。在萍 踪侠影MAYA中的三维角色很多，像蛇窟的蛇、火乌龟、缠人的水草等，都是三 维制作出来的角色，在影片中他们惟妙惟肖的表演其实都来自后期一个动作一个动 作的调整，使之能和实际拍摄的人物及环境完美的配合起来。萍踪侠影中使用 了大量的拟现实技术，合成了许多根本不存在的背景，其中光是沙漠背景的戏份就 有三十多分钟，这在内地电视剧中是绝无仅有的。这些镜头都是由演员在蓝背景里 拍摄完之后，

35、用电脑后期去合成周围的环境。3.3其他计算机成像技术动作捕获是一种将演员的真实表演进行三维制作的计算机技术。动作捕获的数 据可广泛用于军事、医疗、法律、体育以及画面特技和电子游戏中的动画表演。捕 获演员动作的传感器系统可以是光系统、电磁系统，某些情况下甚至可以是电动机 械系统印度的第五媒体公司(PentaMedia)在推出的计算机动画电影狮子王：迷雾谷 的那一边中大量运用了这种技术。摄影机虚拟移动是另外一种电影摄影技术，它可以从不同位置同时捕获同一个 画面，并按顺序播放。这种技术的特点是能完整地同时记录静止画面。黑客帝国 一片就利用了更先进的类似技术，制作出绝妙的特技、人工合成背景和几组完全由

36、 电脑生成的情节，在影片上演的第一周就赢得了3750万美元的票房收入。数字合成是科幻电影中应用最多、最富有成效的技术，它可以无缝合成数百甚至数千种场景， 制作出精彩绝伦的情节。利用该技术，可以制作出像星球大战前传：幽灵威胁 中赛车飞奔时背后的数字化人群，也可以像阿甘正传外科手术似地改造一个人， 或者彻头彻尾地制作出虚拟的环境。变形(Morphi ng)是二维和三维电脑动画中十分 流行的一种特技，它可以从一个画面逐渐过渡到另外任意一个画面。在迈克尔杰克 逊的音乐电视黑与白及施瓦辛格出演的魔鬼终结者 (续集)中，这种技术被熟 练地应用于拍摄的真实画面。目前，有许多应用软件都可以实现上述这些图像处理

37、 功能。特效(Side Effects)公司开发的动画制作软件就属于该类软件，并且适用于多 种操作系统。小心逻辑公司(Discreet Logic)的Inferno也是深受欢迎的高端产品。此 外还有 Maya 和Softimage 。3.4投资和工作量很大数字动画电影的一小时就可能占据1000GB或者更多的数据容量，而其中的每一 帧都必须可以随时调用、处理。为了完成这些海量的数据处理工作，综述电影公司 必须配备性能良好的网络、存储设备以及数据库系统。数字成像所需的处理、存储 与服务器资源相当大。比如，在皮克萨动画制作公司推出的怪兽公司一片中，“Sully ”这个角色的毛发就超过了 230万根，

38、这些毛发需要单独的高级计算机进行处理。这项繁杂的工作的每一帧可能要花费 80分钟来处理。2003年好莱坞将花大约 5亿美元在数据存储技术上，而据专门跟踪娱乐行业数据存储的 TomCoughl in调查 公可的数据显示，这一费用每年将增加70 %。Tom Coughlin公司预计，到2006年, 电影公司、电视与录像片生产公司以及分销机构每年所需数据存储的大小为740(petabytes) 。IBM是一直瞄准这块市场的几家公司之一，它正在采用LawreneeLivermore国家实验室的超级计算机技术来研制存储服务器快速访问系统，这种系统可以满足许多人同时访问高清晰电影文件的需求。同时，IBM也

39、将基于Linux的技术作为数据存储与处理廉价、快速与开放的替代物。目前为止，仅有一小部分公司采用了这种系统，比如“ Threshold数字研究实验 室”等。Threshold实验室的需求和其它数字动画或者工作室差不多，它们需要将分散在不同地区的漫画师联系起来进行工作。这些公司使用IBM的服务器、数据库与内容管理工具让艺术家来交换工作文件。 而Threshold的反馈又可帮助IBM完善这套 系统，未来更是有可能被运用于其它领域。第四章 计算机三维动画在影视制作中的应用随着电影制作技术的发展，各类电影异彩纷呈，百家齐放。可见影视行业的整 体进步，都是由影视制作技术作为先导。影视产品特色、质量、风格

40、等都在很大程 度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着当前全球电子电气技术的快速革新， 信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视行业，让影视制作进入多元化、数字化时 代。数字技术的迅猛发展，使得我国三维动画产业近些年呈现较快的发展势头，三 维动画技术在各个行业中得到了广泛的应用。强大的三维软件3D MAX、MAYA等,制作出大量具有超强视觉冲击效果的三维动画作品，充斥着受众的视野，三维动画 在不知不觉中成为视觉传达的重要组成部分。三维动画是使幻想结构以奇妙形态出 现的一种工具，由于它独特的优越性，广泛的被人们所青睐，并被大量的应用于影 视制作的各个环节和内容中。在三维动画中，作者的想象力以及创作

41、欲望可以毫不 拘束的自由发挥，不受外界条件的阻饶，从而在技术上为影像制作开创了新纪元。从数字时代的影视制作特点入手，阐述了电脑动画的含义、特点、作用、制作 流程、制作工具及应用领域，并对当前我国三维动画技术在影视制作领域的应用现 状进行了分析，最后通过分析三维特效动画在影视作品中应用的必要性和效果，探 讨了三维数字技术在影视制作中的应用和延伸，以及如何影响着影视制作的模式和 发展趋势。4.1三维动画的理论基础4.1.1三维动画的概念电脑动画是使用电脑产生图像运动的技术。早期，电脑曾用于自动控制动画机械设备，减轻了入工调整摄影机位置和校正动画摄制台的劳动强度。动画师给每个镜头输入一大堆指令，包括

42、摄影机的高度、摄制台的X, y坐标值等，也包括渐显、渐隐、推拉、摇移等参数。电脑自动计算拍摄各帧的参数，并控制各个部件协调动 作，我们称这样的动画处理技术为“运动控制动画”，电脑可以灵活、准确控制镜 头和控制台的运动，从而产生各种摄影的特技效果。随着电脑图形技术的迅速发展， 电脑在动画中的应用也不断扩大，电脑动画的内涵也在不断扩大。电脑动画发展到 今天，主要分为两个阶段(或分为两大类)，这就是“计算机辅助动画” compute-assistedanimation) 和 “计算 机生成 动画”(computer-generated-an imatio n)。前者也叫“二维动画”，后者也叫“三维动

43、画”。电脑动画按生成的 速度又分为逐帧(frame-by-frame) 动画和实时(real-time)动画。在电子计算机介入动画制作以前，动画的制作通常是由手绘和摄像机共同完成。 首先制作出大量的静态图像，这些图像显示的是特定运动中的各种空间位置及造型， 并反映与之相关联的周围环境，这些图像的顺序又是相对固定的，它体现了物体在 空间运动中的微小变化，然后快速有序的播放这些图像，使之看起来是光滑流畅的 动作。从某种意义上讲，电影、电视都属于这一类型，只不过它们是利用摄像机拍 摄的一连串的真实的人物场景图像，而动画片中的一连串图像，最初都是人们用手 一张一张的绘制出来，然后通过放映机顺序播放这些

44、图像，它们的原理从本质上讲 基本上都是一致的。电子计算机诞生后，随着计算机图形学技术的不断提高，计算机在动画制作中 发挥着越来越大的作用，如今已形成完整的计算机动画技术，它集计算机图形、摄 影、美术、音乐、编导、剪辑为一体，为动画的制作提供了现代化的手段，使动画 的制作真正进入了数字时代。计算机动画的研究最初始于 20世纪60年代，当时人 们的精力主要放在二维动画上（即平面动画）。动画制作主要是使用编程语言来实现 的，技术性相当强，只能由计算机专业人员来操作。三维计算机动画系统的研究始 于20世纪70年代。它的发展和二维计算机动画类似，也是由最初的动画语言描述 进化而来。如果说二维动画对应于传

45、统卡通动画的话， 那么三维动画则是对应于木偶动画。 如同木偶动画中首先制作木偶、道具和景物一样，三维动画也需要首先建立角色、 实物和景物的三维数据。接着让这些角色和实物在三维空间里动起来，或者接近， 或者远离；或者旋转，或者移动；或者变形或者变色。再在计算机内部“架上”虚 拟摄影机，调整好镜头。“打上”灯光，“贴上”材质，最后形成一系列栩栩如生 的画面。三维动画之所以叫做计算机生成动画，是因为参加动画的对象不是简单又 外部输入的，而是根据三维数据在电脑内部生成的，运动轨迹和动作的设计也是在 三维空间中考虑的。电脑动画真正具有生命力是由于三维动画的出现。三维动画区别于二维动画和 实际拍摄还在于它

46、的“虚拟真实性”，即处于似与不似和像与不像之间。从本质上 讲，三维和二维的最主要的差别在于图形中是否完全提供了深度信息。虽然二维中 物体可以画得很象三维，但是当观察点改变时，画面必须由动画师另行画出。由于 物体有了三维深度信息，仅描述一次就可以了，观察者可以从各个角度去观察，三 维软件能自动计算光照与明暗程度。三维中也有二维功能，这只是把二维作为三维 的一个基础。三维动画与二维动画相比，有一定的真实性，同时与真实物体相比又 是虚拟的，这两者构成了；三维动画的特性：“虚拟真实性”。随着计算机硬件和软件技术飞跃性的发展，三维动画设计的制作行业也迅速腾飞，现今已经遍布于视 觉艺术设计相关的各个行业，

47、尤其三维动画艺术彻底革新了影视特技行业、计算机游戏、电视、多媒体建筑绘图视觉表现等行业。而且三维艺术在科研、军事、建筑 与艺术表现各方面得到广泛的应用。4.1.2三维动画的应用领域“无在影视方面三维艺术创作主要应用在电影、电视节目的所有特技效果的后期 制作中，已经完全取代了传统的光学胶片法。可以说三维动画制作是影视后期制作 中的重要核心组成部分。随着影视视觉艺术表现形式的迅速发展，后期制作肩负一 个非常重要的职责一一特技镜头制作。特技镜头是指无法直接拍摄到的镜头。早期 的影视特技大多是通过模型制作、特技摄影、光学合成等技术手段来完成，主要是 在拍摄阶段和洗印过程中完成。三维艺术使特技制作有了更

48、多的艺术表现手段，传 统特技用化妆、机械模型等来模拟需要的形象，现在很多时候已采用三维动画来完 成。特技镜头无法直接拍摄到，一般由于两种原因：一是拍摄对象或环境在现实生 活中根本不存在，即使有也拍不到，比如恐龙、外星人等。二是拍摄对象和环境虽 然在现实生活中存在，但无法出现在同一画面中，比如影片中的角色从剧烈的爆炸 中逃生，所以常用三维动画技术来模拟场景角色，当然有时三维角色也不能直接存 在所需的背景上，这需要利用合成艺术来解决。也可以说，三维动画艺术是一种 中生有”的创作方式。广告与工艺设计计算机三维表现艺术对现代产品的设计和研究、包装宣传有 巨大的辅助作用，从原始设计到运动分析，直到颜色，

49、计算机三维模拟可以节约大 量的资金和时间。通过三维动画设计，可使产品论证、包装设计和展示性能描述，产品修改以及 集成技术大大缩短周期，从而节省大量的时间和经费。同时，计算机三维艺术也延 伸了广告制作人的能力，使得“只有想不出来，没有做不出来”成为现实，使今天的广告产品以多样化、活泼、具有极强震撼力和冲击力等特点展示在人们面前音乐MTV音乐MTV是当今一种重要的音乐媒体，而后期的三维动画艺术 设计则在很大程度上决定着作品的好坏与水平，唯美的表现方式让三维设计创作艺 术得到充分发挥。现代艺术三维动画艺术表现形式是艺术家们的一种新工具，可以表现出立体的、极具抽象的、甚至荒诞离奇的艺术形象。现代艺术中

50、，尤其在摄影中，越来越 应用三维电脑设计以突出其作品的艺术性和超现实性，实际上在国外80年代已经形成了一门新的艺术表现形式一一电子媒介绘画。建筑装潢三维动画设计可以使绘制的效果图和模型更加直观、精确，还可借 助三维手段进入建筑物内部观察，全方位进行了解，并且可以看到一个建筑物在一天24个时段中不同的形象感受，对周围环境的影响。这方面国内的制作技术已处于 世界领先地位，如国内的水晶石公司、原景公司。机械制造业CAD辅助设计广泛应用于机械制造领域，三维动画设计对产品 的辅助设计起着及其重要的作用。利用三维动画设计可以模拟新产品的运行，及时 做出修正。多媒体教育如CAI课件和网络教育的有机结合。科研

51、包括军事领域；医学领域，制作细菌病毒标本、生物人体结构标本，分 析细菌病毒裂变过程等；航天探测；互动媒体等。高超的计算机三维动画技术，可以帮助我们实现很多现实中无法完成的东西。我们有充分地理由相信，三维动画技术是影视制作历史上的又一次革命，它为我们 的艺术追求带来了无限的可能性，那么，对计算机三维动画技术的要求也越来越高。4.1.3三维动画的特点和作用高超的形体设计能力 计算机采用一系列的数学方法来实现动画设计与制作, 它不受客观存在的限制，它不仅可以逼真的模拟出现实存在的物体或景观，而且可 以拟造出现实中不存在的物体或景观。这个功能是实景拍摄手段和手绘手段无法企 及的。具体来说，电脑动画能生

52、成如下形体：（1）人工几何物体电脑动画提供了各种平面、曲线、曲面等生成工具，可以生成各种逼真、形象 的形体，如建筑、家具、器皿等，也可以生成想像中的抽象物体。（2 ）自然景物 随着近几年来计算机图形学的发展，生成各种自然景观已成为 现实，例如生成水、火、云雾、植物等，而且已经达到了乱真的效果。（3 ）关节动物关节动物如人、兽等是电脑动画中最为复杂的形体之一。采用计算机可以逼真 的模拟这类形体，美国电影侏罗纪公元中的恐龙就是电脑三维动画的杰作。“随心所欲”的动画在电脑动画中，物体的变化和运动同样不受客观存在的制约。我们可以任意指 定物体的运动方向、运动轨迹，任意掌握拍摄的角度、照明的特性，也可以

53、让物体 任意的变化。（1）运动的虚构性如北京吉普广告：巨大的汽车方向盘从地下钻出，接着汽车 的其他不见（车座、发动机、车论、车体）逐个飞入画面，装配成一体。（2）拍摄的连续性电脑动画可以实现从宏观世界到微观世界连续不断的拍摄， 反之亦可。这也是其它表现手段难以达到的。例如“摄影机”从城市上空俯拍市区， 接着连续运动，钻入某一建筑中“拍摄”其内部结构。这一过程，完全连贯、平滑、没有镜头的切换。（3）物体的可变性计算机动画提供了两种变形的方法：三维形体的变形和图象 级的变化。利用手法往往起到隐喻的作用，有直接而锐利的解释性和说服性。（4 ）强烈的视觉冲击效果电脑动画，可以让物体沿着计算机设置的广角

54、镜头的 曲线由远至近或由近至远的运动，造成强烈的视觉冲击效果。丰富的质感表现电脑动画能够通过材质的选择和灯光的设计，逼真的表现物体的质感。（1）材质的选择和变化物体的质感取决于色彩、表面的光亮程度、反射特性、透明特性 等，而这些属性又取决于组成形体的材料。电脑动画提供了丰富的材质库，玻璃、 金属、水、大理石、木材、面料等材质应有尽有。广告制作人员不仅可以随意选择 某一材质来造型，而且可以为同一形体赋予不同的材质。电脑动画还可以使材质特 性随时间灵活变化。材质特性的变化包括材质的色彩变化、透明度变化和光亮度变 化。电脑动画还可以通过变换各种参数反复修改形体的材质，产生理想的效果。在 电脑动画中，

55、材质的特性是由一些数学参数确定的，参数不同，产生的材质的效果 也不同。（2）灯光的设计灯光的设计直接影响形体的质感表现。电脑动画中的灯光设计由如下特点：1、可以自由的确定灯光的类型。灯光的类型包括：点光源、平行光源、 摄影光，以及用来产生金属、玻璃等光亮效果的 MAP光源；2、可以根据创意要求 随意确定灯光的颜色、强度，以及它们随时间的变化；3、可随意确定灯光位置和运动；4、可以产生灯光照射形体时的阴影效果、反射效果等。（3）预演在电脑动画制作过程中，可以随时演示动画设计的结果，反复进行修 改、调试，直到满足创意的要求为止（4 ）背景合成在一般情况下，采用摄影手段，很难将前景和背景独立起来。就

56、 是说，画面的前景和背景是合在一起拍摄的。在电脑动画中，前景和背景可是分别 设计，并且可以随时进行背景的合成和更换。4.1.4三维动画创作的基本流程三维动画的艺术设计创作过程按顺序大致分为五个制作单元：实物建模造型、材质编辑、运动控制、渲染着色、合成序列。即在虚拟的三维空间中创建动画角色 和景物场景的三维数据，生成实物造型，再赋予造型材质和贴图，并通过差值计算 使角色在三维空间运动起来，加进灯光、镜头、环境特效等，最后通过合成序列来 生成完整的动画。三维动画制作相当复杂，越大的制作团体在进行3D制作时分工越 明细，从原型创作到视频输出，中间大致要进行十二、三道工序。以影视制作为例： 脚本一角色

57、形象创作一故事情节分镜头一实际建模一材质调整一动作控制调节一灯 光摄像机f环境特效f分层渲染或直接渲染画面f合成特效f分线性编辑f最终视 频输出。4.1.5三维动画软件系统在三维动画艺术创作过程中，要模拟真实的灯光照明，摄像机镜头的运动操作， 物体的运动、透视及构图、人的视觉心理习惯等。首先光照要模拟自然光（阳光、 大气层、月光）；人造光包括有色光、荧光等，摄像机的推拉摇移等诸多变化。物 体的运动尤为重要，动作是整个艺术作品的精髓，必须精细设定动作，理解物体如 何运动及受到各种客观因素的影响，并通过计算机动画创作模拟出来。早期的动画制作都是以工作站（SGI）等级的3D软件为主，一套软件的价格由

58、 几十万到上百万不等，其承接的动画单价是以每秒千元起跳， 以一支20秒的动画广 告片为例，其动画制作（不包括剪接及音乐）的估价约为二十几万。当时PC机上的 知名软件有Topas、3DS Studio、Lightwave，而这些软件在功能上一直无法与工 作站抗衡，1996年，Autodesk公司将产品3DS Studio 移植到 Windows NT 平台上（DOS版），Softimage 3D也由工作站转移到 PC机上。1997年，3DS Max、Softimage 3D、Maya正式 跨入PC平台上，加上原有的软件，动画软件进入“战国时代”。随着各件软件厂商的不断开发整合，提高各自产品的功能

59、，发展到今天几大主 流软件都各占据一块市场：3DS Max如今已开发的6.0版，是中国使用率和普及率 最高的软件。3DS Max主要的优点是界面简单，操作容易，比较好入门，并且功能 完备。MAYA属于三维动画领域的新锐，从 1998年正式加入动画大军以来，就以 不俗的功能及每年一改版的技术优势迅速抢占影视高端制作的大部分市场。相对而 言，MAYA科学的制作流程更能满足三维动画的制作需要，建立专业的动画平台采 用此套配置更合理。Softimage 3D是动画业的“老臣”，2000年推出新一代XSI （苏门答腊），其功能强大，用户群稳定，但受MAYA冲击，使用率略微下降。其他一些软件还有很多，但就

60、其综合功能来说较弱，不能成为主流制作工具，但本身 也具有特殊功能，配合使用也能得到意想不到的效果。4.2三维技术在影视制作中所具有的优势和不足4.2.1计算机三维技术在影视制作中的优势计算机三维影视广告之所以得到受众的认可，其主要的原因在于计算机三维技 术在影视广告设计制作的某些方面具有一定的优势，这些优势主要体现在性能或 功能演示，微观世界模拟，视觉特效制作，娱乐心理认同，可以完全敞开 创意的空间，使影视广告设计不受任何实拍的约束，一些无法通过实拍来完成的 危险镜头，降低制作成本缩短制作周期等方面。在传统的影视广告设计中产品性能或功能的演示是一件比较困难的事情，特别 是一些具有独特功能的产品