尚 冰
苏州高博软件技术职业学院，江苏苏州 215000
数字三维动画由于其精确性、视觉上真实性和无限的可操作性，使得数字三维动画技术被广泛应用于影视动画、多媒体课件、虚拟现实、科学模拟等多个领域中。
1 数字三维动画模拟视觉真实性概述
数字三维动画用于对模拟真实和想象世界的视觉再现，它可以使材质更加逼真，数字技术在三维动画制作中的应用，给动画制作带来以下两个方面的变化：一方面，数字技术的应用极大提高了三维动画制作的效率；另一方面，通过数字技术可以获得高度真实感的三维视觉效果。
2 数字三维动画场景视觉真实效果的表现手法
2.1 光照与色彩
2.1.1 冷、暖色的应用
冷暖度是指色调的类型和范围，也被称为色性，颜色的不同会给人在感官上直接的差异。暖色调主要有红、橙、黄等颜色，冷色调则多为蓝色系。例如许多快餐店都采用暖色系，这是因为暖色可以给人以欢快、温暖的感觉，而医院和图书馆的墙壁则多采用冷色系，使人能产生宁静、肃穆的感觉。
2.1.2 颜色的进退
颜色还能给人产生进与退的心理作用，最典型的进色是红色，具有拉进和膨胀的效果，而冷色则使人感觉到后退和收缩。合理的利用颜色的进退，可以增加三维动画中场景的纵深感。
2.1.3 灯光布置
在三维动画中，没有设置虚拟灯光和阴影的动画场景，会使场景及场景中所要表现的对象缺乏相应的景深效果。虚拟灯光的布置方法、强度和颜色及最终的渲染也将影响到场景视觉效果的真实性。三维动画场景中灯光布置的手法主要有三角形布光和区域性布光。
图1 三角形布光
1）三角形布光。主要是由三个光源实现照明的，如下图1 所示。在三角形布光中，主光是三个光源中光照面积最大、最影响明亮度的光源；辅助光是用一个聚光灯照射扇形反射面，以形成一种均匀的、非直射性的柔和光源，用它来填充阴影区以及被主体光遗漏的场景区域、调和明暗区域之间的反差，而且这种广泛均匀布光的特性使它为场景打一层底色，定义了场景的基调。背光通常在场景的后上方，其亮度和光照面积较主光偏弱，其作用是将某个对象从场景中分离出来。
2）区域布光。由于三角形布光主要适用于较小的动画场景，在大型的场景中，三角形布光无法显示所有的细节，所以大型场景中多采用区域布光的手法。区域布光可将一个动画场景分为多个区域，并以每个小的区域为独立单元进行布光。
2.2 空间构图
2.2.1 主体构图
削弱其它一切因素的表现力，只是着重突出主体对象，使动画的中心结构重度比周围小，却更有吸引力，让观众的视线集中到主体对象上。在下图2中，为三维动画影片《虫虫特工队》的两个镜头，两个镜头均是以主角蚂蚁菲力为主体对象，利用加强光线或放置于画面中心的手法，以突出主体形象。
图2 主体构图
2.2.2 大型场景构图
较复杂的三维动画场景中，尤其是所要表现群体画面，如果只是用简单的构图方法是难以实现视觉效果。因此，对于复杂的大型场景构图，应选取一个最为重要的区域，并力求统一，使其它次要因素也尽量和谐统一。
3 数字技术在三维动画中模拟物体运动的方式
3.1 变形动画技术
变形动画技术是将一给定的源对象S 光滑的变换为目标对象T 的过程。变形动画技术包括了图像变形和三维变形，从三维动画的效果的来看，变形动画技术的应用主要有空间变化和形状变化两种。
3.2 粒子动画技术
粒子系统是模拟不规则物体的模糊性和动态性。利用粒子动画技术可将景物定义为成千上万个不规则、随机分布的粒子，每个粒子都具有一定的生命周期，可不断的改变形状、不断的运动。其动画效果能体现景物的整体形态特征的动态变化，例如动画场景中的火焰、水、烟雾利用粒子动画技术，能给人更加真实、动态的视觉体验。
3.3 角色动画技术
角色动画技术是在三维动画制作过程中，建立虚拟的人物或动物角色的技术，角色动画技术主要包括了关节动画、骨骼蒙皮、布料动画、表情、头发动画等，通过角色动画技术可使动画角色的运动和变化真实的表现在三维动画场景中。例如，三维动画电影《怪物史瑞克》即是角色动画技术在三维动画中应用的代表性作品。
3.4 动作捕捉技术
动作捕捉技术涉及物体尺寸测量、物理空间中物体的定位及物体方位测定等方面。通过在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture 系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标数据。再由计算机直接理解处理后的数据，动画师即可以在计算机实现的镜头中调整、控制三维模型的运动。
4 结论
数字三维动画在视觉感受中所表现出的在光照、色彩、空间、运动、动感等多个方面的优势，使其表现手法能给人以强烈的视觉冲击感和真实感，并能以一个全新的视觉角度向人们展示了数字动画世界的魅力。
[1]周苏，张欣，等.数字艺术设计基础[M].北京：清华大学出版社，2013.
[2]周明全.多媒体技术应用[M].北京：高等教育出版社，2012.
[3]陈峰，黄文山.动画场景设计[M].武汉：武汉理工大学出版社，2010.
