孙丽君 杨金芃
(无锡太湖学院,江苏无锡 214063)
1 Low Poly风格概述
Low Poly (低多边形,也称低面建模),起源于计算机建模和电子游戏时期,属于一种复古未来主义风格设计。作为数字媒体发展过程中诞生的一种艺术风格,Low Poly主要是通过模拟的抽象化表达来寻找美学的平衡。Low Poly 风格设计的兴起,是当下多元化艺术审美情境之下产生的,其呈现离不开数字化的技术基础,它的表现形式包括了立体主义、简约主义、抽象主义等,是一种现代审美形式的探索。通过对早期艺术风格的借鉴,融合未来感的主题要素,形成一种全新的独立设计风格。追溯其产生历史,早期在电子游戏中应用,其模型场景都较为粗糙,究其原因是当时数字处理技术滞后。伴随三维数据处理技术的提升以及对当今数字艺术风格视觉个性化表现的探索,Low Poly风格应运而生。高精度的装饰性画面展现、极具未来感的理念表达是其受欢迎的重要原因。虽然这种风格在影视动画设计中并不多见,笔者依然尝试将这类主题深化到影视动画的实践当中。
Low Poly风格的特点为模型面数少,表面利用三角形面或四边形面进行造型,且常配以柔光渲染。在建模阶段,使用较少的多边形,达到简洁、抽象的效果,通过精致的渲染技术、光照效果,实现如乐高积木般场景。Low Poly设计体现出一种复古未来风格,使古典美学与现代美学完美地融合、平衡。Low Poly风格的运用范围非常广泛,从游戏到UI设计,亦可应用于数字装置艺术或平面插画领域。在各个数字媒体艺术领域,Low Poly风格正逐步成为一种炙手可热的艺术风格。
当下,三维数字化动画电影充斥着市场,单一的视觉化场景角色易引起视觉疲劳,已逐渐不能满足人们的精神和情感的需要。人们在对未来数字艺术表现手法不断探索的过程中,逐渐呈现出一种运用现代技术模拟早期艺术风格的设计形式。如果未来主义试图以“科学”为目标描绘未来,那幺未来主义就是对早期文艺风格这种设想的“回忆”。Low Poly艺术风格的设计恰巧让当下的人们更接近“过去”和“未来”,使之达到融合平衡。
伴随计算机三维图形运算能力的飞速增长,低多边形的技术难题已经不再存在。随着复古未来主义和移动平台的兴起,这种因受到时代技术限制产生的独特视觉风格又重新回到大众视野当中。复古未来主义的风格设计给人强烈的怀旧感,引起了人们对于过去感情的记忆,并逐渐开始影响现实、时尚、建筑、设计、音乐、文学、电影和电子游戏等流行文化的方方面面。
2 Low Poly风格呈现的特点
2.1 抽象的块面造型
艺术家在设计创作中尝试用最少的线条呈现出模型,使得对象模型精简化,因此模型往往被简化成基本形态。Low Poly风格多用简单的几何形态去模拟抽象的事物,通过复杂着色器渲染出高分辨率,设计出抽象简约的外观造型和清晰明快的色彩搭配。整个风格设计没有繁琐的装饰或过多的细节雕刻,信息识别并不会受到抽象造型的影响,数字化光照技术渲染将低精度融合到高精度中,使得在二者之间达到了平衡的美学效果。
2.2 光影丰富
Low Poly风格在画面的光源颜色方面相对于写实类渲染会更加丰富,配以柔光效果的高度渲染,设计精致又充满复古感。由于Low Poly风格需要丰富的光影效果支持,因此灯光渲染是其中最重要的部分。在渲染时仅使用平面化色彩,利用数字化灯光技术去影响材质颜色的变化倾向,通过光影作用使画面的颜色得到升华。光色相容的色彩气氛使得Low Poly风格的作品给人以柔和明亮的视觉观感,并带来简洁而充满趣味的艺术效果。有时使用一些纹理也可以给作品带来微妙的变化,充分利用反射、折射、散射等元素会给画面带来优雅且独一无二的视觉效果。
2.3 抽象化的创意美境
Low Poly风格在概念化的设计基础上逐渐生成,它借鉴了西方立体主义时期绘画方面利用抽象几何体表现事物的方式,实现一种美学的重构。该风格具备抽象性和晶格式的几何风使画面充满抽象化艺术感。设计元素简单明了,将点线面的概括方式夸大应用到画面作品中。成品以现代艺术的风格为基础,利用数字技术的创作技法,融合幻想式的抽象性艺术创作,从作品中可以看到明朗锋利的线条、浑然天成的概括块面、清晰明快的色彩。画面通常极具色彩感和视觉冲击力,充满活力的动态线条使得物体本身更加有趣,整体画面也更简明。
2.4 未来艺术感
Low Poly风格的作品更多是描绘一种充满未来感的个性设计,是对现实数字化艺术的创新加工改造。从Low Poly风格的游戏、插画等设计作品中可以看到,艺术家极力探索寻求突破现有视觉的表现方式,创造出一种极具未来风格的数字化作品。
Low Poly作品风格充满未来感是基于人们对于数字艺术化设计的探索与向往,反映的是当下人们所寻求的一种元宇宙科技化世界,其呈现出的简约感亦是当下繁杂社会中人们追求简约数字生活的体现。
3 Low Poly风格化短片 《寻》 设计方法和处理流程研究
3.1 设计初期
Low Poly风格的作品题材多源于对客观世界的改造或对未来世界的幻想,其中描绘城市风貌或自然景观的作品尤为多见。短片 《寻》影视场景设计为峡谷、河流和城市:首先采集峡谷地形模块数据、植被生长疏密分布数据；再由软件系统搭建虚拟模块,同时利用仿真灯光技术,增加场景气氛感；最后通过立体摄像机的参数调整每帧画面中的视差,确保产生较完美的视觉效果。渲染完成的动画还需要进一步在实际显示环境中进行评价,通过摄像机系统读取镜头数据,建立镜头引导数据,在数据采集的基础上构建画面。
3.2 三维动画场景数字化雏形
本短片Low Poly美术风格调试技术利用3D 软件Blender制作。在Blender视窗,参考初期地形数据进行Low Poly风格的建模,采用多边形建模方法,在立方体的基础上不断细化逐步增加多边形面数,再进入编辑模式——环切、面模式,进行大致形态的塑造(见图1)。
图1 进行顶点随机化之后的模型
3.3 植被塑造
作为开源软件的Blender,具有源代码可以被公开使用的优势,在外接插件使用上也较为方便。本短片在进行Low Poly植被建模过程中,使用专业植被建模的插件Sapling Tree Gen,将树木导入到三维场景中使用。
3.4 场景二次细化
Low Poly风格所展现出的形态具有抽象简约美,它注重利用布线来展现风格独特的结构特征,而非利用面进行结构的概括。利用Blender中的融球(Metaball)和粒子系统来制作树冠、灌木、石头等物体,此功能类似于ZBrush中的Z 球一样可以做出简单的骨架,在建立出形状之后,再将其转换为网格模型。与直接的模型制作比较,利用粒子特效系统去细化Low Poly风格场景更加快捷。
在Blender软件中进行模型再次细化处理,将地面和山丘细分,将场景画面填充并采用置换贴图来快速实现明暗深度效果。置换贴图通常是让点的位置沿着面,法线移动一个贴图中定义的距离,它使得贴图后具备表现细节和深度的能力,且可以同时允许画面遮盖、画面投影和呈现边缘轮廓。利用位图中明度0～255的数值来表示高度信息的效果,在Blender中创建平面,细化增加面数后,添加修改器并进行置换便可得出数据。
3.5 Low Poly材质节点制作与渲染
Blender软件中自带两款渲染引擎:Eevee 和Cycles。对比两种渲染引擎的算法:Eevee采用光栅化算法,渲染速度更快,可以实现实时渲染；Cycles采用光线追踪渲染,精度更高。Low Poly风格场景对渲染器的光线追踪精度要求不是很高,因此短片《寻》场景制作主要采用Eevee渲染器来完成。Eevee渲染器使用的光栅化渲染算法在提升效率的同时还具备实时渲染的优点,在调整场景模型时可以实现实时监测调整效果。
在模型制作材质之前需要先使用Cycles引擎进行白膜静帧图渲染(如图2所示),让模型不会被彼此的固有色漫反射影响,再对比场景灯光是否恰当、构图是否美观。
图2 渲染白膜静帧图
Low Poly风格动画的三维色彩材质效果测试(如图3所示),既能够满足剧情变化,同时也不会让画面过于复杂而失去Low Poly风格的韵味。在场景上色中,为了营造出Low Poly风格凹凸的色彩块面感,可以先用简单模型进行材质测试,使用Hope材质添加四种色彩,作为物体的高光、亮面、灰面、暗面的颜色,并通过Eevee渲染器在操作界面进行实时渲染。
图3 Low Poly风格材质效果测试演示
场景的材质反射、折射、透明度的数字采样是设置中的重难点。首先给模型赋予材质并对材质进行预渲染查看效果是否达到设计师的预期效果。若未达到预期效果,则需要再次进行尝试,调整各参数细节,以求做到画面的精致。随后,给场景材质进行预渲染查看效果并进行光效测试,通过灯光参数来控制不同光照强度下所显示的颜色,对不同材质效果进行对比参照(如图4所示)。
图4 不同光照强度三维对比场景图
3.6 摄像机动画和特效设计
通过运动视觉进行三维重建一般是采用摄像机围绕目标运动,以获取一系列图像,然后进行场景的三维重建。短片 《寻》的动画设计阶段,通过摄像机沿其光轴方向运动来获取图像,摄像机沿其光轴方向运动下完成虚拟摄像头动画。Low Poly风格城市,靠霓虹灯牌和灯光效果,在环境中加动画节点,来模仿影视动画中镜头效应。
最后进行摄像机调整,总结虚拟摄像机漫游控制有效方法。在场景中新建空对象,将摄像机设为空对象的子集,再通过建立曲线路径 (Non-Uniform Rational Basis Spline,简称nurbs),利用曲线控制摄像机移动的路径,将nurbs路径设为空对象的跟随路径,制作出由近及远的长镜头效果。
短片《寻》中的峡谷场景里需要增加一些特效来增强场景的氛围表现。通过在场景中新建平面,将平面隐藏到地面之下,利用平面添加粒子系统,通过Blender中的粒子效果将发光体进行粒子发射来模拟萤火虫动画,再添加粒子场蓄流效果来实现萤火虫向周围发散的效果(见图5)。
图5 Blender蓄流数据及萤火虫粒子特效
为实现短片动画环境中地球的特效,笔者利用Blender中的墙砖纹理和自发光材质添加混合器的节点,最终实现一个可以变换颜色的全息影像地球效果。在进一步制作海上日出特效渲染动画整体气氛时,把Blender里的洋面修改器附加到一个平面上,并把反光率调高,同时打开Eevee渲染器的屏幕空间反射,利用球体自发光材质制作太阳,最终完成渲染海上日落效果。
3.7 制作过程小结
为使Low Poly风格运用恰当,笔者结合自身的创作实践总结出以下经验:在场景设计方面,应重点关注作品场景组成要素的设计,多利用几何形态的简化方式；在结构方面则可以适当加入制作者的个性化创意设计；在场景的布线方式上,把握好画面的节奏感,前后景造型比例也需要进行详细的斟酌,让一切貌似无序之中充满了节奏和韵律。在建模的时候,追求简化的同时还需注意画面中单独个体模型面与面之间凹凸转折的关系,处理好模型的明暗交接面,这两方面也是Low Poly风格中较为重要的两点。在场景的色彩表现上,Low Poly风格讲究物体固有色彩的干净,较少追求复杂的纹理,因此在使用色彩饱和度时一定需要谨慎,饱和度层级越高,画面的重点亦将变得无处可寻。在灯光技术上,恰当的光影运用有助于画面更加和谐,帮助产生较强的带入感。灯光处理需谨慎,充分利用反射、折射、散射的效果,主光源、辅光源、环境光均需加以反复调节参数,还要额外关注间接光照,即物体本身反弹的光带给环境的影响。如果忽略这些因素,画面将无法营造出梦幻般的视觉感,作品就显得过于简单,缺乏丰富的层次感,以上因素都需要创作者在制作过程加以考虑。
4 总结
动画美术设计风格化是当下动画发展的趋势,数字艺术不断追求写实性、个性化美术风格的运用,使得动画设计的趣味性和审美情趣有更多地提升,设计师可以从追求写实的过程中解放出来,尝试更多的可能性。文章研究Low Poly风格的设计制作过程,并总结Low Poly风格动画特点和研究方法,通过对比分析该种设计风格的优点,突出Low Poly风格带给大众不一样的体验。此设计风格的重现让艺术家意识到三维作品也需要艺术设计、风格化的处理。在三维风格越来越多样化的今天,相信未来会有更多优秀的Low Poly影视风格作品不断呈现。
