3D掃描及3D打印技術(shù)在定格動(dòng)畫中的新應(yīng)用

引言

3D掃描、3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，席卷全球,將成為全新的產(chǎn)業(yè)革命。隨著3D掃描、3D打印技術(shù)的成熟發(fā)展，其應(yīng)用也滲透到工作、生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其融入動(dòng)畫藝術(shù)的重要分支之定格動(dòng)畫中，完善了定格動(dòng)畫，把

現(xiàn)代科技和手工藝完美結(jié)合，產(chǎn)生了積極的創(chuàng)新性變革作用。

3D掃描、3D打印技術(shù)及其工作原理

1.13D掃描技術(shù)及其工作原理

3D掃描技術(shù)則是利用三維掃描儀，用來偵測并分析物體及環(huán)境的形狀、構(gòu)造與外觀數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)信息用于三維模型重塑計(jì)算，從而構(gòu)建虛擬的數(shù)字模型(如圖1)而傳統(tǒng)的掃描是掃描平面的對(duì)象，如照片、文本頁面、照相底片等。

圖13D掃描產(chǎn)品外觀圖

3D掃描技術(shù)的工作原理：通過激光器和鏡頭掃描對(duì)象,記錄掃描對(duì)象切面的距離數(shù)據(jù)并組合成一個(gè)三維模型，并在終端設(shè)備中顯示。

1.23D打印技術(shù)及其工作原理

3D打印技術(shù)也稱'快速成形技術(shù)”，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將打印耗材，如金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成立體型，最終將數(shù)字三維模型打印成實(shí)物產(chǎn)品。

收稿日期:2014-04-28

基金項(xiàng)目：基于“課程項(xiàng)目化”改革的包裝設(shè)計(jì)工作室建設(shè)的研究

成果(2012jyxm744)

圖23D打印產(chǎn)品外觀圖

3D打印技術(shù)的工作原理：根據(jù)需求選好打印材料，并將數(shù)字三維模型數(shù)據(jù)輸入到3D打印機(jī)中，設(shè)備會(huì)按照模型數(shù)據(jù)以層層疊加的方式將模型打印成實(shí)物。3D打印機(jī)和2D打印機(jī)的區(qū)別在于多了一個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)噴頭與介質(zhì)之間的移動(dòng)。

3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動(dòng)畫的結(jié)合

3D掃描技術(shù)是3D打印技術(shù)的一個(gè)衍生。因?yàn)橐恍o法構(gòu)建的復(fù)雜物體模型，會(huì)導(dǎo)致3D打印受阻，也會(huì)占用大量的時(shí)間、耗費(fèi)大量的精力。它通過將實(shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字模型，通過軟件編輯就能將復(fù)雜的模型簡單構(gòu)造出來。

定格動(dòng)畫(stop-motionAnimation)與手繪動(dòng)畫、電腦動(dòng)畫共同構(gòu)成了現(xiàn)代動(dòng)畫的三大門類。定格動(dòng)畫是通過逐格地拍攝動(dòng)畫師用模型定位的實(shí)體對(duì)象，一一副畫面拍好后，再由動(dòng)畫師將對(duì)象稍作移動(dòng)，拍下一個(gè)鏡頭，每次只拍攝一幀，使之連續(xù)放映，從而產(chǎn)生仿佛活了一般的鏡頭。手工技術(shù)往往要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，通過不斷的再加工，花費(fèi)大量的時(shí)間才能制作完成。所以傳統(tǒng)定格動(dòng)畫的周期相對(duì)較長，工序復(fù)雜,在空間的轉(zhuǎn)換上顯得力不從心。然而當(dāng)3D掃描、3D打印技術(shù)與定格動(dòng)畫完美結(jié)合，就能彌補(bǔ)其劣勢，突出其優(yōu)勢。在科技快速發(fā)展的今天，運(yùn)用3D掃描、3D打印技術(shù)的精確性和方便性，借助功能強(qiáng)大的各類設(shè)備和軟件，即可達(dá)到理想的效果。首先用3D掃描技術(shù)全方位掃描現(xiàn)實(shí)物體，獲得物體或景物的三維模型、材質(zhì)，同時(shí)捕捉物體的真實(shí)動(dòng)態(tài)，再利用計(jì)算機(jī)軟件加以變化、組合，改造現(xiàn)實(shí)世界中的物體，最后打印出符合情景的動(dòng)畫模型和場景。目前相對(duì)流行的三維軟件設(shè)計(jì)的圖形都可以導(dǎo)入打印設(shè)備進(jìn)行打印，使得原本繁雜的手工工序得到了簡化，如圖3、圖4所示。

發(fā)行放映給觀眾泰合成、印制◎負(fù)片編輯

圖3傳統(tǒng)定格動(dòng)畫工作流程3D打印制作偶\形和布景傳統(tǒng)偶形布景設(shè)計(jì)制作3D掃描制作偶形和布景

圖4偶形布景設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)融入全新的3D采集

及3D打印技術(shù)

定格動(dòng)畫與3D掃描與3D打印技術(shù)的完美結(jié)合，使傳統(tǒng)定格動(dòng)畫得到了升華和完善，既彌補(bǔ)了定格動(dòng)畫制作的復(fù)雜性,也最大限度地保持了其樸實(shí)的逼真性

3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動(dòng)畫帶來的新變革

在現(xiàn)代科技的高速發(fā)展下，3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合定格動(dòng)畫，必將帶來的新變革。

3.1節(jié)約成本，縮繁為減

就傳統(tǒng)定格而言，角色、場景制作越精良，工序就越復(fù)雜，相應(yīng)的制作成也就本越高。而加入3D打印技術(shù)制作，并配合傳統(tǒng)手工藝技術(shù)的定格動(dòng)畫，反而簡化普通人制作產(chǎn)品的流程，縮減了成本。因?yàn)橐揽?D掃描、3D打印技術(shù)的支撐,加上計(jì)算機(jī)軟件的生成，就可以省去損耗素材的成本，創(chuàng)建出本需要很多工序、人力、財(cái)力、物力，形狀各異、復(fù)雜的定格動(dòng)畫的角色、場景。

3.2提高效率，優(yōu)化創(chuàng)作

在定格動(dòng)畫的整體創(chuàng)作中，無一不體現(xiàn)創(chuàng)建符合情節(jié)需要的模型的重要性。傳統(tǒng)定格動(dòng)畫中角色如果在一個(gè)或幾個(gè)場景中出現(xiàn)就需要反復(fù)翻制人偶、場景等素材，期間要經(jīng)過復(fù)雜的手工工序，不斷的再加工，花費(fèi)大量的的時(shí)間才能制作完成。同樣的運(yùn)用3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)的定格動(dòng)畫將數(shù)字精度擴(kuò)展到實(shí)體世界，通過3D掃描儀獲得的計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字模型，在三維軟件中復(fù)制、編輯對(duì)象，進(jìn)行的細(xì)節(jié)調(diào)整和實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建精確的副本或優(yōu)化原件。所以如果能將3D掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)配合使用，就能輕松完成許多小型復(fù)雜物體的制作工作，也不必等待好由工廠生產(chǎn)原型產(chǎn)品的時(shí)間，極大節(jié)約了時(shí)間與精力，提高了工作效率，能夠更好更輕易地構(gòu)建精細(xì)而細(xì)膩的動(dòng)畫角色、動(dòng)畫場景。

3.3完善材質(zhì)，提高真實(shí)感

在定格動(dòng)畫電影制作中，人物造型、道具、角色動(dòng)作甚至是故事情節(jié)設(shè)計(jì)，都離不開對(duì)材料材質(zhì)的選擇，而傳統(tǒng)定格動(dòng)畫材質(zhì)通過攝影機(jī)拍攝卻無法完美呈現(xiàn)，尤其在立體感表現(xiàn)方面欠佳，而運(yùn)用3D掃描技術(shù)對(duì)模型材質(zhì)進(jìn)行掃描后,經(jīng)過數(shù)字修正，再使用多種“印材料”對(duì)角色和場景不同區(qū)域進(jìn)行3D實(shí)物打印，既保留了材料材質(zhì)的原始屬性，修正后又使得材質(zhì)細(xì)節(jié)更加精準(zhǔn)、完美逼真。實(shí)物成型后，再采用逐幀拍攝，將諸多靜態(tài)畫面制作成動(dòng)態(tài)影像，給觀影者營造極佳的影像體驗(yàn)效果，更能有效表達(dá)創(chuàng)作者的創(chuàng)意與智慧。

3.4連接手工藝和科技，豐富效果

眾所周知，傳統(tǒng)定格動(dòng)畫的制偶、制景是以實(shí)物搭建,如泡沫、塑料、沙子、鹽、鋁鐵、玻璃、線團(tuán)、泥、陶、紙、木、竹、塑料，蠟、硅膠、布料等，全片各角色、場景及道具不僅要精細(xì)選材，且要精細(xì)制作，傳統(tǒng)手工制作藝術(shù)形式貫穿于整個(gè)定格動(dòng)畫的創(chuàng)作中。手工技術(shù)源于生活，融合了民間群眾智慧，具有原始樸素的特質(zhì)。80屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳動(dòng)畫短片獎(jiǎng)的定格動(dòng)畫《彼特與狼》，為了呈現(xiàn)影片細(xì)膩逼真的效果,就采用了相當(dāng)純熟的手工技術(shù)，如用白色的駝羊毛來表現(xiàn)老人蓬松的發(fā)須，用半透明的矽和顏料混合制成人物的皮膚，更為了達(dá)到濕潤而有神韻的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻畫細(xì)致的脈絡(luò)紋理。動(dòng)畫師們整合了這些天然的材料使整部影片在真實(shí)與藝術(shù)中找到和諧統(tǒng)一。

在科技快速發(fā)展的今天，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝瓶頸的制約。用3D掃描技術(shù)全方位掃描實(shí)物，獲得景物三維模型及材質(zhì)，同時(shí)捕捉景物的動(dòng)態(tài)參數(shù)，再通過調(diào)節(jié)參數(shù)加以變化、組合，將虛擬景像隨心所欲融入創(chuàng)意思想，最后打印出符合情景的動(dòng)畫模型和場景，而實(shí)現(xiàn)快捷、精準(zhǔn),更加豐富的表現(xiàn)效果，實(shí)現(xiàn)定格動(dòng)畫的多元化發(fā)展，如在定格動(dòng)畫中增強(qiáng)傳統(tǒng)手工藝元素，如借鑒民間藝術(shù)中的皮影、剪紙、木偶等，將豐富定格動(dòng)畫的藝術(shù)表現(xiàn)效果。

4結(jié)語

定格動(dòng)畫擁有經(jīng)久不衰的藝術(shù)魅力，它不僅繼承了傳統(tǒng)技藝，還在不斷完善自身的同時(shí)也不斷汲取各種先進(jìn)技術(shù)的長處。所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮定格動(dòng)畫的優(yōu)勢，革新動(dòng)畫語言,支持動(dòng)畫業(yè)的全新發(fā)展。在動(dòng)畫技術(shù)日新月異，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，與3D掃描、3D打印技術(shù)結(jié)合的定格動(dòng)畫揭開了動(dòng)畫新篇章。

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