吳佩卡通角色皮膚材質(zhì)在三維動畫中的應(yīng)用

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)） 題 目：卡通角色皮膚材質(zhì)在三維動畫中的應(yīng)用姓 名： 學(xué) 院： 動漫與傳媒學(xué)院 專 業(yè)： 動畫 班 級： 2010級02班 學(xué) 號： 20106120 指導(dǎo)教師： 詹菁 2014年06月10日卡通角色皮膚材質(zhì)在三維動畫中的應(yīng)用 C9回家動畫電影材質(zhì)技術(shù)的闡述【摘要】在三維動畫電影中，主角在整部電影中擔(dān)當(dāng)?shù)氖恰笆装l(fā)整容”，人物的皮膚質(zhì)感更是重中之重。當(dāng)前期設(shè)定完成后，我們材質(zhì)燈光組從模型組拿到模型進(jìn)行人物的材質(zhì)制作。我們材質(zhì)燈光環(huán)節(jié)需要為在電影中出現(xiàn)的角色形象而“買單”，為人物效果而“負(fù)責(zé)”。根據(jù)前期劇本的創(chuàng)作要求和二維前期設(shè)定的風(fēng)格要求，制作成三維卡通效果，材

2、質(zhì)制作的效果直接影響影片畫面感覺。觀眾們的需要的是畫面對他們的第一感覺和劇本的合理性。三維卡通材質(zhì)的創(chuàng)作，需根據(jù)前期設(shè)定的要求及角色的特點(diǎn)來完成最根本和最重要的組成部分。為了達(dá)到動畫電影品牌的塑造，在創(chuàng)作過程中，要嚴(yán)格遵循畫面風(fēng)格和畫面效果來制作三維卡通角色的材質(zhì)。同時(shí)，在規(guī)律中尋找創(chuàng)新和突破點(diǎn)，提高制作效率。在三維卡通動畫電影中，卡通皮膚材質(zhì)是離不開熒幕的，始終是貫穿整部影片?？ㄍㄆつw材質(zhì)對畫面的效果完全可以影響一部影片的質(zhì)量，是一部三維動畫電影的核心部分?！娟P(guān)鍵詞】 三維動畫 畫面效果 卡通角色皮膚材質(zhì) 制作效率一、前言 一部好的三維動畫電影中，不管是二維動畫還是三維動畫，都在追求畫面上的

3、完美。1設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬三維世界中創(chuàng)建角色，使得角色能夠像真人一樣活動，并賦予豐富的表情，創(chuàng)建燈光系統(tǒng)，使得畫面如同真實(shí)效果，并傳達(dá)給觀眾們思想和感情。 C9回家講述的是美麗的海濱城市，單親家庭男孩杜球，無意中救下因所乘飛船機(jī)械故障而流落在地球上外星男孩C9。在他們幫助下，粉碎了黑心老板的驚天陰謀，保護(hù)了人類和地球的和平。最終，C9實(shí)現(xiàn)了回家的愿望。2本人有幸參與C9回家動畫電影的學(xué)習(xí)和制作，對制作過程中所產(chǎn)生的問題和解決方案進(jìn)行分析建議和改善。三維皮膚材質(zhì)我們俗稱3S材質(zhì)，本文即從三維動畫制作皮膚的材質(zhì)貼圖流程入手，深入探討三維卡通皮膚材質(zhì)在3D動畫流程中的應(yīng)用。2、 正文(一) 卡通皮膚材

4、質(zhì)對畫面視覺效果的影響和重要性 在三維動畫電影中，卡通皮膚材質(zhì)是離不開熒幕的，始終是貫穿整部影片?？ㄍㄆつw材質(zhì)對畫面的效果完全可以影響一部影片的質(zhì)量，是一部三維動畫電影舉重輕重的部分。通常會把人體這種材質(zhì)叫做次表面散射簡稱3S材質(zhì)，是光射入非金屬材質(zhì)后在內(nèi)部發(fā)生散射，最后射出物體并進(jìn)入視野中產(chǎn)生的現(xiàn)象，是指光從表面進(jìn)入物體經(jīng)過內(nèi)部散射，然后又通過物體表面的其他頂點(diǎn)出射的傳遞過程。3在鄭和1405：魔海尋蹤這部動畫電影中，主人公鄭和從畫面效果來說，人物模型具有特色，而且顏色搭配很好。但是，皮膚質(zhì)感略稍微些欠佳（圖1-1）。單單以模型作主，貼圖和材質(zhì)為輔，使得人物稍有些僵硬，缺少質(zhì)感，以前的方法來

5、制作卡通人物皮膚效果單一，沒有 圖片1-1 立體感，原因是使用基本材質(zhì)球blinn球，單單依靠基本顏色貼圖和高光顏色貼圖只依賴基本材質(zhì)球的屬性難以表現(xiàn)出真實(shí)人物皮膚的材質(zhì)和質(zhì)感，而且缺乏可控制性，分層時(shí)不能分出人物質(zhì)感的層。這樣使得人物在電影中缺乏生動性。然而在動畫電影昆塔中，如（圖1-2），卡通角色的人物設(shè)定和材質(zhì)的制作可謂是深刻及生動，充分利用前期設(shè)定的優(yōu)勢，打造出可愛的萌系角色。這部三維動畫影片中，把人物設(shè)計(jì)成以達(dá)到萌和可愛的形象為主。在材質(zhì)貼圖這一環(huán)節(jié)，可以觀察出來，人物皮膚質(zhì)感非常明顯，經(jīng)過多次觀察，可以發(fā)現(xiàn)皮膚的處理，略微有些過度，他們將散射值調(diào)節(jié)的過高，導(dǎo)致角色看起來會像蠟，玩偶

6、或是橡皮。在3s材質(zhì)的應(yīng)用方面，需要謹(jǐn)慎使用它的屬性，盡可能完善到自己想要的效果。 圖片1-2 在C9回家動畫電影樣片制作效果中可以發(fā)現(xiàn)，人物在影片中的效果更加的逼真，既不缺乏人物質(zhì)感也不會過度，從而達(dá)到所謂的“肉感”。（圖1-3）在畫面效果上是更勝一籌，趨向于真實(shí)的人物皮膚質(zhì)感，特別是次表面散射效果的表現(xiàn)，完美表現(xiàn)人物皮膚材質(zhì)和質(zhì)感，也是三維動畫電影中不可或缺的效果之一。C9回家中創(chuàng)作卡通人物皮膚使用的是misss_fast_shader_x_passes材質(zhì)球。misss_fast_sha 圖片1-3der_x_passes是Maya中自帶的Mental Ray材質(zhì)球，主要以模擬真實(shí)人體質(zhì)

7、感，能夠很好的在貼圖上可以對基本材質(zhì)球?qū)傩赃M(jìn)行添加修改，貼圖對材質(zhì)球的控制性強(qiáng)，而且可以根據(jù)后期組的要求對人物皮膚進(jìn)行分層渲染，能使畫面效果更上一層樓。（二）卡通皮膚材質(zhì)貼圖的制作難度及應(yīng)用 以前我們所制作人物的貼圖中只涉及到人物的表面顏色貼圖和高光貼圖，需要根據(jù)人物的性格，年齡和特點(diǎn)來繪制，對貼圖的質(zhì)量和精細(xì)度要求都很高。而現(xiàn)在，我們經(jīng)過改善使用的貼圖又新添加了兩項(xiàng)，分別是Front SSS Color(淺層貼圖)和背光貼圖（Back sss color）。 繪制皮膚基礎(chǔ)顏色貼圖，制作之前需要對角皮膚進(jìn)行烘焙AO（Ambient Occlusion）貼圖來輔助貼圖的繪制。在調(diào)整了明暗關(guān)系后要

8、對亮部和暗部做一些色彩傾向。例如，鼻子，耳朵，腮紅和嘴巴。然后大致的可以去繪制一些大概的紋理，需要的是去感受畫的紋理好不好看，這個(gè)步驟，疊加一層淡淡的雜質(zhì)，像皮膚表面的紋理，并不是效果需要這個(gè)東西，而是疊加了之后，就會有很多不同對比度的黑白灰，繪制起來就方便很多。然后可以舉行深切描繪，按照本身的想法去畫。深入刻畫時(shí)，需要注意色彩的變化，虛實(shí)的結(jié)合，這個(gè)很重要，畫的時(shí)候要分清楚虛實(shí)和主次關(guān)系。在刻畫的同時(shí)，兼顧其對比度和色彩的變化。得到皮膚的基本顏色后，其次是制作表皮顏色（Front sss color）基于皮膚淺層，制作是降低其飽和度，增加其對比度，類似于一張沒有血色的皮膚貼圖，俗稱表皮顏色貼

9、圖。制作真皮顏色（Back sss color）時(shí)，基于的原理是真實(shí)人的皮膚材質(zhì)是有“透光性”，就像在夜晚用手電筒去照射自己的手背，會感覺光會透過來，現(xiàn)實(shí)生活中耳朵，鼻子和手掌是人身體較薄的一部分，所以光會“透”過來的多一些。所以在繪制真皮貼圖中，鼻子和耳朵以及手掌，會比其他地方紅很多，刻畫的時(shí)候需要畫的紅一些。在三維動畫制作過程中，我們都了解，每個(gè)環(huán)節(jié)都和上下兩個(gè)環(huán)節(jié)息息相關(guān)，密不可分。所以對上下兩個(gè)環(huán)節(jié)的影響也是致命，因?yàn)樯舷碌沫h(huán)節(jié)是不可逆轉(zhuǎn)的。比如，在動畫組發(fā)現(xiàn)了模型的問題，那么這個(gè)問題就涉及到了模型組，材質(zhì)燈光組，和動畫組。模型組，需要去修改模型，材質(zhì)燈光組需要重新展UV和繪制貼圖。會

10、嚴(yán)重影響整個(gè)環(huán)節(jié)的操作和耗費(fèi)時(shí)間和精力。所以在繪制貼圖前就要做好充分的準(zhǔn)備工作，為了避免繪制貼圖前準(zhǔn)備工作不足，沒有足夠的資料參考。需要參考一些影片或者參考模型環(huán)節(jié)的參考圖。由于設(shè)定上的不足產(chǎn)生的問題在很多環(huán)節(jié)都比較顯著，所以在展開制作之前一定要做好溝通和提高個(gè)人意識。將個(gè)人創(chuàng)作思維和整體思想相結(jié)合，提高自己的藝術(shù)層面，以效果為最終目的。在繪制貼圖時(shí)，如果PSD文件不規(guī)范，貼圖命名不規(guī)范。導(dǎo)致修改貼圖或交接工作時(shí)出現(xiàn)麻煩。在最后渲染環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)，我們通常會出現(xiàn)，丟失貼圖，貼圖位置指定不當(dāng)?shù)纫幌盗袉栴}，需要大量時(shí)間去糾正，在這里我們統(tǒng)一使用相同的命名，提高個(gè)人意識，提高個(gè)人意識和團(tuán)隊(duì)意識，遇到問題

11、要及時(shí)通知和傳達(dá)，能達(dá)到最優(yōu)化，提高個(gè)人素質(zhì)這也是電影制作周期時(shí)間的控制主要因素之一。 圖片2-1在使用3S材質(zhì)渲染分層時(shí)，進(jìn)行分層方式較為復(fù)雜多變，需要將身體的四種顏色元素單獨(dú)提取出來，再將人物的3S材質(zhì)分層四項(xiàng)，基本顏色層、高光顏色層、淺層顏色層和背光顏色層。這四項(xiàng)，分別添加寫入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提取。（三）卡通皮膚材質(zhì)對渲染速度的影響在實(shí)際工作流程的渲染操作中，由于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的不穩(wěn)定，和每臺電腦的性能不同，我們還未能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)渲染。所以，我們還是一直沿用分機(jī)器渲染，分機(jī)器渲染操作較慢，而且渲染速度不穩(wěn)定，不易控制。當(dāng)我們使用blinn材質(zhì)球進(jìn)行渲染時(shí)，blinn基本材質(zhì)球是渲染速度較快的材質(zhì)之一，所

12、以在經(jīng)過多次測試后，觀察到使用misss_fast_shader_x_passes材質(zhì)球參與渲染后，是基本材質(zhì)渲染速度的一倍時(shí)間或是好幾倍時(shí)間。misss_fast_shader_x_passes材質(zhì)球會根據(jù)距離攝像機(jī)位置的遠(yuǎn)近來決定渲染時(shí)間，皮膚材質(zhì)離渲染攝像機(jī)越近，渲染時(shí)間越長，相反，皮膚材質(zhì)的物體離渲染攝像機(jī)越遠(yuǎn)，渲染時(shí)間越短。（四）卡通三維皮膚材質(zhì)的合理搭配和應(yīng)用一部好的動畫電影和效率有著不可分割的聯(lián)系。4我們需要把效果制作好，也需要提升速率。在制作C9回家動畫片樣片過程中，根據(jù)總結(jié)制作時(shí)出現(xiàn)的問題，我們進(jìn)行了較大的改進(jìn)。在樣片制作時(shí)動畫組的反饋，顯示貼圖時(shí)調(diào)節(jié)動作的時(shí)候很卡，經(jīng)過測試

13、，原因是貼圖文件太大，一張貼圖的尺寸是4096*4096，一個(gè)人物平均有十張貼圖，在多人物的場景下，一般電腦可能運(yùn)行起Maya來會比較慢和卡。經(jīng)過多次測試改良之后決定將人物所有的貼圖分為（以杜球?yàn)槔?，將貼圖分為三種，如圖1-4所示。DQ_Animation_Map,DQ_Middle_Map和DQ_Map。前綴名為該角色的拼音縮寫。DQ_Map是杜球的高分辨率原始貼圖，尺寸大小為（4096*4096），在用于一般情況下的景別，主要要求的是畫面質(zhì)量和人物的精度。DQ_Middle_Map是杜球的中級分辨率貼圖，尺寸大小為（2048*2048，配角為1024*1024），適用于景別為中景和遠(yuǎn)景時(shí)

14、的人物貼圖，中景或者遠(yuǎn)景的景別時(shí)，人物出現(xiàn)在遠(yuǎn)景的時(shí)候?qū)N圖的要求不是很高，如果使用大尺寸的貼圖會造成資源浪費(fèi)，增加渲染的時(shí)間而且操作的時(shí)候很卡。屆時(shí)，應(yīng)該用插件指定一下貼圖的文件夾路徑。DQ_Animation_Map是整個(gè)工作流程不參與渲染的文件貼圖，只試用于動畫組，動畫組在調(diào)節(jié)動作時(shí)對貼圖的要求不是很高，只要有顯示貼圖就行，但是對貼圖文件大小有著很高的要求，必須要求占用內(nèi)存小，不能卡屏。這里用的貼圖大小為512*512尺寸，貼圖文件平均大小為800KB，這里也省去所有的高光貼圖和皮膚的淺層貼圖和背光貼圖。根據(jù)效率問題，時(shí)間和畫面上的控制。我們也會把需要渲染的場景中含人物的景別分別分為近景

15、，中景和遠(yuǎn)景這三種。根據(jù)觀察渲染鏡頭，我們判定是使用基本材質(zhì)球還是使用3S材質(zhì)球。近景時(shí)，需要達(dá)到影片的效果，以畫面效果為主。我們會將會使用3S材質(zhì)球misss_fast_shader_x_passes。例如，杜球和杜博士在杜秋客廳內(nèi)交談，近景。為了畫面效果達(dá)到最佳化，這時(shí)候我們會使用3S材質(zhì)球。近景時(shí)是基本材質(zhì)球所替代不了的。中景時(shí)，人物距離渲染攝像機(jī)為中景，但是也需要人物效果為主，我們會使用3S材質(zhì)球，把貼圖全部換成2048*2048尺寸。經(jīng)過測試，畫面效果一致，時(shí)間減少三分之一。遠(yuǎn)景時(shí)，使用blinn材質(zhì)球和貼圖尺寸為512*512的文件進(jìn)行渲染，與原始畫面效果對比一樣，然而時(shí)間上節(jié)省了

16、一半多的時(shí)間。比如，六個(gè)小孩在草地上嬉戲，遠(yuǎn)景。我們使用基本材質(zhì)球來替代，一是省去大量的渲染時(shí)間，二是，畫面效果在遠(yuǎn)景時(shí)兩者材質(zhì)在畫面表達(dá)出來的效果差不多。就像是開車掛檔一樣，不可能每種路況都掛同一個(gè)檔位，會增加油耗，也會影響行車速度。制作影片的效率也一樣，合理搭配，充分利用資源，避免資源浪費(fèi)，以達(dá)到事半功倍的效果，減少動畫片制作成本，達(dá)到最優(yōu)化。三、結(jié)論經(jīng)過對三維動畫角色皮膚的制作與分析，皮膚材質(zhì)是電影中不可或缺的一種重要元素，是決定畫面效果和影片質(zhì)量的關(guān)鍵。我們需要了解到一部三維動畫電影制作的流程規(guī)范，在制作三維動畫角色皮膚材質(zhì)過程中了解到，不僅要有良好的軟件操作水平和色彩感覺，更重要的是有良好的個(gè)人意識以及團(tuán)隊(duì)意識。在使用3S材質(zhì)球時(shí)的渲染速度是普通材質(zhì)球的一倍時(shí)間或更多，但是質(zhì)量和效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通材質(zhì)球。經(jīng)過對資源的管理，和