极简风格三维动画灯光和渲染的实践探索

论文总字数：6404字

摘 要

本文主要是探寻出具有极简风格的三维动画灯光和渲染的设计。

动画灯光和渲染的设计，不是一种简单的灯光的设置，而是结合背景剧情，根据剧情，场景的不同以及创作者的想法构建出符合创作者意图的灯光。结合大学四年的动画学习，我们选择了三维动画短片的制作，本组动画短片的创作初衷来源于对环境的担忧，灵感来源于近期出现的一些环保类的小电影；短片内容以人类逐渐破坏生态环境的过程为元素组合成一个具有视觉感的动画短片。

本人在短片创作中承担的工作是从分镜、建立模型、动画调节、灯光渲染、音乐剪辑到后期合成；创作中需要建立大量的模型与动画调节以及大量的渲染可能会给我们带来必不可少的难题。我主要负责灯光以及后期渲染的工作，主要包括灯光的建立以及调设，还有渲染参数的设置，力求渲染出我们想要的动画场景。

关键词：三维动画；灯光和渲染

目录

摘要……………………………………………………………………………………………………………Ⅰ

目录……………………………………………………………………………………………………………Ⅱ

1. 极简三维动画的光影风格………………………………………………………………………………1

1.1三维动画的光影表现形式……………………………………………………………………………1

1.2极简三维动画的光影特点……………………………………………………………………………1

1. 极简三维动画光影和渲染的创作………………………………………………………………………2

2.1极简三维动画光影的影响元素………………………………………………………………………2

2.1.1模型造型对光影的影响……………………………………………………………………………2

2.1.2模型颜色对光影的影响……………………………………………………………………………2

2.1.3光源形式对光影的影响……………………………………………………………………………2

2.2镜头灯光的组合效果…………………………………………………………………………………2

第三章 毕业设计短片《人类的“进步”》中动画和渲染的设定和创作……………………………………4

3.1毕业设计短片《人类的“进步”》动画中对光影的影响因素……………………………………4

3.1.1《人类的“进步”》中模型造型对光影的影响……………………………………………………4

3.1.2《人类的“进步”》中模型颜色对光影的影响……………………………………………………5

3.1.3《人类的“进步”》中光源形式对光影的影响……………………………………………………6

3.2毕业设计短片《人类的“进步”》中渲染的设定与合成…………………………………………7

3.2.1短片《人类的“进步”》中渲染的设定………………………………………………7

3.2.2短片《人类的“进步”》的合成………………………………………………………………7

1. 光影风格体现极简三维动画的艺术感………………………………………………………………8

致谢………………………………………………………………………………………………………………9文献综述………………………………………………………………………………………………………10

第一章 极简三维动画的光影风格

1.1三维动画的光影表现形式

光是人类接触世界、认知世界以及感知世界的前提，光的存在就一定有影子的存在。在动画中，光影也是不可或缺的。三维动画影片的光影风格与生活中的光影并不相同，而是根据创作者由动画的剧情发展以及变化而设计出的符合剧情，能够揭示主题并渲染环境氛围的光影风格。有的动画强调自然，柔和，也有的动画则强调明暗对比、远近焦分别，根据设计者的情感等因素，通过改变光线的冷暖、色相、强度的细节来表现风格的不同。

光影表现，在动画发展历史中属于早期艺术，不仅是明确动画电影给观众带来视觉风格的重要因素，也是动画电影中重要的叙事手段。通常被称为“光影造型”。光与影的互相配合丰富了动画电影的表现力，光影作为造型语言表达的重要手段之一，吸引了更多动画创作者的青睐。但在动画电影中的光线的作用，光影往往不仅仅只是对画面效果的辅助或者一个简单的场景。动画电影的氛围感其实就是指观影观众在看到动画电影的画面后，因为光影表现的设计而在心理上产生一种特别的情绪，这也是动画影片吸引观众的一大亮点。

1.2极简三维动画的光影特点

极简三维动画设计风格特点是低细节，经常配以柔光效果。极简三维动画在建模阶段使用的多边形较少，更注重渲染，而不像以往的三维动画更注重柔化多边形。打造一种封闭、冷硬的效果，利用色块拼接和颜色堆砌，配合柔和的光影，呈现给人视觉上的碰撞，矛盾又统一，带给人视觉上的冲击力和舒适度。

第二章 极简三维动画光影和渲染的创作

2.1极简三维动画光影的影响元素

2.1.1模型造型对光影的影响

对于三维动画电影来说，模型造型是一部动画短片的前提，模型的造型也都不相同。然而模型造型的不同，也对光影效果有着不同的影响。例如一个球形的模型，当灯光照射时，它的造型是柔和的，导致光影效果都很柔和，形成了渐变；而当极简模型变成了多边形时，从整体表现它的光影效果缺少过渡，变化不足。

2.1.2模型颜色对光影的影响

颜色和光影之间相辅相成，互相影响。颜色凸显了光影的完美效果，光影效果影响着颜色的“独一无二”。设计者要根据剧情明确动画整体的色彩基调，根据不同的空间效果，确定不同的基调。 欧美风格的动画在渲染场景方面的表现时，非常注重在画面的色彩、光线以及线条的综合运用所能带来的感染力。颜色的冷暖色调不同，造成的光影效果也会不同，同时影片的感染力也会不同。而和一般的动画相比，极简动画风格主要是多边形造型，缺少过渡，光影变化不足，所以一般的颜色风格类似装饰画风格，颜色亮丽、鲜艳。所以一般的极简三维动画的画面都是纯色填充，颜色亮丽，充满活泼与张力。

2.1.3光源形式对光影的影响

动画片中的光影的来源主要分为2个部分，有人造光以及自然光。自然光照时间不同，天气不同，光线照射角度不同，反映了不同的程度和不同形态下的光的形成，设计师可以更自由地，主观和想象的创造的人造光。

Maya里灯光类型有很多种类，分为点光源、平行光源、聚光灯、区域光、环境光和体积光。每一个光源都具有不同特点的功能，不同类型的光源也使动画创作者在创建一个三维虚拟世界的光源时，可以根据对光源的了解而更加理性的分析光源和光源效果等一系列问题。极简三维动画的光影变化不足，要配以柔光。在制作过程中，需要创作者根据场景、剧情判断需要添加的光源形式。一般应用的是平行光源、区域光、点光源等。

2.2镜头灯光的组合效果

创作一部动画片时，确定了主要剧情之后，就要给整部动画确定主色调（即主光），但是仅有主光是不够的，为了达到更好的画面效果，使画面变得丰富逼真，就需要介入辅助光来达到这些需求。在设置灯光的时候不能产生阴影去破坏场景的整体效果，要注意好辅助光和主光之间的配合。一般情况下，动画电影中主光强于辅助光，用来突出空间层次感。主光是动画制作中的塑性光，即造型的作用主要是依靠它来显示；辅助灯是动画制作的细节，即角色造型的细节是依靠它来显示；背景光是动画的光，即画面的层次感依赖于它的表现。在一般情况下，主要的光位是略高于主体的拍摄前的主题，但也要考虑角色的性格，情节发展和人物之间的关系等。还有种情况，辅助光要强于主光，用来突出角色造型，用逆光来强调角色。

第三章 毕业设计短片《人类的“进步”》中动画和渲染的设定和创作

3.1毕业设计短片《人类的“进步”》动画中对光影的影响因素

3.1.1《人类的“进步”》中模型造型对光影的影响

一般动画短片中模型造型的设定和创作应该以目标受众人群为依据，然而现在动画片并不只是小孩子的专属，所以这部短片并没有限制目标人群。这部短片中并没有台词，主要通过角色的动作剧情来表现这部短片的主旨与意义。

动画短片《人类的“进步”》的整体风格偏向极简三维动画，所以在模型造型的时候基本偏向于低多边形，画面效果简单明了，没有复杂的机构和灯光效果。场景中树木的造型遵循了低多边形的原理，参考了很多优秀的Low Poly图片中出现的树木,只是用简单的多边形球造型简单又美观，虽然粗糙抽

象但是直观看来又很明确的可以判断出它的造型。如图（1）图（2）。

图（1）

最终效果很像3D建模初期的样子，用几何体拼凑而成，透过硬朗的块状模型之间的层次感与空间感做出光影和深浅的感觉。

图（2）

3.1.2《人类的“进步”》中模型颜色对光影的影响

在动画中，色彩不仅能丰富画面的视觉效果，提高观赏性的画面，还可以根据色彩的特性通过视觉感知来刺激观众的情感体验。色彩的原理主要有：颜色的明亮与灰暗、色彩的鲜言与灰度和色彩的冷暖。色彩的变化是最有可能反映现场气氛和人物心理的，是最直观的视觉体验和感知。一般来说，在制作动画之初会先定下动画整体的冷暖色调。

在动画短片《人类的“进步”》中，每一个模型的颜色都有着自己的象征意义。在绿色基调的画面中，人物造型颜色为红色，表示人物对周围环境的危险性，与周围环境颜色的对比，富于刺激性，如图（3）。而猩猩的颜色是蓝灰色，蓝色是三原色中最冷，明度最低的色彩。深暗的蓝色让人感到阴沉和

冷酷，象征着这个角色的注定悲惨的结局。然而通过光影风格和色彩风格的互相融合 ，场景画面也会呈现出不同的画面风格。所有的颜色都会受光线的影响，不管光线是来自太阳光还是日常灯具，光线都可以用色温来描述。有光的存在就有影子，光中又有颜色的存在，即是色温。场景中存在各种各样的物体，形成多样的颜色，在制作过程中为了进一步烘托出作者的意图我们需要调设出更能表现这些基调色和重点色的光影。

（图3）

3.1.3《人类的“进步”》中光源形式对光影的影响

从光源的方向，一般可以分为直射光、侧光、逆光、顶光。直射光，顾名思义，就是直接从物体的正面照射，所被照射的角色或对象可以直接而完全的被照亮，这种光是动画电影中最常用的光线方向之一。如果直射光的光线太强，会使被照物变扁平，没有立体感；而我们为了增加物体的立体感，通常会将物体的侧面和背面的填充侧光和逆光。如果只有侧光或逆光来照亮一个物体时，通常具有其特殊的目的，而逆光，则是为了突出角色或物体的轮廓，顶光是类似于太阳可用于对人物或物体的照射，强调人物或物体的运动、位置等。因此，只有在充分理解了光和影的基本特性后，创作者才能在制作过程中充分考虑这一因素，正确把握和使用光影，给动画人物、对象、场景等方面给予更多的空间来表达，并使其展现给观众的画面效果比一般情况下更惊人的对比效果的光和阴影。

在动画短片《人类的“进步”》中，我们主要运用的灯光就是物理天光，能够十分快速的模拟出现实环境中阳光的位置与周围环境色的关系。但是默认的灯光属性光线太强，渲染出的效果图太亮，所以我们调低灯光强度，我们动画的整体基调是暖色调，所以我把灯光调成了偏黄色，渲染效果如图（4）。

图（4）

3.2毕业设计短片《人类的“进步”》中渲染的设定与合成

3.2.1短片《人类的“进步”》中渲染的设定

渲染指的是根据场景设定，赋予物体的材质和纹理和照明，而绘画出的一个完整的图片或一个动画。在最中渲染之前，我们需要时刻渲染一帧的画面来观察我们赋予物体的材质、贴图、灯光等是否达到了自己创作的标准，是否需要再进行进一步的调整。

本片运用的渲染器是Mental ray，可以方便的实现透明、反射、运动模糊和全局光等功能，可以产生高质量的电影级效果。在最中渲染之前，我们对材质球等进行了很多调整，发现我们赋予物体材质球的颜色和我们得到的最终效果颜色并不一致，这和物体参数，灯光等等都有很大原因。后来我们给材质球添加了Gamma校正工具，得到的渲染效果与我们预期的相差不远。为了达到更好的效果，我们还进行了分层渲染，用以在后期中进行更好的较色来达到更完美的画面效果。

3.2.2短片《人类的“进步”》的合成

《人类的“进步”》的后期合成是在软件AE中进行的，在Maya中渲染出的Tga序列在光影上还有很多不足，需要在AE中进行进一步较色与调整。运用AE中较色软件进行较色，确定整体色调风格，再通过调节色相饱和度选项进行细节的调整，对个别场面进行弱化或强调，达成完美的画面风格。

第四章 光影风格体现极简三维动画的艺术感

在一部动画电影，光影是提高风格的点睛之笔灵魂的对象，可以将影片渲染和氛围完美地传达给观众，与观众产生共鸣。没有光的连接，再细腻，真正的风景是不可能呈现的审美。因此，精彩的表演造型是客观的还是主观的，在画面的构图和景物的变化中寻求两者之间的平衡，让观众可以看到电影画面中光影的存在，通过观众的视觉从而让他们的心理产生与创作者情感上的共鸣，从而达到动画电影渲染的目的。根据光影在动画电影中的重要性和光影的重要性，我们要特别注意灯光设计，动画电影中永远不是一个简单的复制品，而是设计师需要根据情节的变化而精心设计出来的主题，渲染主题艺术的灯光设计。

致谢

经过近半年的筹备与制作，我们的毕业设计短片终于要完成。我要感谢小组成员之间的互相帮助，还要感谢指导老师以及专业老师对我们的指导以及鼓励，还要感谢学校对我们的教育。最后，我还要感谢毕业设计期间父母的理解和支持，给了我巨大的力量，圆满了我充满甜蜜回忆的大学生活。

最后，感谢我的母校，四年来为我提供了良好的生活和学习环境，在学校的精心培养下，我才能够顺利地完成学业，提高自身的素质、修养和能力，为社会做贡献打下基础。

参考文献

[1]程君.光影表现[J].CG开发杂志，2002.

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