百集3D动画片《精灵世纪》制作揭密

大型三维动画巨片《精灵世纪》，是龙马世纪国际文化有限公司在2006年推出的一部重要作品，现在已经制作完成第二部52集，在全国300多家电视台放映，获得了良好的反响。

本片以寓教于乐的方式，通过精灵小王子卡卡的冒险故事，向小观众们讲述成长的道理。以充满想象力的为平台，借助充满戏剧性的曲折冒险故事，通过形象各异，千姿百态的人物充分调动小朋友的想象力和创造力。在带领小朋友走进神奇的魔幻世界的同时，又将诚信的重要；亲情的温暖；友谊的可贵，团结的力量等道理潜移默化的传达给小观众。令小朋友在身临其境的融入精彩的冒险故事的同时，愉快地领悟到成长中所必需的人生哲理。 三维软件的新技术，新功能在实现我们创意的过程中起到了很大的作用。下面我就结合我们的项目说一下我们动画片三维制作的生产中遇到的一些难点以及解决方法，很高兴能有机会跟国内CG界的精英们一起学习和交流三维动画的制作经验。希望我们摸索出来的制作经验对大家有所帮助。
首先说一下我们的制作流程，我们有一套世界一流的嵌套式制作流程，具备任何作坊式的生产方式所没有的大规模生产的能力。国内很多动漫工场的动漫制作不是流水线，而是一人身兼数职，责任不明，出了问题不能快速弥补和解决。而《精灵世纪》的三维动画生产采用的是科学、先进的嵌套式流程。每个小组都有专门的人负责各个不同的任务，分工细致、工作明确。一旦出现问题，能马上提出解决方案。这一流程保证了龙马的工作团队可以尽可能地发挥最大效率，保证动画制作的前、中、后期的无缝交互。这种管理模式只适用于高水品、高素质的技术团队，一般公司难以复制。
一.剧本(Script)：顾名思义，这是一剧之本，非常重要，我们在前期花了四年时间去策划这个项目，最终把想法变为作品的第一步就是剧本。
二．造型设计
1.角色设计(CH-Design)：一个动画造型的构思应该开始于剧本中对角色的描述，研究剧本，深入体会和理解剧本中对这个角色的理解和刻画，归纳和总结这个角色的性格特征。下图的诺亚是设计了一百多个版本最后才确定的。


2.场景设计（BG-Design）：场景在动画片里的设计难度比角色还要大，很多场景需要反复使用，如果灯座大盘动画的时候发现设计不合理再去改动那会是一件很痛苦的事。


三．配音（Voice）：动画片的配音比较靠前，有了对白就可以配音了，专业的演员配音会更生动，也会给表演以参考。后续的动画环节根据配好的声音来掌握时间并且去对口型。

四．故事板（Storyboard）：对剧本的理解每个人都不一样，要让上百人的团队一起协同制作，画好故事板是让大家理解导演和编剧意图的最好方法，这一步需要反复推敲，确定每一个镜头，以避免中期制作过程中的反复修改。

五．模型（Modeling）：根据设计图制作出角色，这是创造生命的过程，需要你对人体结构非常了解。场景的制作尤其有难度，很多场景很复杂，如何能让场景看起来复杂但模型的面数有比较少，一直是个难题。



六．材质（Shading）：在做材质的时候，必须对色彩，光，摄影，照明等等艺术、理论方面的有充分的了解和认识，这些是提高自己本身素质所必须的，它能更好的体现在制作中。



七．设置（Setup）：三维制作的角色只是一层表皮，通过骨架结构去控制皮肤然后加入控制器就可以对角色进行控制。设置在个人创作中经常是一个被忽视的环节，在《精灵世纪》这样大规模的生产中设置是一个非常重要的环节。设置不仅仅只是创建骨骼和模型Skin这么简单，设置还可以帮助其它环节发现和解决问题。设置做的完善可以为流程节约相当可观的时间。



八．动画预演（Layout）：LAYOUT这个环节的工作有些象摄影师，他将导演的意图做成一个个的三维画面，他要安排镜头画面中演员的调度、影片的节奏把握以及特效的方式和时间，正因如此LAYOUT在整个流程中起着承上启下的重要作用。



九．动画（Animation）：动画是真正赋予角色生命的一步，好的动画师无异于一个优秀的演员，甚至比演员还厉害，因为片子里不仅出现人物还有动物，怪兽等等不同类型的角色，这些角色都画师活灵活现的去演绎出来。



十．灯光（Lighting）：白天，晚上，恐怖，欢快，各种各样不同的故事情节都需要有不同的环境氛围来衬托。灯光的制作需要对摄影有所了解。根据故事板，氛围图及导演的要求进行灯光制作。



十一。特效（FX）特效就是我们所说的一些自然和非自然现象，其中包括我们生活中常见的烟、云、雨、雾、水、火和衣料头发的模拟等，还包括一些不属于我们生活中的，根据人们的想象创造出来的具有科幻色彩的的一些现象，比如：魔法。在片子当中有了这些效果的渲染和衬托，会使人们的视觉有着强烈的冲击力，会让画面更加丰富，更加绚丽。特效在片子可以说是起到了画龙点睛的作用。



十二。合成（Composite）：灯光和特效制作好的图片都是分层的，需要到后期部门去合成，把各种分层的图片和在一起并调节颜色增加一些特效，最后生成每一个镜头的画面。



十三。剪辑（Edit）：动画片的剪辑跟实拍片不一样，实拍片一般的拍片比是3：1（拍3个小时剪辑出一个小时）甚至更高，像姜文那样“烧胶片”的导演可能会达到10：1。动画片可不这么浪费，它的拍片比基本上是1：1，在故事板阶段就对镜头做好调整了。因此动画片的剪辑也就相对简单得多，基本上只需要对个别镜头的位置和长短进行调整就可以了。


大型三维动画巨片《精灵世纪》，是龙马世纪国际文化有限公司在2006年推出的一部重要作品，现在已经制作完成第二部52集，在全国300多家电视台放映，获得了良好的反响。
十四。音乐，音效（Sound，Music）：成片制作完成后，拿到这里根据情节加入背景音乐，用以渲染片子的气氛。然后把片子中的爆炸声、脚步声、打斗声等音效加入，增加真实感。声音在一部动画片里的重要性至少占50%左右，这一步非常重要。


以下是我们在制作过程中遇到的一些问题，通过不懈的努力我们找到了相应的解决方法。接下来就把这些问题和方法都公布给大家，如果你在制作过程中也遇到了类似的问题，那你就需要注意了，也许你会从我这里找到答案呢。
一.变形制作

角色变形是我们项目的一个特点，片子里的很多角色都可以变形。这是墨菲奥男爵，是片子中的一个很搞笑的角色，他的原型是一支钢笔，在变形成钢笔后他可以到处飞行。在变形方案设计出来后我们发现在制作时会有两个难点：１．角色的正常运动需要一套标准正常地骨骼设置来操纵角色的运动，而变形就必须要使用一套特殊的骨骼来控制其变形的过程，另外角色还必须要能从从正常的动作运动过程直接进行形态转换，这无疑是对角色的设置提出了一个挑战。２．为了造型的美感，人形角色必须符合人体的结构美和变形后的钢笔造型又必须要能够是一个完整的钢笔造型，所以两套模型并不完全一致，在变形过程中是两套模型互相融合也是一个难题。

解决方案：为解决第一个难点，我们设置出三套骨骼来完成角色动作上的形变。一套是原有角色设置用于正常动画，第二套是变形骨骼，整体变形过程有此套骨骼完成，第三套是模型过渡骨骼使模型变换过程有柔和过渡。三套骨骼通过Set drivenKey来驱动，并制作专用的变形控制器分别控制胳膊、腿、身体等的变形过程，以便动画师可以灵活控制变形过程。第二个难点在刚开始制作前一直想不到什么很好的解决方法，后来无意间聊到制作表情是常用的blendshape方法，使大家茅塞顿开，这是解决形状上变化最佳方法，不但简单而且有效。把变形前后的模型通过blendshape结合到一起，并且通过Set drivenKey来驱动，连接到变形控制器上，这样一来动画师只需要简单操作控制器上的几个属性就可以完成整个的变形过程了。
二.群组动画
在大型战争场面，城市中大量的群众，角斗场中的大量观众，这些数以万计的角色，是我们遇到的另一个难点。因为角色数量太多无法控制，而且工作量巨大，群组动画一直是三维动画中的一个难点。如何解决这个问题也是我们面临的一个重大问题，他是片子质量的一个重要指标。针对这个难题我们间就了两套解决方案。
1.动作循环物体替代法：
这种方法虽然也叫替代，但不是我们所理解的粒子替代，实际上这种方法和粒子替代的原理是很相似的。①首先我们需要制作群组动画需要的角色，一般有7-8种就可以了，他们有不同的服饰拿着不同的道具，在场景中随机分布后就会有很壮观的效果。②接下来做好每种角色的动作循环，如：拿着枪奔跑、挥动旗帜，边跑边呐喊 ……③在场景中用笔刷布置大量定位器，并用表达式驱动这些定位器按照我们的需要进行移动，每一个定位器控制一个角色的运动轨迹。④将角色导入进来，用我们调整好动作的定位器去约束每一个角色的最顶层控制器，这样物体即保持自己本身的动作还同时会跟随定位器的运动路线，以达到我们所需要的群组效果。⑤因为是利用的运动循环，所以每类角色的运动是完全一样的，通过程序打乱角色的运动顺序，这样看上去就会比较自然了。⑥因为群组角色数量巨大，所以不能直接渲染，需要把角色按照数量分成很多层，最后在后期软件中合成。这种方法控制比较灵活，既可以生成大量群体画面又可以单独去控制每个角色。缺点是系统资源占用量比较大，操作及渲染所费时间都比较多，因此我们有了第二种方法。

2.贴片制作法：
这种方法主要在镜头角度相对比较固定的情况下使用。它的原理很简单，我们只需要最终画面出现的效果是我们需要的“千军万马”就可以了，并不需要镜头前出现的每个的角色都是一个真实的三维模型，我们采用面片贴图来替代角色。具体操作是这样的，①将制作好动画循环的角色分别渲染出Color层和Normalmap层的序列帧②把这两层图片以贴图方式赋予一个简单的面片，利用Normalmap记录的模型表面法线信息使面片可以受灯光影响。③在场景中摆放好所需的面片，每个角色一个面片（上万的角色也只需要上万个面片，这比一个三维的角色所需的面片还要少）④打好灯光并渲染出图片。使用这种方法的优点：1.节省系统资源，可以制作出大量群组。2.贴出来的图片在normalMap贴图的控制下，物体的高光可以受到灯光的影响，效果很好，不死板。

三．工具开发
1.表情制作 三维动画片里面的角色不光有夸张的动作，也要有丰富的表情，角色的喜怒哀乐，一颦一笑都要通过表情来传递给观众。而龙马通过对人物表情的深入研究，结合三维动画的表现特点，将比较有代表性的表情总结出来做成一套角色表情库，角色的大部分表情都可以从这套表情库中组合出来，并基于这套表情库开发了角色表情控制系统Super Face Gen，这套系统能够帮助动画师以最人性化的方式调节生成角色的表情动画，大幅提升工作效率几十倍；。

SuperFace使用界面
2．口型制作
在一部大型长篇动画片里为角色制作口型是一项很大的工作量，根据声音调节口形属性费时费力，而且不准确，国外有插件但不适合中文。为了解决这个问题，我们开发了SpeechWork（对话口型生成器 汉字口型版）插件，它是第一个在Maya软件中专门支持中文汉语口型的动画生成系统。这是一套由全新理念和工作思路来进行口型动画创作的优秀程序插件。它的完整工作流程是通过曲线、声音音轨和汉语拼音文本来生成口型动画。适用于各种不同精度的角色动画中角色语言对白部分的大规模批量生产。经过多次严格测试确认：在以Maya为平台的三维动画角色对话口型的创作和大规模生产中可提高工作效率为80至200倍。

SpeechWork使用界面
3.Seeder 自动提交渲染工具
在长篇三维动画的生产制作过程中，有一个非常重要的步骤就是渲染，这个步骤是三维动画制作所独有的，传统的二维动画只需要在前面环节做好的线稿进行上色就可以把最终的效果呈现在观众面前了，而三维动画如果想要把前面环节制作好的东西变成银幕上那一幅幅动人的画面，就需要在一个步骤使用数学计算的方法把三维制作的动画文件转化为观众最终看到的一张张二维图片，这个步骤我们称之为渲染（Rendering）。

一般我们在进行渲染时需要做几步工作，首先要确定当前动画文件的时间长度（也就是设置起始和结束帧）和要渲染的摄像机，。然后为了节省渲染的时间，还需要清除场景中跟渲染无关的物体和节点。最后还要确定渲染出来的文件要存放到什么位置去。这几步工作需要设置的地方很多，而且由于分层渲染的原因每个镜头都要设置好几次，费时费力，还经常会出差错，不是设错了时间就是渲错了摄像机，再严重点儿如果输出路径没设置好的话渲完以后图片在那儿可能都找不到。
为了解决这些问题，我们根据实际生产需要，使用Maya内置的脚本语言（MEL）并结合渲染管理软件Muster开发出了一套全自动的渲染提交管理工具“seeder”。有了它前面提到的那些繁琐工作现在只需轻点一下鼠标即可完成，大大的节省了工作时间，避免了人为出错，强有力的保障了项目的按时完工。
Seeder 功能特点：
1. 自动优化场景文件，删除无用的垃圾节点，改变贴图质量级别，以提高渲染速度。
2. 自动设置当前要渲染的摄像机以及时间设置，渲染质量设置，图片尺寸设置，不用人工干预，完全避免出现人为错误。
3. 按规范设置好输出文件名和输出路径，最终渲染出来的图片文件完全按照：项目名称=〉集号=〉镜头号=〉分层目录=〉最终文件, 这样的目录结构存放，清楚明了。
4.Image To Shake 自动合成工具
在三维动画生产中所有的动画文件都要在被渲染成为二维图片后首先要进行检查，察看渲染结果是否正确，是否有穿帮和影子闪烁等问题，然后这些图片会被送到后期环节进行合成，较色和添加二维特效等处理。但是对于一部大型的三维动画片来说，渲染出来的图片数量会达到百万个，这些海量图片的合理存放和检查都将是非常繁琐的工作。合理存放的问题我们已经通过前面所介绍的seeder这个工具给解决了，渲染图片的名字和存放都是严格的按照制作规范进行的。那么有没有办法能够方便的对这些百万数量的图片进行检查呢？
基于上面的需求，我们开发了Image To Shake 这个自动合成工具，它可以把不同镜头并且是分层的渲染图片自动的合成起来，并生成动态视频文件，检查渲染的人员只需查看这些视频文件就可以了。而且工具生成的shk脚本文件可以直接传给后期的人员使用，到时只要打开相应镜头的shk脚本文件，这个镜头里需要用到的图片素材（包括合层和输出节点）都已经调用完毕，完全不用再到各个目录下面翻找图片文件调用了，剩下要做的只是添加较色或效果节点，然后直接输出最终视频文件即可。

功能介绍图
以上我简单讲了我们使用三维技术创作动画片时遇到的一些问题，以及如何解决各种难题的一些方法，限于篇幅不能详细叙述，如果有什么说的不到位的地方还望大家批评指正。
如今在强大的三维动画技术的支持下，我们可以天马行空的发挥自己想象力，实现我们的创意。随着国家对于动漫产业的大力扶持，我们可以预见国内动漫产业的春天到了，动漫行业将迎来历史性的机遇，每一个身在其中的动画从业者都能深深地感受到动漫产业的飞速发展。希望中国的动漫产业能早日腾飞，我们愿意为此做出努力！