關于計算機圖形在電影領域的發展及應用

華騰芳

摘要：現代社會，科學技術發展迅猛，與計算機相關的技術也得到了前所未有的發展。與之相關的計算機圖形技術也成為一個新的發展亮點。近年來，計算機圖形技術在影視動畫中的應用日益普遍。文章結合現階段計算機圖形技術在影視動畫中的應用現狀，對其應用前景和面臨的挑戰做了詳細的分析，并在這個基礎之上，對解決這些挑戰提供了相應的解決措施，以供參考。

關鍵詞：計算機圖形；電影領域；發展；應用

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0185-02

現代社會，科學技術發展迅猛，與計算機相關的技術也得到了前所未有的發展。計算機圖形就是一個很好的例子?？梢哉f，計算機圖形作為信息技術發展的產物，在現代社會的各個方面得到了前所未有的應用。近幾年，隨著人們對于文化需求的不斷加大，電影業的發展如日中天，在電影行業競爭日益激烈的市場環境中，要想得到觀眾的認可，并且取得良好的票房成績，其除了要有良好的故事情節以外，還應該能夠為觀眾提供良好的視覺效果。隨著計算機圖形技術的發展和日漸成熟，其在電影行業的應用得到了廣大觀眾和業內人士的認可。從電影的種類來細分的話，計算機圖形在影視動畫領域方面的應用更加的廣泛。

1 影視動畫方面計算機圖形的應用

眾所周知，影視動畫是通過對多個連續的畫面進行播放的一種影視畫面。從實質上來講，他的原理和大眾的電影以及電視劇都是一樣的，在國際上，我們通常把這種運用計算機技術進行視覺上設計和生產的領域統稱為CG。這種技術最開始在美國誕生，并在隨后的一段時期內，開始向世界各地開始傳播。尤其是1975年開始舉辦的計算機圖形藝術聯合展覽會更是極大推動了這一技術在影視動畫中的應用。截止到目前，CG動畫已經深入到了影視制作的方方面面，僅僅是這項技術，其就給美國的經濟發展帶來了幾千億的社會經濟效益。在美國，CG技術已經形成了一個蓬勃發展的產業，對當地經濟和文化的發展產生了深刻的影響。具體的來說，CG 動畫就是運用電腦來對動畫進行制作。具體到實際的運用情況來看的話，我們可以運用對比的手法來觀察計算機圖形技術在影視動畫方面的應用，以《終結者2》和《阿凡達》為例，如果我們用對比的眼光來觀察這兩部影片的話，可以直觀地感受到計算機圖像處理技術的發展，這種變可以稱得上是飛躍式的發展?？梢哉f，CG 在一定程度上代表了電影行業發展的一種趨勢。從全球的范圍來看的話，第一部全部用計算機來完成的動畫是《玩具總動員》，這也是數字技術在電影業運用中的一個典范。后來，美國又推出了電影《魔獸世界》，整個電影畫面精美，氣勢磅礴，再加上引人入勝的故事情節，給觀眾帶來了極大的視覺盛宴的享受。計算機制作電影動畫，是計算機應用發展的重要分支，也是計算機圖形學研究的重要課題。本文主要總結了計算機動畫的分類和原理，分析了當前計算機動畫現狀及存在的問題，同時展示計算機圖形學在電影和動畫中的創新和用。

2 關于計算機圖形技術在電影業的優勢

計算機動畫的應用主要體現在五個方面，應用最廣泛的是娛樂用途，也就是常說的動畫與游戲，除此之外，計算機動畫在宣傳方面也有著很多的應用，不僅僅包括廣告，而且也包括能用動畫形象的表示某種信息的宣傳。在國內，各方面的形勢變化如城市規劃等工作，也是非常適合用計算機動畫來表現的領域，在仿真模擬方面，可以通過動畫的形式仿真而應用于軍事，醫學等領域，而在教育方面，采用計算機動畫的教學方式更加生動與直接，可以充分調動學生的積極性，產生良好的教學效果。另外，計算機動畫相對手工操作是更為高效的特點讓它可以應用于多種領域，也產生了巨大的經濟效益與社會效益。

可以說，在電影業迅速發展的者十幾年中，CG動畫憑借其高端的科學技術以及無限的創意，一改之前那種傳統的視覺效果，開創了一種全新的視覺體驗，在促進本國經濟發展的同時，也滿足了人民對于文化的需求。對于電影行業來說，計算機圖像處理技術還有著多種優勢。

首先，可以減少電影人力及物力的投入?，F代社會，人民對于文化的需求日趨“苛刻”，要想抓住客戶的眼球，視覺效果必須得過關。但是由于現實條件的制約，很多的場景是很難實現的，這時候如果能夠運用計算機圖形處理技術進行場景設計的話就是一個很明智的選擇。例如在大型電影《特洛伊木馬屠城》中，要想真的拍出當時那張聲勢浩大的場面是相當困難的，不僅需要大量的人力，對拍攝技術也是很大的挑戰。而面對這個問題，CG動畫就可以通過技術來實現，將當時那種宏大的場面進行再現，為觀眾提供了一場極大的視覺盛宴。

其次，科幻場景的再現。對宇宙以及外太空的探索，一直是人類比較熱衷的話題?，F在很多電影也瞄準了這個市場，拍攝了大量的關于太空或者關于未來社會的非現實電影，這里面的很多場面都是在現實環境中無法實現的，例如星球爆炸以及太空的一些畫面等，要想得到這些畫面，僅僅靠現在的技術還是實現不了的，必須通過CG 的技術來實現，也正是因為有了CG的技術，我們也才能看到未來時空的場景和一些現在已經看不到的畫面。

再次，就是收益方面。我們都知道，美國是個電影大國，每年電影的產量也非常的可觀的。其對于本國文化的輸出也非?？粗?，很多國家和地區都深受美國文化的影響?？梢哉f，全CG 電影已經成為好萊塢電影中最掙錢的電影類型，其在全世界各地有著相當數量的影迷，當然，運用CG拍攝電影的成本也是比較高的，尤其是一些要求比較精良，場面宏大的畫面，其花費也是非常大的，但是，這種成本跟其收益比起來還是相當可觀的，當年的阿凡達就是一個很好的例子。

3 關于計算機圖形學在影視動畫領域應用的前景分析

自從人類社會進入21世紀以來，作為一項新興的技術和產業，其已經為影視動畫行業創造了巨大的社會價值和經濟價值，尤其是在一些影視動畫發達的國家。例如美國和日本，這些動畫電影不僅獲得了很棒的票房成績，并為本國經濟的發展貢獻了重要的力量。有的國家甚至以此為背景建立了很多的主題公園，拉動了當地旅游業的發展?？梢哉f，以CG技術為支撐的影視動畫正成為一個國家經濟發展的一個新的增長點，從其發展的趨勢來看，計算機圖像技術在影視動畫方面的應用還是很有前景的。CG技術已成為電影制作特效的一項必備的技術。在現階段很多的電影以及影視劇中，CG技術處理已經成為一種趨勢，與其他方式相比，利用CG技術在電影或者而影視劇中制作一些不容易實現的場景還是相對比較容易的，例如前幾年轟動一時的電影《阿凡達》，就是運用了數字技術，給觀眾營造了一個精妙絕倫的畫面勝景，很多觀眾對此流連忘返。

概括的而說，在未來的時間內，隨著計算機技術的不斷發展和更新，CG動畫與影視的結合將會更加的緊密，其對人類社會的影響也將是巨大的，而且，預計在未來的一段時期內，CG產業還會以一種更加飛快的速度進行發展，與其相關的周邊的旅游業、電信業以及硬件和軟件行業也會得到其帶動性的發展?？梢哉f，其發展前景還是比較被看好的。但是，發展前景看好，不代表這項技術就會發展的一帆風順，其在飛速發展的同時，還面臨著很多的挑戰。

4 計算機圖像技術在電影領域運用所面臨的挑戰

4.1 制作難度大

相比人為地去搭建一些場景，CG技術確實有著很大的便利性，但是我們也應該看到，運用CG技術進行畫面的制作也是存在著一定的難度的。舉個最簡單的例子，例如電影畫面中一些爆破甚至雪崩的鏡頭畫面，其制作的原理主要是利用計算機的程序來對物理模型進行求解，這就給一些畫面的制作造成了很多不可控的因素，如果沒有處理好，其畫面就會失真，影響效果，在藝術表達效果方面也不容易被觀眾所認可。

4.2 難點技術尚未解決

在科學技術日益發達的今天，盡管CG技術可以完成一些現實生活中無法拍攝的畫面。但是仍然有一些技術難題目前仍未得到解決。例如畫面的成色問題。最典型的例子就是人的皮膚的顏色，正常情況下，人的皮膚顏色，尤其是臉部的皮膚顏色是與陽光有著復雜的光學效應的，但是由于現階段的技術尚未成熟，這種光學反應模擬起來是非常困難的，這個問題不解決的話，制作出來的畫面也會失真，影響視覺效果?？梢哉f，這也是計算機圖形技術在影視領域運用中的一個難題。

4.3 CG技術創作的起點比較高

對于一個合格的CG創作者來說，其不僅需要有過硬的技術本領，還要求對藝術有著自己獨到的見解和看法。這兩者是缺一不可的。大量特效鏡頭的存在，在一定程度上增加了電影的制作難度，這對一個電影藝術家的考驗是非常嚴格的，不僅要在技術上做出符合故事情節的畫面，還要在藝術的表現形式上符合相關的表現方式，這樣才能得到市場和觀眾的認可，因此，相關工作人員的綜合技術水平和美學素養必須過硬。

5 解決問題的途徑

就目前的情況來看，要想徹底解決上述問題還是比較困難的，但是也并不是不可能，針對這些難題我們可以嘗試從以下幾個方面進行努力。

1） 緊密結合圖形硬件，提高畫面的真實感。最近十幾年來，CPU技術得到了前所未有的發展。但目前還無法實現復雜的視覺特效，離實時的高真實感渲染還有很大差距。其主要原因是：1.缺乏良好的數據組織方法，基于GPU 方法由于硬件的架構原因，數據組織無法如同CPU 方法一樣的組織，因此對復雜的數據結構仍無法得到很好地支持。2.缺乏標準高效的GPU 高層編程語言、編譯器以及相應調試工具。因此如何解決這些問題將是未來CG 工作者下一階段研究的重點方向。

2） 從追求絕對的真實感向追求與強調圖形的表意性轉變。人們創造和生成圖片的終極目的不僅僅是展現真實的世界，更重要的是表達所需要傳達的信息。例如，在一個所需要描繪的場景中每個對象和元素都有與其相關需要傳達的信息，可根據重要度不同，采用不同的繪制策略來進行分層渲染再加以融合，最終合成具有一定表意性的圖像。為此，研究者已經開始研究如何與圖像處理、人工智能、心理認知等領域相結合，探索合適表意性圖形生成方法。

3） 利用日益增長的計算性能，實現具有高度物理真實的動態仿真高度物理真實感的動態模擬，包括對各種形變、水、氣、云、煙霧、燃燒、爆炸、撕裂、老化等物理現象的真實模擬，是計算機圖形學一直試圖達到的目標。真應用的核心技術，可以極大地提高人們在影視動畫中的沉浸感。

總的來說，隨著各項前沿技術的興起與發展，CG 技術在影視動畫方面必將有更多的發展。相信不遠的未來電影，CG 技術發展到了一定水準，一定可以將技術完美嵌入作品里，使觀眾真正置身于一個虛實莫辨的主觀體驗的境界之中。

參考文獻：

[1] 張丹青，陳凱.數字化電影美術設計研究激光三維掃描技術在輔助電影美術設計工作中的應用[J].北京電影學院學報，2017（1）：143-146.

[2] 吳毅儒.計算機圖形圖像發展史研究[D].天津工業大學，2017.

[3] 王喆，孫健，高雪.電影及動畫中計算機圖形學的應用[J].新聞研究導刊，2015，6（20）：248.

[4] 費立偉.計算機圖形學在電影和動畫中的應用[J].電子技術與軟件工程，2014（23）：83-84.

[5] 李濟寧.計算機圖形技術在電影領域的發展及應用[J].軟件工程師，2013（4）：38-39.

[6] 王岳平.Flash電影的視覺場景和圖形圖像特征研究[D].山東師范大學，2013.

[7] 盧凌云.數字電影關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2009.

[8] 王松艷.比真實更真實——漫談電影與CG（計算機圖形）技術[J].中國電影市場，2008（2）：42-43.

[9] 張慧.數字技術對電影的影響及其反思[D].廣西大學，2006.

[10] 柳有權.基于物理的計算機動畫及其加速技術的研究[D].中國科學院研究生院（軟件研究所），2005.

[11] Peter Sorensen ，施寅，劉曉喻.影片《終結者二號》電影特技上的一場革命——好萊塢使計算機圖形技術從一般游戲者上升為明星[J].影視技術，1994（5）：30-33.