1三维动画简述
1.1什么是三维动画
“维”是一个几何学和空间理论的基本概念，指构成空间的每一个要素，如长度、宽度、深度。通常的空间是“三维”，平面是“二维”，直线只有“一维”。二维空间是指由长度和宽度（在几何学中为X轴和Y轴）两个要素所组成的平面空间。三维空间是指由长度、宽度和深度（在几何学中为X轴、Y轴和Z轴）三个要素所组成的立体空间。
三维动画又称3D动画。3D是三维立体图形three-dimensional的缩写，是自20世纪后半叶随着计算机软硬件技术发展而产生的一种新兴技术。
3D动画是应用三维仿真动画软件在计算机里首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立虚拟模型和场景，再根据要求为模型设定运动轨迹、设定虚拟摄影机的运动和其他动画参数，最后按设计要求为模型赋上制定的材质，并打上灯光，经过计算机自动运算，生成最终的连续画面。
由于动画播放介质，即电视屏幕或电影银幕是在一个平面或者曲面上进行投射的，没有真正意义的三维显示技术播放。所以，我们现在所称的“三维动画”指的是动画的创作空间，而不是播放空间。根据在制作过程中对物体的形态的表现方式和摄像机或者虚拟摄像机是否可以任意进行旋转来划分二维动画和三维动画。二维动画包括传统手绘动画、二维软件绘制的以绘画为基本特征的动画和平面材料动画；三维动画包括立体材料动画和应用计算机三维软件制作的动画。
随着计算机技术的普及，越来越多的动画使用计算机技术来进行制作，软件的种类众多。二维动画软件主要包括ANIMO、RETASPRO、TOONZ、Flash、TOOBBOOM等。三维动画软件主要包括Maya、SoftimageXSI、3dsmax等。
广义地讲，只要是在空间环境中创作的动画，不论是虚拟空间还是真实空间，都叫做三维动画。包括由电脑制作的虚拟三维视觉效果的动画，也包括由真实模型摆放拍摄的具有真实三维空间视觉效果的动画。
而从狭义上来讲，三维动画特指计算机3D动画。3D动画是由计算机仿真技术的应用而产生的，3D动画技术以模拟真实物体和真实空间的方式使其成为一个新生的创作工具，并产生出一种新的艺术形式。由于其数字技术特点而具有的精确性、真实性和无限的创作空间，得到艺术创作者所青睐。
电脑三维动画是在一个虚拟空间中“再造”的“真实”景物，能给观众真实视觉效果。
《越狱兔》一片是日本系列动画短片，风格鲜明，角色性格丰满，故事短小有趣，受到观众欢迎。片中的所有造型是由三维软件制作，运动流畅，弹性质感看上去触手可及，而且造型和颜色却是使用了绘画的机理效果，从而丰富了艺术效果。虽然情节和场景都不多，动作简单，但是却得到观众的高度认可，结合了两者的特点，非常成功。
用三维手段模拟二维效果的动画，大多数是保持了二维动画的绘画性，同时结合了三维动画的动作流畅、景深准确、镜头运动灵活等特点，让动画片更加符合观众对于二维动画片绘画性的审美习惯。
《阿凡达》是2010年卡梅隆导演的经典大作，全球票房超过20.5亿美元，其中百分之六十的镜头画面是三维动画技术制作而成，其动作和质感足以用“超真实”来形容。
三维仿真技术大规模介入真人拍摄影片，为电影的发展做出了巨大的贡献。在视觉效果上面，由于计算机三维仿真技术的进步，三维动画塑造的场景和角色无论从形体和材质，还是光影和拍摄上面，都越来越接近真实效果，弥补了以往特级技术中制作道具模型的粗糙和景深的不真实感。应用三维仿真技术制作的场景和运动，可以做到真人拍摄无法达到的效果。“仿”是一种模仿和模拟，“真”是指生动自然的形象，它包括有生命的人或动物，也包括自然环境和道具。动画仿真是通过创建一种仿真自然的存在状态，通过视觉观察到自然生存一样的真实对象，从而克服了真人拍摄需要有实体摄影机，需要支撑摄影机的实体器材，不可能上下左右三百六十度地拍摄，不可能进入到特殊场景中的客观困难。同时应用三维仿真技术创造出看似真实的，而现实中又没有见过的或者不可能存在的场景和物体（如外星人等），这就是三维仿真技术应用于影视创作中的神奇所在。
例如《阿凡达》影片中，那些大量的人物骑着恐龙穿梭于山谷之间的镜头，《终结者》中的液体钻入机舱的镜头，《星球大战》中的外星人等等，这些能够给予观众们极大的感官刺激，如果不是使用三维动画的技术，仅仅是使用摄影机和传统手工模型制作来拍摄，是难以实现的。
所以，三维仿真动画技术在真人拍摄的影视作品中的应用，可以说是电影史上面的一项巨大技术革新。随着数字图像技术越来越成熟，三维仿真动画技术将越来越多，越来越广泛地应用在真人拍摄的影视作品中。
逐格实拍动画又称摆拍动画，或称偶动画。它具有真实的质感和真实的空间感，是非常有特点的一种动画艺术形式。在电脑动画技术出现前，传统动画片在形式上基本分为两大类：一类是平面的，即画面全部为手工绘制、逐格拍摄制作成的动画影片；另一类则是立体的，即画面里的场景、角色造型、道具等都是采用工艺材料由手工制作成的立体造型，并逐格摆放拍摄而成的动画片。通常把后一类称为偶动画片，也叫摆拍动画片。
偶型制作材料是多样的，表现手法是真实的，在动画片类别中偶动画具有独立的艺术地位和审美价值。
虽然三维动画模拟真实物体材质的技术在不断进步，但是与现实中的真实材质质感还有距离。所以，特技和实拍相结合，会给观众们带来传统和新技术相结合的视觉特别感受。
除上述的三维动画、二维动画和逐格拍摄动画以外，还有一些实验动画探索多种个性表达的艺术形式。这类动画其材质不是纸和电脑，而是借用各种材质来进行创作，例如沙子、米粒、水珠、木板等等，不同的材质表现出不同的效果，以表达作者追求的特殊效果。
三维动画在影视之外的应用：
三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、仿真性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。
1.2三维动画的特性
1.2.1三维动画的分类（类型）
三维动画从广义来分，可以分为三类：第一类是完全由3D技术电脑制作的三维动画；第二类是使用电脑仿真技术制作的三维空间的电脑动画；第三类是由真实逐格拍摄，再现真实三维空间的偶动画。
完全由3D技术电脑制作的三维动画如《玩具总动员》、《海底总动员》等，第二类三维动画片，完全使用计算机三维仿真动画软件来制作，是在电脑里面的虚拟空间中来搭建虚拟的人物和场景，通过模拟物体在真实空间中的光影和三度纵深空间效果来展现虚拟世界的效果。这类电脑三维动画是没有实体的，虽然在屏幕上面给观众展示了具有真实空间的效果，但其本体是计算机技术做成的虚拟像。
使用电脑技术制作的仿真三维空间的动画，例如《精灵鼠小弟》、《终结者》等，使用电脑的仿真技术为电影画面创造出真实的特殊效果，称为数字特效。“它既不像生活真实那样与生活本身是同一的，又不像科学真实那样能够验证和还原”。计算机图形（即ComputerGraphice，简称CG）技术的不断发展使动画电影世界精彩纷呈，并已成为现代视觉文化的新生力量，充满刺激的视觉审美体验，受到观众的热切喜爱。三维CG技术的不断发展，使动画仿真达到了一个全新的境界，而动画仿真能力的不断加强，则给动画带来深刻的变化，她拓展了动画的表现力，实现了造型、灯光、表演和镜头等诸多方面的突破。丰富了人们的审美经验，推动动画艺术成为当今最为活跃的文化形式之一。
不论是完全由3D技术电脑制作的三维动画，还是使用仿真技术制作的与实拍结合的特效动画，无一例外，它们都有一个典型特征，那就是它们都属于代表新技术的三维动画电影。它们与以往传统电影不一样的，更接近真实的审美体验，这就是动画仿真的魅力。
电影满足观众视觉新鲜感，开发观众的想象力，电影特效利用数字技术创造出现实生活中不存在或不能实现的视觉感受，发挥着越来越重要的作用。
第三类由真实逐格拍摄，再现真实三维空间的动画，例如《圣诞夜惊魂》、《僵尸新娘》等，以上三者在制作方式和技术上面完全不相同，一个是完全由电脑制作，一个是由电脑制作与实拍相结合，一个是完全靠实景拍摄。呈现效果上，电脑三维动画更加细腻，而实拍三维动画更加有质感。但它们在结果和目的上都是为了追求表现或者是再现真实空间的效果，因此成为了一类独特的影视艺术形式。
1.2.2三维动画与二维动画的主要区别
在三维电脑动画诞生之前，二维动画是银幕上的绝对主流动画形式。当今，三维动画以其便捷性、精确性、扩展性、适应时代观赏和商业性的特点，快速发展并与二维动画并肩成为了主流动画形式。在此，我们重点分析三维电脑动画与传统二维动画的区别。
二维动画以绘画性为基础。
三维动画以计算机技术进行仿真为基础。
1.二维动画
（1）绘画性
绘画是一种独立的造型艺术形式，二维动画的绘画性秉承自绘画艺术。它与电影和三维动画的不同，源自二维动画的最基本属性，二维动画所特有的视觉传达手段和效果溯源是其自身的绘画性。
（2）变化性
变化是动画从绘画变为影像而得到的新属性，它区别于电影所依托的现实主义意义，却有对于意识更具体的展现。二维动画脱离了“限于探讨如何把事物的瞬间表现得富于戏剧性，即通过某种心理上的第四维空间暗示出若干静止不动的画面，以‘巴罗克’方式蕴含出的艺术生命。”（法国电影理论家巴赞）。二维动画的制作技巧，如生物体运动规律，物理弹，物体形变，这些都是绘画变化性的延伸。
（3）非现实性
绘画中已经包含了非现实性，需要强调的是想象力。二维动画表现出的非现实性是想象力更纯粹更优越的体现。实拍电影也存在想象力，但却是基于现实主义并作为对现实的诠释被接受的体现，即便面对一个完全虚构的内容，我们也会如此感受电影影像。而二维动画则是基于绘画性变化的非现实性，当融合了视听手段后二维动画便成为了比绘画更具表达想象力的形式，并在构成影像的同时又增加了创作者的主观形象传达因素。
（4）单镜头特征
单镜头是二维动画的表达特征之一，目的明确地单镜头也是强调二维动画特性，从而获得特殊的表现效果。
二维动画由于其绘画性和制作手段的特殊原因，使其在空间的复杂镜头运动受到制约。所以，二维动画常用固定和相对固定机位的镜头表现空间内的运动和变化，这就是二维动画为什么比电影更强调单镜头的独立性。不同于电影单镜头，二维动画单镜头可分为不动元素和动元素两类。作为绘画性的美感，以及绘画透视，这些静态元素都体现出绘画性；以视觉暂留原理存在的运动变化部分，综合的层运动，这些是二维动画特有的表现方式的基础。从精神分析的方式描述则是：“不是像电影那样对现实进行现实主义的记录和再现，而是以绘画性为出发点制造和现实有联系的错觉。”
（5）独立符号特征
动画在视觉标识设计和漫画影响下所概括出来的，独据形象特征的符号化的视觉信息，这些已经建立好的先决意识作为接受的基础的代表人物、情态、背景、物体等的符号化形象已被观众广泛接受。动画和漫画在发展上的紧密联系使这些符号广泛应用在动画创作中，以新的形式得到了更生动的表现。
（6）制作流程的区别
角色和场景设计——根据剧本要求创作并绘制角色和场景设计稿。
色彩设计及色彩指定——绘制色彩稿，并做出色标。
分镜头脚本设计——绘制分镜头脚本。
故事板——绘制故事板效果图。
背景——绘制出完整或分层的背景图。
原画——绘制原画线稿。
动画——绘制动画线稿。
着色——逐张为线稿着色。
拍摄——背景与画稿合成逐张拍摄。
剪辑——将连续拍摄的画面进行编辑。
2.三维动画
绘画性是动画艺术非常重要的魅力，但是由现代计算机仿真技术的发展所带来的三维动画以一种新的美学价值，同样也产生出一种新的动画艺术魅力。站在三维仿真动画这个新的立场来研究和学习动画，将有助于我们顺应时代发展和理解动画的本质。
（1）真实性
三维仿真，就是场景和角色等全部有计算机仿真技术实现三维化。
我们生活的现实世界是完全的三维空间，由无数真实的物体构成，它们有复杂的体积结构和形态，靠简单的绘画性造型技法和动画运动规律，远不足以表现现实世界的多样化物体和形态。应用计算机仿真技术建立的虚拟世界模拟实现与世界同样的体感，有效解决了传统动画感官上的不足和缺憾，用虚拟的三维空间带给观众真实的视觉感受，最大限度地突破了传统动画因技术条件限制在造型、气雾、光影、运动和镜头等方面的制约，呈现出完美的透视、纹理和投影，引起观众的共鸣。
