CG动画探析

计算机图形学在追求真实感方向的研究发展已进入一个发展的平台期，基本上各种真实感特效在不计较计算代价的前提下均能较好得以重现。然而，人们创造和生成图片的终极目的不仅仅是展现真实的世界，更重要的是表达所需要传达的信息。

CG的由来

CG是英语Computer Graphics的缩写，是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

利用计算机技术进行视觉设计和生产。它既包括技术也包括艺术，几乎涵盖了利用计算机技术进行的所有的视觉艺术创作活动，如平面设计、网页设计、三维动画、影视特效、多媒体技术，以及计算机辅助设计的建筑设计等。现在CG的概念正在扩大，已经形成一个可观的经济产业，我们提到CG时，一般可以指以下四个主要领域：CG艺术与设计、游戏软件、动画、漫画。

CG动画指电脑制作动画，就是电脑原先就制作好了的动画，主机只需要播放就可以了。跟它相对应的是即时演算动画，是一段程序需要主机进行计算才能播放出的动画。一般来说，CG动画的画面要比即时演算的强上不少，占用的空间也比即时演算的要少。但是CG动画缺少变化性，无法即时更改动作。

在电影特技中的应用

计算机动画的一个重要应用就是制作电影特技 可以说电影特技的发展和计算机动画的发展是相互促进的。1987年由著名的计算机动画专家塔尔曼夫妇领导的MIRA 实验室制作了一部七分钟的计算机动画片《相会在蒙特利尔》 再现了国际影星玛丽莲·梦露的风采。1988年，美国电影《谁陷害了兔子罗杰》（Who Framed Roger Rabbit？）中二维动画人物和真实演员的完美结合，令人瞠目结舌、叹为观止 其中用了不少计算机动画处理。1991年美国电影《终结者II：世界末日》展现了奇妙的计算机技术。此外，还有《侏罗纪公园》（Jurassic Park）、《狮子王》、《玩具总动员》（Toy Story）等。

行业趋势

计算机图形学狭义上是一种研究基于物理定律、经验方法以及认知原理，使用各种数学算法处理二维或三维图形数据，生成可视数据表现的科学。它是计算机科学的一个分支领域与应用方向，主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。广义上来看，计算机图形学不仅包含了从三维图形建模、绘制到动画的过程，同时也包括了对二维矢量图形以及图像视频融合处理的研究。计算机图形学经过将近40年的发展，已进入了较为成熟的发展期。目前，其主要应用领域包括计算机辅助设计与加工，影视动漫，军事仿真，医学图像处理，气象、地质、财经和电磁等的科学可视化等。由于计算机图形学在这些领域的成功运用，特别是在迅猛发展的动漫产业中，带来了可观的经济效益。动漫产业是目前各国优先发展的绿色产业，具有高科技、高投入与高产出等特点。据统计，截至2009年3月，美国动画梦工厂所拍摄的三维动画片《怪物史莱克II》在预算为1.5亿美元的情况下，获得了超过9.2亿的全球累计票房。而我国在2008年度共制作完成的国产电视动画片249部，计131042分钟，与2007年度相比增加了近28%。另一方面，由于这些领域应用的推动，也给计算机图形学的发展提供了新的发展机遇与挑战。

图形渲染是整个图形学发展的核心。在计算机辅助设计，影视动漫以及各类可视化应用中都对图形渲染结果的高真实感提出了很高的要求。同时，由于显示设备的快速发展，人们要求能提供高清分辨率（1920x1080），进一步要能达到数字电影所能播放的4K分辨率（4096x2060）；色彩的动态范围也希望从原来每个通道的8Bit提高到10bit及以上。虽然已有的图形学方法已经能较为真实地再现各类视觉效果，然而为了能提供高分辨率高动态的渲染效果，必须消耗非常可观的计算能力。一帧精美的高清分辨率图像，单机渲染往往需要耗费数小时至数十小时。为此，传统方法主要采用分布式系统，将渲染任务分配到集群渲染节点中。即使这样，也需要使用上千台计算机，耗费数月时间才能完成一部标准90分钟长度的影片渲染。

计算机图形学在追求真实感方向的研究发展已进入一个发展的平台期，基本上各种真实感特效在不计较计算代价的前提下均能较好得以重现。然而，人们创造和生成图片的终极目的不仅仅是展现真实的世界，更重要的是表达所需要传达的信息。例如，在一个所需要描绘的场景中每个对象和元素都有其相关需要传达的信息，可根据重要度不同可采用不同的绘制策略来进行分层渲染再加以融合，最终合成具有一定表意性的图像。为此，研究者已经开始研究如何与图像处理、人工智能、心理认知等领域相结合，探索合适表意性图形生成方法。而这一技术趋势的兴起，实际上延续了已有的非真实感绘制研究中的若干进展，必将在未来有更多的发展。

总 结

CG技术随着计算机技术的发展，开始为影视视觉服务，从最早pixar开始运用电脑将手绘的二维动画往三维CG动画发展，影视动画就开始蓬勃发展，从1995年pixar公司的《玩具总动员》成功上映，到2011年《变形金刚3》《怪物史瑞克3》站上电影票房之巅。无不预示着电影动画的发展前景。而中国第一部全三维动画电影有环球数码制作的《魔比斯环》在2006年成功上映奠定了中国CG影视的第一步，到今中国CG不断发展，衍生出很多CG影视公司，拉动了整个产业的发展和就业。未来中国CG动画还将蓬勃发展。

（作者单位：辽宁科技大学）

作者简介：

吕洪，男，黑龙江哈尔滨人，出生于1990年1月20日，学历：本科，职称：学生，研究方向：影视动画，邮编：114041。

王琼，女，籍贯：辽宁鞍山，出生于1982年4月8日，职称：辽宁科技大学动画系教师，研究方向：影视动画，邮编：114041。