3D扫描及3D打印技术在定格动画中的新应用
摘 要：3D扫描、3D打印技术作为一种新兴技术，与定格动画完美结合，产生了创新性变革作用：既节约成本、缩繁为减，又提高效率、优化创作;既完善材质、提高真实感，又连接手工艺和科技，丰富其效果。
关键词：3D扫描;3D打印;定格动画;新变革
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）12-00-02
0 引 言
3D扫描、3D打印 技术作为一种新兴技术，席卷全球，将成为全新的产业革命。随着3D扫描、3D 打印技术的成熟发展，其应用也渗透到工作、生活的各个领域，尤其融入动画艺术的重要分支之一——定格动画中，完善了定格动画，把现代科技和手工艺完美结合，产生了积极的创新性变革作用。
1 3D扫描、3D打印技术及其工作原理
1.1 3D扫描技术及其工作原理
3D扫描技术则是利用三维扫描仪，用来侦测并分析物体及环境的形状、构造与外观数据。采集的数据信息用于三维模型重塑计算，从而构建虚拟的数字模型（如图1）。而传统的扫描是扫描平面的对象，如照片、文本页面、照相底片等。
图1 3D扫描产品外观图
3D扫描技术的工作原理：通过激光器和镜头扫描对象，记录扫描对象切面的距离数据并组合成一个三维模型，并在终端设备中显示。
1.2 3D打印技术及其工作原理
3D打印技术也称“快速成形技术”， 是以数字模型为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将打印耗材，如金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成立体型，最终将数字三维模型打印成实物产品。
图2 3D打印产品外观图
3D打印技术的工作原理：根据需求选好打印材料，并将数字三维模型数据输入到3D打印机中，设备会按照模型数据以层层叠加的方式将模型打印成实物。3D打印机和2D打印机的区别在于多了一个维度，实现喷头与介质之间的移动。
2 3D扫描、3D打印技术与定格动画的结合
3D扫描技术是3D打印技术的一个衍生。因为一些无法构建的复杂物体模型，会导致3D打印受阻，也会占用大量的时间、耗费大量的精力。它通过将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字模型，通过软件编辑就能将复杂的模型简单构造出来。
定格动画（stop-motion Animation）与手绘动画、电脑动画共同构成了现代动画的三大门类。定格动画是通过逐格地拍摄动画师用模型定位的实体对象，一一副画面拍好后，再由动画师将对象稍作移动，拍下一个镜头，每次只拍摄一帧，使之连续放映，从而产生仿佛活了一般的镜头。手工技术往往要经过复杂的手工工序，通过不断的再加工，花费大量的时间才能制作完成。所以传统定格动画的周期相对较长，工序复杂，在空间的转换上显得力不从心。然而当3D扫描、3D打印技术与定格动画完美结合，就能弥补其劣势，突出其优势。在科技快速发展的今天，运用3D扫描、3D打印技术的精确性和方便性，借助功能强大的各类设备和软件，即可达到理想的效果。首先用3D扫描技术全方位扫描现实物体，获得物体或景物的三维模型、材质，同时捕捉物体的真实动态，再利用计算机软件加以变化、组合，改造现实世界中的物体，最后打印出符合情景的动画模型和场景。目前相对流行的三维软件设计的图形都可以导入打印设备进行打印，使得原本繁杂的手工工序得到了简化，如图3、图4所示。
图3 传统定格动画工作流程
图4 偶形布景设计制作环节融入全新的3D采集
及3D打印技术
定格动画与3D扫描与3D打印技术的完美结合，使传统定格动画得到了升华和完善，既弥补了定格动画制作的复杂性，也最大限度地保持了其朴实的逼真性。
3 3D扫描、3D打印技术结合定格动画带来的新变革
在现代科技的高速发展下，3D扫描、3D打印技术结合定格动画，必将带来的新变革。
3.1 节约成本，缩繁为减
就传统定格而言，角色、场景制作越精良，工序就越复杂，相应的制作成也就本越高。而加入3D打印技术制作，并配合传统手工艺技术的定格动画，反而简化普通人制作产品的流程，缩减了成本。因为依靠3D扫描、3D打印技术的支撑，加上计算机软件的生成，就可以省去损耗素材的成本，创建出本需要很多工序、人力、财力、物力，形状各异、复杂的定格动画的角色、场景。
3.2 提高效率，优化创作
在定格动画的整体创作中，无一不体现创建符合情节需要的模型的重要性。传统定格动画中角色如果在一个或几个场景中出现就需要反复翻制人偶、场景等素材，期间要经过复杂的手工工序，不断的再加工，花费大量的的时间才能制作完成。同样的运用3D扫描技术和3D打印技术的定格动画将数字精度扩展到实体世界，通过3D扫描仪获得的计算机能直接处理的数字模型，在三维软件中复制、编辑对象，进行的细节调整和实验，创建精确的副本或优化原件。所以如果能将3D扫描技术和3D打印技术配合使用， 就能轻松完成许多小型复杂物体的制作工作，也不必等待好由工厂生产原型产品的时间，极大节约了时间与精力，提高了工作效率，能够更好更轻易地构建精细而细腻的动画角色、动画场景。
3.3 完善材质，提高真实感
在定格动画电影制作中，人物造型、道具、角色动作甚至是故事情节设计，都离不开对材料材质的选择，而传统定格动画材质通过摄影机拍摄却无法完美呈现，尤其在立体感表现方面欠佳，而运用3D扫描技术对模型材质进行扫描后，经过数字修正，再使用多种 “印材料”对角色和场景不同区域进行3D实物打印，既保留了材料材质的原始属性，修正后又使得材质细节更加精准、完美逼真。实物成型后，再采用逐帧拍摄，将诸多静态画面制作成动态影像，给观影者营造极佳的影像体验效果，更能有效表达创作者的创意与智慧。
3.4 连接手工艺和科技，丰富效果
众所周知，传统定格动画的制偶、制景是以实物搭建，如泡沫、塑料、沙子、盐、铝铁、玻璃、线团、泥、陶、纸、木、竹、塑料，蜡、硅胶、布料等，全片各角色、场景及道具不仅要精细选材，且要精细制作，传统手工制作艺术形式贯穿于整个定格动画的创作中。手工技术源于生活，融合了民间群众智慧，具有原始朴素的特质。80届奥斯卡金像奖最佳动画短片奖的定格动画《彼特与狼》，为了呈现影片细腻逼真的效果，就采用了相当纯熟的手工技术，如用白色的驼羊毛来表现老人蓬松的发须，用半透明的矽和颜料混合制成人物的皮肤，更为了达到湿润而有神韵的眼睛而在眼球上涂抹甘油并刻画细致的脉络纹理。动画师们整合了这些天然的材料使整部影片在真实与艺术中找到和谐统一。
在科技快速发展的今天，通过先进的科学技术突破传统工艺瓶颈的制约。用3D扫描技术全方位扫描实物，获得景物三维模型及材质，同时捕捉景物的动态参数，再通过调节参数加以变化、组合，将虚拟景像随心所欲融入创意思想，最后打印出符合情景的动画模型和场景，而实现快捷、精准，更加丰富的表现效果，实现定格动画的多元化发展，如在定格动画中增强传统手工艺元素，如借鉴民间艺术中的皮影、剪纸、木偶等，将丰富定格动画的艺术表现效果。
4 结 语
定格动画拥有经久不衰的艺术魅力，它不仅继承了传统技艺，还在不断完善自身的同时也不断汲取各种先进技术的长处。所以我们应该充分发挥定格动画的优势，革新动画语言，支持动画业的全新发展。在动画技术日新月异，科学技术飞速发展的今天，与3D扫描、3D打印技术结合的定格动画揭开了动画新篇章.
参考文献
[1]王雪莹.3D打印技术及其产业发展的前景预见[J].创新科技，2012，（12）：14-15.
[2]李宇譞.定格动画的角色构建[J].创意与设计，2010（6）：96-100.
[3]孙柏林.试析“3D打印技术”的优点与局限[J].自动化技术与应用，2013（6）：1-6.
[4]游清治.第三次工业革命和3D打印技术[J].新疆有色金属，2013 （1）：105-108.
[5]徐倩.定格动画电影中光影与材质的视觉艺术——由《沙》来看手工技艺的原生态魅力[D].南京：南京艺术学院，2009.
[6]刘红光，杨倩，刘桂锋，等.国内外3D打印快速成型技术的专利情报分析[J].情报杂志，2013（6）：40-46.
[7] 郭政，昭崝.3D打印技术的前景及影响[J].上海质量，2013（5）：38-42.
[8]王忠宏，李扬帆，张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路[J].经济纵横，2013（1）：90-93.
[9]王博，刘铁根，王萌，等.基于3维扫描线数据重建的光斑半径补偿研究[J].激光技术，2012（2）：233-237.
[10]张曼.3D打印技术及其应用发展研究[J].电子世界，2013（13）：7-8.