专访于金辉：自主研发三维剪纸动画系统

于金辉教授简介：

浙江大学CAD&CG国家重点实验室于金辉教授

　

现为浙江大学CAD&CG国家重点实验室教授, 博导生导师。中国图像图形学会计算机动画与数字娱乐专业委员会委员，数字艺术专业委员会委员，中国动画学会会员。杭州高新区国家动画产业基地特聘专家。

在哈尔滨船舶工程学院电子工程系获硕士学位，在英国Glasgow大学计算机系获计算机动画方向博士学位。

   1984年在国内首次利用微机为电教片《晶体管开关特性》制作动画，该片当时被中央电教馆收购。1989年在英国Glasgow大学计算机系访问期间提出一个重要的计算机动画变形方法并博得英国计算机图形方面的权威、英国《计算机图形论坛》主编Philils教授的高度评价。1995年在清华大学出版社与广西科学技术出版社基金赞助下出版了专著《计算机动画原理与制作》。在英国攻读博士学位期间，在国际上率先开发出卡通特效自动生成系统。回国后作为项目负责人先后承担过国家自然科学基金项目“彩墨风格立体卡通动画”与“三维计算机动画艺术风格绘制”两项，863项目“面向卡通动画制作的软件集成系统”一项，973子课题一项，在国内外重要学术刊物和学术会议上发表论文40余篇。

个人主页：http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/

 

在第二届中国国际动漫节期间，浙江大学CAD&CG实验室推出了自主研发的三维剪纸动画系统，引起业内广泛关注。大家为何对这套系统如此关注？这套系统真的能为中国传统剪纸动画带来新生吗？带着这些问题，中国动画网记者采访了浙江大学CAD&CG国家重点实验室教授于金辉先生：

记者：首先请您介绍一下世界上动画软件设备的发展情况。

于金辉：国际上动能强大的3D动画软件是3DMax和maya，迪斯尼公司也用这些商用软件制作出3D动画大片《恐龙》，《海底总动员》等。若用它们制作剪纸动画，需要在3D模型上获得剪纸图案的镂空效果，目前只能靠3D美工手工指定图案边线上的每个线段位置，美工还需要经常旋转、放大(缩小)模型来观察指定的图案边线是否合适，与其它镂空的图案呼应关系如何。如果发现镂空的图案形状不合适，还需要重新指定边线再镂空，因而费工费时。我们请3D美工估计过，如果在3DMax和maya中用上述手工方式镂空一个中国门神的全身剪纸效果需要大约一周的时间。

记者：我国目前动画软件的研发处在一个什么水平？制约自主研发的关键因素是什么？

于金辉：我国动画软件开发在整体上与世界先进水平差距较大。制约自主研发的关键因素很多，主要有人才、资金问题和盗版等问题。

从事动画技术开发，尤其是艺术风格化的动画技术开发，需要既会计算机编程，又有一定美术知识的复合型人才。 然而我国教育体制长期以来两类的人才分别在工科类和艺术类学科中分别培养，造成上述复合型人才极度缺乏。 我国动画公司规模一般在几十人左右，公司内部绝大多数是动画制作人员（包括导演，造型设计，场景设计，渲染，后期制作等），基本上没有从事技术开发的人员。在今年杭州国际动漫届高峰论坛上有人就指出，现在国内许多动画公司都起名叫“科技数码。。。”，但是这种冠以“科技”的动画公司主要是使用现有动画软件制作动画，而不是进行技术开发。

第二个是资金问题。我国关于计算机动画技术研发资金来源非常少，目前全国各级政府大力推动动漫产业的发展，但是拨出来的一些资金往往限于公司生产动画播出后的奖励，或是房租补贴，贷款补贴等，很少有专门提供给技术研发的。一般的动画公司往往集中精力用现有软件制作动画，也很少有提供资金供技术研发。

顺便提一下，目前全国各地举行不少动漫活动，包括杭州举办的两次动漫节。但是国产自主动画品牌还没有出来，结果是各级政府花了不少钱搞的动漫活动，却为外国动画品牌作宣传（如动漫秀），令人痛心。

第三是软件盗版问题。即使有些有识之士看到动画技术研发的前途，但也不敢冒然投入资金进行软件研发。因为从企业角度而言投资是为了回报，而投资软件开发的产品销售后很容易受到盗版的冲击，企业收不回投资赚不了钱，当然就不原意投资软件开发了。相信随着我国法制建设的完善，打击盗版力度增强，这个问题会有大大的改善。

记者：动画片的艺术表现手法很多，您为什么首先选择了剪纸动画作为研发重点？

于金辉：中国的水墨动画和剪纸动画在世界上被誉为“中国学派”，因为它们富有中国特色。但这类将中国传统艺术手法应用到动画制作中成本极高，制作周期太长，只能生产少量的艺术短片。现代动画产业模式是通过长篇动画连续剧创立品牌效应，进而开发动画衍生产品而形成一个产业链。然而采用我们自身的“中国学派”的方式进行动画节目制作，难度极大而效率极低，根本不适合现代动画节目动辄数十集甚至数百集的生产要求，采用国外动画节目的风格进行制作又极易在简单摹仿之中迷失自己。从八十年代开始直到现在中国动画就在这种尴尬之中痛苦地徘徊。

我们已经开发了3D水墨效果实时渲染系统（三年前在《中国动画网》介绍过，这部分工作见如下链接http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/GPUstuff.htm），我们现在已经开发出水墨效果场景漫游系统，动画展示完成后立即上传到这个网页上，敬请关注。

但是水墨效果从色彩上来讲还是过于单调，视觉效果上不够吸引人，尤其是难以吸引儿童观看。

然而剪纸动画则可以渲染出绚丽的色彩，如路盛章教授导演的2008奥运会吉祥物动画的背景就是用剪纸做的，其色彩处理得很鲜艳，结果受到国内外的一致认同与好评。他们在如此重要的动画中采用剪纸就是因为剪纸有中国特色，但他们用的是手工剪纸，由于该片长度只有3分钟，动画背景剪纸不需要动，所以手工剪纸的工作量还可以承受（该动画背景组包括路教授的女儿和几个研究生连刻带剪4个月，最后手都磨破了）。但若用剪纸表现人物、动物的运动，动画长度达到几百集，手工剪纸动画的成本就根本无法承受。

我们选择剪纸动画作为研发重点，目的就是给国内动画界提供一个高效制作剪纸动画的工具，使我国能够以比手工剪纸动画低得多的成本制作剪纸动画，满足现代动画生产几十集乃至几百集的要求。达到了这种产量规模，我们就可以树立起富有中国民族特色的动画品牌（当然还要有好的故事剧本），开发衍生产品，然后推向国际市场，重振中国动画学派的雄风。

实际上这个系统的应用不仅仅是制作动画，因为原始的剪纸效果是在3D模型上绘制的，绘制后还可以渲染出鲜艳的色彩，因而还可以用在游戏制作上。在日本有许多卡通风格游戏，我们也可以开发出剪纸风格游戏。

记者：传统剪纸是二维的，传统剪纸动画也是二维的，您为什么要开发3D剪纸动画系统？

 于金辉：在传统的剪纸动画中人物一般只表现正面，侧面或半侧面，相应地动作也被限制在一定的角度上表现，所以传统的剪纸动画表现力受到局限。由于人物是在三维空间中运动的，如果能在各个角度不受限制地表现人物的动作则比较理想。我们开发的3D剪纸动画系统就可以从各个角度观看，因而可以充分挖掘出剪纸动画的表现力。

 

记者：在您制作的展示性动画中，我们看到的还是二维剪纸动画，并没有3D剪纸动画的感觉。

 于金辉：是的，在系统工作方式动画中可以看到是在3D模型上绘制剪纸图案的，但这样绘制出来的3D剪纸效果看起来计算机味道太重，所以我们在制作动画的时候有意将3D渲染成2D的剪纸效果，使其看起来更接近手工剪纸的艺术效果。但是这并不意味着3D剪纸没有用，相反，从牛行走过程伴随的头部运动可以看出，由于透视的关系牛眼睛相对于头外侧轮廓的位置是变化的，这种变化若用手工剪纸需要剪出很多张不同的剪纸才能表现，而用3D模型我们只需要绑定骨架，然后通过骨架运动来驱动3D模型即可。这是用3D模型制作剪纸动画可以提高效率的另一个重要原因。

记者：一个普通的动画从业人员需要经过多长时间的培训，才能熟练的使用这套系统？

于金辉：我们在设计系统时尽量考虑如何使普通美工能以十分直观的方式工作，让他们集中精力在3D模型上设计安排剪纸图案。通过我们的系统工作方式动画（http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/Papercut.htm），您可以看出该系统的使用十分方便，普通美工在菜单中选择剪纸纹样（如眼睛，圆形装饰纹，锯齿纹等等），然后直接放在3D模型上即可。根据我们初步的试验，普通美工经过简单的介绍后几乎可以立即使用该系统。

记者：这套3D剪纸动画系统什么时间可以批量生产，投放市场？

于金辉：这套3D剪纸系统已经可以用来制作简单的剪纸动画，如我们给出的一个展示性动画那样（http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/Papercut.htm）。但这个系统还需要继续完善，因为在动画中需要表现的题材十分广泛，题材包括人物、鸟兽、文字、器用、鳞介、花木、果菜、昆虫、山水，建筑等，相应地都有一套装饰纹，我们需要提取它们的特征，建立它们的参数化模型。

    目前系统的工作方式是美工在3D模型上一个一个地交互安排剪纸图案。为了进一步提高制作效率，我们打算研究不同类型物体上各种图案的分布规律，然后按照这些规律在3D模型上自动安排图案的位置。

流水、纹波，云雾、火焰等是我们生活环境的一部分，因此在动画中要表现它们。这类物体是运动的，在英语中把它们称为Effects(特效)。对于剪纸风格特效需要的云纹，水纹，火纹，也需要提取它们的静态结构和动态结构，并依此建立它们的模型进一步生成流水，纹波，云雾、火焰等效果。此外还要添加修改错误的编辑功能，系统界面设计等。

我们希望政府有关部门以及投资界、动画界能够提供必要的研发资金，使得这个系统早日完善并应用到动画产业上。

记者：您除了3D水墨动画，剪纸动画外，还开发其它什么动画技术？

于金辉：我从事计算机动画研究时间比较长，除了开发3D水墨动画，剪纸动画外，我在2004年和湖南三辰公司合作承担了一项863“面向卡通制作软件集成研究”项目，这是国内第一个863支持的卡通动画项目。

我们在项目中开发了卡通特效自动生成系统，该系统的工作方式也很简单，用户只需要用鼠标在背景图上指定少量的点确定特效的路径，系统就可以自动生成流水，喷水，纹波荡漾，烟雾，火焰等特效。对于流水形状，水面起伏、水波距离、水波运动速度等只需要输入少量的参数即可改变，具体的例子可以在下面网址上看到（http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/Effects.htm）。

 　现代动画生产模式是通过几十集，几百集动画树立品牌，然后开发衍生产品。实际上生产几百集动画过程中积累了大量的动作素材，这些动作素材在新的动画制作中部分是可以重用的，如果只有几十集也许美工用大脑可以记住这些素材在电脑中的存放位置，但几百集的素材靠大脑就记不住了。我们863项目的另一个重要内容是开发出一个卡通动画素材检索与重用系统，用户通过输入动画角色名，动作，景别，面部颜色、衣服颜色等关键信息，系统可以自动检索出相关的动画素材候选，用户可以通过播放素材确定是否采用，系统工作方式动画可以在下面网址看到（http://www.cad.zju.edu.cn/home/jhyu/ClipsReuse.htm）。

 我们的863项目已经通过专家验收，其中部分成果在一些动画公司中应用得到很好效果。国家科技部支持的863项目其目的是希望尽可能地在企业中应用863成果，我们也希望借助《中国动画网》这个平台介绍一下我们的研究成果，如有感兴趣的企业可以同我们联络。

记者：在国内，北京迪生公司一直在搞动画软件设备方面的研发工作，并已经取得了一定成果。您将怎样处理和迪生公司之间的关系？是成为竞争对手还是合作共赢？

于金辉：我和迪生公司的李中秋先生认识多年，我很钦佩迪生公司多年来在动画软件开发方面做出的巨大努力。我在前面说过，我国计算机动画技术研究在整体上水平还很低，现在我国从事计算机动画技术研究的人不是多了，而是远远不够。所以我希望全国能出现更多的公司从事计算机动画技术研究，把我国的整体研究水平提高，推动我国动画产业的发展，进而在世界成为动画大国是我们的共同目标。

 记者：谢谢于教授接受我们的专访。