1、1生物三维动画科普影片的制作流程与特性研究【摘 要】研究三维动画在生物科研活动中的具体应用，能够使三维动画更好地服务于生物科研与教学领域，为生物领域科普活动与科研的发展打开新的局面。本文概述了科普影片的传播目的，分析和比较了三维动画科普影片的优势与劣势，并在此基础上探讨了生物三维动画科普影片的特性与制作流程。 【关键词】科普教育；形象化；灵活性 中图分类号：J954 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2015）12-0101-03 一、科普影片的传播目的 “科普”一词，应源于 1959 年英国人查理斯?波西史诺两种文化与科学革命的演讲内容，这是现代社会对于科普开始了解及重视的开端，
2、在以人文社会为主流的时代，这一概念的提出也逐渐发掘了科学于社会发展和人民生活之间的重要联系，因为科学所要普及的即是以人文为主的社会环境。更好的公民科学素养的养成与质量的提升，是促进国家繁荣的重要因素，并可以提供更优质的社会决策和更高质量的个人生活，提高广大民众的科学素养是对未来的投资。目前世界各国推广科普教育的政策虽然各有不同，但是都对科普教育的推广工作非常重视，且不乏积极发展的案例。在欧洲，大多数民众都看好一般科学和技术所带来的好处；根据美国相关机构的研究显示，超过百分之八十的美国民众2表示出对生活上具有普遍利益的科学知识有一定的兴趣；在澳洲，大部分的民众也认为，科学技术是改善生活的重要因素
3、。 如何唤起学生对于科学知识的兴趣与学习动力，是近年来科学教育最关注的议题之一。过去科普或科教领域的研究主要关注于学习效率的提升，或改变教学策略对成就表现的影响。然而，推广科学教育的目的是提升学生对科学的学习兴趣，有相关机构调查发现，观众在听完科学知识讲座后，自身在对科学知识的理解和对于相关知识的学习态度及学习兴趣方面有明显提升。科学教育因内容议题广泛，对于科学知识的学习效益研究、学习动机和科学素养等相关议题皆会产生积极影响。 学生在科学、科技知识课程中，能连结科学概念、理解与知识的相关应用，甚至在课程结束后，会持续关注相关议题并统筹所学内容，这就是科普影片所应起到的作用。具体说来，注重科普影
4、片的传播可以达到以下的效果： （一）大众能肯定科学研究、科学方法、科学精神与其重要性，并能接受及推广这些方法与价值； （二）吸引更多民众投入相关活动； （三）促进专业与非专业领域的沟通了解，激发跨领域的新研究。 所以，科普影片的传播目的不仅在于学习科学知识，更重要的是协助对科学的了解，并提升科普议题的关注与学习。科学知识是透过不断辩证、收集数据并评估进而取得发展的，所以，借由科普影片辅助及整合科学知识内容，有助于延续学生在科学领域的认识得到进一步发展。 二、三维动画科普影片的优劣势比较 3近些年来，随着科技的不断进步，科普影片的拍摄形式也由过去依靠相机、摄像机实景实地拍摄的单一拍摄方式，转为利
5、用计算机运算三维动画仿真图像的新型科普影片制作方式。那么，这种新型的科普影片拍摄方式相对于传统拍摄方式，到底有哪些优缺点呢？首先我们来探讨优点部分：第一，由于三维动画完全采用电脑进行制作，在制作空间上可以节省许多，只要是能摆放电脑进行创作的地方都可以进行动画制作；而其他的影片制作方式，不管是用拍摄方式还是用手绘方式，除了要有绘画或是制作道具的场地，还需要有拍摄用的摄影棚等工作场所才可以进行制作。第二，利用三维动画方式制作影片，具有高度的制作灵活性，如果有不满意的镜头需要修改，只需在软件中修改原有文件的相关参数即可，使得制作和修改过程变得相对简单；而其他的影片制作方式，一旦出现某个环节的错误，可
6、能就必须重做一次，好比实景拍摄的方式，只要有一个地方出错，可能整个镜头就需要全部重拍，这会使得制作过程变得冗长、繁琐且会消耗更多的资源，拍摄时间上也得不到很好的保证。第三，因为三维动画能够模拟生成复杂的环境场面，比起传统手绘动画能够呈现更大的空间变化和更为逼真的视觉效果，而传统的摄影机或显微镜拍摄的方式因为会受到环境、光线以及器材的影响，使得拍摄过程受到诸多限制，往往效果会不尽人意。随着电脑硬件和软件科技的不断向前发展，三维动画可以呈现出越来越多我们以往无法企及的视觉可能性，从而制作出更为逼真的影像效果。虽然这点有人认为未必更好，但是若纯粹以技术层面来看确实是一种进步。第四，三维动画制作方式能
7、够节省更多的制作成本，因为不需要大量的人力物力的介入，在资金4有限的情况下，只要有一台中等配置的电脑便能够开始制作工作，而传统拍摄方式除了要将画面用相机或是摄影机拍摄下来，还要将拍摄素材送交后期剪辑以及合成部门进行画面的后续处理，而现在这些步骤在三维动画制作的流程里可以在同一台电脑上完成。 在探讨要三维动画的优点的同时，我们也应注意到利用三维动画方式制作科普影片也存在一些缺点和问题。第一，是所有利用电脑进行动画制作的方式下普遍存在的问题，就是过度依赖电脑使得资料的保存方式限于电脑硬件之内，一旦电脑硬件出现损毁，辛苦创作的数据资料很有可能一瞬间化为乌有。第二，也与过度依赖电脑有关。由于制作过程全
8、部或大部分透过电脑完成，软、硬件之间的配合就显得尤为重要。一旦软、硬件之间出现不兼容的情形便会出现制作过程的停滞。例如：当制作过程是由多人共同担当，并非个人独立制作时，一旦所用的制作软件不相同或是版本不同的时候，就有可能出现文件无法相容，导致制作过程停滞的情况。尤其是多人参与制作时，这是经常出现的、非常麻烦的问题。第三，是与电脑硬件配置情况有关。虽然理论上只要电脑能安装三维动画制作软件，就可以进行影片的制作工作，但是实际制作中如果电脑硬件设施过于老旧，即便是软件能够安装，也很难正常使用。这个问题也会影响到将来图像的输出以及最终影片的完成时间。硬件设备的落后，使得相对的图像运算需要花费更多的时间
9、去完成，这会直接导致影片制作效率低下和制作成本的增加。 三、生物三维动画科普影片的特性与制作流程 传统生物学教学影片注重知识化、通俗化和形象化，将艰深难懂的5生物学知识和生物学技术普及给社会大众。随着时代的发展和生物学教学模式的转变，新世纪的生物学科普影片除了要继承传统生物学科普影片的现有特征以外，还应探索面临的新形势、新内容和新问题，并以此指导生物学科普影片的创作工作。 随着音视频技术和媒体传播方式的变迁，利用传统方式拍摄制作的生物学科普影片从画面效果到视频内容方面，已远远不能满足当今人们对于生物科学知识学习的渴望。近年来，由于三维动画技术的精确性、真实性和无限的可操作性，被广泛应用于影视、
10、教育、军事、娱乐等诸多领域。利用三维动画仿真技术制作的影片能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多观众的欢迎。在国外，三维动画仿真技术也被广泛应用于生物学教学影片、科研及科普等多个领域。那么，国内生物三维动画科普影片的制作与发展现状又是如何呢？针对这个问题，我们的科研小组做了一系列的调查，结果发现：首先，尽管生物学研究领域特别是教学方面极度需要相当数量的三维生物学动画科普片的片源，但是国内却没有一家机构能够专业从事此类影片的制作，制作流程和技术表现特质的研究方面仍属空白；其次，国内目前对于生物学科普影片的制作方面，仍然大多以电子显微镜或相机拍摄到的真实图片或视频为主，因为现实摄制条件的限制和软硬
11、件方面的制约，这种传统拍摄方式得到的影片效果往往不尽人意；最后，国内现在三维生物学动画科普片的来源，主要是依靠采购国外仅有的几家相关制作机构制作的片源，影片价格高居不下，内容也不甚丰富，而且品质良莠不齐。 通过以上的调查结果我们不难看出，目前我国生物科普影片的制作6中在牢牢把握科学性的同时，必须考虑当今受众的需要只有观众喜闻乐见的科普影片形式才是“优质产品” 。三维动画具备不受时空、结构与尺度限制的特征，能以逼真的图像表现无法实拍或者具有危险性的生物生活环境或身体内部构造，使用三维动画技术能真实、清晰地展示想要表达的生物对象的每一个细节，可以在小规格时段内模拟出实际发生过程漫长的生物研究过程，
12、并可以突破物理屏障，深入对象内部结构进行“拍摄” ，也能够轻松模拟在显微镜条件下难以拍摄到的对象外形和运动，适宜表现那些强调真实感、空间层次感的复杂研究题材，其制作修改灵活性较强，画面质量能得到很好地控制，以上特点使得三维动画将成为今后一段时间生物科普影片表现的主要手段和趋势。 生物三维动画影片的制作过程依照制作团队人员的数量和制作成本的不同会有一些差异，但是其整体的制作流程大体相同。本文以笔者制作影片的过程为例，大致将生物三维动画科普影片的制作流程总结并划分为：前期制作阶段、动画中期制作阶段和后期合成阶段等三大步骤。 （一）前期制作阶段 这一阶段主要将影片的构思、文献收集过程中的生物物种、生
13、活习性和细胞结构特点等资料，透过与生物科学专家的不断沟通交流，取得科学层面上的建议与确认，并充分结合三维动画制作的特点，由故事大纲延伸出完整的文字剧本及基本美术造型设计方案，包括整体画面风格设计、生物造型设计、色彩气氛设计等步骤，然后将细化的文字剧本给予镜头语言，制作成完整的画面分镜头台本，即完成影片的前期制作阶段。 7（二）动画中期制作阶段 这一环节主要将完整的前期美术设计方案依照设计完成的图样，进行诸如三维数字模型搭建、材质贴图、骨架绑定等工作，之后再进行生物角色的动画设计、三维虚拟镜头运镜、灯光、特效等方面的设定与测试，最后进行全片三维图片序列素材的渲染输出解算工作。 （三）后期合成阶段
14、 主要通过后期制作软件完成图片序列素材的剪辑与画面效果调整处理工作，调整好画面的节奏与色调，并对照画面影像来制作影片中的全部字幕，最后将视频进行完整输出，得到最终成片。 以下便是笔者总结归纳的整个三维动画科普影片的制作流程图，如图 1 所示： 尽管目前国外已经有关于三维生物学动画的制作案例，然而，这在我国生物学研究界的应用至今仍然处在起步阶段。研究三维动画在现代生物学研究活动中的运用，能够使三维动画更好地服务于生物学研究和其他相关科研项目，为生物学科研与科普活动的发展带来新的契机。 参考文献： 1彭国华，陈红娟编著.3ds Max 三维动画制作技法（基础篇）M.科学出版社，2009. 2美葛詹尼加等著.周晓林，高定国等译.认知神经科学关于心智的生物学M.机械工业出版社，2011. 3毛松午，李艺康，顾洁燕等.美国 IMAX 医学科普电影人体奇迹给我们的启示J.中国医学教育技术，2010（6）. 84徐越华.谈医学科普动画片我从哪里来的制作J.中国医学教育技术，2012（4）. 基金项目：辽宁师范大学青年科研项目（项目编号：LS2014W022）结题论文。
