太极图形，解放创造力 阅读原文 3D, or 2D, that is a question. 其实无论是对于设计与信息传播领域，还是多媒体与娱乐事业，2D 和 3D 有着共同的使命：把事实 / 故事讲好，令观者愉悦。这体现了两个层面的信息，一个是叙事层面带来的共情，一个是视觉层面带来的冲击。换言之，如果你的故事讲不好，即使再酷炫的画面也无法打动人心（对于结构设计领域，这体现在“表现形式”最终要服务于将“事实”讲好）。反过来看，只要你的故事讲得足够好，2D 和 3D 一样可以给观者带来精神愉悦。虽然 3D 不会全面替代 2D，但理论上讲，对于结构、运动、交互有着强烈需求的场景，3D 创作能够更好地发挥优势，贡献价值。 © 太极开物 Taitopia 结构（Structure） 在工程设计、科学研究等领域，小到病毒细菌的形态还原，大到一座拔地而起的城市建筑，结构化的事物对 3D 形式有着最迫切的需求，3D 逼真的还原能力可以最大化地建立科学的模型、体现清晰的结构关系、降低试错成本、提高经济效益。3D 的创作形式可以将模型内部和表面的几何连接关系转化为其各组成部件之间的实际语义联系，承载着各类信息间的关联¹。得益于 3D 形式将对象之间的作用关系清晰地呈现，这既可以帮助设计师“建立”稳定的连接，也可以帮助科研人员“打破”连接。 以建筑设计为例，构建于三维空间的数字化建筑设计正在逐渐替代传统的平面设计。建筑师可以在电脑软件中对实际建筑进行虚拟的构图，更直观地了解建筑物的内部构造，即使是看似简单的建筑，也要分析其受力关系、荷载传递和荷载路径，最终以可视化的形式展现给上下游部门。这既能确保建筑物的稳定与安全，也可以实现经济效益最大化。Autodesk 公司在 2002 年提出的 BIM（Building Information Modeling）技术已经在全球范围内受到广泛的认可，通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，实现降本增效及可持续发展。 建筑设计 3D 模型 三维数字世界既是建筑师在设计方案与施工维护之间的桥梁，也是科学家突破实验手段的界限探索微观世界的指南针。生物、医药、化学、材料等领域中，科学家们通过大量计算模拟手段，甚至动用强大的超级计算机，来模拟预测原子、分子在三维空间中的运动与分布。尽管电子显微镜等仪器能够直接看到微观世界的一面剪影，计算机模拟对预测复杂的微观物理与化学变化仍然至关重要。当人类面对新冠病毒的时候，三维模拟能为抗击病魔指明方向：大规模的分子动力学模拟能够揭示新冠病毒刺突蛋白的结构弱点，从而助疫苗的研发一臂之力²。也正是因为这些领域对了解物质的微观结构有着极致的追求，分子模拟虽然在应用范围上和三维动画、游戏大相径庭，但所使用的算法和技术却与计算机图形学殊途同归。 病毒结构 3D 示意图 运动（Motion） 从静态图片来看，3D 内容比 2D 内容更能体现“运动”，这源于 3D 对于物质质感的强大还原能力，即仿真。比如毛发、水流、丝绸，这类物质很容易触发人们的共情与联想，使人自发地想到在现实世界中飞舞的头发，流动的小溪和波光粼粼的丝绸。当人们的想象从两个维度拉伸到三个维度，这也为联想的触发提供了更有利的条件。 接近真实的绒毛质感 就动画而言，3D 动画更要求“动的感觉”，几乎每一帧的 3D 动画都是有动作的。动画、电影中常用的 24 帧率意味着在 2D 动画中，每秒有 24 帧，即 24 张图片。当没有明显的快速动作时，观众通常可以接受一个画面持续两帧（一拍二），这就是所谓的双帧动画制作。当动作完全静止的时候，甚至可以实现三帧和四帧上的制作（ 一拍三、一拍四），这也是日本动画和定格动画中常见的情况³。 《哆啦 A 梦》 但当一个 3D 画面完全不动时，哪怕只有一帧，都显得很不对劲。这很容易理解，在现实生活里，你几乎无法想象“有什么东西是静止不动的”。即使是角色静止不动的时候，也会设置一些生命的迹象或微幅的动作来保持动态错觉。同时，3D 创作中的运动有着更“自然”的优势，它的姿态、动作更加符合现实规律、更加拟人化。这听起来似乎很复杂，但其实 3D 动画中的角色以数字方式建模，接着被装上 "骨骼"，比起制作序列帧动画的密集劳动，骨骼动画利用建立好的骨架套用到多张图片，比起逐一绘制动作节省了大量时间与精力，且更加真实、灵活。同时，3D 画面中的光影更具纵深与层次，其变化塑造了时间的流动、空间的转移，更加真实地体现了现实世界的物理变化，这也是 3D 更能体现运动的原因之一。 《青春变形记》 交互（Interaction） 从生物学角度来看，人类应对外界的刺激会自然地给出反馈，而给出反馈的人也期待着能够获得反馈。连续的接收信号—给出反馈—接收信号的过程，形成了输入与输出的闭环，支撑了世界的正常运转，这既适用于社会关系中的人际交往，也适用于个体自身及个体与外部环境的互动。相比动画，游戏对真实的交互有着更高的需求。无论是手游、PC 游戏还是主机游戏，更不用说 VR 游戏，真实的交互可以使得玩家获得丰富的反馈，更多的“刺激”与“信号”，实现情感上的满足。 VR 游戏体验 相比 3D 游戏，许多 2D 游戏都是线性的，有着相对简单的控件，单一的视角，他们的运动与其他对象的互动更少。而 3D 游戏包括了在三维平面上的完整运动，玩家可以从各个角度观察游戏世界。角色的运动、情境的变换、视角的切换，以及丰富的光线、声音等元素造就了 3D 游戏的复杂性，也丰富了游戏的玩法，不仅是单纯的以完成任务为目的进行打怪升级、闯关战斗，还可以让玩家充分探索、体验、“过家家”，比如红极一时的生活模拟类游戏《动物森友会》。 《动物森友会》 除了娱乐领域，数字媒体艺术作为融入美学与科技，设计与体验的媒介，连接了人、机器、环境，透过 3D 的表现形式，掀起了沉浸式体验的热潮。随着科技的发展和审美需求的变迁，人们对交互的强烈需求涵盖在线教育与艺术展览等诸多线上与线下的应用场景，结合听觉、触觉等多重感官体验，将感知与认知的触角无限延伸。 虚拟画廊 大胆畅想一下，在不久的将来，3D 创作可能会像拍视频、修照片一样轻便快速，那时你会想做什么呢？ 我要实现电影《头号玩家》中的游戏世界！！！ References: 1. 孙轩, 2018. Structural Multi-Scale Semantic Modeling of 3D Building Models, 6(4), pp.248-253 2. Arantes, P., Saha, A. and Palermo, G., 2020. Fighting COVID-19 Using Molecular Dynamics Simulations. ACS Central Science, 6(10), pp.1654-1656 3. Tyler, D., 2022. The Different Types of Animation. [online]. Available at: <https://www.gamedesigning.org/animation/different-types/ * 部分图片来源于网络如有侵权请联系我们。 阅读原文
