動漫游戲技術(shù)在“虛擬世博館”建設中的應用研究

金益

（蘇州職業(yè)大學 計算機工程系，蘇州 215104）

0 引言

從2005年日本愛知世博會中我們可以清楚地看到最受歡迎的是“虛擬世博”，人氣第一的是日立館的“虛擬世博”游戲。剛剛過去的2010年上海世博會更是以獨特的魅力吸引著所有人的眼球，作為2010年上海世博會的特色之一“虛擬世博館”的建設大量使用了Flash3D、Web3D和網(wǎng)游3D等動漫游戲技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，觀眾不但可以對展館進行直觀體驗，還可以通過更多預設的欄目，進一步深入體會一個好看好玩的世博會，其中借鑒了網(wǎng)絡游戲的模式，網(wǎng)友以第一視角接收各種游戲任務，解開謎底，使得動漫游戲、虛擬現(xiàn)實與世博會有了一次完美結(jié)合，真正做到了“讓更廣泛的人參與”。

1 “虛擬世博”簡介

由于“虛擬世博”是新生事物，業(yè)界還未有明確的定義，很難有統(tǒng)一的認識，這里作者所下定義僅代表個人觀點?！疤摂M世博”是以網(wǎng)絡傳播媒體為平臺，將世博會舉辦的世博園區(qū)、舉辦城市和輻射區(qū)域構(gòu)建成網(wǎng)絡虛擬空間，以政府、企業(yè)、個人和社會為虛擬空間的應用對象，以虛擬的網(wǎng)絡空間為基礎，以計算機網(wǎng)絡為手段，全面構(gòu)筑一個以信息應用為中心的全新的、可以實現(xiàn)人機在世博問題上互動的虛擬世博會。

2010上海的“虛擬世博”有三個亮點：虛擬網(wǎng)絡游戲、虛擬場館建設、虛擬場館游覽。

1.1 網(wǎng)絡虛擬游戲

虛擬世博的網(wǎng)絡游戲以開發(fā)“科技與環(huán)?！钡挠螒驗橹?。根據(jù)上海2010年世博會的口號“城市，使人生活更美好”開發(fā)城市環(huán)境建設的游戲。“建設世博園的游戲”就體現(xiàn)了這樣的理念，上網(wǎng)者可以在網(wǎng)上買土地、蓋園區(qū)以及招展招商等，就像現(xiàn)在玩的“羅馬復興”游戲一樣。

1.2 虛擬場館建設

虛擬場館建設主要偏重空間與工業(yè)設計和視覺傳達設計，也就是受眾面對網(wǎng)絡的時候，可以根據(jù)自己的喜好和世博會的主題設計出自己理想中的場館以及場館內(nèi)的陳設和布置，同時包括主題公園和吉祥物的設計。實際上就是受眾充當虛擬設計師，讓自己提交的作品與系統(tǒng)互動。當然，虛擬場館的建設不僅需要強有力的網(wǎng)絡技術(shù)的支持，還需要參與建設的受眾有設計方面的能力和創(chuàng)意。

1.3 虛擬場館游覽

“虛擬場館游覽”的核心構(gòu)想就是在世界各地的各個城市設立虛擬大廳，讓那些不能到世博會現(xiàn)場的人也能感受到世博會帶來的無窮魅力。這對于世界各地那些由于時間和經(jīng)濟力量的局限，沒有機會參加世博會的人來說，這是一個絕好的手段。

2 “可口可樂館”的設計與應用

為了更好地研究“虛擬世博館”中對游戲動漫技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，作者以可口可樂館的構(gòu)建為例（如圖1所示）。

圖1 可口可樂館的設計流程

2.1 場館模型構(gòu)建

場景模型制作指除動畫角色以外的一切場景，如物品、動物、植物、人等的模型制作。按精度、體積、表面紋理與所處位置來分，可用不同的技術(shù)進行實現(xiàn)。（1）對于精度要求高、體積較大的物體，可利用Maya、3dmax等三維動畫軟件進行制作。（2）對于細長條的物體如欄桿、窗框等實體，可采用單一面片和貼圖照片來表現(xiàn)。這樣可以減少場景內(nèi)的幾何模型和面片數(shù)量，從而減輕仿真系統(tǒng)的運算負擔。同時在渲染場景中不會出現(xiàn)鋸齒和閃爍現(xiàn)象，提高場景仿真的總體效果。（3）對于表面紋理復雜的物體，可采用拍攝貼圖的方式進行制作。這樣可以避免高難度復雜紋理的三維建模以及不必要的系統(tǒng)仿真開銷。（4）對于處于遠處的模型，則可使用大面積平面貼圖的方式進行制作。

可口可樂展館為一座兩層建筑，建筑風格講求虛實對比和顏色變化，外立面簡潔獨特，所有的外墻均采用金屬防風雨百葉，刷成“可口可樂”的紅色。圖2為場館模型效果。

圖2 “可口可樂館”模型

2.2 角色動畫制作

虛擬角色的構(gòu)建包括角色外觀、角色表情、角色動作的構(gòu)建。角色外觀可通過Maya、3Dmax等軟件來制作，完成后再導入虛擬動畫拍攝場景。構(gòu)建虛擬角色的步驟主要有：外觀構(gòu)建，模型細化，骨骼動畫制作等。文章以角色之一“勞模”為例。

（1）建模：以box為基礎，用多邊形建模建出身體模型，對部分分離后建出腰帶、鞋子、衣服以及頭盔。

圖3 角色材質(zhì)

圖4 角色骨骼

（2）材質(zhì)：為模型添加多為子材質(zhì)，為身體、衣服等部分分別調(diào)節(jié)材質(zhì)。圖3即為角色加上材質(zhì)后的效果。

（3）渲染：為模型打燈光，做測試渲染。

（4）骨骼：為模型綁定骨骼并調(diào)節(jié)動作。圖4為加上骨骼動作后的效果。

（5）動畫：角色外觀與動作構(gòu)建結(jié)束后，導入虛擬動畫拍攝場景。圖5為動畫場景。

2.3 場景交互漫游

觀察場景需要設置視點的空間位置、觀察方向視角及焦距等參數(shù)，經(jīng)過視口裁減、消隱而生成圖像并輸出至顯示設備。對于立體觀察，須設置另外一個視點，兩者之間的空間距離約為人眼距離，生成圖像并輸出至顯示設備。漫游場景則是不斷地變換視點相應參數(shù)，生成連續(xù)的圖像并輸出至顯示設備。如果將視點的空間參數(shù)路徑記錄到文件，則形成固定漫游。反之，視點的空間參數(shù)由交互設備或交互原語確定時，則表現(xiàn)為自主漫游。圖6為場館交互漫游館外漫游。

圖5 動畫場景

圖6 交互漫游

3 結(jié)束語

本文提出了一種嶄新的動畫制作方法，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與動畫制作的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在世博中的應用，不僅讓觀眾逼真地、立體地、可操作地與世博場館親密接觸，也拉近了世界與中國的距離，增加了數(shù)字世博的科技含量，提高了我國在計算機仿真領(lǐng)域的國際地位。動漫游戲產(chǎn)業(yè)隨著知識經(jīng)濟的發(fā)展在國內(nèi)迅速崛起，并成為其中的重要支柱。兩者的完美結(jié)合對中國新媒體和數(shù)字文化產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展具有突出的貢獻。

［1］鄭力明，潘忻.虛擬動畫三維場景的構(gòu)建及動畫拍攝的實現(xiàn)［J］.計算機系統(tǒng)應用，2009（07）：153-156.

［2］曹彤.虛擬博物館的三維場景構(gòu)造及交互漫游實現(xiàn)［J］.計算機工程與設計，2007，28（24）：6006-6011.

［3］尚驚濤.虛擬世博的現(xiàn)實構(gòu)想［J］.中國會展（華東專欄），2005（15）.

［4］石教英.虛擬現(xiàn)實基礎及實用算法［M］.北京：科學出版社，2002.

［5］徐正則.3D全CG抑或是2.5D后2D時代中國影視動畫片制作模式研究［J］.電影藝術(shù)，2007，314：138-142.

［6］韓笑.影視動畫場景設計［M］.北京：海洋出版社，2005.