虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維動畫制作中的應(yīng)用

楊仁林

摘要：科學(xué)的發(fā)展帶來了技術(shù)的進(jìn)步，與之同行的是三維動畫技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與深入。本文對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維動畫制作中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，闡述了兩者的含義與特點(diǎn)，并從三個方面分析了虛擬技術(shù)是如何在這一工作中應(yīng)用的。以期本文的研究可以給三維動畫制作工作提供一定的參考，推動這一行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);三維動畫;動畫制作

引言

三維動畫中由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了一種全新的展現(xiàn)方式，提升了其藝術(shù)表達(dá)效果，表現(xiàn)形式也因此實(shí)現(xiàn)了多樣化。由于這一技術(shù)的應(yīng)用，受眾在欣賞三維動畫時，其視覺、聽覺、觸覺等多個感官同時作用，給予其真實(shí)世界的感受，是一種全新的體驗(yàn)?？梢哉f虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推動了三維動畫的發(fā)展與進(jìn)步，尤其是與人工智能的融合，促使其可以更好地滿足用戶的個性化需求。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動畫的相關(guān)概述

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際上就是虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的結(jié)合，站在理論的角度而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種計算機(jī)仿真系統(tǒng)。其是利用計算機(jī)技術(shù)生成的一種模擬環(huán)境，由于其真實(shí)度較高用戶會產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)世界一樣的聽覺、觸覺以及嗅覺，因此容易沉浸在其中。實(shí)際上虛擬技術(shù)就是將人們現(xiàn)實(shí)生活中的各種數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生各種電子信號，然后在將其與各種輸入設(shè)備結(jié)合起來。如此人們就可以看到或感受到與現(xiàn)實(shí)世界相同的現(xiàn)象，但這些現(xiàn)象可以是現(xiàn)實(shí)存在的物體，也可以是人們?nèi)庋鬯鶡o法觀察到的物質(zhì)。這些現(xiàn)象是人們不能直接看到的，是通過計算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及傳感器技術(shù)生成模擬現(xiàn)實(shí)生活中的世界，因此被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，感知的多元化。人們在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下，其感受并非只有單純的聽覺或觸覺，而是多元化的感受，同現(xiàn)實(shí)世界的感觸相同。而這一多多元化的感知是由于虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中匹配了與人相同的視覺、聽覺、觸覺等多種運(yùn)動傳感器。正式由于這一因素才導(dǎo)致了人們能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行有效互動，同時也提升了這一系統(tǒng)的真實(shí)性，實(shí)現(xiàn)了仿真的目標(biāo)。

第二，有著較強(qiáng)的交互性。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中并非是人對這一系統(tǒng)有單方面感觸，人在這一系統(tǒng)中做出的動作都可以獲得相系統(tǒng)的回應(yīng)，有著明顯的交互性特點(diǎn)。需要提出的一點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的交互活動不是單純通過鍵盤、鼠標(biāo)等就可以實(shí)現(xiàn)的，人們進(jìn)入到這系統(tǒng)要佩戴特制的頭盔、眼鏡以及數(shù)據(jù)手套、關(guān)節(jié)感應(yīng)器等。這樣其活動才會被系統(tǒng)快速感知，并給其做出回應(yīng)，而人們也才能更真實(shí)的感受到這些回應(yīng)，做出在真實(shí)世界中的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)交互。

第三，沉浸感較強(qiáng)。正式由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有著上述多元化感知與交互性特點(diǎn)，才使得人們能夠深深地沉浸在這一系統(tǒng)中。實(shí)際上系統(tǒng)之所以能使得人們產(chǎn)生這些感受是由于計算機(jī)生成的三維圖像、仿真環(huán)境聲效的存在。人們在這一系統(tǒng)中的任何反應(yīng)都會通過硬件傳感設(shè)備反饋給計算機(jī)，計算機(jī)在接受信息并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后，就會將其傳輸給頭盔、眼鏡等。如此人們能夠沉浸在其中也就不足為奇了。

（二）三維動畫技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其軟件和硬件系統(tǒng)也逐漸得到了優(yōu)化，依托與這一技術(shù)的進(jìn)步就出現(xiàn)了三維軟件。利用計算機(jī)中的三維軟件可以構(gòu)建一個虛擬的世界，而這也就是三維動畫的形成。首先動畫制作人員會根據(jù)要求制作一個角色模型以及其所處的特定場景，結(jié)合角色的定位和具體需求給其添置特殊的材質(zhì)與燈光效果。為了更好的展示角色，并讓這一角色“動起來”則還需要根據(jù)角色的動作、運(yùn)動軌跡以及攝像運(yùn)動等來設(shè)計其動畫參數(shù)。在完成上述環(huán)節(jié)之后，計算機(jī)就會自動的根據(jù)參數(shù)要求來運(yùn)算與渲染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動畫的輸出。

當(dāng)前我國三維動畫技術(shù)在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，已經(jīng)完全可以對現(xiàn)實(shí)世界中的人物、動物等等真實(shí)村在的事物進(jìn)行模仿。此外，三維動畫技術(shù)的應(yīng)用范圍也十分的廣泛，在軍事、教育、娛樂以及醫(yī)學(xué)等等領(lǐng)域都可以看到其身影。例如在影視劇、動畫視頻的制作中，三維動畫的技術(shù)的應(yīng)用在實(shí)際效果與經(jīng)濟(jì)效益上都起到了巨大地推動作用。例如在拍攝一些爆炸場景、戰(zhàn)爭情景時，利用三維動畫技術(shù)不但可以展示出更加真實(shí)的場景，并且其還操作簡單便捷，節(jié)約了制作成本。

將三維動畫技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，一些設(shè)計人員設(shè)計的虛擬情景動態(tài)化展示出來，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)、電視、電影等平臺觀看到。這兩個技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用確保了設(shè)計人員可以對虛擬情景、情境中的人物以及攝像機(jī)角度等等進(jìn)行有效控制。就目前而言，我國的三維動畫技術(shù)的應(yīng)用基本不會受到客觀因素的影響，并且隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷更新，其還展示出了巨大的發(fā)展空間。

二、如何在三維動畫制作的過程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

（一）在三維動畫建模中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

三維動畫制作的過程中其首要步驟即為建模，這一環(huán)節(jié)的質(zhì)量直接關(guān)系著整個動畫制作的成敗，其關(guān)鍵性、重要性可見一斑。在建模環(huán)節(jié)，技術(shù)工作人員工作的重點(diǎn)為結(jié)合需求或要求完整動畫人物模型與場景，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有人機(jī)交互的特點(diǎn)，利用其可實(shí)現(xiàn)動畫人物的靈活展示。完成三維動畫建模主要包含兩個步驟：

第一，收集素材。此環(huán)節(jié)中主要手機(jī)動畫中人物與場景的素材，技術(shù)工作人員要結(jié)合要求在網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)中尋找相關(guān)素材或者是以此來激發(fā)自己的創(chuàng)作靈感。一些工作人員有時甚至?xí)x擇航拍，選擇一些和動畫場景相關(guān)的建筑物、自然景觀或者是現(xiàn)實(shí)社會的場景來拍攝。然后將這些資料進(jìn)行分析與整理，這些即為三維動畫模型制作的重要依據(jù)，同時這些也給虛擬技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的參考。

第二，應(yīng)用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維動畫建模。為了保證動畫中人物形象的鮮活性，各個場景變化的合理性，技術(shù)人員會保留物體的形變過程，其還會對其物理動力學(xué)的特征進(jìn)行觀察。這一環(huán)節(jié)是至關(guān)重要的，對技術(shù)人員的要求也較高，需要其應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對實(shí)現(xiàn)事物的高度模擬，甚至是還原。完成這一工作才能實(shí)現(xiàn)三維動畫建模，也才能通過對現(xiàn)實(shí)場景的模擬提升建模的工作效率。實(shí)際上在這一過程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維動畫技術(shù)是交叉應(yīng)用的，技術(shù)人員還需要采用三維動畫技術(shù)對事物進(jìn)行掃描。進(jìn)而會產(chǎn)生三維坐標(biāo)，將所得的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，就可以給虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)，保證建模工作的真實(shí)性。

（二）在動作捕捉系統(tǒng)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

三維動畫是立體的更是動態(tài)化的，這樣才能更加逼真更加能吸引人的注意，而動態(tài)化的實(shí)現(xiàn)就離不開虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在這一過程中技術(shù)人員需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對物體的運(yùn)動軌跡等進(jìn)行動態(tài)捕捉，如此其才能夠在模擬現(xiàn)實(shí)時有可靠的參考。完成了動態(tài)捕捉后，計算機(jī)系統(tǒng)會自動計算出其相關(guān)數(shù)據(jù)，制作人員在結(jié)合這一數(shù)據(jù)對運(yùn)動的物體進(jìn)行調(diào)整，促使其更加符合設(shè)計需求。這工作也給后續(xù)導(dǎo)演的拍攝工作奠定了基礎(chǔ)，其可以在任意地點(diǎn)來放置鏡頭，如此一來一些難以拍攝的鏡頭也就順利的完成了。這樣原本人們虛構(gòu)的一個世界就變得更加的清晰與真實(shí)，縮短了與真實(shí)世界的距離，尤其是這種自然的鏡頭轉(zhuǎn)化。一些令人震撼的場景則更加真實(shí)，給人以身臨其境之感，這也是近年來立體電影、電視受歡迎的原因之一。

（三）在三維動畫調(diào)節(jié)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在三維動畫的制作中，人們需要把握住以下幾點(diǎn)：第一，掌握各種動畫制作技術(shù)，并且可以在制作過程中根據(jù)具體需求交叉應(yīng)用，或結(jié)合應(yīng)用。第二，明確工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，例如動作捕捉系統(tǒng)，這工作中獲得的數(shù)據(jù)信息是后續(xù)工作開展的參考和依據(jù)。第三，發(fā)揮調(diào)節(jié)技術(shù)的作用，提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的效果，讓虛擬的場景、人物等更加真實(shí)。三維動畫調(diào)節(jié)工作可以看做是一個完善、優(yōu)化的環(huán)節(jié)，其需要工作人人員對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理與分析。然后再通過插入法或疊加法等對其進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整或修改，這一切自然是通過計算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)工作并非是一次就可以完成的，需要工作人員有耐心和細(xì)心，經(jīng)過多次反復(fù)的調(diào)節(jié)，確保這些數(shù)據(jù)信息最大限度的滿足制作的需求。此外，為了提升這一工作效率，工作人員還可以對方向動力學(xué)、前動力學(xué)等進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，使得信息數(shù)據(jù)的處理更加有規(guī)劃性。

結(jié)論

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維動畫制作工作中發(fā)揮了十分重要的作用，其優(yōu)化了動畫的展示效果，同時還提升了其工作效率。工作人員要重視這一技術(shù)，且在工作與應(yīng)用的過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化技術(shù)，促使其更好的推動我國動畫事業(yè)的發(fā)展。

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