三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的探索研究

1、三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的探索研究摘 要：隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產(chǎn)品。然而，這我國三維動漫制作技術(shù)還極不成熟，與國際動漫制作水平差距極大。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)則為我國加速三維動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度提供了很好的機(jī)遇。通過對角色動畫、制作虛擬環(huán)境和制作后期特效等諸多環(huán)節(jié)加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，具體而言，對靜態(tài)景物加入仿真模擬技術(shù)，對動人物運(yùn)動捕捉系統(tǒng)，可以在更大程度上提升三維動漫制作的逼真度。此外，通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)人物與虛擬現(xiàn)實(shí)的有效交互則可以在很大程度上提升三維動漫制作的效率，從而在很大程度上改變，我國三維動漫制作耗時長、制作效率慢、制作效果差等問題。

2、關(guān)鍵詞：三維動漫制作; 虛擬現(xiàn)實(shí) ; 探究隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產(chǎn)品。然而，與傳統(tǒng)的漫畫處理技巧不同，三維動漫對處理技術(shù)的要求也非常之高，需要熟的圖形處理技巧和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。不僅如此，在圖形處理和計(jì)算機(jī)處理技巧之上，還要求從業(yè)人員需要具有比較熟練的圖像生成和處理技術(shù)。一般而言，三維動漫的制作主要分為三個方面，一是制作角色動畫，二是制作虛擬環(huán)境，三是制作后期特效。通過這些技術(shù)，可以讓觀看動漫這以身臨其境的感受，帶給觀影者更加生動形象的視覺感受。目前，三維動漫的制作技術(shù)已經(jīng)趨于完善，世界上動漫制作的先進(jìn)國家無論在制作角色動畫、制作虛擬環(huán)境還是在制作后期特效方

3、面都具有非常雄厚的實(shí)力。由此，他們在動漫市場上的競爭優(yōu)勢也非常之大。與其相比我國的三維動漫制作技術(shù)還不是十分成熟，雖然，在今年也有一些比較優(yōu)秀的動漫作品，但是觀眾的觀影效果還是比較差的，這都與我國三維動漫制作技術(shù)的不成熟有很大關(guān)系。其根本原因來源于我國在三維動漫制作商的理念和技術(shù)陳舊有關(guān)。然而，我們需要注意的是，三維動漫制作本身成本花費(fèi)較高，并且制作效率也非常低。因此，非常需要一種比較有效的方法進(jìn)行制作。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，為三維動漫的制作提供了一條卓有成效的道路。在傳統(tǒng)的三維動漫處理中，后期特效制作往往會耗費(fèi)制作人員極大的時間。如果引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，那么就可以在很大程度上提高動漫逼真

4、度和靈活性，同時也可以在很大程度上減少制作所耗費(fèi)的時間。三維動漫的制作如上文所述，三維動漫的制作分為制作角色動畫、制作虛擬環(huán)境和制作后期特效三個部分。如果將其再進(jìn)行細(xì)分，前兩個部分又可以稱為三維動漫的前期制作，在此之后還要對動畫進(jìn)行再處理，我們稱此為動漫制作的后期階段，而制作后期特效則是三維動漫制作的后期階段。三維動漫制作的前期部分主要包括動漫角色和動漫場景的設(shè)計(jì)、動漫分鏡頭的設(shè)計(jì)等，前期制作既是三維動漫制作的首要環(huán)節(jié)，同時也是一個動漫制作的核心環(huán)節(jié)，對中后期動漫制作是否可以成功具有十分重要的影響。中期制作主要包括圖像渲染、圖形建模等，這個階段動漫制作主要是對前期制作的圖像進(jìn)行再處理，讓前期比

5、較粗糙的三維圖像變得更加具有觀賞性。優(yōu)秀的圖像和任務(wù)建模 是影片吸引觀眾的首要因素。由此，這個階段的三維制作對從業(yè)人員的美學(xué)功底要求十分 高，此外由于對圖像的每一個細(xì)節(jié)都有極其嚴(yán)苛的要求，這樣就也對從業(yè)人員的圖像處理 技巧提出了較高要求。后期制作主要是對前期和中期制作的圖像進(jìn)行調(diào)整和整合、通過整合使動漫的聲音和 畫面更加協(xié)調(diào)，讓觀眾產(chǎn)生更好的觀影效果?；谔摂M現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上的三維動漫制作技術(shù)傳統(tǒng)的三維動漫制作由于需要考慮到動作處理的各種細(xì)節(jié)，所以需要消耗大量人力和時間，動漫制作效率極為低下。此外，又由于三維動漫本身在建模時需要考慮的建模的細(xì) 節(jié)性特征極為復(fù)雜，由此在傳統(tǒng)的處理方式下，往往會出現(xiàn)畫面

6、效果不清晰，動作不符合 實(shí)際情況等問題。然而，如果我們通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則可以大大解決三維動漫制作所面 臨的以上問題。三維建模系統(tǒng)三維建模是動漫制作中的一個比較重要的過程，同時對從業(yè)人員也提出了較高的技術(shù)要求。為了讓三維動漫虛擬人物和事物與現(xiàn)實(shí)生活能夠產(chǎn)生密切聯(lián)系，從業(yè)人員在數(shù)據(jù)建 模的過程中，需要將虛擬與現(xiàn)實(shí)充分關(guān)聯(lián)，共同作用。目前的建模方法主要是將行為建模、 物理建模、景觀外觀建模等模型通相互結(jié)合，從而使得三維動漫中的各種模擬對象產(chǎn)生勾 連，最終形成一種現(xiàn)實(shí)感覺。其中，景觀外觀建模對建模技術(shù)的要求最高，他要求景觀的各種模型與現(xiàn)實(shí)景物的外觀基本相同，給觀影者帶來足夠逼真的觀影效果。不僅如此，

7、為了產(chǎn)生更加逼真的模仿效 果，建筑模型還要同時具有原物所具有的動力學(xué)特征，并進(jìn)而結(jié)合虛實(shí)融合技術(shù)，設(shè)計(jì)出 和真是景物相似的模型。如果將仿真模擬技術(shù)加入當(dāng)前的建模技術(shù)，那么就可以大大的提升建模的速度和效率，并且在模型的仿真度上也可以大大的提升。運(yùn)用這種技術(shù)需要我們在構(gòu)建模型前，通過三 維掃描儀獲取真實(shí)景物的數(shù)據(jù)和物理信息，并由此存儲和應(yīng)用三維點(diǎn)集方式，由此應(yīng)用到 三維建模的模型中，使得建模具有更加逼真的效果。運(yùn)動捕捉系統(tǒng)通過前期處理中，加入仿真模擬技術(shù)可以大大提升景觀建模模型的逼真度。但是僅僅如此還不夠，三維動畫制作還需要進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。就傳統(tǒng)的制作方式而言，大多數(shù)從業(yè) 者是通過手工調(diào)節(jié)的方式進(jìn)

8、行調(diào)節(jié)，這樣的處理方法在很大程度上會延長動漫制作的時間。但是，通過仿真模擬技術(shù)捕捉現(xiàn)實(shí)動作，收集真實(shí)動作中的信息點(diǎn)并傳遞給建模系統(tǒng)，可 以大大節(jié)省動漫制作的時間，并提升動漫的逼真度。在建模過程中，建模系統(tǒng)可以對三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理的利用，并由此形成和真實(shí)事物一樣的畫面，給人接近真實(shí)的感受，使動畫具有更高的觀賞性。此外，通過模擬仿真技術(shù)的動作捕捉系統(tǒng)還可以大大節(jié)省了動漫制作的時間，縮短了制作周期。運(yùn)動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)在動漫制作的過程中，相較于景物模型的制作，人物動畫的制作由于牽涉到更多的動態(tài)畫面，因此顯得更為繁雜，這樣就需要運(yùn)用更復(fù)雜的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)原理。按照傳統(tǒng)的動漫處理技術(shù)，在一些復(fù)

9、雜的運(yùn)動中，往往會出現(xiàn)人物動畫處理不夠真實(shí)，運(yùn)動習(xí)姐不夠清晰的問題。利用仿真模擬技術(shù)，可以通過在運(yùn)動體內(nèi)安裝捕捉器的方法，將機(jī)械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)綜合在一起，由此輔助運(yùn)動捕捉系統(tǒng)對生物體進(jìn)行全程的跟蹤，使得系統(tǒng)得到生物體準(zhǔn)確的運(yùn)動信息。通過特定的計(jì)算機(jī)處理軟件得出準(zhǔn)確的動畫制作數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)形成后，動畫動作只需要從業(yè)人員用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型處理即可生成，此外還可以通過調(diào)整鏡頭，觀察運(yùn)動中物體的每一個細(xì)節(jié)。由此，要使三維動畫在逼真度上升一個層級，就必要以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主，結(jié)合運(yùn) 動捕捉系統(tǒng)，充分先捕捉到的數(shù)據(jù)信息，對三維動畫進(jìn)行調(diào)節(jié)。除此之外，還要通過運(yùn)用 編程語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，

10、并借助其他方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，從而減少三維動畫制作 的時間，實(shí)現(xiàn)動力學(xué)的不同作用點(diǎn)之間的有效轉(zhuǎn)化。這樣的制作過程還需要對人體的各種活動機(jī)制進(jìn)行深入探索，明晰不同活動的活動機(jī)理，從而處理好不同運(yùn)動系統(tǒng)之間的關(guān)系。需要注意的是，生物運(yùn)動中不同肌肉和骨骼需 要不同的技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便讓調(diào)節(jié)運(yùn)動信息的規(guī)范性得到提升。當(dāng)使用各類調(diào)節(jié)技術(shù)時， 要通過精細(xì)的分析，找到局部運(yùn)動功能和整體運(yùn)動功能之間的平衡點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動 相互影響的效果。虛擬環(huán)境的構(gòu)建如上所述，三維動漫制作在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下降能夠在制作時間和畫面逼真度上提升一個層次。但是要想使三維動漫制作有更大的進(jìn)步，就需要進(jìn)一步使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使得動漫

11、制作和虛擬現(xiàn)實(shí)在更高層次上進(jìn)行結(jié)合。這就需要研究人員對三維動漫的虛擬環(huán)境進(jìn) 行建設(shè)。由此，就需要我們舍棄傳統(tǒng)動漫實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)概念，用更加先進(jìn)的技術(shù)來建設(shè)規(guī) 模更大的虛擬實(shí)驗(yàn)室。建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵點(diǎn)就在于，以網(wǎng)絡(luò)虛擬和三維動漫的結(jié)合為 出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建更加逼真的虛擬環(huán)境，從而給觀眾帶來更加逼真的視覺效果。在建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的過程中，我們需要格外注意攝像頭擺放的位置，合理的擺放位置可以讓三維動漫制作的速度和效率大為提升。一般而言，攝像頭需放在房頂?shù)乃膫€角落， 系統(tǒng)的投影設(shè)備則要安裝在房間的中央。此外，在房間的左右位置還要安裝兩臺三維掃描 儀，立體投射屏幕需靠墻安裝，其他設(shè)備則需安裝在屏幕的對面。由此就

12、可以保證整個房 間成為一個虛擬與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行交互的良好環(huán)境。通過本次研究，我們可以了解到，運(yùn)動捕捉的展示方式以及人機(jī)交互等技術(shù)的合理使用可以構(gòu)建起曾側(cè)清晰、真是并且和勤漫人物相互交互的環(huán)境，同時，通過體驗(yàn)區(qū)提供親身體驗(yàn)的機(jī)制更能夠讓制作者有效體驗(yàn)設(shè)計(jì)中不同變化對整體動漫效果的細(xì)微影響，進(jìn)而從根本上解決傳統(tǒng)動漫技術(shù)所不能解決的問題。綜上所述，筆者認(rèn)為，信息技術(shù)的高速發(fā)展為三維動漫的制作創(chuàng)造出了一個更加有利的條件，能夠在客觀上大大加強(qiáng)三維動漫的制作速度，從而大大解決我國三維動漫制作進(jìn)度慢、制作效果差的問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維動漫的結(jié)合從本質(zhì)上來說是藝術(shù)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，對于提升我國動漫業(yè)的發(fā)展具有極為重要的作用，對于加強(qiáng)我過動漫在國際市場的競爭力，具有十分重要的作用。參考文獻(xiàn)：吳志榮，胡振華. 虛擬與現(xiàn)實(shí)數(shù)字信息交流研究 M. 上海辭書出版社， 2009 ：189-201.張秀山 . 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及編程技術(shù)M. 國防科技大學(xué)出版社， 2009： 131-145.徐力 . 3D 游戲美術(shù)設(shè)計(jì)與制作M. 西南師范大學(xué)出版社， 2015： 191-193.張國峰，劉聲遠(yuǎn)，韓宇. 動漫之路國際動畫設(shè)計(jì)原理通用教程M. 吉林出版集團(tuán) /吉林美術(shù)出版社， 2010： 203-213.王多 . 動漫生產(chǎn)流程與管理M. 上海人民出版社， 2009： 134-156.吳慧劍，紀(jì)昌平. 3ds Max 動