賈兵

（吉林師范大學(xué)，吉林四平130000）

SimulEyes VR立體動畫技術(shù)應(yīng)用研究

賈兵

（吉林師范大學(xué)，吉林四平130000）

隨著三維立體動畫技術(shù)的發(fā)展，SimulEyes VR立體動畫技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。該文闡述了SimulEyes VR立體動畫的技術(shù)原理，分析了SimulEyes VR技術(shù)的應(yīng)用狀況和應(yīng)用方式，并展望了SimulEyes VR技術(shù)應(yīng)用于三維動畫創(chuàng)作領(lǐng)域的前景。

立體動畫；虛擬技術(shù)；方法

0 引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是將傳感技術(shù)和立體視覺技術(shù)相結(jié)合、用來制作三維圖形的技術(shù)。通過SimulEyes VR立體動畫技術(shù)，把計算機動畫技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合起來，能夠制作逼真的三維立體動畫，有效地改善動畫給人帶來的視覺效果。

1 SimulEyes VR技術(shù)的作用

SimulEyes VR技術(shù)是由美國立體動畫公司研究和開發(fā)的一種立體動畫視覺虛擬游戲軟件。在特定工作環(huán)境下，把SimulEyes VR和液晶顯示眼鏡結(jié)合在一起，能夠產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實的效果。SimulEyes VR技術(shù)的軟件開發(fā)工具包包括BorlandC++、MV C++等。在 DOS5.0及以上工作環(huán)境中，運行SimulEyes VR應(yīng)用程序，并借助Windows平臺，才能運行其它應(yīng)用程序。SimulEyes VR的硬件包括控制盒、電源及電纜、15針VAG和SimulEyes VR電子眼鏡。SimulEyes VR電子眼鏡由兩塊液晶顯示鏡片組成，交替打開和關(guān)閉眼鏡鏡片，并與顯示器上的圖像交換頻率相同。利用定位標(biāo)識，可以同步控制左、右鏡片的顯示。具體來說，就是利用沿著顯示器底部的黑白小圖標(biāo)，確保靠近左眼區(qū)域像素行的左邊是25%的純白色，其余區(qū)域為純黑色；靠近右眼區(qū)像素行的右邊是75%的純白色，其余為純黑色。利用交替顯示立體動畫的程序，能夠把兩條像素行組合在一起[1]。對于翻頁轉(zhuǎn)換式動畫程序，以視圖網(wǎng)絡(luò)緩沖器底部的一條像素作為定位標(biāo)識。通過調(diào)用SimulEyes VR驅(qū)動程序，使立體動畫系統(tǒng)處于工作或停止工作的狀態(tài)。

2 SimulEyes VR立體動畫技術(shù)原理

SimulEyes VR立體動畫技術(shù)是運用視差原理優(yōu)化動畫視覺語言的技術(shù)。人的左眼和右眼之間存在視差，無法判斷物體的縱深?？v深感就是人的前后空間感，它導(dǎo)致人觀看的物體存在視覺偏移。例如，把一支筆放在人的眼前時，當(dāng)人閉上一只眼睛后，再用另外一只眼睛觀察時，發(fā)現(xiàn)筆對準(zhǔn)黑板上的點產(chǎn)生了偏移。人的眼睛產(chǎn)生偏移的原因是人的左、右眼之間有一定的距離，兩只眼睛的視角不同，兩只眼睛觀察同一目標(biāo)的結(jié)果必然存在細微的位移偏差。所謂立體視覺效果，是人的左、右眼觀察的圖像在大腦中的綜合反映，從而使人可以分辨物體的遠近和前后，從而產(chǎn)生立體視覺。SimulEyes VR立體動畫是運用透視方法，把兩個圖像中的一個圖像偏移到另一個圖像上，進而產(chǎn)生兩個交替呈現(xiàn)的圖像。目前，在SimulEyes VR立體動畫系統(tǒng)中，運用不同的方法可以變換左、右眼成像視的圖。還可以利用驅(qū)動程序。以快速翻頁的方式，在一秒鐘內(nèi)多次完成左、右眼的視圖交替顯示，而且這些視圖能夠存儲在獨立的320×200分辨率緩沖器中，利用驅(qū)動程序還可以把左右眼的信息劃分成不同的像素行，然后使每個像素行交叉顯示新圖像。

3 SimulEyes VR立體動畫技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在真實模式下的驅(qū)動程序

作為終端常駐程序，SimulEyes VR的DOS驅(qū)動程序包含多個函數(shù)。當(dāng)圖形在適當(dāng)位置時，函數(shù)發(fā)揮作用，從而與電子眼鏡交換數(shù)據(jù)信息。在真實模式下，在啟動系統(tǒng)應(yīng)用程序前，用戶系統(tǒng)已經(jīng)開始運行驅(qū)動程序，并使驅(qū)動程序與立體動畫程序之間建立聯(lián)系，應(yīng)用驅(qū)動程序，建立立體動畫子系統(tǒng)。在SimulEyesVR系統(tǒng)中，擁有快速轉(zhuǎn)換左、右眼視圖的緩沖區(qū)，驅(qū)動程序擁有與多種模式的接口，具體包括高分辨率交錯模式、彩色模式和單眼視圖模式[2]。在系統(tǒng)工作過程中，通過發(fā)出中斷信息，在垂直方向的空白區(qū)域進行周期性的觸發(fā)，并顯示起始地址和轉(zhuǎn)換頁面，以確保通過電子眼鏡觀察的影像與屏幕影像同步。

3.2 保護模式下的驅(qū)動程序

在DOS處于保護模式時，在程序的工作目錄下存放驅(qū)動文件。如果驅(qū)動程序不存放在目錄下，必須用連續(xù)運動驅(qū)動程序，才能運行應(yīng)用程序。在DOS保護模式狀態(tài)，利用系統(tǒng)驅(qū)動程序建立立體動畫子系統(tǒng)。子系統(tǒng)中包含來自左眼和右眼分別單獨成像的兩個圖像，利用每個電子眼鏡各有兩個緩沖器。利用立體動畫工具和四個緩沖器，確保圖像同步。在調(diào)用驅(qū)動程序過程中，要連接庫程序和應(yīng)用程序。

3.3 在Windows下的驅(qū)動程序

要在SimulEyes VR與Windows之間建立聯(lián)系，必須使用動態(tài)鏈接庫程序。動態(tài)鏈接庫程序包含可識別圖形適配器的函數(shù)，并具有適配器脫離和進入交替轉(zhuǎn)換的功能，并能激活立體動畫子系統(tǒng)，從而使顯示的圖像與通過眼鏡觀察的圖像同步。在編寫立體動畫應(yīng)用程序時，連接Windows平臺的軟件開發(fā)工具包和庫程序。為了保證圖像同步，必須在顯示屏底部形成白色定位標(biāo)識，并且標(biāo)識與顯示元素上部的部分重疊。由于Windows的應(yīng)用環(huán)境是多任務(wù)工作環(huán)境，用戶可以隨時進入或退出立體動畫應(yīng)用程序。庫程序包括暫時停止運行和恢復(fù)運行的子系統(tǒng)、以及驅(qū)動多個動畫應(yīng)用程序同時運行的系統(tǒng)，能夠跟蹤多個動畫程序，卻不影響窗口圖像。為了獲得效果更好的立體圖，應(yīng)開發(fā)能把圖像轉(zhuǎn)換為立體透視圖的其他程序[3]。

3.4 SimulEyes VR技術(shù)在動畫創(chuàng)作中的應(yīng)用

在運用SimulEyes VR技術(shù)創(chuàng)作動畫時，一般把動畫制作過程劃分為創(chuàng)建模型、模型導(dǎo)入、屬性設(shè)置、相機創(chuàng)造和渲染輸出等五個環(huán)節(jié)。與二維動畫創(chuàng)作相比，運用SimulEyes VR技術(shù)創(chuàng)作動畫具有更大的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)從單一故事情節(jié)向多情節(jié)轉(zhuǎn)變，從可預(yù)見故事結(jié)局向不可預(yù)見結(jié)局轉(zhuǎn)變。在動畫制作過程中，必須設(shè)定多個故事節(jié)點，并設(shè)置交互屬性，以便根據(jù)觀眾的選擇和反應(yīng)引導(dǎo)劇情發(fā)展。運用VR技術(shù)，可實現(xiàn)模式創(chuàng)作動畫，先導(dǎo)入創(chuàng)作模型，再設(shè)置模型的物理屬性，并根據(jù)故事情節(jié)分鏡頭創(chuàng)建相機。通過跟隨鏡頭，可以實現(xiàn)動畫角色運動，并利用VR技術(shù)設(shè)置跟隨程度，以實現(xiàn)多鏡頭切換。利用VR技術(shù)的聲音系統(tǒng)模擬各種特效，可以通過辨別聲音，確定動畫人物和觀眾的位置、以及距離。

4 SimulEyes VR立體動畫技術(shù)應(yīng)用趨勢

從目前的應(yīng)用情況來看，SimulEyes VR立體動畫技術(shù)在動畫背景素材從2D向3D轉(zhuǎn)換領(lǐng)域里具有很好的應(yīng)用前景。與二維動畫制作相比，三維動畫制作工作量很大。在動畫拍攝過程中，要按照要求設(shè)計和拍攝立體動畫；在動畫制作后期，利用SimulEyes VR立體動畫技術(shù)合成圖像。隨著三維動畫技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的人運用三維動畫技術(shù)制作3D動畫。SimulEyes VR技術(shù)是一種能夠虛擬動畫場景真實感的技術(shù)，賦予了三維動畫新的視覺語言特征。從畫面語言構(gòu)成上來看，三維動畫視覺圖像是運用色彩、材質(zhì)、特效、光效和造型等多種技法構(gòu)成的視覺圖像。運用SimulEyes VR技術(shù)，能夠增強造圖像的沖擊力和視覺感，能夠更好地烘托動畫的主體，更好地襯托場影的空間層次。近年來，三維動畫和三維動畫游戲的市場占有份率不斷提高，給傳統(tǒng)動畫帶來了巨大的沖擊。雖然應(yīng)用SimulEyes VR立體動畫技術(shù)，增強了動畫的真實性和生動性。但是，這對電腦和服務(wù)器的配置提出了更高的要求，必然提高制作成本[4]。對于動畫游戲玩家來說，3D網(wǎng)頁游戲?qū)﹄娔X配置和網(wǎng)速的要求也很高，這必然會妨礙動畫游戲的推廣。從總體上看，SimulEyes VR立體動畫技術(shù)將得到廣泛的運用。

[1]胡伶俐,王守寬.論3D立體技術(shù)對三維動畫視覺語言的優(yōu)化[J].美與時代(上)，2014（4）：96-98.

[2]彭國斌,羅興華.從《阿凡達》談立體動畫電影美學(xué)[J].電影文學(xué)，2010（24）:52-53.

[3]劉強.數(shù)字立體動畫技術(shù)的應(yīng)用原理分析[J].民營科技，2014（10）:7.

[4]李靜.三維動畫技法分析及其對傳統(tǒng)動畫的沖擊[J].軟件，2014（10）:126-128.

責(zé)任編輯 仇大勇

Application Research of the VR SimulEyes Three-dimensional Animation Technology

JIA Bing
(Jilin Normal University,Siping Jilin 130000,China)

With the development of three-dimensional animation technology,VR SimulEyes threedimensional animation technology has also been got more and more attentions.Based on this situation,this paper analyzes the VR SimulEyes three-dimensional animation technical principle,application status and methods,development and other related issues in order to provide a reference for the people concerned about it.

three-dimensional cartoon;virtual technology;method

TP391.41

A

1674－5787（2016）06－0144－03

10.13887/j.cnki.jccee.2016（6）.42

2016-11-09

賈兵（1986—），女，吉林省四平人，2013年畢業(yè)于東北師范大學(xué)動畫專業(yè)，碩士，現(xiàn)為吉林師范大學(xué)助教，研究方向：設(shè)計藝術(shù)學(xué)。