邱果+劉天時(shí)+徐璐

摘要：我國(guó)動(dòng)漫制作的起步較晚，但發(fā)展速度較快，特別是在三維動(dòng)漫制作方面，我國(guó)已經(jīng)逐漸取得驕人成績(jī)，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電腦技術(shù)方面對(duì)動(dòng)漫制作發(fā)展帶來巨大作用。特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，為三維動(dòng)漫制作帶來重要作用，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動(dòng)漫制作相結(jié)合，推動(dòng)了三維動(dòng)漫制作的發(fā)展步伐。該文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合三維動(dòng)漫制作情況做出分析，望對(duì)相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：三維動(dòng)漫制作技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合技術(shù)；分析與研究

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0249-02

三維動(dòng)漫制作技術(shù)是動(dòng)漫教學(xué)的重點(diǎn)科目之一，但動(dòng)漫制作的成本高、效率低，無法達(dá)到與質(zhì)量規(guī)定的要求，實(shí)現(xiàn)動(dòng)漫制作技術(shù)的發(fā)展，三維動(dòng)漫制作與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的技術(shù)是有效的嘗試方法[1]。傳統(tǒng)動(dòng)漫制作，需要用電腦進(jìn)行前期的創(chuàng)意與后期的制作環(huán)節(jié)，這無疑花費(fèi)了大量的時(shí)間。而新的動(dòng)漫制作方法則具有靈活性高、逼真度高的有點(diǎn)，值得深入研究。

1 三維動(dòng)漫制作的現(xiàn)狀分析

三維動(dòng)漫制作技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的電腦制作技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)與圖形技術(shù)的帶動(dòng)下，需要借助圖像生成技術(shù)與圖像處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，這就要求工作人員具有綜合技術(shù)才能完成。動(dòng)漫技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：一是三維動(dòng)漫前期制作，這是動(dòng)漫制作最為重要的環(huán)節(jié)，它的制作主要是對(duì)角色進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)和模型設(shè)計(jì)等等。二是三維動(dòng)漫中期制作，在這個(gè)階段應(yīng)該有材質(zhì)貼圖、設(shè)置關(guān)鍵幀以及渲染輸出等方面的處理和制作。三是三維動(dòng)漫的后期制作，這個(gè)階段要求對(duì)前期工作進(jìn)行整合，來形成一個(gè)完整的動(dòng)畫制作。

我國(guó)三維動(dòng)漫制作技術(shù)的發(fā)展對(duì)比歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家來說還是相對(duì)落后的，在這個(gè)領(lǐng)域里面落后的原因就是我國(guó)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起步晚，但是伴隨著近些年的我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)三維動(dòng)漫制作的技術(shù)的發(fā)展，而且三維動(dòng)漫制作技術(shù)在動(dòng)畫、游戲和廣告方面都有了極大的運(yùn)用。不過當(dāng)前我國(guó)動(dòng)漫制作方面專業(yè)人才還顯得比較稀缺，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看這會(huì)制約我國(guó)在三維動(dòng)漫制作的良好發(fā)展[2]。

2 三維動(dòng)漫制作與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合技術(shù)

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，給動(dòng)漫制作提供了大量的素材和軟硬件支持。通過軟硬件支持，在三維動(dòng)漫制作方面，與虛擬技術(shù)相結(jié)合，吸收兩者的優(yōu)勢(shì)，給三維動(dòng)漫制作的發(fā)展提供有力支持。在現(xiàn)代研究中，結(jié)合三維建模制作系統(tǒng)、VR設(shè)備、動(dòng)漫制作技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)漫與虛擬環(huán)境的交互。多種技術(shù)、設(shè)備的相互柔和，在動(dòng)漫制作中形成中新的風(fēng)格，通過傳統(tǒng)動(dòng)漫制作與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，優(yōu)化傳統(tǒng)三維動(dòng)漫制作中存在的弊端，提升三維動(dòng)漫制作的靈活性、逼真性和工作效率，促進(jìn)三維動(dòng)漫制作的發(fā)展。

2.1 三維建模系統(tǒng)

動(dòng)漫制作的過程中，建模是必不可少的步驟。通過對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬，星蟲一種數(shù)據(jù)模型，這種數(shù)據(jù)模型即是利用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。數(shù)據(jù)模型的建立中，需要在很大程度上提升虛擬與現(xiàn)實(shí)的關(guān)聯(lián)性，做到模擬的對(duì)象與現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域緊密相關(guān)。動(dòng)漫制作建模過程，采用方法通常是將物理建模、景物外觀建模、虛實(shí)融合建模和行為建模相結(jié)合的方式。景物外觀建模主要以景物外觀作為建模中的模型模仿對(duì)象，通過幾何、材質(zhì)、光照信息、圖像等完成模型建設(shè)。景物外觀建模中，各種模型需要充分逼真，與現(xiàn)實(shí)景物一致。比如，建模中要保證物體的動(dòng)力學(xué)特征，保留物體變形過程，通過虛實(shí)融合方式，以計(jì)算機(jī)生成與真實(shí)景物一般無二的模型。通過計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)景物，在建模速度和效率上更高，而靈活性與逼真度更加接近。建模前，為了使模型數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)實(shí)景物相同，需要利用三維掃描儀掃描實(shí)物，形成三維數(shù)據(jù)，并以三維坐標(biāo)點(diǎn)集方式存儲(chǔ)、應(yīng)用，因此，建模更加具有逼真效果。

2.2 運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)

處理計(jì)算機(jī)動(dòng)畫過程中，應(yīng)當(dāng)注重合理調(diào)節(jié)動(dòng)畫制作，但是手工調(diào)節(jié)需要投入大量的人力物力，且對(duì)于人才的需求也十分嚴(yán)格，從而對(duì)制作周期造成了延遲，限制動(dòng)畫的真實(shí)性。所以，通過運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，對(duì)顯示動(dòng)作進(jìn)行捕捉，將真實(shí)動(dòng)作信息搜集到建模系統(tǒng)中，在建模中直接利用各種動(dòng)作信息，生成各種接近真實(shí)的動(dòng)作畫面，實(shí)現(xiàn)動(dòng)漫作品中動(dòng)作的真實(shí)感，保證動(dòng)漫作品的可觀賞性。這種運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，不僅能夠有效提高動(dòng)畫的真實(shí)性，還可以實(shí)現(xiàn)縮短年周期和節(jié)約資金投入作用，目前，運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)于三維動(dòng)漫中得到了一致認(rèn)可和好評(píng)，應(yīng)用范圍廣闊[3]。

2.3 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)

進(jìn)行動(dòng)漫制作過程中，為了更好的生成人體動(dòng)畫，通常需要借助運(yùn)動(dòng)學(xué)控制以及動(dòng)力學(xué)控制原理，尤其是反向運(yùn)動(dòng)學(xué)，在三維動(dòng)漫中的應(yīng)用效果理想，通過人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)畫的生成。但是，人體動(dòng)畫生成時(shí)容易受到運(yùn)動(dòng)難度的限制，極大的約束了運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的模擬性，從而致使圖像生成不真實(shí)，沒有合理的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)。所以，應(yīng)當(dāng)通過運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，有機(jī)結(jié)合計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、光學(xué)、機(jī)械、電子、以及圖形學(xué)等技術(shù)，設(shè)置跟蹤器，于運(yùn)動(dòng)體內(nèi)部，并用捕捉系統(tǒng)跟蹤器予以跟蹤，得出位置，其次，通過計(jì)算機(jī)處理軟件處理得到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)滿足用戶需求的有關(guān)動(dòng)畫制作數(shù)據(jù)。識(shí)別計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)后，相關(guān)制作師可通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三維模型生成動(dòng)作，并且實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)土體和鏡頭調(diào)整的功能。運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)中，能三維動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)的模型中直接調(diào)入數(shù)據(jù)并予以編輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型之間的有機(jī)搭配。

由此可見，在提升三維動(dòng)漫制作時(shí)所需要的逼真性方面，需要通過多種方式相結(jié)合，借助運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)對(duì)三維動(dòng)漫制作進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過加強(qiáng)調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用，集合采集數(shù)據(jù)捕捉特點(diǎn)，經(jīng)過編程語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)處理分析，并加注插入與疊加方式修改數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)方向動(dòng)力學(xué)與前動(dòng)力學(xué)之間的相互轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化程序、節(jié)約三維動(dòng)畫的制作時(shí)間。在多次調(diào)節(jié)后，保證數(shù)據(jù)滿足三維動(dòng)畫制作需要。通過對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)制的不斷研究，總結(jié)出符合大部分需求的骨骼系統(tǒng)，協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)前動(dòng)力學(xué)與方向動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系，滿足不同骨骼對(duì)調(diào)節(jié)技術(shù)的選擇，提升對(duì)運(yùn)動(dòng)信息調(diào)節(jié)處理的規(guī)范性和工作效率。應(yīng)用調(diào)節(jié)技術(shù)過程中，應(yīng)當(dāng)把握整體的功能強(qiáng)化與功能復(fù)雜化程度之間存在的平衡位置，將多種技術(shù)相互融合，達(dá)到相互協(xié)調(diào)，相互關(guān)聯(lián)的效果，完成三維動(dòng)漫制作的調(diào)節(jié)任務(wù)[4]。

3 三維動(dòng)漫制作虛擬環(huán)境的建設(shè)要點(diǎn)

為促使三維動(dòng)漫制作有更大的進(jìn)步，就需合理的使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以便能夠?qū)?dòng)漫制作、虛擬相互結(jié)合，以提高三維動(dòng)漫虛擬環(huán)境的良好建設(shè)。高校動(dòng)漫教學(xué)開展的過程，應(yīng)以科研、教學(xué)兩方面出發(fā)，同時(shí)還應(yīng)給予三維動(dòng)漫制作教學(xué)更多的關(guān)注。為從根本上確保教學(xué)的質(zhì)量，應(yīng)幫助學(xué)生準(zhǔn)確地把握動(dòng)漫的制作，這時(shí)可有效地利用虛擬實(shí)驗(yàn)室，以此提高教學(xué)的效果。動(dòng)漫虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)，需不斷的結(jié)合教學(xué)實(shí)際開展情況，當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)、先進(jìn)的技術(shù)等，摒棄以往實(shí)驗(yàn)室的觀念，構(gòu)建具有一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室。主要需將三維動(dòng)漫虛擬環(huán)境突出，以三維動(dòng)漫、網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)出發(fā)，并根據(jù)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)虛擬環(huán)境的建設(shè)。以便為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)動(dòng)漫制作的環(huán)境和條件，以便讓學(xué)生感受動(dòng)漫和虛擬試驗(yàn)的差異。

為加速三維動(dòng)漫制作虛擬環(huán)境的速度，應(yīng)將運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的多個(gè)攝像頭實(shí)行合理的放置。通常情況下，將其設(shè)置為房間的四周頂部位置。立體投射系統(tǒng)投影設(shè)備，可安裝于房間頂部的中間位置，立體投射屏幕可靠墻進(jìn)行布置。三維掃描儀，安置于房間左右部位，其他相關(guān)的設(shè)備（系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、相關(guān)設(shè)備等），可設(shè)置在屏幕對(duì)面墻壁一側(cè)，以保證整個(gè)房間中間，能夠提供充足的空間設(shè)置虛擬交互的環(huán)境[5]。

經(jīng)本次研究對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的分析，合理的使用運(yùn)動(dòng)捕捉的展示方式、技術(shù)、人機(jī)交互等技術(shù)，構(gòu)建了層次清晰、真實(shí)和動(dòng)漫人物相互互動(dòng)體驗(yàn)的條件和環(huán)境。與此同時(shí)，體驗(yàn)區(qū)提供實(shí)踐的機(jī)制能夠有效的檢驗(yàn)自身對(duì)動(dòng)漫科學(xué)知識(shí)和學(xué)習(xí)方法的掌握情況，以及運(yùn)用狀況，進(jìn)而可從根本上深入普及對(duì)動(dòng)漫及虛擬技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

信息技術(shù)的快速發(fā)展，為三維動(dòng)漫制作營(yíng)造了良好的條件，同時(shí)推動(dòng)了國(guó)內(nèi)三維動(dòng)漫制作的發(fā)展速度?？陀^來講，三維動(dòng)漫的制作即為藝術(shù)、技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，能夠促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滿足現(xiàn)代人們對(duì)于高科技產(chǎn)物的需求，加速三維動(dòng)漫在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)動(dòng)漫業(yè)的發(fā)展，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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