淺析三維動(dòng)畫技法在AR實(shí)用型APP中的應(yīng)用

曾雪瑤　王毅萍　徐正和

[摘要]本文以三維動(dòng)畫技法在AR實(shí)用型APP中的運(yùn)用為切入點(diǎn)，以筆者制作的AK實(shí)用型APP《憶光相冊(cè)》為例，介紹三維動(dòng)畫技法在AR，實(shí)用型APP中的運(yùn)用。首先介紹了其創(chuàng)作構(gòu)思，其次詳細(xì)介紹三維動(dòng)畫技法在《憶光AR相冊(cè)》中的主題制作，陳述了動(dòng)畫技法、生活實(shí)用型手機(jī)軟件和現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)的定義，然后從整個(gè)作品全過(guò)程的制作實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)學(xué)習(xí)，給生活實(shí)用型應(yīng)用軟件的創(chuàng)作提供了良好的借鑒方案。

[關(guān)鍵詞]三維動(dòng)畫 現(xiàn)實(shí)增強(qiáng) 手機(jī)軟件

[基金項(xiàng)目]湖北省教育廳2016年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201610500034

目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)正處于發(fā)展中的狀態(tài)，通過(guò)融入高端科技技術(shù)的創(chuàng)新是各個(gè)領(lǐng)域提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效方式之一。能夠適用于各個(gè)領(lǐng)域也是AR技術(shù)的一大特色，AR技術(shù)將帶來(lái)更多的創(chuàng)新和商業(yè)機(jī)會(huì)，能夠迅速調(diào)動(dòng)使用者的熱情，中國(guó)AR技術(shù)的潛能巨大。

一、AR實(shí)用型APP

AR技術(shù)是一種通過(guò)電腦合成制作的虛擬元素。它是一種新興技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)處理人們看到的真實(shí)場(chǎng)景和物體。AR技術(shù)將現(xiàn)實(shí)和虛擬無(wú)縫銜接，為人類帶來(lái)新的交互體驗(yàn)感受。在科技飛速發(fā)展的今天，移動(dòng)智能手機(jī)已變成人們生活中的必備品。實(shí)用型APP則為移動(dòng)智能手機(jī)創(chuàng)造平臺(tái)為人們提供服務(wù)，便捷人們的生活。

AR技術(shù)在實(shí)用型APP的運(yùn)用中，破除傳統(tǒng)的APP在其使用范圍、體驗(yàn)感受等方面的局限，開(kāi)啟了更廣闊更便利的交互體驗(yàn)空間，在硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展和充分融合下，在各個(gè)行業(yè)開(kāi)辟出一片新天地。尤其是在實(shí)用型APP，能夠更加優(yōu)化人們的體驗(yàn)感受。

二、三維動(dòng)畫技法

1.動(dòng)畫原理

人們看到的動(dòng)畫，實(shí)質(zhì)是在看到物件消失以后，視覺(jué)對(duì)物件影象的暫留，被稱為“視覺(jué)殘留”。早期的動(dòng)畫是逐格繪制、拍攝，并通過(guò)每秒24格的速度播放，制作出動(dòng)畫?，F(xiàn)今，三維技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)早期動(dòng)畫的制作形式對(duì)三維模型進(jìn)行調(diào)試。以及對(duì)動(dòng)畫規(guī)律的基本概念的學(xué)習(xí)運(yùn)用所制作出的三維動(dòng)畫，成為了新型的動(dòng)畫制作方式。

2.三維動(dòng)畫技法的基本要素

時(shí)間，是一個(gè)角色或物體在表演一套動(dòng)作時(shí)所需要消耗的時(shí)間長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)一個(gè)角色或物體的動(dòng)作之前，需要先設(shè)計(jì)構(gòu)思其表演的內(nèi)容，并計(jì)算其表演所需的時(shí)間，設(shè)計(jì)其在時(shí)間軸上每一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作的關(guān)鍵點(diǎn)。在動(dòng)畫制作中，動(dòng)作設(shè)計(jì)人員在表演設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一邊模擬動(dòng)作一邊通過(guò)秒表計(jì)時(shí)。對(duì)時(shí)間的把握是動(dòng)畫制作中的一個(gè)重點(diǎn)，它涉及到整個(gè)動(dòng)畫的時(shí)間長(zhǎng)度，考慮到制作成本的費(fèi)用問(wèn)題，每個(gè)鏡頭的時(shí)間都要計(jì)算清楚，避免造成成本資源的浪費(fèi)。

距離，是一個(gè)角色或物體在鏡頭景深中進(jìn)行表演時(shí)所需的活動(dòng)范圍和位置?？梢岳斫鉃橐粋€(gè)動(dòng)作的從起始到終止之間的幅度。在設(shè)計(jì)一段角色或物體的表演的時(shí)候，要比以往的現(xiàn)實(shí)中看到的動(dòng)作更加夸張，以此獲得更加飽滿的視覺(jué)效果。

力度，是一個(gè)角色或物體在同樣的時(shí)間和同樣的距離中，通過(guò)間距（也就是空間）的不同，產(chǎn)生的在視覺(jué)效果上，給人不同的力度感受，更容易展示出逼真現(xiàn)實(shí)的視覺(jué)效果。

三、三維動(dòng)畫技法在APP中的運(yùn)用

通過(guò)三維動(dòng)畫技法與APP軟件的結(jié)合。制作出不同于早期形式的APP的單一體驗(yàn)。通過(guò)交互設(shè)計(jì)，讓用戶能夠得到更好的互動(dòng)效果。對(duì)時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行把控，創(chuàng)造出更加順滑的交互體驗(yàn)，以便創(chuàng)造更快更流暢的體驗(yàn)節(jié)奏。對(duì)空間進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，模擬出一個(gè)真實(shí)的三維空間，使這個(gè)三維空間給用戶帶來(lái)更多真實(shí)的感受，將虛擬的三維動(dòng)畫與現(xiàn)實(shí)的世界的空間相結(jié)合。通過(guò)對(duì)時(shí)間和空間的運(yùn)用，把握出速度、力度、節(jié)奏這些基礎(chǔ)技法，完善APP的交互功能。

1.人物造型設(shè)計(jì)

在造型設(shè)計(jì)上。同樣的人物造型可以用不同的風(fēng)格進(jìn)行繪制，目前商業(yè)上較為廣泛使用的有偏歐美風(fēng)格和偏日韓風(fēng)格的兩大類。兩者的主要區(qū)別在于：偏歐美風(fēng)格的原畫，大多從繪制角色的明暗關(guān)系入手，通過(guò)物件之間質(zhì)感的差異和固有色的顏色差異，將不同材質(zhì)的物體區(qū)分開(kāi)；偏日韓風(fēng)格的原畫，大多從繪制角色的線框人手，通過(guò)勾線區(qū)分不同的物件等元素。并用色塊填充的方式對(duì)勾線區(qū)域內(nèi)的元素進(jìn)行上色，更多的以塊狀區(qū)域來(lái)區(qū)分亮面暗面，根據(jù)要求的不同，作畫的細(xì)致程度也會(huì)有一定的區(qū)分。

在《憶光AR相冊(cè)》的制作中，將以偏日韓類的風(fēng)格進(jìn)行繪制制作，如圖1中，以線稿形勢(shì)繪制人物造型的正面視圖和正側(cè)視圖以及人物的半側(cè)效果圖。人物的結(jié)構(gòu)比例如圖2中，在2到2.5頭身的比例基礎(chǔ)上進(jìn)行服裝造型的設(shè)計(jì)。

由于三維模型的造型是按照相冊(cè)視頻中人物的形象設(shè)計(jì)，在發(fā)型、服飾的造型款式上，無(wú)法像游戲原畫一樣將造型剪影設(shè)計(jì)得非?？鋸?。盡量按照現(xiàn)實(shí)的人物服飾進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。在造型上的簡(jiǎn)化程度會(huì)對(duì)后期的建模制作、蒙皮綁定、動(dòng)作制作都有相對(duì)的影響，前期的原畫設(shè)計(jì)將關(guān)系到后期的所有制作。

2.三維建模制作

前期的設(shè)計(jì)階段已經(jīng)將建模的各種注意事項(xiàng)考慮在內(nèi)，所以建模和原畫之間的銜接比較穩(wěn)定，并不存在無(wú)法理解無(wú)法制作的情況。在建模的過(guò)程中，有一個(gè)需要注意的部分就是手部模型的簡(jiǎn)化制作。（圖3、圖4）

原畫造型在繪制的過(guò)程中會(huì)將手部的指頭繪制出來(lái)，人的手結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，正常比例的人物建模，手部的布線如圖3中所視，塊面結(jié)構(gòu)很多?？紤]到《憶光AR相冊(cè)》是手機(jī)客戶端，過(guò)多的模型面數(shù)會(huì)對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)產(chǎn)生直接影響，加之，本作品中的模型是以卡通Q版造型的風(fēng)格制作，所以在手部的結(jié)構(gòu)上，按照?qǐng)D4的方式進(jìn)行制作、布線。將除開(kāi)大拇指的另外四個(gè)手指合并成一個(gè)整體。通過(guò)此類方式進(jìn)行簡(jiǎn)化，并不會(huì)影響到后期的人物動(dòng)作設(shè)計(jì)，也不會(huì)造成視覺(jué)審美上的破壞，同時(shí)還降低了對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)存的占用。

3.蒙皮綁定與動(dòng)作

蒙皮綁定中，最主要的部分是把模型上的權(quán)重分布清楚。其中容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方主要分布在腋下和手指之間。由于模型的轉(zhuǎn)角處距離非常狹窄，容易出現(xiàn)權(quán)重均勻混合的情況，需要用筆刷把權(quán)重分開(kāi)。手指的部分，在建模的時(shí)候就已經(jīng)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，在刷權(quán)重的過(guò)程中，可以省下簡(jiǎn)化的部分，只需注意大拇指和另外四只手指之間的權(quán)重拉扯問(wèn)題。

蒙皮過(guò)程中，如果人物的服飾過(guò)于復(fù)雜，在劃分權(quán)重的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生更多的拉扯，該問(wèn)題在前期的設(shè)計(jì)中就經(jīng)過(guò)充分的考慮。所以在原畫設(shè)計(jì)中就將人物的服飾設(shè)計(jì)成便于建模，便于后期制作的款式。

人物的動(dòng)作設(shè)計(jì)。根據(jù)卡通造型的年齡、性格等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，并加入相冊(cè)中的主題分類：親情、愛(ài)情、友情。通過(guò)不同的動(dòng)作設(shè)計(jì)，表達(dá)不同的情感。

四、問(wèn)題和困難

在AR實(shí)用型APP的設(shè)計(jì)和制作中。時(shí)常遇到各種問(wèn)題和困難，整個(gè)制作中存在著很多技術(shù)上的問(wèn)題，尤其是在三維動(dòng)畫和APP軟件的整合部分遇到很多困難。三維動(dòng)畫技法的學(xué)習(xí)和運(yùn)用也有待提高。

跨專業(yè)合作最大的問(wèn)題就是大家互相都不了解對(duì)方的專業(yè)，在三維動(dòng)畫制作、編程制作、平面設(shè)計(jì)等方面都有遇到各種不同的問(wèn)題。其中最大的問(wèn)題就是如何將三維動(dòng)畫部分，平面設(shè)計(jì)部分運(yùn)用到編程制作中，負(fù)責(zé)程序的成員并不了解三維動(dòng)畫和平面設(shè)計(jì)，導(dǎo)出文件的標(biāo)準(zhǔn)需要經(jīng)過(guò)成員之間不斷的嘗試和探討才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果：在文件導(dǎo)出方面，程序編寫過(guò)程中常出現(xiàn)文件或程序命令丟失等現(xiàn)象，出錯(cuò)的愿意是模型導(dǎo)出設(shè)置問(wèn)題還是編程中的設(shè)置問(wèn)題，也需要團(tuán)隊(duì)成員相互嘗試。

在這次合作中是應(yīng)該由負(fù)責(zé)編程的成員向設(shè)計(jì)方的成員提供文件導(dǎo)出參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)還是由設(shè)計(jì)方的成員自己規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在沒(méi)有合作經(jīng)驗(yàn)的情況下，團(tuán)隊(duì)成員只能通過(guò)相互磨合的形式不斷導(dǎo)出進(jìn)行嘗試。

在獨(dú)立的制作環(huán)節(jié)，時(shí)常遇到的各種問(wèn)題，大多時(shí)候都無(wú)法得到幫助，無(wú)法得到準(zhǔn)確性的有針對(duì)性的解決方法，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間不斷反復(fù)實(shí)驗(yàn)，更多的時(shí)候需要制作者本身有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和對(duì)學(xué)習(xí)制作的熱心、愛(ài)好，學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，很多都是針對(duì)性的。身為一個(gè)學(xué)生，缺乏的不單是軟件上的應(yīng)用、操作技能，而是在遇到各種不同的問(wèn)題的時(shí)候，利用現(xiàn)有的技能分析問(wèn)題中所存在的成分。

隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的提高，實(shí)用型APP對(duì)人性化等細(xì)節(jié)性服務(wù)日趨重視，對(duì)現(xiàn)今的各種軟件的服務(wù)性功能性要求也日益增加。人們生活日益忙碌、壓力日益陡增的時(shí)代，需要有更好的產(chǎn)品在人們休息的間隙中讓他們回憶起身邊的美好。AR實(shí)用型APP《憶光AR相冊(cè)》營(yíng)運(yùn)而生，在新興技術(shù)不斷涌人的過(guò)程中，需要研究者能夠更加靈活根據(jù)市場(chǎng)需求應(yīng)變，創(chuàng)作出有影響力的作品。