三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合技術(shù)研究

摘 要：近年來，隨著動漫產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與進步，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，比如音像制品、動漫圖書、舞臺劇等。三維動漫制作也逐漸發(fā)展成為電視動漫的新寵，其面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。本文從三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合技術(shù)角度出發(fā)，先簡單介紹了三維動漫制作技術(shù)，然后分析了三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合的重要意義，最后闡述了二者結(jié)合的具體方法。

關(guān)鍵詞：三維動漫；虛擬現(xiàn)實；結(jié)合

中圖分類號：TP391.41

三維動漫是一種新興產(chǎn)業(yè)，其涉及的學(xué)科非常之多，比如物理學(xué)、生物學(xué)、計算機圖形學(xué)、藝術(shù)學(xué)等，在很多動畫或電影中均可看到三維技術(shù)的影子，比如《冰河世紀》、《十面埋伏》等，給人們帶來一次次強烈的視覺沖擊，深受觀眾的喜愛。為了給人們帶來更大的視覺沖擊，人們開始將三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合起來，產(chǎn)生良好的效果，有效推動了動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 三維動漫制作技術(shù)概述

1.1 三維動漫制作技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。就目前情況來看，三維動漫制作技術(shù)發(fā)展迅速，其設(shè)計因素廣泛見于電影、廣告、動畫片中，這里從國內(nèi)外兩個角度出發(fā)，分析三維動漫制作技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

1.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀。從時間來看，我國三維動漫產(chǎn)業(yè)的遠遠落后于歐美國家。因此，一方面，我國的三維動漫制作技術(shù)也比歐美國家弱。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，我國的三維動漫制作技術(shù)發(fā)展迅速，在動畫片、廣告、游戲中均應(yīng)用了該技術(shù)。另一方面，由于這發(fā)面的專業(yè)人才較匱乏，從而制約了我國三維訂滿產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

1.3 國外的發(fā)展現(xiàn)狀。三維動漫制作技術(shù)最早出現(xiàn)在歐美國家。因此，歐美國家無論是在研究方面還是運用方面，均比較成熟。近年來，由于世界多個國家對三維動漫產(chǎn)業(yè)的重視，后起的一些國家，比如日本、韓國發(fā)展迅速，在三維動漫制作技術(shù)方面取得了重大的進步。

1.4 三維動漫制作階段劃分。在三維動漫制作中，根據(jù)制作時間的不同，可以將其劃分為以下是三個不同的階段。

（1）前期制作。前期制作是三維動漫制作的首要環(huán)節(jié)，其內(nèi)容主要包括分鏡頭稿本的設(shè)計、角色模型設(shè)計、場景設(shè)計等，每項內(nèi)容的設(shè)計都非常重要，他們，它們是后期創(chuàng)作活動的基礎(chǔ)。因此，在前期設(shè)計中，必須要認真對待。

（2）中期制作。這個階段的制作指的是完成前期制作之后，人物形象、場景等均有一個大致的概念時，需要利用一些大型專業(yè)制作軟件，比如Maya、3D等進行建模、渲染，主要包括設(shè)置關(guān)鍵幀、材質(zhì)貼圖、渲染輸出等。其中，建模對三維動畫師的要求比較高，需要其具備良好的藝術(shù)修養(yǎng)、美術(shù)功底以及創(chuàng)意構(gòu)思能力。

所謂材質(zhì)貼圖，它指的是對場景、人物模型貼上相關(guān)的材質(zhì)，使其符合自身外表，確保設(shè)計出來的模型與現(xiàn)實實物之間具有高度的相似性，從而使這些場景、人物模型更有質(zhì)感。

關(guān)鍵幀設(shè)置則指的是為了保障動畫畫面的逼真和銜接，需要對需要表現(xiàn)變化或運動的畫面設(shè)置兩個不同的關(guān)鍵幀（一般是在動作前后），充分利用關(guān)鍵幀的作用，將人物的表情變化、動作變化充分刻畫、表現(xiàn)出來。

（3）后期制作。這個階段主要是對前兩個階段的整合，將渲染輸出的聲音片段、動畫綜合剪輯，從而形成一個完整的動畫。后期制作效果的好壞直接影響整個動畫的效果。任何一部優(yōu)秀三維動畫作品的完成都是眾人大膽創(chuàng)新、相互信任合作的結(jié)果，并且還需要有效利用電影學(xué)、美學(xué)等多種學(xué)科知識。

2 三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合的重要意義

2.1 順應(yīng)社會發(fā)展的需要。隨著社會的不斷發(fā)展與進步，社會對三維動漫制作提出了更高的要求，不僅僅局限于三維動漫制作技術(shù)本身的應(yīng)用。將三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱為VR）結(jié)合起來，可以大大提升動漫制作技術(shù)，帶給觀眾不一樣的視覺沖擊。

2.2 推動三維動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。在傳統(tǒng)三維動漫制作中，大多是通過電腦進行前期創(chuàng)意和后期制作，制作過程需要耗費大量的人力、物力，不利于三維動漫產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展，且觀賞性不強。將其與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合起來，在三維動漫制作的過程中引入運動捕捉、三維掃描儀等，可以大大節(jié)省傳統(tǒng)三維動漫制作的人力物力，且能提升場景的逼真度，從而有效推動三維動漫產(chǎn)業(yè)的快速、穩(wěn)定發(fā)展。

3 三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實結(jié)合的方法

近年來，隨著CG（全稱為Computer Graphics）技術(shù)的快速發(fā)展，三維動漫制作技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)均取得了較大的發(fā)展。在三維動漫制作中，開始將其與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合起來。

3.1 運動捕捉技術(shù)。運動捕捉技術(shù)的組成成分比較多，主要有分布式網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺、運動捕捉系統(tǒng)、立體投射系統(tǒng)以及交互輸入設(shè)備，屬于一個可交互的虛擬性的環(huán)境。與傳統(tǒng)三維動漫制作技術(shù)相比，這個系統(tǒng)具有較強的參與性，允許觀眾漫游。比如在觀看的過程中，不僅可以看到具體場景情況，而且還能讓觀眾參與其中，進而大大縮短了觀眾與動漫畫面之間的距離。

將運動捕捉技術(shù)應(yīng)用在三維動畫技術(shù)中，包含多種運動捕捉，比如機械式運動捕捉、電磁式運動捕捉、聲學(xué)式運動捕捉、光學(xué)式運動捕捉等。通常情況下，將跟蹤器設(shè)置在運動物體的關(guān)鍵部位，就可以憑借動作捕捉系統(tǒng)的作用，對運動物體的信息進行跟蹤、捕捉，然后再借助相關(guān)的計算機信息處理，就可以得到動畫制作中需要的各種數(shù)據(jù)，動畫師利用計算機的數(shù)據(jù)識別，就可以對運動物體進行調(diào)整和控制。

在動畫制作中，如果需要對動畫人物動作、表情做較大幅度的調(diào)整時，需要運用一套骨骼系統(tǒng)（與大多數(shù)狀況相適應(yīng)），它可以根據(jù)需要自由活動。因此，將其用于三維動漫制作中，可以大大提升制作效率，而且還能有效節(jié)約成本。

3.2 三維建模系統(tǒng)。將三維動漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合起來，建立三維動漫虛擬系統(tǒng)。在實際建模的過程中，需要考慮兩個方面的因素：其一，被模擬的現(xiàn)實世界對象的復(fù)雜性；其二，模型逼真期望程度。根據(jù)這兩方面的要求，采用多種方式相結(jié)合，最終形成模型數(shù)據(jù)。

根據(jù)所要模擬對象的不同方面，可以將建模方法分為行為建模、物理建模、虛實融合建模等。每種建模方法都有各自不同的效果，比如對于物理建模來講，他主要是為了體現(xiàn)對象的物理特性，促使動漫作品中的靜態(tài)景物和動態(tài)景物顯得更加逼真，其中涉及物體的碰撞、變形等物理過程的模擬；對于虛實融合建模來講，可以確保計算機生成的虛擬景物與現(xiàn)實世界中的真實環(huán)境有機融合起來，形成一個自然、和諧的整體。

對于動漫中的三維模型建模來講，主要是借助三維掃描儀來對食物進行掃描，從而建立一個表面三維數(shù)據(jù)，它實際上代表的是實物表面的三維坐標點集。通過這種方式建立起來的三維模型，具有精度高、速度快、形象逼真等多種優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

綜上所述，三維動漫因其自身獨特的優(yōu)勢，比如精細的技術(shù)、逼真的造型、新穎的設(shè)計等，越來越受到廣大觀眾的喜愛。將三維動漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)有機結(jié)合起來，即是順應(yīng)社會發(fā)展的需要，同時又是推動三維動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。在今后的動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，三維技術(shù)人員自身需要不斷加以研究，提高技術(shù)修養(yǎng)，有效推動我國三維動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：陳駿（1981.12-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，助教，本科，研究方向：動畫（漫）、數(shù)字媒體。

作者單位：無錫太湖學(xué)院，江蘇無錫 214064