淺析虛擬動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建及動(dòng)畫(huà)拍攝的實(shí)現(xiàn)

王威

摘 要：現(xiàn)有的動(dòng)畫(huà)制作的方法上，對(duì)于虛擬動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景的布局，是一個(gè)值得研究的課題。同樣地，動(dòng)畫(huà)制作的制作軟件對(duì)于動(dòng)畫(huà)電影的拍攝手法來(lái)說(shuō)，也具有一定的研究?jī)r(jià)值。本文將以這兩方面作為切入點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的討論。與此同時(shí)，對(duì)于動(dòng)畫(huà)角色動(dòng)作的設(shè)置上也將進(jìn)行簡(jiǎn)要的關(guān)鍵技術(shù)分析。最終得出虛擬動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)的制作得出一條現(xiàn)實(shí)的途徑。

關(guān)鍵詞：三維場(chǎng)景；動(dòng)畫(huà)拍攝；場(chǎng)景構(gòu)建

0 引言

現(xiàn)代社會(huì)，動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為文化知識(shí)經(jīng)濟(jì)崛起中不容小覷的一員，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)終有一天將成為文化知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的頂梁柱。動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)同有關(guān)的動(dòng)畫(huà)制作軟件的輔助，有了技術(shù)、軟件的支持，動(dòng)畫(huà)才得以在原始腳本的指導(dǎo)下，用多個(gè)鏡頭進(jìn)行多角度、多角度拍攝，最后將這些鏡頭進(jìn)行編輯、匯總、剪輯，最終成為呈現(xiàn)在觀眾眼前的動(dòng)畫(huà)。

不同維數(shù)動(dòng)畫(huà)制作有其對(duì)應(yīng)的制作軟件。動(dòng)畫(huà)之作軟件的應(yīng)用離不開(kāi)傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)的制作邏輯。換句話說(shuō)，就是動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程依舊是需要?jiǎng)赢?huà)畫(huà)師先制作手稿，或者是利用軟件繪制多幀畫(huà)面，然后再利用鏡頭，將單幀花邊串聯(lián)起來(lái)，成為最后的動(dòng)畫(huà)。這種傳統(tǒng)的方法在人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的投入上都比較大，一直以來(lái)都是動(dòng)畫(huà)制作成本居高不下的主要原因。

動(dòng)畫(huà)制作的技術(shù)和軟件更新之后，動(dòng)畫(huà)的制作就比較簡(jiǎn)單。然而，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍然沒(méi)有在動(dòng)畫(huà)制作領(lǐng)域中得到運(yùn)用，所以動(dòng)畫(huà)制作軟件單機(jī)單場(chǎng)景拍攝制作動(dòng)畫(huà)的功能也就沒(méi)有得以很好地體現(xiàn)出來(lái)。因此，本文研究的重點(diǎn)就是在動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建和動(dòng)畫(huà)拍攝的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬動(dòng)畫(huà)拍攝的概念進(jìn)行闡述，然后將電影的拍攝技術(shù)很好地融入動(dòng)畫(huà)制作當(dāng)中，以保障動(dòng)畫(huà)的觀賞價(jià)值，同時(shí)對(duì)動(dòng)畫(huà)的制作成本起到控制的作用。除此之外，還將在此基礎(chǔ)上對(duì)分布多機(jī)模式的動(dòng)畫(huà)制作的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。

1 關(guān)于動(dòng)畫(huà)拍攝的闡述

動(dòng)畫(huà)的拍攝制作需要使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)隊(duì)動(dòng)畫(huà)中的場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建，同樣地，動(dòng)畫(huà)中的角色也是需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行構(gòu)造。不過(guò)，要讓動(dòng)畫(huà)中的角色按照動(dòng)畫(huà)劇本進(jìn)行表演，這時(shí)就需要虛擬攝像機(jī)來(lái)對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行拍攝。把拍好的錄像帶進(jìn)行后期的剪輯制作，這樣經(jīng)過(guò)處理的動(dòng)畫(huà)制作才能成為作品呈現(xiàn)在觀眾眼前。

按早動(dòng)畫(huà)拍攝制作的過(guò)程，大致可以將動(dòng)畫(huà)的整個(gè)拍攝分為構(gòu)建虛擬場(chǎng)景、塑造虛擬動(dòng)畫(huà)人物、應(yīng)用虛擬攝像機(jī)對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行拍攝以上三個(gè)步驟。在這三個(gè)步驟中，第一個(gè)步驟構(gòu)建虛擬場(chǎng)景需要依照動(dòng)畫(huà)畫(huà)師的手稿，或者是動(dòng)畫(huà)劇本，對(duì)動(dòng)畫(huà)片的場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建。之后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景的需要，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的燈光進(jìn)行調(diào)整。第二個(gè)步驟是塑造虛擬的動(dòng)畫(huà)人物，對(duì)動(dòng)畫(huà)人物的塑造需要從外形、衣著、聲音、動(dòng)作、神態(tài)等多種元素進(jìn)行塑造，換句話說(shuō)就是需要對(duì)動(dòng)畫(huà)人物的性格通過(guò)外在的表現(xiàn)形式將其表現(xiàn)出來(lái)。第三個(gè)步驟則是用虛擬設(shè)備對(duì)動(dòng)畫(huà)片進(jìn)行拍攝。在這個(gè)過(guò)程中，動(dòng)畫(huà)片的制作需要對(duì)虛擬設(shè)備進(jìn)行顯示的模擬，這其中就包含拍攝取景、拍攝手法等方面的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，動(dòng)畫(huà)拍攝采用虛擬拍攝的方式其優(yōu)點(diǎn)還是很明顯的。首先，虛擬動(dòng)畫(huà)拍攝出的畫(huà)面在時(shí)間上比較連續(xù)，畫(huà)面效果也比較好，觀賞價(jià)值也隨之被拉高。其次，虛擬拍攝多融入了電影的拍攝手法，這樣一來(lái)，動(dòng)畫(huà)的制作比傳統(tǒng)的方法更加的開(kāi)拓；然后，對(duì)于動(dòng)畫(huà)制作人員來(lái)說(shuō)，虛擬拍攝使其動(dòng)畫(huà)制作成本得到控制，動(dòng)畫(huà)的制作周期也得到縮短。最后，對(duì)于虛擬拍攝中所構(gòu)建出來(lái)的虛擬事物是可以進(jìn)行并非一次性的，在一定程度上具有學(xué)習(xí)和研究的價(jià)值。

2 構(gòu)建虛擬場(chǎng)景

2.1 地面場(chǎng)景的構(gòu)造

在虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造中，地面的設(shè)置是將虛擬場(chǎng)景中的地面進(jìn)行初始化的過(guò)程。要將場(chǎng)景地面出事話，首先要將虛擬場(chǎng)景設(shè)置為三維坐標(biāo)，并通過(guò)三維坐標(biāo)網(wǎng)將場(chǎng)景的基準(zhǔn)平面確定出來(lái)。在三維坐標(biāo)中，單位坐標(biāo)構(gòu)建出的網(wǎng)格的大小就是虛擬場(chǎng)景中地面圖的基本精度單位。然后，就可以對(duì)場(chǎng)景的地勢(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，方法是通過(guò)調(diào)整網(wǎng)格的高度來(lái)表現(xiàn)地面地勢(shì)的高低情況。

地面的平滑情況的處理可以通過(guò)虛擬軟件中題圖工具，或者是通過(guò)對(duì)地勢(shì)情況進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整。虛擬軟件中的貼圖工具的使用，需要在不改變?cè)械木W(wǎng)格精度的情況和網(wǎng)格位置的情況下，將二維平面圖粘貼在網(wǎng)格的表面。這樣，將二維平面在三維空間中表現(xiàn)出來(lái)，利用二維貼圖，把三維場(chǎng)景進(jìn)行重現(xiàn)，最終讓相鄰網(wǎng)格之間的過(guò)度相對(duì)自然即可。最終可以降低虛擬場(chǎng)景的生成運(yùn)算量，同時(shí)也讓場(chǎng)景中的地勢(shì)信息的表達(dá)更加簡(jiǎn)潔。

這種方法主要對(duì)三維場(chǎng)景中的網(wǎng)格精度要求并不高，與此同時(shí)，貼圖的區(qū)域也不一定出現(xiàn)在拍攝畫(huà)面當(dāng)中。定位的調(diào)整地勢(shì)就是在原有精度的網(wǎng)格和網(wǎng)格的平面位置，讓網(wǎng)格用曲面的形式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格與網(wǎng)格之間的過(guò)渡。這種方法更加適用于虛擬拍攝的主要區(qū)域。

2.2 場(chǎng)景虛擬模型

虛擬場(chǎng)景的模型制作是對(duì)場(chǎng)景中出現(xiàn)的物品、動(dòng)物、植物、人等的模型制作，這些東西不能包括動(dòng)畫(huà)中的主要角色。根據(jù)場(chǎng)景中的構(gòu)建的網(wǎng)格的精度、出現(xiàn)在場(chǎng)景中的事物的體積、場(chǎng)景地面的威力和所在的位置進(jìn)行分類(lèi)，可以用不同的技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景模型的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同的虛擬模型，可以應(yīng)用不同的軟件進(jìn)行制作；對(duì)于體積小、并不是主要?jiǎng)赢?huà)場(chǎng)景的實(shí)體，可以采用一個(gè)單一的面片或者是貼圖的照片來(lái)進(jìn)行表現(xiàn)，這種方式對(duì)于場(chǎng)景中的幾何方式和面片應(yīng)用都能得到控制，最終減少動(dòng)畫(huà)虛擬場(chǎng)景制作系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。

對(duì)于場(chǎng)景中的地面文理設(shè)計(jì)，用拍攝貼圖的方式進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作。這樣可以避免高度的紋理于三維場(chǎng)景的構(gòu)建的繁雜，也減輕不必要的系統(tǒng)仿真開(kāi)銷(xiāo)。另外，對(duì)于遠(yuǎn)處的模型，還可以應(yīng)用大面積平面題圖進(jìn)行制作。

3 塑造虛擬角色

塑造虛擬角色需要對(duì)動(dòng)畫(huà)中的角色外觀、表情、動(dòng)作進(jìn)行塑造。角色的外觀塑造上，通過(guò)虛擬軟件的應(yīng)用，最終完成對(duì)導(dǎo)入的虛擬動(dòng)畫(huà)拍攝場(chǎng)景。角色的塑造需要對(duì)角色的骨架、外觀，以及模型都進(jìn)行細(xì)致的、有序性的塑造。特別需要注意的是，塑造的角色主要注重對(duì)外觀上的精細(xì)化塑造，對(duì)角色的外觀塑造完成之后，還需要對(duì)角色的表情和動(dòng)作進(jìn)行系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)。

動(dòng)畫(huà)中的人物除了外觀對(duì)其影響非常大之外，角色的表情和動(dòng)作其對(duì)角色有所影響。角色的表情多是反應(yīng)動(dòng)畫(huà)角色的性格的。角色的動(dòng)作設(shè)計(jì)更多的是讓角色更加具有自己的特點(diǎn)。角色的動(dòng)作涉及比較多，像是普通的站、行、坐、蹲都需要應(yīng)用軟件進(jìn)行協(xié)調(diào)。另外，角色的動(dòng)作設(shè)計(jì)上的變量涉及能夠讓動(dòng)畫(huà)的感官效果更佳，四維制作對(duì)于維動(dòng)畫(huà)創(chuàng)造更好的條件。

4 小結(jié)

本文主要對(duì)淺析虛擬動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建及動(dòng)畫(huà)拍攝的方法進(jìn)行簡(jiǎn)述，最終實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與動(dòng)畫(huà)制作的結(jié)合。并且將電影拍攝技術(shù)融入動(dòng)畫(huà)虛擬拍攝中。虛擬技術(shù)在動(dòng)畫(huà)制作中的應(yīng)用能夠有效地控制動(dòng)畫(huà)制作的成本，同時(shí)保證動(dòng)畫(huà)的畫(huà)面品質(zhì)，也提高動(dòng)畫(huà)的觀賞性，為動(dòng)畫(huà)作品提供了交流價(jià)值。接下來(lái)對(duì)于虛擬動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建及動(dòng)畫(huà)拍攝的實(shí)現(xiàn)研究工作，可以針對(duì)虛擬攝像設(shè)備、虛擬場(chǎng)景構(gòu)造，以及虛擬角色塑造等方面進(jìn)行探究，最終實(shí)現(xiàn)虛擬動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建及動(dòng)畫(huà)拍攝能夠呈現(xiàn)出更加精致、高藝術(shù)價(jià)值的動(dòng)畫(huà)作品

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭力明，潘忻.虛擬動(dòng)畫(huà)三維場(chǎng)景的構(gòu)建及動(dòng)畫(huà)拍攝的實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2009（07）：153-157.

[2] 金益.動(dòng)漫游戲技術(shù)在“虛擬世博館”建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊，2011（06）：60-61.

[3] 高玉.動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的氣氛表現(xiàn)研究[D].湖南師范大學(xué)，2012.

[4] 王新光.基于模型驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)交互式三維場(chǎng)景構(gòu)建方法及其在水利上的應(yīng)用研究[D].河海大學(xué)，2002.