虛擬現(xiàn)實技術(shù)在三維動畫中的應(yīng)用研究

摘 要：虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）作為近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，是結(jié)合多個領(lǐng)域的綜合集成技術(shù)，如今已在醫(yī)學(xué)研究、房產(chǎn)開發(fā)、文化傳播、工業(yè)仿真等多個方向有了深入的研究且得到廣泛應(yīng)用。相對而言，娛樂方面涉及的方向卻較為單一，主要以虛擬現(xiàn)實游戲為主。從2016年起，出現(xiàn)了多個優(yōu)秀VR動畫作品，如谷歌的VR動畫Pearl，這是現(xiàn)在三維動畫制作的一種全新的表現(xiàn)形式。本文研究的內(nèi)容正是這種帶有交互內(nèi)容的三維動畫，能夠在實現(xiàn)制作出極具沉浸感的VR場景的同時將交互功能融入其中，帶給體驗者全新的感受。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;動畫;交互;體驗;技術(shù)

對于未來虛擬現(xiàn)實在娛樂方面的一些熱門發(fā)展方向，我們都會發(fā)散思維提出許多十分有建設(shè)性的設(shè)想：游戲、電影、通信、傳媒……然而絕大多數(shù)情況下，我們并不會想到動畫。畢竟從傳統(tǒng)影片意義上來說，動畫片一直是以平面的屏幕播放形式出現(xiàn)的，由此我們提出了一個研究方向，即如何將這種平面播放的影片VR化。由于VR環(huán)境下所實現(xiàn)的內(nèi)容要求我們?nèi)谌肫渲?，成為影片發(fā)展中的一員，觀看VR影片不再僅僅只是作為一個旁觀者出現(xiàn)。我們在制作時需要加入許多交互功能，讓影片不僅具有觀賞性，更具有功能性。這將是一種全新的體驗，讓我們可以和動畫劇情互動。我們?nèi)匀皇桥杂^者，卻又不僅僅是旁觀者。

虛擬現(xiàn)實動畫就是用虛擬現(xiàn)實技術(shù)以動畫的形式表現(xiàn)出來，它是建立在虛擬現(xiàn)實及動畫技術(shù)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的。我們在了解什么是虛擬現(xiàn)實及動畫的意思后就能全面理解虛擬現(xiàn)實動畫的概念。在三維動畫制作領(lǐng)域，VR技術(shù)所帶來的最大革命性變化則是改變了作品的固有體驗方式。通過VR技術(shù)，制作者可以全方位地還原一個虛擬動畫世界，體驗者在感官上可以近乎真實的感觸走進(jìn)這個虛擬世界，從而能夠多角度、多層次地體驗與欣賞該作品?！袄?，有的觀眾會著重觀察動畫角色的細(xì)微表情，有的觀眾則對角色周圍的環(huán)境感興趣，這些各不相同的關(guān)注點(diǎn)將形成更為復(fù)雜的信息流。由于信息獲取的復(fù)雜性，VR技術(shù)會使傳統(tǒng)的動畫視聽語言不再發(fā)揮作用，而觀眾的關(guān)注內(nèi)容也讓動畫創(chuàng)作者更加難以把握。換句話說，現(xiàn)在全世界行之有效的動畫創(chuàng)作方法論將失效。”VR技術(shù)和三維動畫相結(jié)合可實現(xiàn)在場景中制作多個觸發(fā)點(diǎn)，從而引導(dǎo)不同的劇情的發(fā)展方向。這種類型的動畫將限制一部分劇情的觸發(fā)，讓影片本身存在多種不同的結(jié)局。許多人希望可以制作出一部能夠高度重復(fù)播放的動畫，讓人們在一遍遍觀看同一部動畫的同時獲得不同的結(jié)局。與此同時，值得我們注意并規(guī)避的問題是，假如人們事先不知道這種動畫的制作方式，他們很可能也就不會去重復(fù)觀看。一些熱愛閱讀的人或許曾經(jīng)讀過這樣一種特殊形式的小說，小說的劇情內(nèi)容會通過引導(dǎo)讀者翻到不同的頁碼選擇接下來的故事發(fā)展走向。而VR動畫在原理上則與此相同，與之不同的是體驗者的選擇完全是下意識、不自覺的，體驗者只需沉浸在故事情節(jié)中，從而忘記了故事的發(fā)展其實是自己選擇的結(jié)果。

虛擬現(xiàn)實交互動畫與傳統(tǒng)動畫的不同之處很明顯。VR提供了一種體驗內(nèi)容的新方式，但對于內(nèi)容制作者來說，改變了他們對虛擬現(xiàn)實動畫內(nèi)容的處理方式。雖然線性媒體往往會涉及鎖定鏡頭或拍攝角度，但虛擬現(xiàn)實體驗與現(xiàn)實世界的互動類似，有多個優(yōu)勢點(diǎn)總是在變化。這意味著我們必須以新的方式開始思考虛擬現(xiàn)實動畫。虛擬現(xiàn)實和線性項目之間最大的區(qū)別是，制作者賦予自己制作的動畫新視角。這給了制作者很多相對于用戶關(guān)于運(yùn)動的規(guī)模和速度的思考、反應(yīng)。這種方法當(dāng)然適用于室內(nèi)規(guī)模（或更大的）虛擬現(xiàn)實體驗，因為用戶隨時都可以查看周圍的動畫，而且需要隨時查看動畫效果。與此同時，虛擬現(xiàn)實動畫的發(fā)展也會帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一部優(yōu)秀、成熟的虛擬現(xiàn)實動畫的發(fā)布，會帶動周邊娛樂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，虛擬現(xiàn)實內(nèi)容有著很大的不同，從實驗片，到宣傳電影，再到產(chǎn)品捆綁、游戲和動畫短片。這意味著虛擬現(xiàn)實中有多種媒介，以及混合的動畫制作方法。在未來的VR行業(yè)發(fā)展中，動畫產(chǎn)品的制作與體驗者之間的體驗將不再是傳統(tǒng)的“發(fā)送—接收”這種單向的信息傳遞方式。體驗者不僅可以沉浸在虛擬的動畫環(huán)境中，還可以決定情節(jié)內(nèi)容的發(fā)展。這種通過互動形式形成的體驗者身份的轉(zhuǎn)變很可能模糊動畫與游戲的界限，最終形成一個在虛擬與真實世界中區(qū)分開的中間性的帶有娛樂性質(zhì)的體驗內(nèi)容。由于用戶可以在虛擬現(xiàn)實中查看所有的角度，通常的攝影和編輯的線性敘事已經(jīng)消失了。現(xiàn)在用戶才是攝像機(jī)操作員。因此，根據(jù)經(jīng)驗和故事的不同，虛擬現(xiàn)實動畫的制作過程也需要明確和限制觀眾觀看的內(nèi)容，這才是VR交互動畫的根本。例如，影片Herry是全球第一個VR動畫片，它不像其他的360°電影。在這部電影中，用戶需要根據(jù)劇情自行尋找方向改變故事的結(jié)局。開發(fā)人員表示，玩家將能夠重新播放每一集，在其中發(fā)現(xiàn)新的對話和動畫，或選擇哪一集，以及玩家希望看到的下一個內(nèi)容，這感覺像是利用一個直觀的和有創(chuàng)造性的方式來延長游戲長度。

大多虛擬現(xiàn)實動畫領(lǐng)域的專家認(rèn)為，當(dāng)前的動畫工具和技術(shù)在虛擬現(xiàn)實世界中仍然有效，但也需要考慮新的因素，在虛擬現(xiàn)實中進(jìn)行動畫制作時，需要考慮的是連續(xù)鏡頭，并引導(dǎo)玩家進(jìn)行一次體驗。在虛擬現(xiàn)實中進(jìn)行動畫制作需要考慮諸多事情，還有如何為虛擬現(xiàn)實做動畫？在大多數(shù)情況下，它涉及與線性項目相同的技術(shù)方法。其中一個主要的區(qū)別是，通過佩戴VR頭戴設(shè)備的必要性來評估動畫的過程。當(dāng)然，動畫制作在虛擬現(xiàn)實中一般是利用頭盔（以及其他工具）。到目前為止，大多數(shù)制作都使用相同或相似的設(shè)備。制作者對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的挑戰(zhàn)之一是在沒有攝像頭的情況下連續(xù)拍攝?？紤]如何連接到另一個動畫師的作品，這樣它才是無縫的。在此建議使用兩種方法。一是構(gòu)成連接幀，兩個鏡頭之間的動畫無縫匹配構(gòu)成一個，將其中一個角色隱藏。另一個是切換幀的對象。這是讓我們知道如何帶領(lǐng)觀眾在虛擬的世界里切換到下一個故事點(diǎn)。

我們制作VR短片的方法之一是明確鏡頭的開始與布局，因此觀眾在故事開始時能夠找到他們希望切換的地方。然后，在其余的部分我們會將觀眾的注意力通過人物的動作或使用道具轉(zhuǎn)移到規(guī)定位置。用虛擬現(xiàn)實（VR）講故事是動畫制作下一個大技術(shù)。真人體驗是當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)，動畫也將受益于這樣的消費(fèi)定位。例如，電子游戲口袋妖怪Go成功地將增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）放在了公眾的手中，以獲得樂趣和利潤。當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實將如何講故事仍然是未知的。但毫無疑問，它將產(chǎn)生一定的影響，雖然最終它將采取何種形式仍然是個謎?？梢哉f，電子游戲?qū)⑹堑谝粋€感受到好處的行業(yè)。沉浸式地講故事將是電子游戲內(nèi)容的全新表現(xiàn)形式，而在這個領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)已經(jīng)使得虛擬世界和現(xiàn)實世界之間的距離變得越來越小。在風(fēng)格上，由于動畫是很短的，基本上傳統(tǒng)的二維動畫勢必要求我們按照動畫師選擇的角度觀看。虛擬世界的自由、漫游的性質(zhì)給這種風(fēng)格帶來了全新的挑戰(zhàn)。將2d設(shè)計轉(zhuǎn)換成3d效果確實是非常出效果的。很多類似的嘗試也都是令人滿意的，但是現(xiàn)在卻沒有一個能讓人信服的論證來證明3d在風(fēng)格上優(yōu)于最初的2d設(shè)計。從這個意義上說，三維還是占據(jù)了上風(fēng)。動畫在很大程度上是憑借藝術(shù)家的技術(shù)與審美來創(chuàng)造和影響觀眾的情緒。將這種負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到更大的層次上，意味著動畫將不再是故事的內(nèi)容，更多的是關(guān)于消費(fèi)者的體驗。也許虛擬現(xiàn)實最大的問題是它如何影響消費(fèi)者的認(rèn)知和想象能力。如今，屏幕提供了一種物理障礙，填補(bǔ)了觀眾其他方面的空白。消除這個障礙則消除了填補(bǔ)空白和對未知進(jìn)行推測的心理任務(wù)。

虛擬現(xiàn)實有打開市場的巨大潛力，虛擬現(xiàn)實可能意味著在具有這樣的交互性的設(shè)置之前，消費(fèi)者從未有機(jī)會重復(fù)觀看或體驗過兩次同樣的電影或電視節(jié)目。虛擬現(xiàn)實本身并不是什么可怕的東西。對動畫的構(gòu)思、制作和消費(fèi)方式的徹底改變也正在進(jìn)行中。真正普及交互動畫估計要在未來的10～15年?！霸谶@個世界上存在兩種類型的人：那些了解并相信VR具有潛力的人，和從未嘗試過且不甚了解的人?！痹谔摂M現(xiàn)實動畫制作中的每一個步驟都允許出現(xiàn)新的形式因素，使我們能夠利用計算的力量創(chuàng)造出前所未有的新應(yīng)用和體驗。虛擬現(xiàn)實是一種新的形式因素，它拓展了開發(fā)者和故事講述者的創(chuàng)造力。其實在短時間內(nèi)任何現(xiàn)有的游戲開發(fā)者都可以開始為虛擬現(xiàn)實構(gòu)建應(yīng)用程序，而對于那些沒有游戲開發(fā)經(jīng)歷或技術(shù)背景的人，在一段時間的學(xué)習(xí)后也是可以學(xué)會的。

對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，人們需要知道些什么？虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)與游戲并沒有太大區(qū)別。除了需要額外的硬件和軟件依賴之外，開發(fā)的基本工具并沒有太大的差別。也許從某種程度上來說，虛擬現(xiàn)實似乎脫離了故事本身，成了一種故事體驗。它不像普通動畫那樣在媒體宣傳上有那么多的方式。它可以是卡通的或者是寫實的，但是必須有一些東西來決定它是如何發(fā)展的。虛擬現(xiàn)實和人工智能的可怕之處在于，在我們意識到這一點(diǎn)之前，我們可能已經(jīng)跨越了從基本人工智能到先進(jìn)的自我意識的界限。與此同時，定格動畫也在虛擬現(xiàn)實中聯(lián)系緊密，定格動畫一直貫穿虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域。在這個新的虛擬現(xiàn)實世界中，藝術(shù)家可以簡單地將動畫模型放入虛擬環(huán)境中。通過實時渲染模型并在環(huán)境中捕捉每個圖像，引擎可以還原所有圖形的幾何細(xì)節(jié)和表面屬性。讓真實的人進(jìn)入虛擬現(xiàn)實的創(chuàng)造者制作的項目中觀看，這與用戶緊密相關(guān)的是，假如動畫中有動作和手勢指令顯示制作人員制作的模型在“近距離VR”中可以互動和體驗。動畫也就可以由用戶的交互動作來終止。這就需要我們認(rèn)識到，VR從來不是一個孤立的方向，而是一門跨學(xué)科的專業(yè)。想要做一部成熟的VR動畫則需要結(jié)合多個專業(yè)的內(nèi)容。并且現(xiàn)代社會在互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境中更需要鼓勵多個學(xué)科相互交融，碰撞出更有新意、更獨(dú)特，更能適應(yīng)社會發(fā)展的新門類。這是當(dāng)前社會的需要，也是VR能夠發(fā)展的必備環(huán)境與條件。其帶來的好處是，這些合作將帶來新的見解和創(chuàng)造力。就如同在VR技術(shù)中占據(jù)最大應(yīng)用比例的兩個方向——藝術(shù)與技術(shù)?？陀^地講，這兩個方面在這個領(lǐng)域中同樣重要，也使得原本關(guān)系并不密切的藝術(shù)家與工程師這兩個職業(yè)在某種條件下合二為一。多個學(xué)科的交融會促成許多新興職業(yè)。首先，我們可以在虛擬現(xiàn)實的學(xué)科環(huán)境中了解我們的合作者在哪里，以及他們關(guān)注的內(nèi)容;其次，擁有技術(shù)、工具。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的合作也將有助于激發(fā)創(chuàng)意和團(tuán)隊有效合作。

現(xiàn)今，虛擬現(xiàn)實在游戲領(lǐng)域應(yīng)用較廣，VR游戲獨(dú)有的沉浸感遠(yuǎn)勝電腦端、手機(jī)端游戲。理論上，從畫面效果來講，VR動畫制作畫面效果與VR游戲是十分相似的，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于VR游戲，因此我們完全可以預(yù)想到觀看VR動畫時所體驗到的新奇與震撼。VR動畫在沉浸感與畫面效果上已不必多加闡述，更重要的是在VR動畫獨(dú)特的觀看模式下，制作者在情節(jié)內(nèi)容上可以嘗試與傳統(tǒng)動畫區(qū)分開來，加入交互設(shè)計方面的內(nèi)容。動畫的制作有諸多形式，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的影響力不斷延展的今天，動畫確實應(yīng)該在觀看方式上嘗試脫離傳統(tǒng)的屏幕，在內(nèi)容上與交互功能相結(jié)合，希望能夠呈現(xiàn)越來越多有創(chuàng)造性且適用于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的三維動畫，我們也一直期待真正的交互式動畫的誕生。

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作者簡介：宋柏峰（1971—），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)，講師，研究方向：虛擬現(xiàn)實。