淺析計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在三維動(dòng)畫制作中的應(yīng)用

摘 要：隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)以其交互性、虛幻性的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)中，如電影制作、室內(nèi)設(shè)計(jì)、以及企業(yè)宣傳等，并且隨著虛擬仿真技術(shù)普及的范圍越來越廣，其也被應(yīng)用在了三維動(dòng)畫制作中，促進(jìn)著我國動(dòng)畫制作的發(fā)展。因此本文就對其展開研究，通過研究其在三維動(dòng)畫制作中的應(yīng)用，來為其日后如何提升制作效果，提供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù) 三維動(dòng)畫 應(yīng)用

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0161-02

隨著虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，使得我國的三維動(dòng)畫也日漸的完美，目前很多行業(yè)都將開始應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，如企業(yè)宣傳企業(yè)文化時(shí)，一般都會(huì)利用三維動(dòng)畫將其呈現(xiàn)出來，而在做三維動(dòng)畫過程中，虛擬仿真技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用。其可以有效的豐富三維動(dòng)畫的效果，還有利于虛擬環(huán)境的構(gòu)成，因此本文就對其展開研究，以此來為三維動(dòng)畫的制作，提供參考性的意見。

1 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)主要是指，通過一些模擬器、模型等，在虛擬環(huán)境中，客觀的呈現(xiàn)一些數(shù)據(jù)，其實(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種試驗(yàn)研究性的技術(shù)。其具有交互性、虛幻性、以及逼真性的特點(diǎn)，其中交互性主要是指在虛擬系統(tǒng)中，人跟環(huán)境之間的互動(dòng)，通過控制虛擬環(huán)境中的某個(gè)元素，來改變一些控制行為。而虛幻性主要是指虛擬系統(tǒng)是不真實(shí)的，其是虛幻的，有可能是即將發(fā)生的，也有可能不會(huì)發(fā)生。而逼真性，主要是指給人呈現(xiàn)的環(huán)境非常的真實(shí)，而且通過控制行為作出相應(yīng)的變化，還可以讓人深臨情境的感覺。

2 維虛擬技術(shù)應(yīng)用原理

2.1 基于三維圖形的實(shí)時(shí)顯示技術(shù)

三維圖形的實(shí)時(shí)顯示技術(shù)在三維動(dòng)畫制作中是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，其主要特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)，也就是說要在最短的時(shí)間內(nèi)，生成三維幾何圖形，其刷新的頻率不能低于每秒15副，而且畫面的紋理、陰影以及照明都需要符合相關(guān)要求，因此在制作中，一般都會(huì)采用場景分塊和可見消隱的方式來降低場景的復(fù)雜度。其中場景分塊主要是指將一個(gè)復(fù)雜的場景進(jìn)行劃分，劃分成多個(gè)模塊，當(dāng)一個(gè)模塊顯示某一個(gè)場景時(shí)，其他的場景均呈現(xiàn)不可見的狀態(tài)。而可見消隱主要是指從用戶的視點(diǎn)出發(fā)，通過轉(zhuǎn)換可見畫面和不可見畫面來讓用戶看到不同的場景。

2.2 虛擬仿真中的交互技術(shù)

在虛擬系統(tǒng)中，用戶通過操作某種界面，來控制改變虛擬環(huán)境中的一些因素，就叫交互技術(shù)。其目前分為三種，即直接用戶交互技術(shù)、物理控制技術(shù)以及虛擬控制技術(shù)，其中直接用戶交互技術(shù)主要是指，將現(xiàn)實(shí)中的動(dòng)作，直接映射到虛擬環(huán)境中來，其具有直觀性、靈活性。物理控制技術(shù)主要是指通過操作一些設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)等，來完成跟虛擬環(huán)境的交互，這種技術(shù)可以有效的增加用戶，在虛擬世界上的存在感，但是缺乏靈活性。而虛擬控制技術(shù)主要是指讓一些虛擬的人物跟虛擬的場景進(jìn)行交互，如虛擬的人物在虛擬的環(huán)境中漫游，這樣的場景。

2.3 維虛擬仿真系統(tǒng)的建立

三維虛擬仿真系統(tǒng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，也是一項(xiàng)非常全面的系統(tǒng)，其建立包括三維視景數(shù)據(jù)庫的建立和三維視景管理系統(tǒng)的開發(fā)。

首先三維視景數(shù)據(jù)庫的建立。在構(gòu)建虛擬環(huán)境時(shí)，為了能夠保證交互性和實(shí)時(shí)三維性能之間的邏輯關(guān)系保持穩(wěn)定，同時(shí)保證環(huán)境中的各項(xiàng)要素能夠?qū)刂菩袨榭焖夙憫?yīng)，設(shè)計(jì)人員構(gòu)建模型，應(yīng)采用實(shí)時(shí)三維視景數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化工具平臺相結(jié)合的方式。初期的建模過程可采用普通建模工具來完成，然后在此基礎(chǔ)上利用三維視景數(shù)據(jù)庫描述復(fù)雜的場景，這一階段可以采用漫游路徑建立、LOD設(shè)置以及三維模型數(shù)據(jù)層次化存儲等技術(shù)。

其次三維視景管理系統(tǒng)的開發(fā)，主要是利用底層三維圖形開發(fā)庫和高層開發(fā)平臺工具進(jìn)行開發(fā)。其中一般都是采用DirectX 和 OpenGL 兩種方式來利用底層三維圖形開發(fā)庫進(jìn)行開發(fā)，用戶只需要掌握三維變換、三維坐標(biāo)、光照以及視點(diǎn)的原理，在加上掌握設(shè)計(jì)編碼的流程就可以進(jìn)行開發(fā)。而高層開發(fā)平臺工具，一般都會(huì)采用WorldToolKit、 X-IG、VEGA以及OpenGVS等方式，即可以為軟件開發(fā)者提供高級的API，還可以大幅度的減少開發(fā)者的工作量，而且其性能比較好，比較適合軟件開發(fā)者。

3 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在三維動(dòng)畫制作中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)有很多種技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)、多媒體交互式設(shè)計(jì)技術(shù)、以及圖形設(shè)計(jì)技術(shù)等，每一項(xiàng)技術(shù)都在計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)中有著非常重要的作用。因此只有結(jié)合起所有的技術(shù)，才能制作出最佳的三維動(dòng)畫。

3.1 三維動(dòng)畫建模

在制作三維動(dòng)畫時(shí)，首先要建模，這是三維動(dòng)畫的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其主要包括動(dòng)畫情境模型的制作和動(dòng)畫人物模型的制作。在制作過程中，以虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)為主，加入動(dòng)畫人物模仿、人機(jī)交互等，用動(dòng)畫人物形象來呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)人員即要搜集和整理好動(dòng)畫人物和場景的相關(guān)素材，還要全面的分析平面影響資料、CAD圖紙等，以此來保證三維動(dòng)畫的效果。如如果三維動(dòng)畫的內(nèi)容跟景觀、建筑物有關(guān)系，相關(guān)人員還需要航拍一些信息，用真實(shí)的圖片，來確定虛擬場景中的各個(gè)元素，以此來虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用提供素材。目前受我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，一些技術(shù)還有限，因此在應(yīng)用過程中，需要消耗很多的時(shí)間都構(gòu)建動(dòng)畫人物和場景，也就是說建模的周期有點(diǎn)長，因此未來，還需要提高計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的匹配程度，來提高工作人員的虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。

3.2 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在三維動(dòng)畫中的應(yīng)用

目前虛擬仿真技術(shù)已逐漸的涉及到了航天領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域，并且隨著其應(yīng)用范圍不斷的被擴(kuò)大，其逐漸的被應(yīng)用到了三維動(dòng)畫制作中，三維動(dòng)畫制作就是利用其模擬未來即將發(fā)生的場景，并找出未來發(fā)生的可能性，以及如何采取相應(yīng)的措施來進(jìn)行應(yīng)對。其結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及交互設(shè)計(jì)技術(shù)，通過模擬出一個(gè)虛幻的環(huán)境，讓人們可以對世界進(jìn)行認(rèn)知，對未來世界進(jìn)行探索，可以看出不管是對于我國的政治經(jīng)濟(jì)，還是對我國的經(jīng)濟(jì)都起著一定的促進(jìn)作用。如通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，采用三維動(dòng)畫的方式，來展望我國的未來發(fā)展，來回憶我國古代的生活，可以讓人們身臨其境的感受到古代和未來，仿佛有種穿越感。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國三維動(dòng)畫制作的快速發(fā)展，越來越多的制作開始應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。其可以將一些抽象化的事物具體化，在利用動(dòng)畫中的人物和場景進(jìn)行模擬，會(huì)更加將一些抽象的事物清晰化，即提高了三維動(dòng)畫的視覺沖擊力，還豐富了三維動(dòng)畫的內(nèi)容，使人們更好的理解三維動(dòng)畫想要表達(dá)的意思。未來虛擬仿真技術(shù)還會(huì)不斷的優(yōu)化和完善，三維動(dòng)畫也會(huì)制作出更好的效果，以此來發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，促進(jìn)三維動(dòng)畫制作的發(fā)展。

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