三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的探索研究

張幸

摘 要：隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產(chǎn)品。然而，這我國三維動漫制作技術(shù)還極不成熟，與國際動漫制作水平差距極大。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)則為我國加速三維動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度提供了很好的機遇。通過對角色動畫、制作虛擬環(huán)境和制作后期特效等諸多環(huán)節(jié)加入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，具體而言，對靜態(tài)景物加入仿真模擬技術(shù)，對動人物運動捕捉系統(tǒng)，可以在更大程度上提升三維動漫制作的逼真度。此外，通過虛擬實驗室的構(gòu)建，實現(xiàn)人物與虛擬現(xiàn)實的有效交互則可以在很大程度上提升三維動漫制作的效率，從而在很大程度上改變，我國三維動漫制作耗時長、制作效率慢、制作效果差等問題。

關(guān)鍵詞：三維動漫制作;虛擬現(xiàn)實;探究

隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產(chǎn)品。然而，與傳統(tǒng)的漫畫處理技巧不同，三維動漫對處理技術(shù)的要求也非常之高，需要熟練的圖形處理技巧和計算機處理技術(shù)。不僅如此，在圖形處理和計算機處理技巧之上，還要求從業(yè)人員需要具有比較熟練的圖像生成和處理技術(shù)。一般而言，三維動漫的制作主要分為三個方面，一是制作角色動畫，二是制作虛擬環(huán)境，三是制作后期特效。通過這些技術(shù)，可以讓觀看動漫這以身臨其境的感受，帶給觀影者更加生動形象的視覺感受。

目前，三維動漫的制作技術(shù)已經(jīng)趨于完善，世界上動漫制作的先進國家無論在制作角色動畫、制作虛擬環(huán)境還是在制作后期特效方面都具有非常雄厚的實力。由此，他們在動漫市場上的競爭優(yōu)勢也非常之大。與其相比我國的三維動漫制作技術(shù)還不是十分成熟，雖然，在今年也有一些比較優(yōu)秀的動漫作品，但是觀眾的觀影效果還是比較差的，這都與我國三維動漫制作技術(shù)的不成熟有很大關(guān)系。其根本原因來源于我國在三維動漫制作商的理念和技術(shù)陳舊有關(guān)。然而，我們需要注意的是，三維動漫制作本身成本花費較高，并且制作效率也非常低。因此，非常需要一種比較有效的方法進行制作。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，為三維動漫的制作提供了一條卓有成效的道路。在傳統(tǒng)的三維動漫處理中，后期特效制作往往會耗費制作人員極大的時間。如果引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，那么就可以在很大程度上提高動漫逼真度和靈活性，同時也可以在很大程度上減少制作所耗費的時間。

1 三維動漫的制作

如上文所述，三維動漫的制作分為制作角色動畫、制作虛擬環(huán)境和制作后期特效三個部分。如果將其再進行細分，前兩個部分又可以稱為三維動漫的前期制作，在此之后還要對動畫進行再處理，我們稱此為動漫制作的后期階段，而制作后期特效則是三維動漫制作的后期階段。

三維動漫制作的前期部分主要包括動漫角色和動漫場景的設(shè)計、動漫分鏡頭的設(shè)計等，前期制作既是三維動漫制作的首要環(huán)節(jié)，同時也是一個動漫制作的核心環(huán)節(jié)，對中后期動漫制作是否可以成功具有十分重要的影響。

中期制作主要包括圖像渲染、圖形建模等，這個階段動漫制作主要是對前期制作的圖像進行再處理，讓前期比較粗糙的三維圖像變得更加具有觀賞性。優(yōu)秀的圖像和任務(wù)建模是影片吸引觀眾的首要因素。由此，這個階段的三維制作對從業(yè)人員的美學(xué)功底要求十分高，此外由于對圖像的每一個細節(jié)都有極其嚴苛的要求，這樣就也對從業(yè)人員的圖像處理技巧提出了較高要求。

后期制作主要是對前期和中期制作的圖像進行調(diào)整和整合、通過整合使動漫的聲音和畫面更加協(xié)調(diào)，讓觀眾產(chǎn)生更好的觀影效果。

2 基于虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)上的三維動漫制作技術(shù)

傳統(tǒng)的三維動漫制作由于需要考慮到動作處理的各種細節(jié)，所以需要消耗大量人力和時間，動漫制作效率極為低下。此外，又由于三維動漫本身在建模時需要考慮的建模的細節(jié)性特征極為復(fù)雜，由此在傳統(tǒng)的處理方式下，往往會出現(xiàn)畫面效果不清晰，動作不符合實際情況等問題。然而，如果我們通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，則可以大大解決三維動漫制作所面臨的以上問題。

2.1 三維建模系統(tǒng)

三維建模是動漫制作中的一個比較重要的過程，同時對從業(yè)人員也提出了較高的技術(shù)要求。為了讓三維動漫虛擬人物和事物與現(xiàn)實生活能夠產(chǎn)生密切聯(lián)系，從業(yè)人員在數(shù)據(jù)建模的過程中，需要將虛擬與現(xiàn)實充分關(guān)聯(lián)，共同作用。目前的建模方法主要是將行為建模、物理建模、景觀外觀建模等模型通相互結(jié)合，從而使得三維動漫中的各種模擬對象產(chǎn)生勾連，最終形成一種現(xiàn)實感覺。

其中，景觀外觀建模對建模技術(shù)的要求最高，他要求景觀的各種模型與現(xiàn)實景物的外觀基本相同，給觀影者帶來足夠逼真的觀影效果。不僅如此，為了產(chǎn)生更加逼真的模仿效果，建筑模型還要同時具有原物所具有的動力學(xué)特征，并進而結(jié)合虛實融合技術(shù)，設(shè)計出和真是景物相似的模型。

如果將仿真模擬技術(shù)加入當前的建模技術(shù)，那么就可以大大的提升建模的速度和效率，并且在模型的仿真度上也可以大大的提升。運用這種技術(shù)需要我們在構(gòu)建模型前，通過三維掃描儀獲取真實景物的數(shù)據(jù)和物理信息，并由此存儲和應(yīng)用三維點集方式，由此應(yīng)用到三維建模的模型中，使得建模具有更加逼真的效果。

2.2 運動捕捉系統(tǒng)

通過前期處理中，加入仿真模擬技術(shù)可以大大提升景觀建模模型的逼真度。但是僅僅如此還不夠，三維動畫制作還需要進行合理的調(diào)節(jié)。就傳統(tǒng)的制作方式而言，大多數(shù)從業(yè)者是通過手工調(diào)節(jié)的方式進行調(diào)節(jié)，這樣的處理方法在很大程度上會延長動漫制作的時間。但是，通過仿真模擬技術(shù)捕捉現(xiàn)實動作，收集真實動作中的信息點并傳遞給建模系統(tǒng)，可以大大節(jié)省動漫制作的時間，并提升動漫的逼真度。

在建模過程中，建模系統(tǒng)可以對三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)信息進行合理的利用，并由此形成和真實事物一樣的畫面，給人接近真實的感受，使動畫具有更高的觀賞性。此外，通過模擬仿真技術(shù)的動作捕捉系統(tǒng)還可以大大節(jié)省了動漫制作的時間，縮短了制作周期。

2.3 運動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)

在動漫制作的過程中，相較于景物模型的制作，人物動畫的制作由于牽涉到更多的動態(tài)畫面，因此顯得更為繁雜，這樣就需要運用更復(fù)雜的動力學(xué)和運動學(xué)原理。按照傳統(tǒng)的動漫處理技術(shù)，在一些復(fù)雜的運動中，往往會出現(xiàn)人物動畫處理不夠真實，運動習(xí)姐不夠清晰的問題。利用仿真模擬技術(shù)，可以通過在運動體內(nèi)安裝捕捉器的方法，將機械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)綜合在一起，由此輔助運動捕捉系統(tǒng)對生物體進行全程的跟蹤，使得系統(tǒng)得到生物體準確的運動信息。通過特定的計算機處理軟件得出準確的動畫制作數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)形成后，動畫動作只需要從業(yè)人員用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型處理即可生成，此外還可以通過調(diào)整鏡頭，觀察運動中物體的每一個細節(jié)。