淺談場景數(shù)字化技術(shù)對數(shù)字媒體藝術(shù)的影響

胡兆威 江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

數(shù)字媒體藝術(shù)是藝術(shù)設(shè)計專業(yè)中極為重要的專業(yè)類別，在數(shù)字化的時代背景下，沉浸式用戶體驗與數(shù)字媒體交互技術(shù)構(gòu)建了數(shù)字化的設(shè)計場景，同時正不斷地引領(lǐng)數(shù)字媒體藝術(shù)媒介的變革。場景數(shù)字化技術(shù)打破以傳統(tǒng)實體場景為設(shè)計媒介，有效地推動了虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)的發(fā)展，在當(dāng)今的數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)影響頗深。

在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大潮下，新媒體藝術(shù)中的數(shù)字化元素的使用比重逐漸增加，更新?lián)Q代也越來越頻繁。隨著沉浸式媒介和未來數(shù)字媒體互動技術(shù)的不斷成熟與融入，數(shù)字媒體藝術(shù)的設(shè)計與制作場景正由固守的傳統(tǒng)實體場景轉(zhuǎn)向注重數(shù)字化的場景營造[1]。利用VR、AR、MR等信息化手段，可以使場景數(shù)字化技術(shù)融入到數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計中，使虛擬場景與實體場景相吻合，以沉浸式媒介獲得更好的拍攝與制作體驗，使數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)獲得新的發(fā)展空間，并凸顯其優(yōu)勢。

場景數(shù)字化的概述與特點

場景數(shù)字化是指通過數(shù)字化技術(shù)手段構(gòu)建虛擬場景，該場景與實體場景不同，場景內(nèi)容是以數(shù)字化手段制作生成的可視化虛擬景象。部分?jǐn)?shù)字化場景不但具備視覺性，還具備交互功能。

數(shù)字化場景以其奇特的造型、神秘的色彩、美輪美奐的光影帶給觀眾獨具一格的視覺享受。從神奇的南極荒原到緊張刺激的外太空，從驚險的侏羅紀(jì)公園到科幻的未來都市，數(shù)字化場景所締造的視覺藝術(shù)效果具有超強的震撼力與感染力。同時，部分?jǐn)?shù)字化場景也具備虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)，在沉浸式媒介打造的場景內(nèi)，人們可以通過手勢、聲音等方式，與場景發(fā)生交互關(guān)系，使場景內(nèi)的可視畫面、音效隨著人們的動作和聲音發(fā)生變化，給人身臨其境的感覺。數(shù)字化場景技術(shù)推動了數(shù)字媒體藝術(shù)的發(fā)展，對數(shù)字媒體藝術(shù)的制作手段以及表現(xiàn)方式產(chǎn)生了重大的影響[2]。

動畫設(shè)計產(chǎn)品現(xiàn)狀

過于復(fù)雜的動畫內(nèi)容形式

現(xiàn)階段，人們對物質(zhì)生活的需求得到了很大的滿足，轉(zhuǎn)而希望生活中有更為豐富的精神世界，對于動畫作品的設(shè)計情況，設(shè)計還需進(jìn)一步提升，因為部分傳統(tǒng)動畫設(shè)計無法滿足現(xiàn)代人對于動畫作品的動感效果與創(chuàng)新內(nèi)涵的要求。當(dāng)前，我國動畫藝術(shù)作品設(shè)計以及作品的整體內(nèi)容與世界發(fā)達(dá)國家相比，仍舊存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在設(shè)計理念局限在傳統(tǒng)動畫藝術(shù)作品中，未能出現(xiàn)明顯的創(chuàng)新和發(fā)展，導(dǎo)致動畫藝術(shù)作品設(shè)計效果過于復(fù)雜。我國在傳統(tǒng)動畫藝術(shù)作品領(lǐng)域具有良好的歷史積累。在當(dāng)下，卻難以與現(xiàn)代化的藝術(shù)發(fā)展趨勢相結(jié)合，不利于觀眾的觀看與接受。與此同時，動畫設(shè)計與數(shù)字媒體藝術(shù)互相融合、互相促進(jìn)的整體步伐過慢，難以將我國動畫藝術(shù)設(shè)計作品放在國際視角上進(jìn)行優(yōu)化和升級。最為重要的一點是，動畫藝術(shù)作品設(shè)計師自身的局限性和滯后性較為明顯。在設(shè)計過程中，極易出現(xiàn)視聽混淆、設(shè)計理念不完整、核心內(nèi)容展示過于繁瑣等現(xiàn)象。

動畫作品作者本身技術(shù)存在不足

由于我國現(xiàn)代化動畫設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的探索時間較短，發(fā)展經(jīng)驗不足，與歐美發(fā)達(dá)國家動畫設(shè)計水平之間的差異十分明顯。鑒于此，需要不斷增強我國動畫設(shè)計人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平，以全新的設(shè)計理念和設(shè)計基調(diào)對其進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展，確保動畫設(shè)計作品中既能展現(xiàn)出專業(yè)設(shè)計理念的優(yōu)勢地位，又能呈現(xiàn)出具有中國特色的文化底蘊。我國動漫設(shè)計成果與人們的日常生活關(guān)系密切，還具有陶冶情操的價值，但是現(xiàn)如今的設(shè)計內(nèi)容與人們的生活之間關(guān)聯(lián)性不足，呈現(xiàn)在動畫設(shè)計領(lǐng)域中的前景和現(xiàn)狀難以滿足社會需求，導(dǎo)致動畫設(shè)計作品中仍舊難以展現(xiàn)出深遠(yuǎn)內(nèi)涵和優(yōu)秀的文化底蘊，造成動畫設(shè)計發(fā)展后勁不足的現(xiàn)象。同時，我國動畫設(shè)計師需要逐漸完善自身的綜合水平等，提升自身的設(shè)計理念，將創(chuàng)新思維應(yīng)用其中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計方式中的不足和局限。例如，近年來出現(xiàn)的《大魚海棠》中雖然呈現(xiàn)了我國特有的民族性和文化底蘊，但是在整體上還是偏向日韓動漫的風(fēng)格。我國具有悠久的社會歷史背景，在動畫設(shè)計中應(yīng)當(dāng)借助設(shè)計師的專業(yè)技術(shù)加以展現(xiàn)，而并非是簡單的文化轉(zhuǎn)移、展示場景變換等。

動畫設(shè)計運用數(shù)字媒體藝術(shù)優(yōu)勢

數(shù)字媒體藝術(shù)是近年來新興的藝術(shù)形式之一，能夠在各個行業(yè)中發(fā)揮理想的實施效果，并且與傳統(tǒng)的技術(shù)形式相比，對受眾的影響更為深遠(yuǎn)。對比建國初期實施的動畫設(shè)計方式，現(xiàn)代化的設(shè)計效果極易與觀眾之間產(chǎn)生互動，或者是出現(xiàn)精神層面上的共鳴。隨著人們物質(zhì)生活水平逐漸豐富，人們面對傳統(tǒng)意義上的動畫設(shè)計，產(chǎn)生的態(tài)度也有所轉(zhuǎn)變，這就需要設(shè)計人員進(jìn)一步增強設(shè)計內(nèi)容的文化歷史基調(diào)。同時，動畫設(shè)計借助數(shù)字媒體藝術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)其自身的諸多優(yōu)勢，力求在動畫設(shè)計領(lǐng)域能夠呈現(xiàn)出豐富性、多樣性的特點，以豐富現(xiàn)階段人們生活中的精神世界。隨著信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的逐漸深化，在各個行業(yè)中都具有較強的時間價值和藝術(shù)效果，通過計算機的調(diào)整和優(yōu)化，使得動畫作品中的場景更加真實、生動，使得動畫作品表現(xiàn)出的精神影響更為深遠(yuǎn)，能夠進(jìn)一步增強動畫作品的觀看效果，讓觀眾產(chǎn)生精神共鳴。

與此同時，需要在數(shù)字媒體領(lǐng)域中實現(xiàn)更好的動畫設(shè)計效果，既能夠彌補傳統(tǒng)設(shè)計中的局限和不足，還能夠與大量新穎、有趣的內(nèi)容相結(jié)合，并增強了動畫作品中的藝術(shù)價值和設(shè)計美感，使得動畫作品不僅僅是小朋友的專利，更是成年人尋找童真、童趣的重要契機。而后將動畫作品中的各個因素利用計算機設(shè)備進(jìn)行整合和優(yōu)化，以在動畫設(shè)計中營造更理想的視覺效果。

場景數(shù)字化在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展

政策支持，場景數(shù)字化技術(shù)行業(yè)前景遠(yuǎn)大

隨著數(shù)據(jù)化時代的到來和推動人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，國家連續(xù)出臺相關(guān)政策，有利于數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展。在2016年，國務(wù)院正式印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，強調(diào)大力發(fā)展自然人機交互技術(shù)，推動智能感知與認(rèn)知、虛實融合與自然交互等技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。2017年，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列入重點共性關(guān)鍵技術(shù)；工信部《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017）》將動作捕捉列為虛擬現(xiàn)實五大核心技術(shù)之一。到了2018年以后，工信部發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，把感知交互技術(shù)列為重點任務(wù)關(guān)鍵核心技術(shù)，提出2020年“建立比較健全的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈條”；2025年實現(xiàn)“我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)整體實力進(jìn)入全球前列”的目標(biāo)?，F(xiàn)在，隨著5G布局的開始，VR、AR、MR等虛擬交互技術(shù)迎來了在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的新一輪爆發(fā)。

數(shù)字化場景下的虛擬數(shù)字交互技術(shù)與藝術(shù)品創(chuàng)意展示、教育培訓(xùn)、文旅體驗、影視拍攝與制作等行業(yè)領(lǐng)域的深度融合將助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。隨著未來5G技術(shù)的普及、軟硬件性能提升和內(nèi)容不斷豐富，場景數(shù)字化應(yīng)用將不斷展開，將從多個角度、多個層面滲入社會生產(chǎn)、生活活動的各個領(lǐng)域。同時，智能化萬物互聯(lián)的世界離不開將所有傳統(tǒng)事物進(jìn)行虛擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的底層技術(shù)。

IP數(shù)字經(jīng)濟火爆，場景數(shù)字化技術(shù)備受青睞

隨著內(nèi)容市場的火爆，IP數(shù)字經(jīng)濟的持續(xù)走紅，游戲、動畫等數(shù)字創(chuàng)意行業(yè)的發(fā)展前景展現(xiàn)出一片大好的趨勢。高級視覺技術(shù)、三維動畫的應(yīng)用范圍日益寬廣，在建筑場景交互展示、城市虛擬規(guī)劃、工業(yè)產(chǎn)品展示、角色動畫等數(shù)字媒體藝術(shù)相關(guān)領(lǐng)域市場前景遠(yuǎn)大。特別是電影《阿凡達(dá)》《變形金剛》《星球黎明》《綠巨人》，游戲《合金裝備MGS》《德雷克寶藏》等一系列融合了三維模型設(shè)計與制作技術(shù)、動作捕捉技術(shù)等計算機三維動畫技術(shù)的數(shù)字作品火爆以后，以動作捕捉技術(shù)為核心、捕捉演員實時驅(qū)動、三維虛擬角色動作、記錄生成動畫的角色動畫制作方式變得流行，VR與動作捕捉系統(tǒng)作為一種強大的制作手段被充分利用到影視廣告和動畫制作等相關(guān)行業(yè)中，專業(yè)人才培養(yǎng)也成為行業(yè)發(fā)展的重要因素。

場景數(shù)字化在數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字化場景：VR大空間多人協(xié)同交互區(qū)

VR大空間多人協(xié)同交互區(qū)，是以光學(xué)空間定位動作捕捉系統(tǒng)為核心，輔以沉浸場景的數(shù)字化場景體驗內(nèi)容，該場景可實現(xiàn)大范圍空間內(nèi)多人同場景自由行走、動作交互的VR團(tuán)體式人機交互體驗。此技術(shù)的技術(shù)背景是以光學(xué)空間定位進(jìn)行的動作捕捉技術(shù)。動作捕捉技術(shù)是VR領(lǐng)域連接虛擬和現(xiàn)實的橋梁，人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人機交互的入口。光學(xué)動作捕捉是可實現(xiàn)超大空間復(fù)雜場景下VR多人自由行走交互的最佳技術(shù)，同時也是VR多人行走最佳技術(shù)。光學(xué)空間定位是滿足亞毫米級高精度定位，毫秒級低延時追蹤姿態(tài)的唯一技術(shù)，也是高精度定位、低延時追蹤唯一技術(shù)。此系統(tǒng)可應(yīng)用于展廳展館、文旅沉浸式體驗、高校VR實訓(xùn)室、社會教育培訓(xùn)、軍事仿真訓(xùn)練、智能交互展示等領(lǐng)域。該場景的優(yōu)勢在于：能夠?qū)崿F(xiàn)全沉浸式體驗與多元化場景還原自由更換；構(gòu)建虛擬場景1:1的高仿真視覺效果；可實施多人精準(zhǔn)的實時交互實訓(xùn)[3]。

“電影式動畫”：動作捕捉CG動畫區(qū)

該場景通過利用分布在空間范圍的高速相機，發(fā)出的紅外線照射在演員身上所貼的反光球上，并反射回來，捕捉反射光來定位移量。然后把空間軌跡賦予動畫模型，使模型具有真人的動作效果。該場景的優(yōu)勢在于：表演者活動范圍大，演員身上不用布線、裝電池，使用方便，采樣效率較高，精確度極高，區(qū)域可進(jìn)行動作捕捉CG動畫互動拍攝。動作捕捉是運動物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器（簡稱Mocap）。其系統(tǒng)原理為可在運動物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，由Motion capture系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過計算機處理后得到三維空間坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被計算機識別后，可以應(yīng)用在動畫制作，步態(tài)分析，生物力學(xué)，人機工程等領(lǐng)域。通過光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的應(yīng)用，架設(shè)在空間上方的多個高速相機捕捉光學(xué)標(biāo)記點，識別跟蹤物體的運動軌跡，結(jié)合專業(yè)人體骨骼軟件，可同步動作數(shù)據(jù)入3D軟件如Autodesk動畫軟件，或游戲、VR引擎[4]。

魔方MR虛擬預(yù)演拍攝區(qū)

該場景通過實時綠幕摳像技術(shù)將影視攝影機拍攝到的演員圖像摳出后合成到制作好的虛擬場景中，同時使用光學(xué)空間定位系統(tǒng)定位到攝影機移動的三維空間位置，隨著攝像機機位的移動，使導(dǎo)演可以提前實時預(yù)覽所要拍攝影片的運鏡視覺效果[5]。導(dǎo)演可對鏡頭畫面構(gòu)成、鏡頭運動、合成效果等進(jìn)行實時的調(diào)度和監(jiān)看，從而方便創(chuàng)意團(tuán)隊及時調(diào)整修改創(chuàng)意和畫面構(gòu)圖。系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)影視制作前期、后期銜接成本和周期長的流程痛點，一站式的虛擬預(yù)演拍攝手段直接為劇組提供可視化的接近成片的效果。

虛擬仿真實訓(xùn)室

該場景是以沉浸式媒介構(gòu)成的可利用于教學(xué)實訓(xùn)的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實教學(xué)基地。由于傳統(tǒng)的教學(xué)場景教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解；教學(xué)形式枯燥，學(xué)生缺乏興趣；實訓(xùn)設(shè)備昂貴，物品損耗嚴(yán)重；實訓(xùn)操作危險，操作不便反復(fù)。虛擬仿真實訓(xùn)室的特點在于它可以360°旋轉(zhuǎn)縮放，立體直觀。引導(dǎo)學(xué)生眼耳手腦并用，印象深刻記憶。使實訓(xùn)更熟練，在一定程度上降低物品器材損耗?？赏黄破聊幌拗疲墙虒W(xué)內(nèi)容安全可逆。值得一提的是，數(shù)字化場景的構(gòu)建在技術(shù)上借助了孵化工作室強大的研發(fā)能力，在國內(nèi)率先應(yīng)用了可拼接式相機籠人物三維掃描系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)，為產(chǎn)業(yè)升級和院校實驗室建設(shè)提供了持續(xù)領(lǐng)先的技術(shù)支持。該系統(tǒng)以其穩(wěn)定性、精確度、靈活性以及完整的企業(yè)級服務(wù)，至今已完成多個商業(yè)及科研人物三維采集項目，并為院校實訓(xùn)、學(xué)科教學(xué)、科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，建立極具展示價值和科技含量的實驗室項目提供了產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的范本。

綜上所述，數(shù)字化場景能夠完美地融合沉浸式媒介與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，使觀眾與交互者得到了更加逼真的視聽效果以及更加有趣的交互體驗。這是數(shù)字媒體藝術(shù)在媒介載體上的一次革命，在數(shù)字媒體藝術(shù)的設(shè)計與發(fā)展中，具有深遠(yuǎn)的意義。