VR技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的融合與應(yīng)用

□張 冰

在我國(guó)動(dòng)畫行業(yè)高速發(fā)展的背景下，動(dòng)畫設(shè)計(jì)和制作中不同技術(shù)的運(yùn)用頻率越來越高。各類現(xiàn)代技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效提升動(dòng)畫制作的水平。尤其是將VR 技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)相融合，能夠使三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出真實(shí)、生動(dòng)和趣味性的特點(diǎn)。由此，本文圍繞VR 技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)之間的融合與應(yīng)用進(jìn)行探討。

VR 是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展背景下出現(xiàn)的一種新興的技術(shù)。三維動(dòng)畫是動(dòng)畫領(lǐng)域中的一種經(jīng)典的藝術(shù)表現(xiàn)方式。在現(xiàn)代動(dòng)畫快速發(fā)展的過程中，越來越多的創(chuàng)作人員發(fā)現(xiàn)，除了讓觀眾看到立體的三維畫面，還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用讓觀眾能夠真正進(jìn)入畫面的虛擬世界中，增強(qiáng)觀眾的多重感官體驗(yàn)。VR 技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)之間的融合，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)動(dòng)畫的實(shí)際吸引力和觀眾的代入感。

一、VR技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及關(guān)聯(lián)

在目前的動(dòng)畫行業(yè)發(fā)展過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)之間的融合已經(jīng)呈現(xiàn)非常明顯的趨勢(shì)，將二者融合對(duì)目前的動(dòng)畫創(chuàng)作有很大的幫助。VR 指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是多媒體技術(shù)的終極應(yīng)用形式，主要是利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)等不同的人工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。人們?cè)诖魃狭Ⅲw眼鏡或相關(guān)傳感設(shè)備后，就能夠置身于三維的模擬現(xiàn)實(shí)中，VR 可以帶給人聽覺、觸覺甚至嗅覺等多重的感觀體驗(yàn)。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)也是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與VR 技術(shù)是獨(dú)立存在的，但二者具有非常明顯的互相促進(jìn)作用。如三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與VR 技術(shù)之間具有非常明顯的相似使用方法。在使用的過程中，兩者都會(huì)以技術(shù)為基礎(chǔ)，在相關(guān)技術(shù)的輔助下來執(zhí)行相關(guān)的圖像輸出和模型構(gòu)建。與此同時(shí)，三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與VR 技術(shù)之間也具有非常明顯的互補(bǔ)性特點(diǎn)。比如，在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員更加關(guān)注藝術(shù)性特點(diǎn)，但是在這個(gè)過程中，三維動(dòng)畫可能不具備較強(qiáng)的交互性特點(diǎn)。而將VR 技術(shù)應(yīng)用到目前的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，能夠進(jìn)一步彌補(bǔ)其相關(guān)的缺點(diǎn)，在保證相關(guān)動(dòng)畫作品藝術(shù)表現(xiàn)力的同時(shí)，也能夠給受眾帶來更為舒適的交互體驗(yàn)。

二、VR技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的差異

VR 技術(shù)的出現(xiàn)為目前三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的創(chuàng)新帶來了新的思路和方向。但其實(shí)二者除了有關(guān)聯(lián)性，也具有非常明顯的現(xiàn)實(shí)差異，比如傳達(dá)性。在制作三維動(dòng)畫的過程中，相關(guān)人員更多的是通過相關(guān)的動(dòng)畫作品表達(dá)相應(yīng)的情感內(nèi)容或者是傳遞一些情感元素。但就VR 信息技術(shù)而言，其更多的是為民眾傳遞一些動(dòng)態(tài)的信息，讓受眾能夠獲得更多的感受。比如，在利用三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要在受眾深入品味動(dòng)畫作品之后，進(jìn)一步了解受眾的感受，以及其對(duì)動(dòng)畫作品所傳達(dá)的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的了解。但是在運(yùn)用VR 技術(shù)的過程中，相關(guān)技術(shù)人員可以直接發(fā)揮VR 技術(shù)本身的交互性優(yōu)勢(shì)，讓觀眾在聽覺、觸覺和視覺上獲得多重感受，以此幫助觀眾更好地感受角色所傳達(dá)的實(shí)際內(nèi)涵。

又如，就VR 技術(shù)而言，其在真實(shí)性方面可能還不夠明顯。對(duì)于相關(guān)技術(shù)人員而言，其更多的是以提升效率為目的，在最短的時(shí)間內(nèi)將不同的信息內(nèi)容傳播給受眾，使受眾的多種感官需求得到滿足。但是就三維動(dòng)畫而言，其耗時(shí)更長(zhǎng)，相關(guān)技術(shù)人員需要構(gòu)建模型，并且在保證真實(shí)性、藝術(shù)性的基礎(chǔ)上圍繞一些人物的造型進(jìn)行深入的雕琢，以確保相關(guān)動(dòng)畫內(nèi)容能夠更好地展現(xiàn)主題內(nèi)容。

三、VR技術(shù)與三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的融合與應(yīng)用

（一）發(fā)揮設(shè)備作用，提升制作效率

在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，動(dòng)畫的設(shè)計(jì)和制作需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，并且在以往的動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員除了運(yùn)用一些基礎(chǔ)的軟件，更多的是從人工的視角進(jìn)行考慮。在這種情形下，三維動(dòng)畫的設(shè)計(jì)難度會(huì)有所增加。而在現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展的過程中，越來越多的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中。因此，相關(guān)人員可以合理地發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。比如，在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都取得巨大發(fā)展的背景下，許多科研人員及開發(fā)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了許多功能強(qiáng)大的全新技術(shù)設(shè)備。其中就有將三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的三維掃描儀及運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)。通過這些設(shè)備的運(yùn)用，相關(guān)人員能夠構(gòu)建關(guān)于三維動(dòng)畫的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型。這一模型將三維建模虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和動(dòng)畫制作系統(tǒng)完全融合到一起，可以營(yíng)造人機(jī)交換的動(dòng)畫虛擬環(huán)境。

比如，在三維動(dòng)畫的制作過程中，相關(guān)人員會(huì)通過繪畫和模型等方式，并圍繞具體的內(nèi)容采用逐幀拍攝的方法，然后完成影視化的制作。但在以往的三維動(dòng)畫制作過程中，相關(guān)人員主要是從藝術(shù)性的視角進(jìn)行考慮。在這種情形下，可能無法展現(xiàn)出比較真實(shí)的一些人物形象。因此，在現(xiàn)階段的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，創(chuàng)作者可以嘗試運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)中的三維動(dòng)畫技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)空間，生成動(dòng)態(tài)影像，然后將三維動(dòng)畫技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行合理的融合，打造出更為逼真的畫面。并且這個(gè)過程能夠使畫面構(gòu)圖既具備一定的虛幻性，又具備一定的真實(shí)性，讓不同的受眾在瀏覽動(dòng)畫作品時(shí)都能夠產(chǎn)生深刻的印象。

而在三維虛擬場(chǎng)景的制作過程中，首先，工作人員需要考慮的兩個(gè)元素就是造型和繪圖。在這一環(huán)節(jié)，工作人員需要圍繞動(dòng)畫場(chǎng)景進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，并分析人物形象。在制作相關(guān)的模型和人物的過程中，相關(guān)人員可以充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的實(shí)際作用，在制作模型的過程中，將自己所制作的模型和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中所呈現(xiàn)的一些模型實(shí)物進(jìn)行對(duì)比，以確保制作出來的模型和現(xiàn)實(shí)生活實(shí)物之間具有較高的相似性，確保模型的實(shí)際質(zhì)感。在這個(gè)過程中，相關(guān)人員首先可以利用相應(yīng)的三維造型軟件來繪制出相關(guān)的三維物體，從幾何的視角進(jìn)行考慮，然后再將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行組合，在完成人物模型的構(gòu)建之后再將其放到合適的場(chǎng)景中，以此保證三維動(dòng)畫制作的生動(dòng)和逼真性效果。

在完成前期的準(zhǔn)備之后，三維虛擬場(chǎng)景的后期制作也是非常關(guān)鍵的一部分內(nèi)容。后期制作的目的就是使動(dòng)畫中各種造型能夠運(yùn)動(dòng)起來。在這一環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需要關(guān)注軟件中的攝像機(jī)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來進(jìn)行拍攝。相關(guān)人員可以合理地應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，保證拍攝過程中鏡頭的流暢、逼真，更加完美地展現(xiàn)出不同物體運(yùn)動(dòng)的畫面。在完成內(nèi)容捕捉之后，相關(guān)人員要針對(duì)具體的內(nèi)容進(jìn)行修改和渲染，以此有效保證動(dòng)畫制作的連貫性，確保三維動(dòng)畫既具有藝術(shù)性特點(diǎn)，又具備現(xiàn)實(shí)性特點(diǎn)。

（二）合理轉(zhuǎn)換思路，保證制作質(zhì)量

在以往的三維動(dòng)畫制作過程中，相關(guān)人員首先需要圍繞三維動(dòng)畫進(jìn)行生成，通過點(diǎn)線面來構(gòu)建相應(yīng)的繪制過程，然后將動(dòng)畫空間中的視覺表達(dá)方式轉(zhuǎn)化為立體的表達(dá)方式，以三維動(dòng)畫的方式來展現(xiàn)，利用視覺差異來創(chuàng)造出具有遠(yuǎn)近維度的全新視覺空間。但是在這一動(dòng)畫制作過程中，需要由不同的受眾進(jìn)行聯(lián)想。在這一環(huán)節(jié)，受眾的感觸可能不夠深刻。因此，在目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下，相關(guān)人員可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際作用，將其應(yīng)用到動(dòng)畫設(shè)計(jì)中。

比如，在傳統(tǒng)的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員雖然可以通過立體圖像構(gòu)建出三維的空間場(chǎng)景，但表現(xiàn)形式被限制在平面內(nèi)，對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算得不夠準(zhǔn)確。但在運(yùn)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，相關(guān)人員可以創(chuàng)造出基于真實(shí)世界的實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)、運(yùn)行的虛擬世界，且不同受眾在佩戴VR 眼鏡后，就能夠置身于三維動(dòng)畫的虛擬場(chǎng)景中。在這種情形下，相關(guān)人員能通過計(jì)算達(dá)到更為準(zhǔn)確的坐標(biāo)值，確保三維動(dòng)畫的設(shè)計(jì)和應(yīng)用更加準(zhǔn)確。

又如，在以往的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，相關(guān)創(chuàng)作人員一般是運(yùn)用Autodesk maya 完成動(dòng)畫制作，而在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過程中，相關(guān)人員可以利用Autodesk maya 和Open GL 三維工具軟件包之間的融合來輔助自己完成三維動(dòng)畫的立體轉(zhuǎn)換。創(chuàng)作者首先可以利用Autodesk maya 三維動(dòng)畫軟件來對(duì)外部的模型輸入方式進(jìn)行分析，然后完成動(dòng)畫渲染工作。接著，創(chuàng)作人員可以直接利用Open GL 來繪制模型。在這個(gè)過程中，相關(guān)人員可以選擇顏色索引模式，在確保光照處理的反射特性后，設(shè)置三維場(chǎng)景試點(diǎn)，然后將色彩信息轉(zhuǎn)化成圖像像素，實(shí)現(xiàn)平滑的三維動(dòng)畫效果。這樣的方式既能夠使三維動(dòng)畫的設(shè)計(jì)過程變得更為便捷，也能夠保證動(dòng)畫設(shè)計(jì)的流暢度。比如，在《姜子牙》這部動(dòng)畫作品中，單場(chǎng)景圖層最多高達(dá)600 多個(gè)，是一般二維動(dòng)畫的4到8 倍。在這部動(dòng)畫片中，相關(guān)制作人員加入了高難度的二維動(dòng)畫，在畫面細(xì)節(jié)上實(shí)現(xiàn)了極大的突破。在傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫中，細(xì)節(jié)處一般都是靜止存在的，而在《姜子牙》這部作品中，二維畫面中難以做到的地方都在運(yùn)動(dòng)。無論將其放大三倍還是五倍，其運(yùn)動(dòng)性特點(diǎn)都非常明顯。比如，在畫面中，關(guān)于巖石炸裂的景象，還有被蠱惑的人類都清晰可見，這些細(xì)節(jié)內(nèi)容在大熒幕中得到了極致的呈現(xiàn)。為了進(jìn)一步展現(xiàn)出凡人和神仙之間的階級(jí)差異，相關(guān)動(dòng)畫制作人員創(chuàng)新地運(yùn)用了高科技風(fēng)格現(xiàn)代藝術(shù)元素來重新塑造眾神仙的形象。在這個(gè)過程中，相關(guān)人員運(yùn)用了觸控交互、聚光燈等現(xiàn)代科技，將其運(yùn)用到神話題材的動(dòng)畫電影中，展現(xiàn)出天庭神仙法力無邊、藐視人間的人物形象。這進(jìn)一步強(qiáng)化了神話題材影片中的視覺表現(xiàn)效果，也讓觀眾在觀看電影片段的過程中能夠有效地進(jìn)行人物形象的區(qū)分，豐富了其審美體驗(yàn)。

（三）發(fā)揮虛擬技術(shù)優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)制作不足

在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員如果能合理地運(yùn)用VR 技術(shù)，就能夠保證目前三維動(dòng)畫制作內(nèi)容的完整度。比如，在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員除了要考慮感知模塊外，還需要考慮情感行為以及三維動(dòng)畫的生成模塊。在這一環(huán)節(jié)，不同人物角色的手勢(shì)、面部表情及嗅覺交互等，都屬于相關(guān)人員需要完成的角色行為塑造內(nèi)容。但在以往的動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員主要是從肢體和表情的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，導(dǎo)致人物角色的張力不夠強(qiáng)。在現(xiàn)階段的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可以嘗試?yán)肰R 相關(guān)的軟件來進(jìn)行控制。比如，圍繞不同動(dòng)畫中人物的實(shí)際動(dòng)作，相關(guān)人員可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的動(dòng)作序列，通過動(dòng)作序列對(duì)各類人物的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行有效的調(diào)整。在動(dòng)畫原型設(shè)計(jì)完成后，相關(guān)人員可以在保證原有人物形象的基礎(chǔ)上再構(gòu)建相關(guān)的動(dòng)畫動(dòng)作圖庫(kù)，使目前的虛擬人物變得更加可視化。同時(shí)，在這一過程中，相關(guān)人員也可以通過應(yīng)用VR 技術(shù)來增強(qiáng)其逼真效果。如通過VR 技術(shù)來完成一些場(chǎng)景的渲染，以及特效的制作。例如，近年來，國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)了大熱門。在《哪吒》這部作品中，無論造型還是設(shè)計(jì)，都極大程度地還原了人物，符合觀眾的實(shí)際預(yù)期，并且其場(chǎng)景設(shè)定非常細(xì)膩。又如，近年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，許多VR動(dòng)畫短片推出。在這些動(dòng)畫短片中，觀眾獲得了更多的沉浸式體驗(yàn)。因此，在現(xiàn)階段的動(dòng)畫三維設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)的創(chuàng)作人員可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)，從動(dòng)畫信息、動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程、動(dòng)畫創(chuàng)作手段等內(nèi)容進(jìn)行深入挖掘，以各種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來拓展動(dòng)畫創(chuàng)作的實(shí)際方向。

綜上所述，為了保證現(xiàn)階段我國(guó)三維動(dòng)畫的實(shí)際設(shè)計(jì)質(zhì)量，相關(guān)的創(chuàng)作人員應(yīng)深入研究各類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動(dòng)畫制作之間的共性和區(qū)別之后，開發(fā)更多實(shí)用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓動(dòng)畫場(chǎng)景和人物更為鮮活，保證目前三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的實(shí)際質(zhì)量和效果。