交互式三維動畫快速創作系統分析

劉丹

摘 要：三維動畫是科技與藝術的完美結合，是當今進行影視廣告創作的最有力手段。其強大的技術突破了客觀條件的限制，可以隨創意進行自由的暢想與創作。新時代的三維動畫創作，要以創意為核心，進行各種技術的綜合運用，使得作品越來越好，文章重點就交互式三維動畫快速創作系統進行了分析和探討。

關鍵詞：交互式；三維動畫；創作運用

三維動畫藝術是近年來計算機科技發展的結晶，是動畫藝術與計算機三維數字技術相結合的一門相對獨立的新型藝術形式。三維動畫藝術由最初的圖像圖形技術逐漸發展到現在，已普遍運用到電影、影視創意、后期特效、虛擬現實和數字媒體等多個領域。三維動畫的發展先后經歷了初步發展時期、迅猛發展時期和全盛時期三個階段，已經形成了科學合理、系統完善的創作流程和藝術表現手法。

一、 三維動畫教學存在的問題

當前在各個高校中雖然都普遍開設了有關三維動畫的課程，但是，課程設置的重點并沒有放在三維動畫創作上，而更多的是把教學重點放在了各種先進的動畫軟件應用上，這樣的教學活動就讓三維動畫課程重心出現了偏移，學生的實際創作能力也就不會提高。軟件只是三維動畫制作的一種工具性途徑，而三維動畫的創作才是動漫產業得以持續發展的關鍵。但是從當前動畫作品來看，大多數都是用先進的技術效果來渲染動畫效果，實際創作思路并沒有實現創新。這也是當前三維動畫創作出現問題的原因之一，教學理念沒有實現創新發展。當前，在課程改革的浪潮中，三維動畫的教學目標和對學生的培養方向也要適當進行調節。在原來學生的培養方式主要是以掌握基本三維動畫創作知識為主，而在課程改革之后就強調對學生能力的培養，但是由于某些學校沒有聯系學生實際而進行培養目標的制定，導致學生的發展偏離了主要的方向，目前，學生所提高的能力都放在了先進技術的應用，而忽視了最基礎的三維動畫創作能力的提高。這種缺少目標的教學不但會阻礙學生的正常發展，更會導致學生失去對社會的適應能力。

二、交互式三維動畫的設計技術

對象與場景的融合技術是數字圖像處理中一項重要的技術。選擇源圖像中感興趣的區域作為對象，然后無縫拼接到新的背景場景中，目標是讓融合的結果圖像看上去盡可能的和諧與自然。傳統的泊松融合算法中，運用邊界條件來解泊松方程，以實現在對象邊界和場景目標的差異之間進行平滑的插值。這種梯度域融合方法必須要求融合的圖像在梯度域上盡可能平滑。而選擇更快速的均值坐標的方法，來逼近求解泊松方程。這種基于坐標的方法在實際運用中，不像上述方法那樣需要解一個復雜的泊松方程，而是沿著邊界對內部的每個像素加權后進行插值。其速度快，易實現，內存占用小，同時結果顯示其融合效果也很好，能夠達到實時性的要求。目前應用于創建基于 Web 的真實三維圖形的編程語言極少只有 VRML2虛擬真實建模語言和JAVA3D等由于許多創建3D輸出的軟件都具有VRML文件格式的功能如3DSMAX而很多軟件開發商也開發出在Web上顯示VRML格式文件的插件Plug-In最著名的有Comosplayer2等。因此，利用VRML2來創建網上3D模型是最佳的選擇。VRML2有豐富的造型功能共有10個構建幾何Geometry 的節點，利用VRML2的幾何節點和描述物體表面特性的節點，Appearance可以創建真實的基本三維形體，如圓柱圓錐、球等。如果結合Transform 的translation平移、scale縮放、rotation旋轉、節點行插入節點、Inline以及DEF/USE工具，可以建立復雜的三維場景。

三、交互式三維動畫的生成

三維動畫起初的制作流程十分復雜，要經過草圖的設計，虛擬場景的設置和場景中人物的動作設計等各個方面。這樣一個工作流程需要很多人分工才能完成，往往一部三維動畫需要耗費大量的人力、物力。傳統的三維動畫的制作中，人物的骨骼的運動，需要采用反向動力學的原理，通過確立子骨骼的位置，然后利用反向推導出其父骨骼方位。但是這種技術也存在一定的問題。其設定的參數比較復雜，需要花費大量的時間和人力。本文提出一種基于樣例的交互式三維動畫生成方式，這種方式能大大縮短三維動畫的制作過程，也使得已經完成的動作可以持續的使用。基于樣例的動畫合成方法是從已經存在的動畫入手，這種方式避免了重復的大量勞動，成為當前計算機圖形研究的一個重點。基于樣例的動畫生成技術，從基于草圖的三維動畫復制基礎上產生。在這種方法下，用戶可以在保留源動畫的風格的情況下，隨意加入自己的創意。因為這種特點，該方法就具有了很大的通用性。該生成方法完全是根據樣例來驅動新的目標的。它不需要源網格和目標網格具有相同的三面角片數和頂點書，也不需要有類似的拓撲信息。這種方法也適合源網格和目標沒有明確對應關系的情況。用戶只需要使用草圖工具在源對象和目標對象之間設立一種類似的運動狀態即可。通過原型系統上的交互工具，可以讓用戶在多個源動畫上指定復制區域，然后把這些動畫復制到目標區域上。在目標區域上設置控制點，使用非閉合網絡均值坐標，根據源動畫的風格來變形目標網格。利用交互調整控制點的方法具體實施。通過優化計算的方法，計算出對應于各個樣例姿勢的權重，生成適合各個控制點的目標的動作幀。在這一步中，可以通過調整目標網格的參數來控制復制的結果，通過參數的設置來獲取最光滑的目標網格，從而生成動畫動作的關鍵幀。后期的美化處理。在復制完之后，新的逼真的三維動畫就生成了。在基于樣例的交互式三維動畫的生成方式中，源動畫和目標動畫可以是完全不同的，它們之間通過線型草圖進行聯系。因此，源動畫可以是多個，都與目標網格之間進行聯系，并產生全新的動畫，由此動畫創作人員可以在節省步驟的基礎上，自由的加入自己的創作理念。

四、結束語

目前在技術上，三維動畫的制作可以采用多種方式，有基于草圖的三維動畫的生成，也有基于控制的三維動畫的生成和基于樣例的交互式三維動畫的生成。

參考文獻：

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