關(guān)于個性人體動畫在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析

張明寶

大連東軟信息學(xué)院

關(guān)于個性人體動畫在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析

張明寶

大連東軟信息學(xué)院

近年來，雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到了較大的突破，但通過這種技術(shù)所模擬出來的動畫形象依然不具備相當(dāng)?shù)目尚哦取Ｒ虼耍黾尤梭w動畫的可信度，利用個性人體動畫來添加相應(yīng)的情感特征、個性特征是一個有效的方法。本文在對個性人體動畫加以概述的基礎(chǔ)上，分析了其在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用。

個性人體動畫；計算機(jī)動畫；模型構(gòu)建；虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究也成為了當(dāng)前計算機(jī)領(lǐng)域的一個研究熱點，利用運動學(xué)、物理學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等使模擬出來的動畫更加接近真實。但是，盡管虛擬現(xiàn)實技術(shù)在近年來有所突破，但所模擬出來的形象依然不能給人真實之感。因此，研究者們開始考慮將“個性人體動畫”這一新興的動畫技術(shù)應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，以模擬出人體行為與情感特征。

一、關(guān)于個性人體動畫的概述

人體動畫（human body animation）是以計算機(jī)為媒介、以圖形學(xué)、人體學(xué)、物理學(xué)等學(xué)說為理論基礎(chǔ)，以計算機(jī)技術(shù)為技術(shù)支撐來模擬出人體造型和人體性行為的一種動畫技術(shù)。在人體動畫技術(shù)中，能夠通過對人體肌肉、骨骼等直接建模的方法形象地模擬出人類的行為動作以及運動過程中肌肉的變化等人體特征，具有一定的客觀性與真實性，因此常常在影視特效或者模擬類游戲中出現(xiàn)。

人類的情緒與個性特征是影響人體行為的重要因素，而個性人體動畫正是考慮到了這一點。為了使模擬出來的人體動畫不再只是機(jī)械地運動，因此在人體動畫基本行為模型的的基礎(chǔ)上，再構(gòu)建出一定的情感模型、個性模型等與情感特征相關(guān)的模型，賦予了動畫人物情感上的變化，使其更加真實。[1]

二、個性人體動畫在VR技術(shù)中的實際應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又被成為VR技術(shù)，即virtual reality system，通過計算機(jī)模擬生成一個虛擬的三維空間，讓使用者能夠借助一定的設(shè)備在這個虛擬空間中模擬器將自身的觸覺、視覺、聽覺等感覺真實地模擬出來，有如身臨其境的感覺。VR技術(shù)除了被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、軍事工業(yè)、游戲開發(fā)等領(lǐng)域之外，還對人們的日常生活差生了較大的影響。例如工業(yè)仿真中的應(yīng)用能夠大大地提高數(shù)據(jù)搜集、篩選、處理的效率，以提高工作效率。室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用可以讓設(shè)計者將自己的想法很快捷地在三維空間中展示出來，并進(jìn)行隨意調(diào)整。

而人體動畫是VR技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，為了保證用戶體驗的真實感，賦予人體動畫相應(yīng)的情感特征是很有必要的。本文主要從以下三個方面來分析了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的個性人體動畫技術(shù)。

（一）情感特征模型的構(gòu)建

1.構(gòu)建個性特征模型。個性是一個人心理情感最直接的對外表現(xiàn)，直接影響著人類的行為動作以及情感變化，同時也是個人與他人之間最本質(zhì)的情感特征。基于此，個性模型是人體動畫形象情感特征最基本的體現(xiàn)。本文以FFM為基礎(chǔ)來創(chuàng)設(shè)個性模型，并實現(xiàn)了FFM與人體行為之間的關(guān)聯(lián)性。

根據(jù)FFM的內(nèi)涵以及個性的基本特征，本文主要設(shè)定了以下五種個性模型，并利用靜態(tài)五元向量表示如下：

其中p∈[0,1]，0,1分別表示該性格特征的有無，而每一對應(yīng)個性特征的設(shè)置都是要分別設(shè)定的，這樣才能滿足相應(yīng)的需求。[2]

2.構(gòu)建情緒特征模型。情緒是人類個體對外界變化最直接的心理表現(xiàn)，因此在個性人體動畫的構(gòu)建中也是相當(dāng)重要的。本文所提出的構(gòu)建方法為：首先，構(gòu)建相應(yīng)的影響矩陣，通過不同的情緒影響矩陣來反映出情緒的變化的強(qiáng)度。其次，在不同的場景中設(shè)置相應(yīng)的感知模塊，來感應(yīng)由于個體行為的變化可能引起的事件，并觸發(fā)與之相對應(yīng)的情緒表現(xiàn)，再構(gòu)建一定的情緒處理模塊來獲取人物情緒的變化并將之反映出來。最后，由于情緒不是一成不變的，而是會隨著外界影響因素以及內(nèi)在心理因素的變化而變化，因此在構(gòu)建情緒特征模型時還要設(shè)置相應(yīng)的情緒更新系統(tǒng)，即設(shè)定控制閥值來對情緒所達(dá)到的最值加以控制。如果超過所規(guī)定的范圍，那么情緒模型就會自動更新。而若新的情緒誕生之后，其感知強(qiáng)度沒有達(dá)到一定的控制閥值，那么在一定的時間之后又會削弱并被另一種情緒所代替。從而將人類本身不同情緒的變化較為真實地反映出來，并進(jìn)一步體現(xiàn)出人類情感特征的變化。

（二）行為模型的合成

在動畫人體的情感特征模型構(gòu)構(gòu)建完成之后，則需要設(shè)計出與不同的情感特征所對應(yīng)的行為表現(xiàn)。由于在本文所設(shè)定的系統(tǒng)中，人物的情緒、情感等會隨著不同情境中不同行為動作所引發(fā)的不同事件而有所變化，因此在構(gòu)建相應(yīng)的行為模型時，也應(yīng)當(dāng)考慮到外部環(huán)境因素的影響。

事件模塊是影響最終行為動作的首要因素，動畫人物利用一定的感知模塊對事件的性質(zhì)加以感應(yīng)，在計算判斷之后得出相應(yīng)的情感變化。而情感特征在很大程度上又是受到穩(wěn)定個性因素的影響，再加上情感變化往往會伴隨著情緒的變化。因此將這三個模塊結(jié)合起來，再根據(jù)動畫人物自身的屬性特點，最終構(gòu)成所對應(yīng)的情感動作。最后再以文件輸出的方式在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中展現(xiàn)出來，使模擬出來的任務(wù)不再時具備人的外形特征，而是進(jìn)一步增添了情感因素的影響，更加生動形象。

結(jié)束語

賦予人體動畫相應(yīng)情感特征是現(xiàn)代人體動畫技術(shù)發(fā)展的大趨勢，能夠完善虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本功能，增強(qiáng)使用者體驗度。從而推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，改變?nèi)说纳睿瑢崿F(xiàn)社會生活現(xiàn)代化。

[1]劉慶科.論虛擬現(xiàn)實對動畫藝術(shù)創(chuàng)作的影響[D].河北師范大學(xué),2013.

[2]李福鑫.論三維動畫在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].才智, 2014,10:148.

張明寶(1982-)，男，漢族，吉林省長春人，本科學(xué)歷，講師職稱，主要研究方向：三維動畫。