淺析計算機虛擬仿真技術在三維動畫制作中的應用

摘 要：隨著我國計算機技術的發展，虛擬仿真技術以其交互性、虛幻性的特點，被廣泛的應用在各個行業中，如電影制作、室內設計、以及企業宣傳等，并且隨著虛擬仿真技術普及的范圍越來越廣，其也被應用在了三維動畫制作中，促進著我國動畫制作的發展。因此本文就對其展開研究，通過研究其在三維動畫制作中的應用，來為其日后如何提升制作效果，提供參考。

關鍵詞：虛擬仿真技術 三維動畫 應用

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0161-02

隨著虛擬仿真技術的出現，使得我國的三維動畫也日漸的完美，目前很多行業都將開始應用虛擬仿真技術，如企業宣傳企業文化時，一般都會利用三維動畫將其呈現出來，而在做三維動畫過程中，虛擬仿真技術發揮著非常重要的作用。其可以有效的豐富三維動畫的效果，還有利于虛擬環境的構成，因此本文就對其展開研究，以此來為三維動畫的制作，提供參考性的意見。

1 計算機虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術主要是指，通過一些模擬器、模型等，在虛擬環境中，客觀的呈現一些數據，其實計算機技術和網絡技術發展起來的一種試驗研究性的技術。其具有交互性、虛幻性、以及逼真性的特點，其中交互性主要是指在虛擬系統中，人跟環境之間的互動，通過控制虛擬環境中的某個元素，來改變一些控制行為。而虛幻性主要是指虛擬系統是不真實的，其是虛幻的，有可能是即將發生的，也有可能不會發生。而逼真性，主要是指給人呈現的環境非常的真實，而且通過控制行為作出相應的變化，還可以讓人深臨情境的感覺。

2 維虛擬技術應用原理

2.1 基于三維圖形的實時顯示技術

三維圖形的實時顯示技術在三維動畫制作中是一項非常重要的技術，其主要特點就是實時，也就是說要在最短的時間內，生成三維幾何圖形，其刷新的頻率不能低于每秒15副，而且畫面的紋理、陰影以及照明都需要符合相關要求，因此在制作中，一般都會采用場景分塊和可見消隱的方式來降低場景的復雜度。其中場景分塊主要是指將一個復雜的場景進行劃分，劃分成多個模塊，當一個模塊顯示某一個場景時，其他的場景均呈現不可見的狀態。而可見消隱主要是指從用戶的視點出發，通過轉換可見畫面和不可見畫面來讓用戶看到不同的場景。

2.2 虛擬仿真中的交互技術

在虛擬系統中，用戶通過操作某種界面，來控制改變虛擬環境中的一些因素，就叫交互技術。其目前分為三種，即直接用戶交互技術、物理控制技術以及虛擬控制技術，其中直接用戶交互技術主要是指，將現實中的動作，直接映射到虛擬環境中來，其具有直觀性、靈活性。物理控制技術主要是指通過操作一些設備，如鍵盤、鼠標等，來完成跟虛擬環境的交互，這種技術可以有效的增加用戶，在虛擬世界上的存在感，但是缺乏靈活性。而虛擬控制技術主要是指讓一些虛擬的人物跟虛擬的場景進行交互，如虛擬的人物在虛擬的環境中漫游，這樣的場景。

2.3 維虛擬仿真系統的建立

三維虛擬仿真系統是一項非常復雜的系統，也是一項非常全面的系統，其建立包括三維視景數據庫的建立和三維視景管理系統的開發。

首先三維視景數據庫的建立。在構建虛擬環境時，為了能夠保證交互性和實時三維性能之間的邏輯關系保持穩定，同時保證環境中的各項要素能夠對控制行為快速響應，設計人員構建模型，應采用實時三維視景數據庫建模和優化工具平臺相結合的方式。初期的建模過程可采用普通建模工具來完成，然后在此基礎上利用三維視景數據庫描述復雜的場景，這一階段可以采用漫游路徑建立、LOD設置以及三維模型數據層次化存儲等技術。

其次三維視景管理系統的開發，主要是利用底層三維圖形開發庫和高層開發平臺工具進行開發。其中一般都是采用DirectX 和 OpenGL 兩種方式來利用底層三維圖形開發庫進行開發，用戶只需要掌握三維變換、三維坐標、光照以及視點的原理，在加上掌握設計編碼的流程就可以進行開發。而高層開發平臺工具，一般都會采用WorldToolKit、 X-IG、VEGA以及OpenGVS等方式，即可以為軟件開發者提供高級的API，還可以大幅度的減少開發者的工作量，而且其性能比較好，比較適合軟件開發者。

3 計算機虛擬仿真技術在三維動畫制作中的應用

計算機虛擬仿真技術有很多種技術，如虛擬現實仿真技術、多媒體交互式設計技術、以及圖形設計技術等，每一項技術都在計算機虛擬仿真技術中有著非常重要的作用。因此只有結合起所有的技術，才能制作出最佳的三維動畫。

3.1 三維動畫建模

在制作三維動畫時，首先要建模，這是三維動畫的第一個環節，其主要包括動畫情境模型的制作和動畫人物模型的制作。在制作過程中，以虛擬現實仿真技術為主，加入動畫人物模仿、人機交互等，用動畫人物形象來呈現相關內容，因此設計人員即要搜集和整理好動畫人物和場景的相關素材，還要全面的分析平面影響資料、CAD圖紙等，以此來保證三維動畫的效果。如如果三維動畫的內容跟景觀、建筑物有關系，相關人員還需要航拍一些信息，用真實的圖片，來確定虛擬場景中的各個元素，以此來虛擬仿真技術的應用提供素材。目前受我國計算機技術的影響，一些技術還有限，因此在應用過程中，需要消耗很多的時間都構建動畫人物和場景，也就是說建模的周期有點長，因此未來，還需要提高計算機技術，尤其是提高計算機系統的匹配程度，來提高工作人員的虛擬仿真技術的應用。

3.2 計算機虛擬仿真技術在三維動畫中的應用

目前虛擬仿真技術已逐漸的涉及到了航天領域、建筑領域以及軍事領域，并且隨著其應用范圍不斷的被擴大，其逐漸的被應用到了三維動畫制作中，三維動畫制作就是利用其模擬未來即將發生的場景，并找出未來發生的可能性，以及如何采取相應的措施來進行應對。其結合了互聯網技術、計算機技術以及交互設計技術，通過模擬出一個虛幻的環境，讓人們可以對世界進行認知，對未來世界進行探索，可以看出不管是對于我國的政治經濟，還是對我國的經濟都起著一定的促進作用。如通過計算機虛擬仿真技術，采用三維動畫的方式，來展望我國的未來發展，來回憶我國古代的生活，可以讓人們身臨其境的感受到古代和未來，仿佛有種穿越感。

4 結語

綜上所述，隨著我國三維動畫制作的快速發展，越來越多的制作開始應用虛擬仿真技術。其可以將一些抽象化的事物具體化，在利用動畫中的人物和場景進行模擬，會更加將一些抽象的事物清晰化，即提高了三維動畫的視覺沖擊力，還豐富了三維動畫的內容，使人們更好的理解三維動畫想要表達的意思。未來虛擬仿真技術還會不斷的優化和完善，三維動畫也會制作出更好的效果，以此來發揮虛擬仿真技術的優勢，促進三維動畫制作的發展。

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