淺析三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展和深入，促進(jìn)了動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)有的動(dòng)漫制作技術(shù)不斷深度挖掘，取得突破。其中，三維動(dòng)漫制作技術(shù)在近幾年處于強(qiáng)勁風(fēng)頭，受到市場歡迎。但是在實(shí)踐過程中，三維動(dòng)漫制作技術(shù)的應(yīng)用還面臨許多困難亟待攻克，以便獲得更好的制作效果。對此，人們提出將三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合以提高動(dòng)漫制作的效率和水平。

關(guān)鍵詞：三維動(dòng)漫；制作技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0000-00

三維動(dòng)漫制作技術(shù)是目前已經(jīng)應(yīng)用的動(dòng)畫技術(shù)之中頗為先進(jìn)的技術(shù)之一，其在多個(gè)領(lǐng)域都取得應(yīng)用成果，如動(dòng)畫制作、圖書編寫、舞臺(tái)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域都可以借助動(dòng)漫制作技術(shù)完成三維制圖。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制圖方面不如三維動(dòng)漫制作技術(shù)，但是與之比起來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠妥善處理計(jì)算機(jī)之中的交互性內(nèi)容，銜接多種程序，因此要想完善計(jì)算機(jī)制圖功能就需要深入探索三維動(dòng)漫技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，建立健全技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)研究體系，為我國三維動(dòng)漫制作技術(shù)的提升創(chuàng)造條件。

1 我國三維動(dòng)漫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1三維動(dòng)漫技術(shù)研發(fā)腳步落后

國外三維動(dòng)漫技術(shù)研發(fā)起步較早，并且當(dāng)前已經(jīng)具備十分優(yōu)秀的技術(shù)條件和技術(shù)人員，在應(yīng)用方面做得也比較成熟，取得不俗成績。相比國外眾多成熟的研究技術(shù)，我國三維動(dòng)漫制作技術(shù)研發(fā)的步伐相對落后，在研發(fā)之中缺乏核心技術(shù)的創(chuàng)新和研討，很多技術(shù)都需要依托國外提供的核心技術(shù)軟件和系統(tǒng)，這對我國未來的動(dòng)漫制作技術(shù)創(chuàng)新來說是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)[1]。究其原因，最根本的是我國缺乏三維動(dòng)漫制作技術(shù)的高精專專業(yè)人才，因此在實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新中缺乏創(chuàng)新動(dòng)力，無法鉆研出屬于國內(nèi)的獨(dú)立的核心技術(shù)。可見，要想推進(jìn)三維動(dòng)漫技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步，務(wù)必要爭取技術(shù)型人才，加大對動(dòng)漫制作技術(shù)人才的培養(yǎng)和吸收，時(shí)刻做好創(chuàng)新研究的準(zhǔn)備工作。

1.2三維動(dòng)漫技術(shù)開發(fā)前景廣闊

縱觀國內(nèi)動(dòng)漫制作技術(shù)應(yīng)用市場，會(huì)發(fā)現(xiàn)諸多產(chǎn)業(yè)都對其表現(xiàn)出青睞之態(tài)，尤其動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)、影視產(chǎn)業(yè)在發(fā)展之中積極應(yīng)用三維動(dòng)漫制作技術(shù)，以期提升畫面質(zhì)量和動(dòng)畫效果。可見，國內(nèi)三維動(dòng)漫技術(shù)的應(yīng)用市場非常廣闊，擁有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ詣?dòng)漫產(chǎn)業(yè)為例，早期動(dòng)漫制作技術(shù)局限于平面制作，制作出的動(dòng)畫片以及游戲內(nèi)容單調(diào)、貧乏，而在日本動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)活躍時(shí)期，帶動(dòng)了三維動(dòng)漫制作技術(shù)的傳播，給我國動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的活力，促進(jìn)了國內(nèi)3D動(dòng)漫的研發(fā)和制作。當(dāng)下市場對三維動(dòng)漫設(shè)計(jì)接受度非常大，而許多動(dòng)漫迷或者游戲迷也對三維動(dòng)漫影視和游戲充滿期待[2]。近期風(fēng)靡國內(nèi)的“刺激戰(zhàn)場”手游就獲得了絕大多數(shù)青少年的喜愛，同時(shí)也擁有大批的成年游戲擁護(hù)者，其中利用三維動(dòng)漫制作技術(shù)創(chuàng)設(shè)出3D立體游戲背景，以及立體交互式的游戲畫面無不展示出三維動(dòng)漫制作技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1.3三維動(dòng)漫制作技術(shù)亟待突破

據(jù)調(diào)查，三維動(dòng)漫制作技術(shù)更專注于三維制圖，從最初應(yīng)用與動(dòng)畫制作，慢慢拓展到音像、圖書、舞臺(tái)劇等各個(gè)領(lǐng)域，引起了很大的反響。但是在應(yīng)用實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，單純依靠三維動(dòng)漫制作技術(shù)并不能完整的支撐起產(chǎn)業(yè)制作，三維動(dòng)漫制作技術(shù)畢竟只是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種，在具體應(yīng)用過程中各類制作項(xiàng)目都需要聯(lián)動(dòng)的技術(shù)支持。所以，業(yè)界在研究三維動(dòng)漫制作技術(shù)的同時(shí)也致力于研發(fā)能夠與其配搭的技術(shù)類型和應(yīng)用技術(shù)，以便推動(dòng)三維動(dòng)漫制作技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)揮更充分的作用。而在眾多研究之中，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為首的計(jì)算機(jī)技術(shù)脫穎而出，以其獨(dú)有的優(yōu)勢成為研究人員探索的對象，并且在落實(shí)二者結(jié)合的研究中取得突破成果。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是依靠計(jì)算機(jī)設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)技術(shù)，能夠?qū)μ摂M世界進(jìn)行創(chuàng)造以及體驗(yàn)，具體說明就是利用計(jì)算機(jī)的各種運(yùn)算系統(tǒng)對頁面內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，以達(dá)到預(yù)期要得到的頁面圖像[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維動(dòng)漫制作技術(shù)都是可運(yùn)用于制圖的計(jì)算機(jī)技術(shù)，相比三維動(dòng)漫制作技術(shù)而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是利用計(jì)算機(jī)生成想象中的世界，例如通過三維動(dòng)漫制作技術(shù)創(chuàng)作頁面圖像后可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頁面圖像在虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的銜接，創(chuàng)造用戶和環(huán)境的交互體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)施是在完善的計(jì)算機(jī)頁面圖像制作基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，也就是說虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多傳感器、圖形處理與模式識別、語音處理等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)合起來，才能將計(jì)算機(jī)頁面中的虛擬世界轉(zhuǎn)換為用戶眼中的交互式虛擬現(xiàn)實(shí)場景。由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)勢就是給用戶帶來交互體驗(yàn)，讓用戶直觀的沉浸于虛擬環(huán)境中，近距離的接觸計(jì)算機(jī)構(gòu)造的虛擬世界，并且自由行走于虛擬世界中。

3 三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合

3.1三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合的意義

如果單獨(dú)利用三維動(dòng)漫制作技術(shù)進(jìn)行制作，那么就只能按部就班從前到后依次進(jìn)行，在整體的動(dòng)漫制作過程中制作人員需要耗費(fèi)較多時(shí)間、精力去調(diào)整、優(yōu)化制作內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致動(dòng)漫制作流程緩慢、制作周期延長，并耗費(fèi)較多財(cái)力。而在三維動(dòng)漫制作過程中同時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以靈活的運(yùn)用更完善的技術(shù)系統(tǒng)，通過運(yùn)用捕捉、三維掃描儀等技術(shù)和設(shè)備完成快速制作，最大程度的提高三維動(dòng)漫制作效率，降低制作費(fèi)用，并有效提高制作質(zhì)量[4]。除此之外，將三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來，還可以激發(fā)新技術(shù)、新成果的創(chuàng)新，為動(dòng)漫制作市場注入新鮮血液。要知道，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的提高，消費(fèi)者對產(chǎn)品的體驗(yàn)需求和購買需求都發(fā)生了變化，逐漸從價(jià)格轉(zhuǎn)向了質(zhì)量，因此要想促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大必須依賴技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，這也是三維動(dòng)漫制作技術(shù)不斷攻克技術(shù)創(chuàng)新難題的最終目的。

3.2三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用探索

當(dāng)下是信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)層出不窮，多樣性的計(jì)算機(jī)軟件及硬件為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和引用提供了條件，這為人們探索三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合奠定了基礎(chǔ)。在多樣性的條件支持下，三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用不但成為現(xiàn)實(shí)，還在各領(lǐng)域中取得成果，以三維動(dòng)漫制作為基底，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成虛擬環(huán)境的設(shè)計(jì)和交互式體驗(yàn)感官的創(chuàng)造，實(shí)現(xiàn)了更為現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。

3.2.1三維建模系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

三維建模系統(tǒng)是指通過對現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行三維立體掃描輸入進(jìn)電腦，進(jìn)而形成模型數(shù)據(jù)，最終應(yīng)用在三維動(dòng)漫制作中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[5]。處理三維動(dòng)漫制作內(nèi)容時(shí)，需要首先確保內(nèi)容的形象性和逼真度，如果制作中體現(xiàn)的景觀背景不具備真實(shí)還原的效果，會(huì)使三維動(dòng)漫制作結(jié)果的效果大打折扣，反之確保景觀背景的逼真度，更容易創(chuàng)設(shè)符合人們想象中的虛擬環(huán)境，由此可見對景物外觀的建模十分重要。通過三維建模系統(tǒng)可以直接利用景物外觀的物理特征建立模型，三維建模系統(tǒng)包涵了物體動(dòng)力學(xué)、變形等應(yīng)用理論，在實(shí)施過程中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對象的物理特征分析和數(shù)據(jù)收集，然后將所收集的虛擬景物與現(xiàn)實(shí)景物結(jié)合起來。這一系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)，極大的促進(jìn)了三維動(dòng)漫制作技術(shù)的研究進(jìn)程，也為三維動(dòng)漫制作提供了強(qiáng)有力的后盾支持，無論是處理動(dòng)漫制作背景還是三維動(dòng)漫景觀其效果都十分顯著。總之，三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用能夠有效促進(jìn)制作成果，提高制作效率，加強(qiáng)動(dòng)漫制作的逼真度，能夠給予觀眾更加真實(shí)、逼真的視覺體驗(yàn)。

3.2.2運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

傳統(tǒng)的三維動(dòng)漫制作技術(shù)需要對設(shè)計(jì)對象一一進(jìn)行動(dòng)作設(shè)計(jì)，即使在計(jì)算機(jī)功能齊全的條件下，也無法否認(rèn)在動(dòng)作制作和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中要耗費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間和精力。以動(dòng)畫中的人物和道具為例，每個(gè)人物在觸摸道具時(shí)發(fā)生的動(dòng)作和道具本身的方向變化都需要設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)一幀一幀的分別處理，這項(xiàng)工作并不要求技術(shù)多高超，而是考察人員的耐心、操作熟練度，如果安排專業(yè)設(shè)計(jì)人員從事這項(xiàng)工作會(huì)形成較多浪費(fèi)，而安排普通技術(shù)人員又可能會(huì)在細(xì)節(jié)處理中出現(xiàn)問題。為應(yīng)對此類問題，人們將三維動(dòng)漫制作技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，研發(fā)了運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)并成功應(yīng)用于各類動(dòng)漫制作項(xiàng)目中。運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)不必再由設(shè)計(jì)人員單獨(dú)進(jìn)行任務(wù)動(dòng)作處理，而是可以利用人體運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉和骨骼的運(yùn)動(dòng)方式直接生成動(dòng)漫角色的人體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過系統(tǒng)處理進(jìn)行多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的疊加實(shí)現(xiàn)連貫運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)。同樣的在處理人物表情時(shí)，也可以直接利用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)以生成虛擬現(xiàn)實(shí)圖像（如圖1），總之，運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)為三維動(dòng)漫制作創(chuàng)作節(jié)省了巨大的投入。

圖1 運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)人物表情

3.2.3運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)應(yīng)用技術(shù)

運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)應(yīng)用技術(shù)屬于輔助型技術(shù)，其主要是在運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)使用之后進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，或者針對效果不佳的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)結(jié)合圖形學(xué)、機(jī)械學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺學(xué)等多門學(xué)科技術(shù)內(nèi)容，在三維動(dòng)漫制作過程中為運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)問題做處理和完善，克服運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)自動(dòng)生成的問題，力求制作出來的三維動(dòng)漫畫面自然流暢。通過運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)應(yīng)用技術(shù)來改進(jìn)先期制作的動(dòng)漫畫面，可確保制成品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，畫面精致，有利于提升三維動(dòng)漫制作的動(dòng)作流暢性和可靠性。

綜上所述，毋庸置疑，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，交互式體驗(yàn)的虛擬世界會(huì)變得越來越逼真，這將為設(shè)計(jì)師制作三維動(dòng)漫提供無限幫助，也是促進(jìn)三維動(dòng)漫制作技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的基礎(chǔ)。相信，在兩種技術(shù)的合作應(yīng)用下，會(huì)給我國動(dòng)漫等行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇，也將推動(dòng)國內(nèi)三維動(dòng)漫制作技術(shù)的深入研究和創(chuàng)新發(fā)展。

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收稿日期：2018-06-21

作者簡介：高逢玲（1973—），女，山東萊蕪人，本科，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，動(dòng)漫制作技術(shù)。