三維動漫制作與虛擬現實技術相結合的探索研究

張幸

摘 要：隨著動漫行業的迅速發展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產品。然而，這我國三維動漫制作技術還極不成熟，與國際動漫制作水平差距極大。虛擬現實技術的出現則為我國加速三維動漫產業的發展速度提供了很好的機遇。通過對角色動畫、制作虛擬環境和制作后期特效等諸多環節加入虛擬現實技術，具體而言，對靜態景物加入仿真模擬技術，對動人物運動捕捉系統，可以在更大程度上提升三維動漫制作的逼真度。此外，通過虛擬實驗室的構建，實現人物與虛擬現實的有效交互則可以在很大程度上提升三維動漫制作的效率，從而在很大程度上改變，我國三維動漫制作耗時長、制作效率慢、制作效果差等問題。

關鍵詞：三維動漫制作;虛擬現實;探究

隨著動漫行業的迅速發展，三維動漫逐漸成為動漫市場上的主流動漫產品。然而，與傳統的漫畫處理技巧不同，三維動漫對處理技術的要求也非常之高，需要熟練的圖形處理技巧和計算機處理技術。不僅如此，在圖形處理和計算機處理技巧之上，還要求從業人員需要具有比較熟練的圖像生成和處理技術。一般而言，三維動漫的制作主要分為三個方面，一是制作角色動畫，二是制作虛擬環境，三是制作后期特效。通過這些技術，可以讓觀看動漫這以身臨其境的感受，帶給觀影者更加生動形象的視覺感受。

目前，三維動漫的制作技術已經趨于完善，世界上動漫制作的先進國家無論在制作角色動畫、制作虛擬環境還是在制作后期特效方面都具有非常雄厚的實力。由此，他們在動漫市場上的競爭優勢也非常之大。與其相比我國的三維動漫制作技術還不是十分成熟，雖然，在今年也有一些比較優秀的動漫作品，但是觀眾的觀影效果還是比較差的，這都與我國三維動漫制作技術的不成熟有很大關系。其根本原因來源于我國在三維動漫制作商的理念和技術陳舊有關。然而，我們需要注意的是，三維動漫制作本身成本花費較高，并且制作效率也非常低。因此，非常需要一種比較有效的方法進行制作。近年來，虛擬現實技術的出現，為三維動漫的制作提供了一條卓有成效的道路。在傳統的三維動漫處理中，后期特效制作往往會耗費制作人員極大的時間。如果引入虛擬現實技術，那么就可以在很大程度上提高動漫逼真度和靈活性，同時也可以在很大程度上減少制作所耗費的時間。

1 三維動漫的制作

如上文所述，三維動漫的制作分為制作角色動畫、制作虛擬環境和制作后期特效三個部分。如果將其再進行細分，前兩個部分又可以稱為三維動漫的前期制作，在此之后還要對動畫進行再處理，我們稱此為動漫制作的后期階段，而制作后期特效則是三維動漫制作的后期階段。

三維動漫制作的前期部分主要包括動漫角色和動漫場景的設計、動漫分鏡頭的設計等，前期制作既是三維動漫制作的首要環節，同時也是一個動漫制作的核心環節，對中后期動漫制作是否可以成功具有十分重要的影響。

中期制作主要包括圖像渲染、圖形建模等，這個階段動漫制作主要是對前期制作的圖像進行再處理，讓前期比較粗糙的三維圖像變得更加具有觀賞性。優秀的圖像和任務建模是影片吸引觀眾的首要因素。由此，這個階段的三維制作對從業人員的美學功底要求十分高，此外由于對圖像的每一個細節都有極其嚴苛的要求，這樣就也對從業人員的圖像處理技巧提出了較高要求。

后期制作主要是對前期和中期制作的圖像進行調整和整合、通過整合使動漫的聲音和畫面更加協調，讓觀眾產生更好的觀影效果。

2 基于虛擬現實基礎上的三維動漫制作技術

傳統的三維動漫制作由于需要考慮到動作處理的各種細節，所以需要消耗大量人力和時間，動漫制作效率極為低下。此外，又由于三維動漫本身在建模時需要考慮的建模的細節性特征極為復雜，由此在傳統的處理方式下，往往會出現畫面效果不清晰，動作不符合實際情況等問題。然而，如果我們通過虛擬現實技術，則可以大大解決三維動漫制作所面臨的以上問題。

2.1 三維建模系統

三維建模是動漫制作中的一個比較重要的過程，同時對從業人員也提出了較高的技術要求。為了讓三維動漫虛擬人物和事物與現實生活能夠產生密切聯系，從業人員在數據建模的過程中，需要將虛擬與現實充分關聯，共同作用。目前的建模方法主要是將行為建模、物理建模、景觀外觀建模等模型通相互結合，從而使得三維動漫中的各種模擬對象產生勾連，最終形成一種現實感覺。

其中，景觀外觀建模對建模技術的要求最高，他要求景觀的各種模型與現實景物的外觀基本相同，給觀影者帶來足夠逼真的觀影效果。不僅如此，為了產生更加逼真的模仿效果，建筑模型還要同時具有原物所具有的動力學特征，并進而結合虛實融合技術，設計出和真是景物相似的模型。

如果將仿真模擬技術加入當前的建模技術，那么就可以大大的提升建模的速度和效率，并且在模型的仿真度上也可以大大的提升。運用這種技術需要我們在構建模型前，通過三維掃描儀獲取真實景物的數據和物理信息，并由此存儲和應用三維點集方式，由此應用到三維建模的模型中，使得建模具有更加逼真的效果。

2.2 運動捕捉系統

通過前期處理中，加入仿真模擬技術可以大大提升景觀建模模型的逼真度。但是僅僅如此還不夠，三維動畫制作還需要進行合理的調節。就傳統的制作方式而言，大多數從業者是通過手工調節的方式進行調節，這樣的處理方法在很大程度上會延長動漫制作的時間。但是，通過仿真模擬技術捕捉現實動作，收集真實動作中的信息點并傳遞給建模系統，可以大大節省動漫制作的時間，并提升動漫的逼真度。

在建模過程中，建模系統可以對三維掃描儀獲取的數據信息進行合理的利用，并由此形成和真實事物一樣的畫面，給人接近真實的感受，使動畫具有更高的觀賞性。此外，通過模擬仿真技術的動作捕捉系統還可以大大節省了動漫制作的時間，縮短了制作周期。

2.3 運動數據調節技術

在動漫制作的過程中，相較于景物模型的制作，人物動畫的制作由于牽涉到更多的動態畫面，因此顯得更為繁雜，這樣就需要運用更復雜的動力學和運動學原理。按照傳統的動漫處理技術，在一些復雜的運動中，往往會出現人物動畫處理不夠真實，運動習姐不夠清晰的問題。利用仿真模擬技術，可以通過在運動體內安裝捕捉器的方法，將機械技術、光學技術、圖形學技術、電子技術綜合在一起，由此輔助運動捕捉系統對生物體進行全程的跟蹤，使得系統得到生物體準確的運動信息。通過特定的計算機處理軟件得出準確的動畫制作數據。在數據形成后，動畫動作只需要從業人員用數據驅動模型處理即可生成，此外還可以通過調整鏡頭，觀察運動中物體的每一個細節。