基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)的動畫交互性設(shè)計分析

鄭永芹

摘 要：本文首先闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點及優(yōu)勢，接著分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）的動畫交互性設(shè)計。希望能夠為相關(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）;動畫;交互性設(shè)計

引言：

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和普及。在影視動畫領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用能夠提高動畫的制作水平，滿足現(xiàn)代化人們對動畫效果的需求。深入分析虛擬現(xiàn)實動畫的交互性設(shè)計對推動動畫制作、設(shè)計的發(fā)展有著重要意義。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點及優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多元化交互感知的特點，因為在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有豐富的傳感配備，人們通過視覺、聽覺、觸覺等傳感器獲得多方信息，利用多元化感知實現(xiàn)人體與虛擬系統(tǒng)的互動，提高虛擬環(huán)境的真實度，增強人們的感知體驗?；舆^程中，人們借助 VR 頭盔、眼鏡等配件置身于虛擬環(huán)境中，人體運動及相關(guān)指令會在虛擬環(huán)境中得到相應(yīng)回應(yīng)，人與環(huán)境的交互活動真實自然。交互過程中，計算機系統(tǒng)中的感應(yīng)設(shè)備會對人體部位活動進行動態(tài)監(jiān)控，并將相應(yīng)的活動數(shù)據(jù)傳遞給計算機系統(tǒng)，確保人體活動與模擬系統(tǒng)有機結(jié)合。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有很強的沉浸感，傳感設(shè)備會將人體的運動信息傳遞給計算機，計算機對信息進行加工處理，信息被輸送給頭盔、眼鏡等硬件設(shè)備，人們對虛擬環(huán)境產(chǎn)生真實感受，并逐漸融入虛擬環(huán)境中。

二、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）的動畫交互性設(shè)計分析

2.1???? 虛擬現(xiàn)實交互平臺

使用 VRP 虛擬現(xiàn)實交互平臺，其為針對美術(shù)相關(guān)專業(yè)人員開發(fā)的三維美工虛擬顯示交互平臺軟件，圖1為虛擬交互動畫平臺的構(gòu)成，其具有較強的實用性、較高可視化，能夠有效滿足不同行業(yè)技術(shù)需求。在虛擬現(xiàn)實交互開發(fā)平臺中，能夠?qū)巳S仿真場景模型，并且設(shè)計交互事件，設(shè)計多視角鏡頭漫游動畫等。另外，此平臺中的高效渲染引擎能夠?qū)崿F(xiàn)高度真實感的實時畫質(zhì)，硬件相互兼容，而且交互較為良好，還能夠和虛擬平臺無縫連接，滿足虛擬現(xiàn)實動畫交互性設(shè)計的需求。 在實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實場景模型和前期動畫創(chuàng)建、設(shè)計過程中，三維仿真建模平臺為主要手段。虛擬現(xiàn)實交互平臺重視程序設(shè)計，三維仿真建模平臺重視美工設(shè)計，是場景仿真體驗、物體智能交互、邏輯判斷過程中尤為重要的工具。兩者并不相同，但是都是設(shè)計虛擬現(xiàn)實交互動畫的重點，圖2為虛擬動畫實現(xiàn)的流程。

2.2???? 虛擬現(xiàn)實動畫的仿真模型創(chuàng)建

虛擬現(xiàn)實動畫能夠使真實物象形態(tài)需求得到滿足，基于三維建模平臺對物體的特點進行仿真。不同三維虛擬交互動畫場景中要素建模特點不同，主要建模特點為：第一，標(biāo)準(zhǔn)模型庫的創(chuàng)建。主要實現(xiàn)動畫中環(huán)境、建筑群的創(chuàng)建，利用虛擬環(huán)境模型的多樣化特點對不同類型進行建模。第二，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)庫。制作物體高精度表面紋理，結(jié)合模型建模的貼圖方向，從而設(shè)計紋理貼圖坐標(biāo)映射的方式。第三，根據(jù)實際尺寸實現(xiàn)建模，以測繪及歷史檔案的資料，精準(zhǔn)反應(yīng)模型真實空間尺度關(guān)系。第四，編寫模型的名稱，在實現(xiàn)模型及用戶交互的過程中，提高模型命名及交互對象的正確性，根據(jù)意圖實現(xiàn)交互任務(wù)。

圖像建模的傳統(tǒng)方法時通過圖像信息的收集，然后利用后期處理軟件實現(xiàn)無縫拼接，以此生成全景圖，實現(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)置，從而生成逼真場景。此技術(shù)的主要優(yōu)勢就是模型面數(shù)較低，使蒙版圖片為面片模型賦予，實現(xiàn)高分辨率圖片的設(shè)置。比如在制作樹木模型的過程中，要先利用三維仿真建模平臺的渲染技術(shù)實現(xiàn)面數(shù)較大樹木材質(zhì)進行渲染。然后通過 PhotoShop 圖像處理軟件對樹葉、樹枝等進行處理，利用三維仿真建模平臺使其朝著TGA文件進行轉(zhuǎn)化。最后，利用此材質(zhì)實現(xiàn)模型創(chuàng)建。在實現(xiàn)制作的時候，要避免大量的樹木模型。使用 PhotoShop 中已經(jīng)制作的樹葉材質(zhì)實現(xiàn)去除雜色和銳化，使圖像尺寸及分辨率得到提高，以此提高仿真效果。

在實現(xiàn)虛擬交互系統(tǒng)開發(fā)的過程中，場景中的三維模型較為復(fù)雜。為了能夠滿足最佳視覺效果，并且提高計算機處理的速度，要求模型能夠精簡，將模型中的冗余面去除，實現(xiàn)內(nèi)存資源的優(yōu)化。在進行建模的時候通過三級建模規(guī)則全面權(quán)衡效果和速度。如果模型的面數(shù)比較多，那么就會降低系統(tǒng)運行過程中的速度，并且還會使文件的數(shù)據(jù)量得到提高，以此嚴(yán)重影響到系統(tǒng)運行過程中的速度。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布過程中還會對下載的速度及時間造成影響，那么就要實現(xiàn)模型優(yōu)化。利用面數(shù)優(yōu)化，能夠使面數(shù)控制到兩萬個。比如在實現(xiàn)此類設(shè)計的時候，斗拱屬于主要面數(shù)的主要優(yōu)化對象。首先，實現(xiàn)已經(jīng)設(shè)計的斗拱單體結(jié)構(gòu)面數(shù)關(guān)系進行設(shè)計，不對造型影響，將多余的面刪除，使模型分段數(shù)降低，以此降低面數(shù)，并且避免重疊面，最后利用陣列運算制作斗拱整體造型。

三維虛擬交互動畫主要的優(yōu)化對象就是樹木植物模型，因為樹木模型具有大量的面數(shù)，單一的樹木面數(shù)就超過上百萬，并且場景中具有大量的樹木，那么此種三維模型不優(yōu)化，就會占據(jù)大量顯卡硬件存儲資源。VR 代理技術(shù)是利用三維仿真建模平臺實現(xiàn)渲染，通過外部實現(xiàn) VR 代理物體的導(dǎo)出，從而使原本具有較大面數(shù)物體通過 VR 內(nèi)核進行壓縮，使其面數(shù)代理數(shù)量降低到幾百個，保存貼圖信息及模型投影，以此提高仿真的視覺效果。代理模型能持續(xù)的復(fù)制，并且還能夠?qū)⒍鄠€幾何模型對相同代理模型進行貢獻愛那個，提高三維虛擬顯示系統(tǒng)運行過程中的流暢性，而且對效果及效率進行平衡。部分的樹木能夠在此種場景中通過圖像建模實現(xiàn)，并且真實樹木能夠通過 VR 代理優(yōu)化開展。假如場景模型的數(shù)量較多，那么就會影響到啟動虛擬現(xiàn)實動畫過程中的速度，圖形工作站也會因為計算量較大從而無法使模型加在，使建模運算的速度得到降低。將統(tǒng)一材質(zhì)對場景中相同物體進行賦予，調(diào)整貼圖坐標(biāo)，設(shè)置材質(zhì)的 ID 號碼。其中的模型通過塌陷命令使同種模型物體的面數(shù)進行降低，從而使場景加載時間和運算的速度進行提高，最后通過將不可見的物體隱藏，實現(xiàn)模型的簡化。以此方法對其他的物體也進行坍塌運算，使場景數(shù)量得到降低。虛擬交互動畫的目標(biāo)就是完美視覺藝術(shù)效果，表現(xiàn)效果及渲染速度尤為重要， 三維虛擬場景模型的表面通過存儲光照信息進行優(yōu)化，使三維模型視覺仿真度得到有效的提高。此種項目場景通過烘焙貼圖的方式實現(xiàn)光影及材質(zhì)等貼圖的烘焙，提高貼圖信息完整性。利用 PhotoShop 圖像處理軟件編輯紋樣，對貼圖進行剪裁、銳化及修改對比度等，從而提高貼圖逼真的視覺效果。通過三維仿真平臺貼圖烘焙面板調(diào)節(jié)渲染的設(shè)置，并且制作全息貼圖。烘焙貼圖技術(shù)屬于渲染貼圖的方式，能夠使光影信息存儲到烘焙貼圖中，此場景模型會出現(xiàn)光影信息，縮短瀏覽器對燈光計算的時間，并且提高場景視覺仿真度。

結(jié)束語：

綜上所述，虛擬現(xiàn)實動畫交互設(shè)計還存在很多不足之處，使得我國動畫交互設(shè)計水平有待提升。對此，設(shè)計人員應(yīng)深入分析虛擬現(xiàn)實動畫設(shè)計中的局限性，合理利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展動畫制作工作，提高虛擬現(xiàn)實動畫的交互性，推動行業(yè)發(fā)展。

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