三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實技術相結合的探索研究

1、三維動漫制作與虛擬現(xiàn)實技術相結合的探索研究摘 要：隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)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(xiàn)實技術的出現(xiàn)則為我國加速三維動漫產業(yè)的發(fā)展速度提供了很好的機遇。通過對角色動畫、制作虛擬環(huán)境和制作后期特效等諸多環(huán)節(jié)加入虛擬現(xiàn)實技術，具體而言，對靜態(tài)景物加入仿真模擬技術，對動人物運動捕捉系統(tǒng)，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(xiàn)人物與虛擬現(xiàn)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。

2、關鍵詞：三維動漫制作; 虛擬現(xiàn)實 ; 探究隨著動漫行業(yè)的迅速發(fā)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(tǒng)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(yè)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(huán)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(huán)境還是在制作后期特效方

3、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(yōu)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(yōu)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(xiàn)實技術的出現(xiàn)，為三維動漫的制作提供了一條卓有成效的道路。在傳統(tǒng)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(xiàn)實技術，那么就可以在很大程度上提高動漫逼真

4、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。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(huán)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(huán)節(jié)，同時也是一個動漫制作的核心環(huán)節(jié)，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

5、較粗糙的三維圖像變得更加具有觀賞性。優(yōu)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(yè)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(jié)都有極其嚴苛的要求，這樣就也對從業(yè)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(xié)調，讓觀眾產生更好的觀影效果?；谔摂M現(xiàn)實基礎上的三維動漫制作技術傳統(tǒng)的三維動漫制作由于需要考慮到動作處理的各種細節(jié)，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(jié)性特征極為復雜，由此在傳統(tǒng)的處理方式下，往往會出現(xiàn)畫面

6、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(xiàn)實技術，則可以大大解決三維動漫制作所面 臨的以上問題。三維建模系統(tǒng)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(yè)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(xiàn)實生活能夠產生密切聯(lián)系，從業(yè)人員在數(shù)據(jù)建 模的過程中，需要將虛擬與現(xiàn)實充分關聯(lián)，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(xiàn)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(xiàn)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，

7、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(shù)據(jù)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。運動捕捉系統(tǒng)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(jié)。就傳統(tǒng)的制作方式而言，大多數(shù)從業(yè) 者是通過手工調節(jié)的方式進

8、行調節(jié)，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(xiàn)實動作，收集真實動作中的信息點并傳遞給建模系統(tǒng)，可 以大大節(jié)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(tǒng)可以對三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)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(tǒng)還可以大大節(jié)省了動漫制作的時間，縮短了制作周期。運動數(shù)據(jù)調節(jié)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(tài)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(tǒng)的動漫處理技術，在一些復

9、雜的運動中，往往會出現(xiàn)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(tǒng)對生物體進行全程的跟蹤，使得系統(tǒng)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(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)形成后，動畫動作只需要從業(yè)人員用數(shù)據(jù)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(jié)。由此，要使三維動畫在逼真度上升一個層級，就必要以虛擬現(xiàn)實技術為主，結合運 動捕捉系統(tǒng)，充分先捕捉到的數(shù)據(jù)信息，對三維動畫進行調節(jié)。除此之外，還要通過運用 編程語言對數(shù)據(jù)進行分析處理，

10、并借助其他方法對數(shù)據(jù)進行修改，從而減少三維動畫制作 的時間，實現(xiàn)動力學的不同作用點之間的有效轉化。這樣的制作過程還需要對人體的各種活動機制進行深入探索，明晰不同活動的活動機理，從而處理好不同運動系統(tǒng)之間的關系。需要注意的是，生物運動中不同肌肉和骨骼需 要不同的技術進行調節(jié)，以便讓調節(jié)運動信息的規(guī)范性得到提升。當使用各類調節(jié)技術時， 要通過精細的分析，找到局部運動功能和整體運動功能之間的平衡點，從而實現(xiàn)不同運動 相互影響的效果。虛擬環(huán)境的構建如上所述，三維動漫制作在虛擬現(xiàn)實技術下降能夠在制作時間和畫面逼真度上提升一個層次。但是要想使三維動漫制作有更大的進步，就需要進一步使用虛擬現(xiàn)實技術，使得動漫

11、制作和虛擬現(xiàn)實在更高層次上進行結合。這就需要研究人員對三維動漫的虛擬環(huán)境進 行建設。由此，就需要我們舍棄傳統(tǒng)動漫實驗室的建設概念，用更加先進的技術來建設規(guī) 模更大的虛擬實驗室。建設虛擬實驗室的關鍵點就在于，以網絡虛擬和三維動漫的結合為 出發(fā)點，構建更加逼真的虛擬環(huán)境，從而給觀眾帶來更加逼真的視覺效果。在建設虛擬實驗室的過程中，我們需要格外注意攝像頭擺放的位置，合理的擺放位置可以讓三維動漫制作的速度和效率大為提升。一般而言，攝像頭需放在房頂?shù)乃膫€角落， 系統(tǒng)的投影設備則要安裝在房間的中央。此外，在房間的左右位置還要安裝兩臺三維掃描 儀，立體投射屏幕需靠墻安裝，其他設備則需安裝在屏幕的對面。由此就

12、可以保證整個房 間成為一個虛擬與現(xiàn)實進行交互的良好環(huán)境。通過本次研究，我們可以了解到，運動捕捉的展示方式以及人機交互等技術的合理使用可以構建起曾側清晰、真是并且和勤漫人物相互交互的環(huán)境，同時，通過體驗區(qū)提供親身體驗的機制更能夠讓制作者有效體驗設計中不同變化對整體動漫效果的細微影響，進而從根本上解決傳統(tǒng)動漫技術所不能解決的問題。綜上所述，筆者認為，信息技術的高速發(fā)展為三維動漫的制作創(chuàng)造出了一個更加有利的條件，能夠在客觀上大大加強三維動漫的制作速度，從而大大解決我國三維動漫制作進度慢、制作效果差的問題。虛擬現(xiàn)實技術和三維動漫的結合從本質上來說是藝術、技術和產業(yè)的結合，對于提升我國動漫業(yè)的發(fā)展具有極為重要的作用，對于加強我過動漫在國際市場的競爭力，具有十分重要的作用。參考文獻：吳志榮，胡振華. 虛擬與現(xiàn)實數(shù)字信息交流研究 M. 上海辭書出版社， 2009 ：189-201.張秀山 . 虛擬現(xiàn)實技術及編程技術M. 國防科技大學出版社， 2009： 131-145.徐力 . 3D 游戲美術設計與制作M. 西南師范大學出版社， 2015： 191-193.張國峰，劉聲遠，韓宇. 動漫之路國際動畫設計原理通用教程M. 吉林出版集團 /吉林美術出版社， 2010： 203-213.王多 . 動漫生產流程與管理M. 上海人民出版社， 2009： 134-156.吳慧劍，紀昌平. 3ds Max 動