陳子燕 烏魯木齊職業(yè)大學(xué)

前言

現(xiàn)階段，我國(guó)動(dòng)漫雖然呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展趨勢(shì)，然而進(jìn)程較為緩慢，相比于日本等漫畫(huà)產(chǎn)業(yè)較為健全的國(guó)家相比，我國(guó)動(dòng)漫制造技術(shù)存在較大差距。特別在中小型動(dòng)漫公司中，動(dòng)漫制作品質(zhì)較低、效率低以及成本高，致使動(dòng)漫行業(yè)發(fā)展緩慢。三種動(dòng)漫與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR技術(shù)）融合是當(dāng)前動(dòng)漫行業(yè)主流發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)深化研究過(guò)程中獲得良好成效。傳統(tǒng)3D制作主要借助計(jì)算機(jī)開(kāi)展創(chuàng)意以及后期制作等工作，該方法對(duì)于制作人員的專業(yè)素質(zhì)具有較高要求，涵蓋建模、燈光、美工等軟件制作，缺乏共鳴性。而通過(guò)應(yīng)用三維動(dòng)漫制作和VR融合技術(shù)應(yīng)用，能夠讓動(dòng)漫作品中人物、動(dòng)物以及其他事物真實(shí)性得到充分提升，促進(jìn)制作效率，提高作品質(zhì)量。

1 3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)和VR技術(shù)關(guān)系探討

1.1 VR技術(shù)與3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)的聯(lián)系

VR技術(shù)與3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)之間存在一定關(guān)聯(lián)。VR技術(shù)是以虛擬世界中3D模型為基礎(chǔ)進(jìn)行延伸、拓展發(fā)展而來(lái)，技術(shù)人員一般會(huì)借助MAYA以及3Dmax等3D動(dòng)畫(huà)制作軟件實(shí)現(xiàn)虛擬世界模型構(gòu)建。在VR模型構(gòu)建以及開(kāi)展圖像輸出操作過(guò)程中，3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供良好方法。所以，VR技術(shù)和3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)主要相似性就是使用方法、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中并無(wú)較大差異，同時(shí)兩者的技術(shù)基礎(chǔ)均為3D圖形技術(shù)。其中，VR技術(shù)是人們?cè)谡雇?D技術(shù)可以進(jìn)行自由交互過(guò)程中發(fā)展而來(lái)，此種技術(shù)和3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)之間具有較高相似性，并且一些人把VR技術(shù)看作是3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)的延伸。另外，VR技術(shù)與3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)之間的互補(bǔ)性非常顯著，在交互性中有所體現(xiàn)。因?yàn)?D動(dòng)畫(huà)技術(shù)在藝術(shù)性追求方面較為重視，但是交互性不足，然而將VR技術(shù)應(yīng)用于SD動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中，即可以充分彌補(bǔ)相關(guān)缺點(diǎn)，充分保證動(dòng)畫(huà)作品藝術(shù)表現(xiàn)力，給觀眾帶來(lái)良好交互體驗(yàn)。

1.2 VR技術(shù)和3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)的區(qū)別

在3D動(dòng)畫(huà)中，一般借助連續(xù)播放計(jì)算機(jī)提前處理的靜止圖片實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)制作，交互性不足。制作3D動(dòng)畫(huà)過(guò)程中，觀眾通常被動(dòng)接受制作人員通過(guò)動(dòng)畫(huà)作品所表達(dá)的含義以及信息，但是VR技術(shù)是以民眾動(dòng)態(tài)信息的傳遞為基礎(chǔ)，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)展開(kāi)處理運(yùn)算，之后為觀眾提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)等方面感受，確?？梢詫⒔巧鎸?shí)意志充分表現(xiàn)出來(lái)。所以交互性是3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)VR技術(shù)之間最關(guān)鍵、明顯的區(qū)別。同時(shí)，3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)和VR技術(shù)之間的區(qū)別還體現(xiàn)在VR技術(shù)一般會(huì)為了提高運(yùn)算速度，對(duì)真實(shí)性缺乏重視，以保證實(shí)時(shí)性要求得到充分滿足。如此，雖然VR技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)將民眾實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展現(xiàn)出來(lái)，然而僅能夠使其視覺(jué)要求得到滿足。而3D動(dòng)畫(huà)則對(duì)模型真實(shí)性和藝術(shù)性有著較高重視程度，所以，一些人物造型比例會(huì)較為夸張，比如外星人與怪物等?？偠灾?，VR技術(shù)對(duì)于重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情況較為重視，3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)對(duì)于藝術(shù)創(chuàng)作較為重視。

2 3D動(dòng)漫和VR技術(shù)融合方法

3D動(dòng)漫VR系統(tǒng)見(jiàn)下圖。

圖1 3D動(dòng)漫VR系統(tǒng)

該系統(tǒng)把動(dòng)漫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、SD建模系統(tǒng)以及VR設(shè)備有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了可交互動(dòng)漫虛擬環(huán)境構(gòu)建。該系統(tǒng)主要涵蓋運(yùn)動(dòng)捕捉、立體投射以及交互輸入等裝置構(gòu)成。

2.1 3D建模系統(tǒng)

開(kāi)展建模工作時(shí)，一般按照所模擬現(xiàn)實(shí)世界事物復(fù)雜程度和模型逼真程度，結(jié)合多種方法構(gòu)建模型數(shù)據(jù)。對(duì)于建模方法應(yīng)該和所模擬對(duì)象具有一定關(guān)聯(lián)，同時(shí)和應(yīng)用領(lǐng)域具有密切關(guān)聯(lián)。根據(jù)模擬對(duì)象各個(gè)方面，可以將現(xiàn)階段主流建模方法分為行為、基于物理、虛擬融合、景物外觀等建模方法。景物外觀方法主要是針對(duì)景物外觀，涵蓋圖像、幾何等建模方法。虛擬融合方法非常重要，能夠促使計(jì)算機(jī)虛擬景物和現(xiàn)實(shí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)充分融合。物理建模主要將模擬對(duì)象物理性質(zhì)體現(xiàn)出來(lái)，提高動(dòng)漫作品中景物逼真性，主要涵蓋物體變形、碰撞以及動(dòng)力學(xué)等模擬。

對(duì)于動(dòng)漫作品3D模型建模而言，可以借助3D掃描設(shè)備對(duì)實(shí)物進(jìn)行掃描，構(gòu)建表面3D數(shù)據(jù)。表面3D數(shù)據(jù)即物體表面3D坐標(biāo)點(diǎn)集，此種3D模型構(gòu)建方法具有形象逼真、精度高以及速度快等特點(diǎn)。

2.2 運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)

對(duì)于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)，手動(dòng)制作方式需要耗費(fèi)大量財(cái)力、人力以及實(shí)踐。若是大批量制作則需要大量角色動(dòng)畫(huà)專業(yè)人才以及資金保障，并且制作周期較長(zhǎng)，無(wú)法通過(guò)手動(dòng)調(diào)畫(huà)達(dá)到真實(shí)風(fēng)格。但是借助VR運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，可以在短時(shí)間、低投入條件下快速大批量生產(chǎn)真實(shí)風(fēng)格的動(dòng)漫作品。相比于手調(diào)動(dòng)畫(huà)，該方法的制作周期更多、投入資金更少、真實(shí)性更加突出，近年在動(dòng)漫作品中得到廣泛應(yīng)用。

2.3 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可調(diào)性技術(shù)

在運(yùn)動(dòng)捕捉方面已經(jīng)有著較長(zhǎng)的研究歷史，特別在骨骼運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域方面，已經(jīng)形成較為成熟的技術(shù)，在捕捉、追蹤、轉(zhuǎn)換骨架以及調(diào)整骨架等整套流程解決方案已經(jīng)非常成熟，然而因?yàn)樽陨碓?，還存在不足。對(duì)于存在的問(wèn)題，一般借助BOX Film等軟件進(jìn)行處理，然而動(dòng)畫(huà)師基本上不會(huì)使用此類型軟件從，同時(shí)各個(gè)軟件導(dǎo)入、導(dǎo)出過(guò)程中較為復(fù)雜。對(duì)于角色動(dòng)畫(huà)，通常選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)控制與動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)開(kāi)展人體動(dòng)畫(huà)制作，在3D動(dòng)畫(huà)軟件中反向運(yùn)動(dòng)學(xué)得到廣泛應(yīng)用。上述兩種技術(shù)均是通過(guò)人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)畫(huà)制作，然而因?yàn)槿梭w運(yùn)動(dòng)的規(guī)律具有較強(qiáng)復(fù)雜性，所以動(dòng)畫(huà)作品缺乏逼真性，同時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)中的細(xì)節(jié)信息不足。但是運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)能夠完全克服上述控制技術(shù)不足，在人體動(dòng)畫(huà)中應(yīng)用前景較為廣闊。該系統(tǒng)涵蓋計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、光學(xué)、機(jī)械、電子、圖形學(xué)以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)，將跟蹤器設(shè)置于運(yùn)動(dòng)物體重要部位，通過(guò)捕捉系統(tǒng)對(duì)跟蹤器對(duì)跟蹤器位置進(jìn)行捕捉，獲取相關(guān)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)識(shí)別之后，工作人員能夠?qū)?shù)據(jù)輸入模型中并生成動(dòng)畫(huà)，能夠便捷地控制、調(diào)整計(jì)算機(jī)鏡頭中運(yùn)動(dòng)物體。另外，可以借助第三方軟件編輯運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件匹配數(shù)據(jù)與模型。

強(qiáng)化三維軟件可調(diào)性技術(shù)對(duì)于捕捉系統(tǒng)的應(yīng)用，即結(jié)合捕捉數(shù)據(jù)實(shí)際特點(diǎn)，通過(guò)Maya編程語(yǔ)言Mel進(jìn)行“媒介”插件編寫(xiě)?？梢越柚迦?、疊加等方式修改運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，在方向動(dòng)力學(xué)以及前向動(dòng)力學(xué)等不同算法間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)能夠開(kāi)發(fā)友好應(yīng)用界面。為了保證使用便捷性，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)“中間件”，可以有效提高操作便捷性，可以讓動(dòng)畫(huà)人員輕松掌握，縮短制作時(shí)間。

若是需要對(duì)捕捉角色進(jìn)行復(fù)雜、大量調(diào)節(jié)工作時(shí)，需要提供一套可以回用于所有條件的骨骼系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)前向運(yùn)動(dòng)學(xué)以及反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的調(diào)節(jié)，無(wú)需針對(duì)運(yùn)動(dòng)情況選擇相關(guān)骨骼。能夠有效促進(jìn)工作效率，提高工作規(guī)范性。因此，骨骼系統(tǒng)應(yīng)該在復(fù)雜程度和功能之間制定平衡點(diǎn)?？梢栽O(shè)計(jì)角色蒙皮、運(yùn)動(dòng)捕捉、向前與反向動(dòng)力學(xué)四套骨骼。不同骨骼之間互相關(guān)聯(lián)，同時(shí)運(yùn)行快速完成調(diào)節(jié)任務(wù)。

3 結(jié)語(yǔ)

在科技快速發(fā)展過(guò)程中，為3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)和VR技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。同時(shí)將VR技術(shù)應(yīng)用于3D技術(shù)中能夠有效提高動(dòng)畫(huà)作品質(zhì)量和效率。所以制作動(dòng)畫(huà)時(shí)，應(yīng)該通過(guò)3D建模系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)等方法對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行充分融合，為動(dòng)漫行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。