胡兆威 江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

數(shù)字媒體藝術(shù)是藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)中極為重要的專業(yè)類別，在數(shù)字化的時(shí)代背景下，沉浸式用戶體驗(yàn)與數(shù)字媒體交互技術(shù)構(gòu)建了數(shù)字化的設(shè)計(jì)場(chǎng)景，同時(shí)正不斷地引領(lǐng)數(shù)字媒體藝術(shù)媒介的變革。場(chǎng)景數(shù)字化技術(shù)打破以傳統(tǒng)實(shí)體場(chǎng)景為設(shè)計(jì)媒介，有效地推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)的發(fā)展，在當(dāng)今的數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)影響頗深。

在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大潮下，新媒體藝術(shù)中的數(shù)字化元素的使用比重逐漸增加，更新?lián)Q代也越來(lái)越頻繁。隨著沉浸式媒介和未來(lái)數(shù)字媒體互動(dòng)技術(shù)的不斷成熟與融入，數(shù)字媒體藝術(shù)的設(shè)計(jì)與制作場(chǎng)景正由固守的傳統(tǒng)實(shí)體場(chǎng)景轉(zhuǎn)向注重?cái)?shù)字化的場(chǎng)景營(yíng)造[1]。利用VR、AR、MR等信息化手段，可以使場(chǎng)景數(shù)字化技術(shù)融入到數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)中，使虛擬場(chǎng)景與實(shí)體場(chǎng)景相吻合，以沉浸式媒介獲得更好的拍攝與制作體驗(yàn)，使數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)獲得新的發(fā)展空間，并凸顯其優(yōu)勢(shì)。

場(chǎng)景數(shù)字化的概述與特點(diǎn)

場(chǎng)景數(shù)字化是指通過(guò)數(shù)字化技術(shù)手段構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，該場(chǎng)景與實(shí)體場(chǎng)景不同，場(chǎng)景內(nèi)容是以數(shù)字化手段制作生成的可視化虛擬景象。部分?jǐn)?shù)字化場(chǎng)景不但具備視覺(jué)性，還具備交互功能。

數(shù)字化場(chǎng)景以其奇特的造型、神秘的色彩、美輪美奐的光影帶給觀眾獨(dú)具一格的視覺(jué)享受。從神奇的南極荒原到緊張刺激的外太空，從驚險(xiǎn)的侏羅紀(jì)公園到科幻的未來(lái)都市，數(shù)字化場(chǎng)景所締造的視覺(jué)藝術(shù)效果具有超強(qiáng)的震撼力與感染力。同時(shí)，部分?jǐn)?shù)字化場(chǎng)景也具備虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)，在沉浸式媒介打造的場(chǎng)景內(nèi)，人們可以通過(guò)手勢(shì)、聲音等方式，與場(chǎng)景發(fā)生交互關(guān)系，使場(chǎng)景內(nèi)的可視畫面、音效隨著人們的動(dòng)作和聲音發(fā)生變化，給人身臨其境的感覺(jué)。數(shù)字化場(chǎng)景技術(shù)推動(dòng)了數(shù)字媒體藝術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)字媒體藝術(shù)的制作手段以及表現(xiàn)方式產(chǎn)生了重大的影響[2]。

動(dòng)畫設(shè)計(jì)產(chǎn)品現(xiàn)狀

過(guò)于復(fù)雜的動(dòng)畫內(nèi)容形式

現(xiàn)階段，人們對(duì)物質(zhì)生活的需求得到了很大的滿足，轉(zhuǎn)而希望生活中有更為豐富的精神世界，對(duì)于動(dòng)畫作品的設(shè)計(jì)情況，設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步提升，因?yàn)椴糠謧鹘y(tǒng)動(dòng)畫設(shè)計(jì)無(wú)法滿足現(xiàn)代人對(duì)于動(dòng)畫作品的動(dòng)感效果與創(chuàng)新內(nèi)涵的要求。當(dāng)前，我國(guó)動(dòng)畫藝術(shù)作品設(shè)計(jì)以及作品的整體內(nèi)容與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍舊存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念局限在傳統(tǒng)動(dòng)畫藝術(shù)作品中，未能出現(xiàn)明顯的創(chuàng)新和發(fā)展，導(dǎo)致動(dòng)畫藝術(shù)作品設(shè)計(jì)效果過(guò)于復(fù)雜。我國(guó)在傳統(tǒng)動(dòng)畫藝術(shù)作品領(lǐng)域具有良好的歷史積累。在當(dāng)下，卻難以與現(xiàn)代化的藝術(shù)發(fā)展趨勢(shì)相結(jié)合，不利于觀眾的觀看與接受。與此同時(shí)，動(dòng)畫設(shè)計(jì)與數(shù)字媒體藝術(shù)互相融合、互相促進(jìn)的整體步伐過(guò)慢，難以將我國(guó)動(dòng)畫藝術(shù)設(shè)計(jì)作品放在國(guó)際視角上進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)。最為重要的一點(diǎn)是，動(dòng)畫藝術(shù)作品設(shè)計(jì)師自身的局限性和滯后性較為明顯。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，極易出現(xiàn)視聽(tīng)混淆、設(shè)計(jì)理念不完整、核心內(nèi)容展示過(guò)于繁瑣等現(xiàn)象。

動(dòng)畫作品作者本身技術(shù)存在不足

由于我國(guó)現(xiàn)代化動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的探索時(shí)間較短，發(fā)展經(jīng)驗(yàn)不足，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家動(dòng)畫設(shè)計(jì)水平之間的差異十分明顯。鑒于此，需要不斷增強(qiáng)我國(guó)動(dòng)畫設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平，以全新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)基調(diào)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展，確保動(dòng)畫設(shè)計(jì)作品中既能展現(xiàn)出專業(yè)設(shè)計(jì)理念的優(yōu)勢(shì)地位，又能呈現(xiàn)出具有中國(guó)特色的文化底蘊(yùn)。我國(guó)動(dòng)漫設(shè)計(jì)成果與人們的日常生活關(guān)系密切，還具有陶冶情操的價(jià)值，但是現(xiàn)如今的設(shè)計(jì)內(nèi)容與人們的生活之間關(guān)聯(lián)性不足，呈現(xiàn)在動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的前景和現(xiàn)狀難以滿足社會(huì)需求，導(dǎo)致動(dòng)畫設(shè)計(jì)作品中仍舊難以展現(xiàn)出深遠(yuǎn)內(nèi)涵和優(yōu)秀的文化底蘊(yùn)，造成動(dòng)畫設(shè)計(jì)發(fā)展后勁不足的現(xiàn)象。同時(shí)，我國(guó)動(dòng)畫設(shè)計(jì)師需要逐漸完善自身的綜合水平等，提升自身的設(shè)計(jì)理念，將創(chuàng)新思維應(yīng)用其中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中的不足和局限。例如，近年來(lái)出現(xiàn)的《大魚海棠》中雖然呈現(xiàn)了我國(guó)特有的民族性和文化底蘊(yùn)，但是在整體上還是偏向日韓動(dòng)漫的風(fēng)格。我國(guó)具有悠久的社會(huì)歷史背景，在動(dòng)畫設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)借助設(shè)計(jì)師的專業(yè)技術(shù)加以展現(xiàn)，而并非是簡(jiǎn)單的文化轉(zhuǎn)移、展示場(chǎng)景變換等。

動(dòng)畫設(shè)計(jì)運(yùn)用數(shù)字媒體藝術(shù)優(yōu)勢(shì)

數(shù)字媒體藝術(shù)是近年來(lái)新興的藝術(shù)形式之一，能夠在各個(gè)行業(yè)中發(fā)揮理想的實(shí)施效果，并且與傳統(tǒng)的技術(shù)形式相比，對(duì)受眾的影響更為深遠(yuǎn)。對(duì)比建國(guó)初期實(shí)施的動(dòng)畫設(shè)計(jì)方式，現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)效果極易與觀眾之間產(chǎn)生互動(dòng)，或者是出現(xiàn)精神層面上的共鳴。隨著人們物質(zhì)生活水平逐漸豐富，人們面對(duì)傳統(tǒng)意義上的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的態(tài)度也有所轉(zhuǎn)變，這就需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的文化歷史基調(diào)。同時(shí)，動(dòng)畫設(shè)計(jì)借助數(shù)字媒體藝術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)其自身的諸多優(yōu)勢(shì)，力求在動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域能夠呈現(xiàn)出豐富性、多樣性的特點(diǎn)，以豐富現(xiàn)階段人們生活中的精神世界。隨著信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的逐漸深化，在各個(gè)行業(yè)中都具有較強(qiáng)的時(shí)間價(jià)值和藝術(shù)效果，通過(guò)計(jì)算機(jī)的調(diào)整和優(yōu)化，使得動(dòng)畫作品中的場(chǎng)景更加真實(shí)、生動(dòng)，使得動(dòng)畫作品表現(xiàn)出的精神影響更為深遠(yuǎn)，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)動(dòng)畫作品的觀看效果，讓觀眾產(chǎn)生精神共鳴。

與此同時(shí)，需要在數(shù)字媒體領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)畫設(shè)計(jì)效果，既能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的局限和不足，還能夠與大量新穎、有趣的內(nèi)容相結(jié)合，并增強(qiáng)了動(dòng)畫作品中的藝術(shù)價(jià)值和設(shè)計(jì)美感，使得動(dòng)畫作品不僅僅是小朋友的專利，更是成年人尋找童真、童趣的重要契機(jī)。而后將動(dòng)畫作品中的各個(gè)因素利用計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行整合和優(yōu)化，以在動(dòng)畫設(shè)計(jì)中營(yíng)造更理想的視覺(jué)效果。

場(chǎng)景數(shù)字化在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展

政策支持，場(chǎng)景數(shù)字化技術(shù)行業(yè)前景遠(yuǎn)大

隨著數(shù)據(jù)化時(shí)代的到來(lái)和推動(dòng)人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家連續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策，有利于數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展。在2016年，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，強(qiáng)調(diào)大力發(fā)展自然人機(jī)交互技術(shù)，推動(dòng)智能感知與認(rèn)知、虛實(shí)融合與自然交互等技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入重點(diǎn)共性關(guān)鍵技術(shù)；工信部《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017）》將動(dòng)作捕捉列為虛擬現(xiàn)實(shí)五大核心技術(shù)之一。到了2018年以后，工信部發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，把感知交互技術(shù)列為重點(diǎn)任務(wù)關(guān)鍵核心技術(shù)，提出2020年“建立比較健全的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈條”；2025年實(shí)現(xiàn)“我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)整體實(shí)力進(jìn)入全球前列”的目標(biāo)?，F(xiàn)在，隨著5G布局的開(kāi)始，VR、AR、MR等虛擬交互技術(shù)迎來(lái)了在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的新一輪爆發(fā)。

數(shù)字化場(chǎng)景下的虛擬數(shù)字交互技術(shù)與藝術(shù)品創(chuàng)意展示、教育培訓(xùn)、文旅體驗(yàn)、影視拍攝與制作等行業(yè)領(lǐng)域的深度融合將助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。隨著未來(lái)5G技術(shù)的普及、軟硬件性能提升和內(nèi)容不斷豐富，場(chǎng)景數(shù)字化應(yīng)用將不斷展開(kāi)，將從多個(gè)角度、多個(gè)層面滲入社會(huì)生產(chǎn)、生活活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，智能化萬(wàn)物互聯(lián)的世界離不開(kāi)將所有傳統(tǒng)事物進(jìn)行虛擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的底層技術(shù)。

IP數(shù)字經(jīng)濟(jì)火爆，場(chǎng)景數(shù)字化技術(shù)備受青睞

隨著內(nèi)容市場(chǎng)的火爆，IP數(shù)字經(jīng)濟(jì)的持續(xù)走紅，游戲、動(dòng)畫等數(shù)字創(chuàng)意行業(yè)的發(fā)展前景展現(xiàn)出一片大好的趨勢(shì)。高級(jí)視覺(jué)技術(shù)、三維動(dòng)畫的應(yīng)用范圍日益寬廣，在建筑場(chǎng)景交互展示、城市虛擬規(guī)劃、工業(yè)產(chǎn)品展示、角色動(dòng)畫等數(shù)字媒體藝術(shù)相關(guān)領(lǐng)域市場(chǎng)前景遠(yuǎn)大。特別是電影《阿凡達(dá)》《變形金剛》《星球黎明》《綠巨人》，游戲《合金裝備MGS》《德雷克寶藏》等一系列融合了三維模型設(shè)計(jì)與制作技術(shù)、動(dòng)作捕捉技術(shù)等計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫技術(shù)的數(shù)字作品火爆以后，以動(dòng)作捕捉技術(shù)為核心、捕捉演員實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)、三維虛擬角色動(dòng)作、記錄生成動(dòng)畫的角色動(dòng)畫制作方式變得流行，VR與動(dòng)作捕捉系統(tǒng)作為一種強(qiáng)大的制作手段被充分利用到影視廣告和動(dòng)畫制作等相關(guān)行業(yè)中，專業(yè)人才培養(yǎng)也成為行業(yè)發(fā)展的重要因素。

場(chǎng)景數(shù)字化在數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字化場(chǎng)景：VR大空間多人協(xié)同交互區(qū)

VR大空間多人協(xié)同交互區(qū)，是以光學(xué)空間定位動(dòng)作捕捉系統(tǒng)為核心，輔以沉浸場(chǎng)景的數(shù)字化場(chǎng)景體驗(yàn)內(nèi)容，該場(chǎng)景可實(shí)現(xiàn)大范圍空間內(nèi)多人同場(chǎng)景自由行走、動(dòng)作交互的VR團(tuán)體式人機(jī)交互體驗(yàn)。此技術(shù)的技術(shù)背景是以光學(xué)空間定位進(jìn)行的動(dòng)作捕捉技術(shù)。動(dòng)作捕捉技術(shù)是VR領(lǐng)域連接虛擬和現(xiàn)實(shí)的橋梁，人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互的入口。光學(xué)動(dòng)作捕捉是可實(shí)現(xiàn)超大空間復(fù)雜場(chǎng)景下VR多人自由行走交互的最佳技術(shù)，同時(shí)也是VR多人行走最佳技術(shù)。光學(xué)空間定位是滿足亞毫米級(jí)高精度定位，毫秒級(jí)低延時(shí)追蹤姿態(tài)的唯一技術(shù)，也是高精度定位、低延時(shí)追蹤唯一技術(shù)。此系統(tǒng)可應(yīng)用于展廳展館、文旅沉浸式體驗(yàn)、高校VR實(shí)訓(xùn)室、社會(huì)教育培訓(xùn)、軍事仿真訓(xùn)練、智能交互展示等領(lǐng)域。該場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)在于：能夠?qū)崿F(xiàn)全沉浸式體驗(yàn)與多元化場(chǎng)景還原自由更換；構(gòu)建虛擬場(chǎng)景1:1的高仿真視覺(jué)效果；可實(shí)施多人精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)交互實(shí)訓(xùn)[3]。

“電影式動(dòng)畫”：動(dòng)作捕捉CG動(dòng)畫區(qū)

該場(chǎng)景通過(guò)利用分布在空間范圍的高速相機(jī)，發(fā)出的紅外線照射在演員身上所貼的反光球上，并反射回來(lái)，捕捉反射光來(lái)定位移量。然后把空間軌跡賦予動(dòng)畫模型，使模型具有真人的動(dòng)作效果。該場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)在于：表演者活動(dòng)范圍大，演員身上不用布線、裝電池，使用方便，采樣效率較高，精確度極高，區(qū)域可進(jìn)行動(dòng)作捕捉CG動(dòng)畫互動(dòng)拍攝。動(dòng)作捕捉是運(yùn)動(dòng)物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器（簡(jiǎn)稱Mocap）。其系統(tǒng)原理為可在運(yùn)動(dòng)物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，由Motion capture系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后得到三維空間坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)識(shí)別后，可以應(yīng)用在動(dòng)畫制作，步態(tài)分析，生物力學(xué)，人機(jī)工程等領(lǐng)域。通過(guò)光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的應(yīng)用，架設(shè)在空間上方的多個(gè)高速相機(jī)捕捉光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)，識(shí)別跟蹤物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)合專業(yè)人體骨骼軟件，可同步動(dòng)作數(shù)據(jù)入3D軟件如Autodesk動(dòng)畫軟件，或游戲、VR引擎[4]。

魔方MR虛擬預(yù)演拍攝區(qū)

該場(chǎng)景通過(guò)實(shí)時(shí)綠幕摳像技術(shù)將影視攝影機(jī)拍攝到的演員圖像摳出后合成到制作好的虛擬場(chǎng)景中，同時(shí)使用光學(xué)空間定位系統(tǒng)定位到攝影機(jī)移動(dòng)的三維空間位置，隨著攝像機(jī)機(jī)位的移動(dòng)，使導(dǎo)演可以提前實(shí)時(shí)預(yù)覽所要拍攝影片的運(yùn)鏡視覺(jué)效果[5]。導(dǎo)演可對(duì)鏡頭畫面構(gòu)成、鏡頭運(yùn)動(dòng)、合成效果等進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)度和監(jiān)看，從而方便創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)及時(shí)調(diào)整修改創(chuàng)意和畫面構(gòu)圖。系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)影視制作前期、后期銜接成本和周期長(zhǎng)的流程痛點(diǎn)，一站式的虛擬預(yù)演拍攝手段直接為劇組提供可視化的接近成片的效果。

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室

該場(chǎng)景是以沉浸式媒介構(gòu)成的可利用于教學(xué)實(shí)訓(xùn)的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)基地。由于傳統(tǒng)的教學(xué)場(chǎng)景教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解；教學(xué)形式枯燥，學(xué)生缺乏興趣；實(shí)訓(xùn)設(shè)備昂貴，物品損耗嚴(yán)重；實(shí)訓(xùn)操作危險(xiǎn)，操作不便反復(fù)。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的特點(diǎn)在于它可以360°旋轉(zhuǎn)縮放，立體直觀。引導(dǎo)學(xué)生眼耳手腦并用，印象深刻記憶。使實(shí)訓(xùn)更熟練，在一定程度上降低物品器材損耗?？赏黄破聊幌拗疲墙虒W(xué)內(nèi)容安全可逆。值得一提的是，數(shù)字化場(chǎng)景的構(gòu)建在技術(shù)上借助了孵化工作室強(qiáng)大的研發(fā)能力，在國(guó)內(nèi)率先應(yīng)用了可拼接式相機(jī)籠人物三維掃描系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)和院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了持續(xù)領(lǐng)先的技術(shù)支持。該系統(tǒng)以其穩(wěn)定性、精確度、靈活性以及完整的企業(yè)級(jí)服務(wù)，至今已完成多個(gè)商業(yè)及科研人物三維采集項(xiàng)目，并為院校實(shí)訓(xùn)、學(xué)科教學(xué)、科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，建立極具展示價(jià)值和科技含量的實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目提供了產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的范本。

綜上所述，數(shù)字化場(chǎng)景能夠完美地融合沉浸式媒介與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，使觀眾與交互者得到了更加逼真的視聽(tīng)效果以及更加有趣的交互體驗(yàn)。這是數(shù)字媒體藝術(shù)在媒介載體上的一次革命，在數(shù)字媒體藝術(shù)的設(shè)計(jì)與發(fā)展中，具有深遠(yuǎn)的意義。