三維動漫制作相關(guān)技術(shù)研究

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摘要:相對歐美、日本等國家而言，我國的動漫制作在比較晚的時期才開始起步，但很快取得了較大的發(fā)展。尤其是在制作三維動畫的領域，我國得到了非常突出的成果。動漫制作的發(fā)展離不開網(wǎng)絡信息技術(shù)的支持，豐富的素材資料都來源于先進的現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。目前，研究人員將多種技術(shù)如動漫制作、三維建模、VR技術(shù)等都結(jié)合在一起，以達到虛擬環(huán)境與三維動漫交互的目的。這有利于發(fā)展新的動漫風格，并改善傳統(tǒng)三維動漫制作中的缺陷，使得動漫制作更富有靈活性。本文仔細分析了我國三維動漫制作的現(xiàn)狀，將其與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合在一起進行探討，旨在為相關(guān)研究帶來幫助。

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實;三維動漫制作;相關(guān)技術(shù);虛擬環(huán)境

0前言

作為一種比較復雜的電腦操作技術(shù)，三維動漫的制作離不開熟練的圖形處理技巧和計算機技術(shù)［1］。不僅如此，還要善于運用各種圖像生成及處理技術(shù)，這無疑對工作人員提出了非常高的要求。制作三維動漫由以下三方面的內(nèi)容共同組成，分別是:制作角色動畫、制作虛擬環(huán)境、制作后期特效［2］。這項技術(shù)之所以是先進的，是因為它表現(xiàn)出了非常接近現(xiàn)實的場景環(huán)境，給予觀看者生動形象的視覺享受。目前，國際上的三維動漫制作技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的趨向成熟。然而，在我國這項技術(shù)并未得到充分的應用，即便是在近些年制作了一些與此相關(guān)的動畫影片，但實質(zhì)上沒有被廣大人民所接受［3］。我國缺少優(yōu)秀的制作三維動漫的技術(shù)人才，具體的制作理念和制作技術(shù)還比較陳舊，因此需要大力培養(yǎng)這方面的人才。我國人口基數(shù)大，動漫、游戲等領域有比較廣闊的發(fā)展空間，一定程度上促進了三維動漫技術(shù)的發(fā)展。動漫教學的一大重點就是制作三維動漫，但是制作動漫需要花費比較高的成本，且效率非常低，經(jīng)常達不到規(guī)定的要求。在這樣的背景下，在虛擬現(xiàn)實的基礎上發(fā)展三維動漫制作技術(shù)，無疑是一種有效的方法。就傳統(tǒng)動漫制作來看，前期創(chuàng)意與后期特效的制作耗費了技術(shù)人員大量時間，而這種新型制作方法擁有更高的逼真度和靈活性，應當對其深入研究。

1三維動漫制作

三維動漫制作分為前期、中期、后期三個部分。前期制作主要包括設計各種角色和場景模型、三維動漫的分鏡頭稿本等，是整個制作過程的首要環(huán)節(jié)［4］。前期制作的內(nèi)容體現(xiàn)了一個完整動漫影片的核心內(nèi)容，是非常重要的。中期制作是對制作的前期內(nèi)容再次處理，將其變得更具有觀賞性。它主要包括渲染、建模等，中期制作要求技術(shù)人員有深厚的美學功底，并精通多種計算機操作和圖像處理技術(shù)，對技術(shù)人員的綜合素質(zhì)提出了較高的要求［5］。只有優(yōu)秀的人物建模被構(gòu)思出來，影片的觀賞性和完整性才能得到保證。后期制作是對前期制作和中期制作的成果進行調(diào)整和整合，使得三維動漫的聲音和畫面更加和諧，從而讓所制作的影片達到更好的效果［6］。

2基于虛擬現(xiàn)實的三維動漫制作相關(guān)技術(shù)

2.1三維建模系統(tǒng)

建模在動漫制作中是一個不可或缺的重要過程。在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型時，需要將虛擬與現(xiàn)實充分關(guān)聯(lián)，使得現(xiàn)實生活與虛擬對象緊密聯(lián)系，共同作用［7］。目前，通用的建模方法是將多種建模結(jié)合在一起，主要包括行為建模、物理建模、景物外觀建模等。其中，景物建模顧名思義就是將生活中的景物外觀作為模擬對象，并借助一些具體信息來建設一個完好的模型［8］。景物外觀建模要求做出的各種模型必須與現(xiàn)實景物有基本相同的外觀，即達到足夠逼真的效果。不僅如此，建造好的模型也要具有物體原有的變形過程和動力學特征，并結(jié)合虛實融合技術(shù)，設計出和真實景物相同的模型［9］。將計算機技術(shù)運用到仿真模擬之中，可以達到更高的建模效率和更快的建模速度，且逼真度和靈活性也有所提升。在構(gòu)建模型之前，通過使用三維掃描儀來獲取與真實景物一致的數(shù)據(jù)信息，存儲和應用三維信息可以借助三維點集方式，從而讓建模達到更逼真的效果［10］。

2.2運動捕捉系統(tǒng)

計算機動畫制作好后還需要進行合理的調(diào)節(jié)。然而，手工調(diào)節(jié)十分費時費力，并且對相關(guān)人才的要求也極高，這就可能造成延長制作周期的嚴重后果［11］。因此，捕捉顯示動作，收集真實動作信息并傳遞給建模系統(tǒng)十分重要。在建模中，系統(tǒng)能夠動作信息合理利用，形成栩栩如生的動作畫面，給人接近真實的視覺享受，使得動漫作品更加值得觀賞。這些全都要依靠動作捕捉系統(tǒng)來實現(xiàn)，這個系統(tǒng)不但能夠幫助人們節(jié)省成本投入，縮短制作周期，而且能夠讓動畫所呈現(xiàn)的效果更加真實［12］。

2.3運動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)

制作動漫時，人體動畫的制作過程比較復雜，需要運用動力學和運動學控制原理［13］。需要注意的是，由于受到運動難度的約束，生成的圖像不夠真實，運動細節(jié)也不明晰，人體動畫往往達不到理想的效果［14］。因此，需要充分運用好運動捕捉技術(shù)，并將其他領域的技術(shù)如機械、光學、圖形學、電子技術(shù)等協(xié)調(diào)結(jié)合在一起，并在運動體內(nèi)部設置跟蹤器，輔助使用捕捉系統(tǒng)使跟蹤器發(fā)揮作用，得到準確的位置信息［15］。此外，原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過特定的計算機處理軟件，才能得出用戶所需要的確切的動畫制作數(shù)據(jù)。計算機數(shù)據(jù)被準確識別后，動作只需要相關(guān)技術(shù)人員使用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型即可生成，還可以調(diào)整鏡頭，控制運動中的物體［16］。因此，如果要使得制作的三維動漫的逼真效果上升到新的高度，就需要將多種技術(shù)結(jié)合在一起，并充分運用運動捕捉系統(tǒng)，充分考慮捕捉到的數(shù)據(jù)特點，應用調(diào)節(jié)技術(shù)來對制作的三維動漫進行調(diào)節(jié)。此外，還要注意編程語言的運用，借此來對數(shù)據(jù)進行分析處理，使用一定的方法來修改數(shù)據(jù)，壓縮制作三維動畫的時間，并實現(xiàn)不同動力學間的轉(zhuǎn)換。需要對人體的調(diào)節(jié)機制進行深入研究，協(xié)調(diào)好不同動力學間的關(guān)系。不同的骨骼需要用到不同的調(diào)節(jié)技術(shù)，以便讓調(diào)節(jié)運動信息的規(guī)范性得到提升。在使用不同的調(diào)節(jié)技術(shù)時，要結(jié)合多種技術(shù)，找到復雜的功能與整體功能強化之間的平衡點，實現(xiàn)互相影響和作用的效果。

3三維動漫制作虛擬環(huán)境的構(gòu)建

三維動漫制作在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下能夠取得更好的發(fā)展，如果研究人員能夠合理運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建設好三維動漫的虛擬環(huán)境，必將使制作出的三維動漫影片更加逼真和靈活［17］。高校在開展動漫教學時，需要兼顧教學和科研兩方面的內(nèi)容，既要重視動漫制作的教學工作，讓學生能夠制作出一些動漫作品，保證能達到良好的教學效果。同時也要在此基礎上進行技術(shù)的研究與突破。結(jié)合教學開展情況來建設動漫虛擬實驗室，可以很好地達到以上兩個目的，使得教學效果達到更高的水平。從目前社會的發(fā)展趨勢來看，舍棄傳統(tǒng)實驗室的陳舊觀念，運用先進技術(shù)來建設較大規(guī)模的虛擬實驗室是十分重要的。以網(wǎng)絡虛擬實驗和三維動漫為根本出發(fā)點，突出三維動漫的虛擬現(xiàn)實，構(gòu)建生動的虛擬環(huán)境，從而提供給學生良好的學習環(huán)境和氛圍，讓學生能夠切身體會到動漫與虛擬實驗的區(qū)別。此外，不能忽視專業(yè)教學實驗的重要性運動捕捉系統(tǒng)中各個攝像頭的放置位置非常重要，放置合理便能夠使得三維動漫制作速度變得更快。一般情況下攝像頭放置在房間頂部的四個角位置。系統(tǒng)的投影設備則安裝在房間頂部的中央。房間的左右位置擺放三維掃描儀，立體投射屏幕則靠墻安置，其他設備設置在屏幕對面。這樣就保證了房間成為一個虛擬交互的良好環(huán)境。本研究通過分析系統(tǒng)的設計理念，將各種計算機技術(shù)、人機交互技術(shù)結(jié)合在一起，建立了逼真而層次分明的虛擬環(huán)境，能實現(xiàn)和動漫角色的互動體驗。同時，體驗區(qū)可以給用戶實踐的機會，這一定程度上可以幫助用戶對自己動漫知識的掌握情況進行檢驗，有利于普及動漫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

4結(jié)語

當代信息技術(shù)取得了非常大的發(fā)展進步，為發(fā)展三維動漫技術(shù)創(chuàng)造了極好的氛圍，也加快了國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展速度。站在客觀的角度分析，三維動漫這項產(chǎn)業(yè)將技術(shù)和藝術(shù)完美結(jié)合，既符合人們對高科技的需要，也有利于我國經(jīng)濟的發(fā)展。因此，發(fā)展我國的動漫產(chǎn)業(yè)，需要大力發(fā)展三維動漫，加強我國的動漫產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭力。

參考文獻

［1］盛潔．混合式教學模式在動畫專業(yè)教學中的應用研究［J］．湖北函授大學學報，2017，(2):133－134．

［2］岳園．動畫媒介多元化表現(xiàn)形式創(chuàng)新應用研究［D］．東北師范大學，2017．

［3］楊盼盼．中國動畫視覺語言的傳承與創(chuàng)新研究［D］．東北電力大學，2017．

作者：楊小藝 單位：陜西國際商貿(mào)學院