三维动漫制作与虚拟现实技术相结合的探索研究

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　　摘 要：随着动漫行业的迅速发展，三维动漫逐渐成为动漫市场上的主流动漫产品。然而，这我国三维动漫制作技术还极不成熟，与国际动漫制作水平差距极大。虚拟现实技术的出现则为我国加速三维动漫产业的发展速度提供了很好的机遇。通过对角色动画、制作虚拟环境和制作后期特效等诸多环节加入虚拟现实技术，具体而言，对静态景物加入仿真模拟技术，对动人物运动捕捉系统，可以在更大程度上提升三维动漫制作的逼真度。此外，通过虚拟实验室的构建，实现人物与虚拟现实的有效交互则可以在很大程度上提升三维动漫制作的效率，从而在很大程度上改变，我国三维动漫制作耗时长、制作效率慢、制作效果差等问题。
　　关键词：三维动漫制作;虚拟现实;探究
　　随着动漫行业的迅速发展，三维动漫逐渐成为动漫市场上的主流动漫产品。然而，与传统的漫画处理技巧不同，三维动漫对处理技术的要求也非常之高，需要熟練的图形处理技巧和计算机处理技术。不仅如此，在图形处理和计算机处理技巧之上，还要求从业人员需要具有比较熟练的图像生成和处理技术。一般而言，三维动漫的制作主要分为三个方面，一是制作角色动画，二是制作虚拟环境，三是制作后期特效。通过这些技术，可以让观看动漫这以身临其境的感受，带给观影者更加生动形象的视觉感受。
　　目前，三维动漫的制作技术已经趋于完善，世界上动漫制作的先进国家无论在制作角色动画、制作虚拟环境还是在制作后期特效方面都具有非常雄厚的实力。由此，他们在动漫市场上的竞争优势也非常之大。与其相比我国的三维动漫制作技术还不是十分成熟，虽然，在今年也有一些比较优秀的动漫作品，但是观众的观影效果还是比较差的，这都与我国三维动漫制作技术的不成熟有很大关系。其根本原因来源于我国在三维动漫制作商的理念和技术陈旧有关。然而，我们需要注意的是，三维动漫制作本身成本花费较高，并且制作效率也非常低。因此，非常需要一种比较有效的方法进行制作。近年来，虚拟现实技术的出现，为三维动漫的制作提供了一条卓有成效的道路。在传统的三维动漫处理中，后期特效制作往往会耗费制作人员极大的时间。如果引入虚拟现实技术，那么就可以在很大程度上提高动漫逼真度和灵活性，同时也可以在很大程度上减少制作所耗费的时间。
　　1 三维动漫的制作
　　如上文所述，三维动漫的制作分为制作角色动画、制作虚拟环境和制作后期特效三个部分。如果将其再进行细分，前两个部分又可以称为三维动漫的前期制作，在此之后还要对动画进行再处理，我们称此为动漫制作的后期阶段，而制作后期特效则是三维动漫制作的后期阶段。
　　三维动漫制作的前期部分主要包括动漫角色和动漫场景的设计、动漫分镜头的设计等，前期制作既是三维动漫制作的首要环节，同时也是一个动漫制作的核心环节，对中后期动漫制作是否可以成功具有十分重要的影响。
　　中期制作主要包括图像渲染、图形建模等，这个阶段动漫制作主要是对前期制作的图像进行再处理，让前期比较粗糙的三维图像变得更加具有观赏性。优秀的图像和任务建模是影片吸引观众的首要因素。由此，这个阶段的三维制作对从业人员的美学功底要求十分高，此外由于对图像的每一个细节都有极其严苛的要求，这样就也对从业人员的图像处理技巧提出了较高要求。
　　后期制作主要是对前期和中期制作的图像进行调整和整合、通过整合使动漫的声音和画面更加协调，让观众产生更好的观影效果。
　　2 基于虚拟现实基础上的三维动漫制作技术
　　传统的三维动漫制作由于需要考虑到动作处理的各种细节，所以需要消耗大量人力和时间，动漫制作效率极为低下。此外，又由于三维动漫本身在建模时需要考虑的建模的细节性特征极为复杂，由此在传统的处理方式下，往往会出现画面效果不清晰，动作不符合实际情况等问题。然而，如果我们通过虚拟现实技术，则可以大大解决三维动漫制作所面临的以上问题。
　　2.1 三维建模系统
　　三维建模是动漫制作中的一个比较重要的过程，同时对从业人员也提出了较高的技术要求。为了让三维动漫虚拟人物和事物与现实生活能够产生密切联系，从业人员在数据建模的过程中，需要将虚拟与现实充分关联，共同作用。目前的建模方法主要是将行为建模、物理建模、景观外观建模等模型通相互结合，从而使得三维动漫中的各种模拟对象产生勾连，最终形成一种现实感觉。
　　其中，景观外观建模对建模技术的要求最高，他要求景观的各种模型与现实景物的外观基本相同，给观影者带来足够逼真的观影效果。不仅如此，为了产生更加逼真的模仿效果，建筑模型还要同时具有原物所具有的动力学特征，并进而结合虚实融合技术，设计出和真是景物相似的模型。
　　如果将仿真模拟技术加入当前的建模技术，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。运用这种技术需要我们在构建模型前，通过三维扫描仪获取真实景物的数据和物理信息，并由此存储和应用三维点集方式，由此应用到三维建模的模型中，使得建模具有更加逼真的效果。
　　2.2 运动捕捉系统
　　通过前期处理中，加入仿真模拟技术可以大大提升景观建模模型的逼真度。但是仅仅如此还不够，三维动画制作还需要进行合理的调节。就传统的制作方式而言，大多数从业者是通过手工调节的方式进行调节，这样的处理方法在很大程度上会延长动漫制作的时间。但是，通过仿真模拟技术捕捉现实动作，收集真实动作中的信息点并传递给建模系统，可以大大节省动漫制作的时间，并提升动漫的逼真度。
　　在建模过程中，建模系统可以对三维扫描仪获取的数据信息进行合理的利用，并由此形成和真实事物一样的画面，给人接近真实的感受，使动画具有更高的观赏性。此外，通过模拟仿真技术的动作捕捉系统还可以大大节省了动漫制作的时间，缩短了制作周期。
　　2.3 运动数据调节技术
　　在动漫制作的过程中，相较于景物模型的制作，人物动画的制作由于牵涉到更多的动态画面，因此显得更为繁杂，这样就需要运用更复杂的动力学和运动学原理。按照传统的动漫处理技术，在一些复杂的运动中，往往会出现人物动画处理不够真实，运动习姐不够清晰的问题。利用仿真模拟技术，可以通过在运动体内安装捕捉器的方法，将机械技术、光学技术、图形学技术、电子技术综合在一起，由此辅助运动捕捉系统对生物体进行全程的跟踪，使得系统得到生物体准确的运动信息。通过特定的计算机处理软件得出准确的动画制作数据。在数据形成后，动画动作只需要从业人员用数据驱动模型处理即可生成，此外还可以通过调整镜头，观察运动中物体的每一个细节。 　　由此，要使三维动画在逼真度上升一个层级，就必要以虚拟现实技术为主，结合运动捕捉系统，充分先捕捉到的数据信息，对三维动画进行调节。除此之外，还要通过运用编程语言对数据进行分析处理，并借助其他方法对数据进行修改，从而减少三维动画制作的时间，实现动力学的不同作用点之间的有效转化。
　　这样的制作过程还需要对人体的各种活动机制进行深入探索，明晰不同活动的活动机理，从而处理好不同运动系统之间的关系。需要注意的是，生物运动中不同肌肉和骨骼需要不同的技术进行调节，以便让调节运动信息的规范性得到提升。当使用各类调节技术时，要通过精细的分析，找到局部运动功能和整体运动功能之间的平衡点，从而实现不同运动相互影响的效果。
　　3 虚拟环境的构建
　　如上所述，三维动漫制作在虚拟现实技术下降能够在制作时间和画面逼真度上提升一个层次。但是要想使三维动漫制作有更大的进步，就需要进一步使用虚拟现实技术，使得动漫制作和虚拟现实在更高层次上进行结合。这就需要研究人员对三维动漫的虚拟环境进行建设。由此，就需要我们舍弃传统动漫实验室的建设概念，用更加先进的技术来建设规模更大的虚拟实验室。建设虚拟实验室的关键点就在于，以网络虚拟和三维动漫的结合为出发点，构建更加逼真的虚拟环境，从而给观众带来更加逼真的视觉效果。
　　在建设虚拟实验室的过程中，我们需要格外注意摄像头摆放的位置，合理的摆放位置可以让三维动漫制作的速度和效率大为提升。一般而言，摄像头需放在房顶的四个角落，系统的投影设备则要安装在房间的中央。此外，在房间的左右位置还要安装两台三维扫描仪，立体投射屏幕需靠墙安装，其他设备则需安装在屏幕的对面。由此就可以保证整个房间成为一个虚拟与现实进行交互的良好环境。
　　通过本次研究，我们可以了解到，运动捕捉的展示方式以及人机交互等技术的合理使用可以构建起曾侧清晰、真是并且和動漫人物相互交互的环境，同时，通过体验区提供亲身体验的机制更能够让制作者有效体验设计中不同变化对整体动漫效果的细微影响，进而从根本上解决传统动漫技术所不能解决的问题。
　　综上所述，笔者认为，信息技术的高速发展为三维动漫的制作创造出了一个更加有利的条件，能够在客观上大大加强三维动漫的制作速度，从而大大解决我国三维动漫制作进度慢、制作效果差的问题。虚拟现实技术和三维动漫的结合从本质上来说是艺术、技术和产业的结合，对于提升我国动漫业的发展具有极为重要的作用，对于加强我过动漫在国际市场的竞争力，具有十分重要的作用。
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　　作者简介：张幸（1988—），女，本科，湖北咸宁人，助教，专职教师，主要从事动漫设计、游戏设计专业教学工作，游戏设计专业负责人。
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