【牧客学说】浅探VR技术在三维动画设计中的实际应用

【牧客学说】浅探VR技术在三维动画设计中的实际应用

2023-02-28 00:00:00   点击：4292

【牧客学说】浅探VR技术在三维动画设计中的实际应用

摘要：VR 即Virtual Reality，意为虚拟现实。该技术是近几年被广泛应用在现代信息科学与三维影视动画等诸多领域的一种数字集成技术，能够为受众提供身临其境地沉浸式交互感知体验，有效扩展三维动画设计的艺术传达方式。本文拟研讨一下VR技术在三维动画设计中的实际应用。

关键词：VR技术；三维动画；沉浸体验；融合交互

当前三维动画设计领域生产效率较低，急需突破固有技术瓶颈来降低动画设计投入成本，而作为新一代信息技术主流发展方向的VR技术被寄予厚望，其为传统三维动画设计行业带来了新的内驱动力。VR技术可以利用其先进的仿真构想、沉浸交互特点和三维动画技术相互融合起来，另外再结合人工智能、数字媒体技术及计算机综合技术等，将给人们呈现更加逼真的三维视觉空间场景。

一、VR技术概述及特征

VR技术，时常也被称为灵境技术。该技术兴起于 20 世纪末，现已成为高度综合性信息交互技术前沿领域研究的主要方向。VR 技术综合集成了现代多传感器技术、人工智能技术、云计算信息技术、数字图形图像技术、生物感知技术及仿真技术等。在这些高等级综合技术建立的仿真系统中可以包以含具有视觉、听觉、触觉及嗅觉等多维度的临场空间感知元素，对三维世界的感知力又赋予了一种新的空间层次感，让真实世界中的时间及空间特性进一步发展延伸，以一种场景重构的虚拟手段来为受众模拟出全景 3D 立体结构的虚拟世界。

鉴于此，VR技术具有沉浸性、交互性、构想性等基本特征。首先，所谓沉浸性体验就是受众能够作为主要角色沉浸到虚拟的场景环境当中，通过仿真环境的视听传达效果以及计算机模拟运算重构的三维图像来完成。其次，交互性是用户通过一些特殊的硬件配套传感设备对VR技术重构的三维立体空间进行交互，包括用户在虚拟环境中对感知物体的实时操纵以及身临其境的信息反馈传递更加自由。最后，构想性是体验者在利用多种传输设备进入到虚拟环境后，对场景当中感知到的画面信息进行思考认知及输出反馈的过程，对于当前真实的生活环境或幻想场景都可以通过VR技术进行模拟重现。总之，通过以上VR技术的 3 个基本特征可以使得体验者在虚拟环境中做到沉浸其中、交互自由、构想未来。

二、三维动画技术与 VR 技术融合的可行性

三维动画技术也被称为 3D 动画技术，近年来三维动画技术兼具了动画人物建模、材质设计调整、场景环境搭建等高级功能。其能够应用多种类型的视觉传达手法把更加复杂的空间场景、逻辑思维、人物表现等外在形式重构模拟出来，并在三维软件平台进行方案的实现。

三维动画技术经过了 3 次关键性发展阶段。

第一，三维动画技术前期数据采集预处理阶段。这是三维动画制作流程中非常重要的一步，需要对模拟重构的场景及人物进行精准的数据采样，完成模型的初步设计。

第二，三维动画技术中期建模重构阶段。该步骤需要对设计好的场景及模型进行标准化制作，尤其对人物模型复杂的表情控制等需要进行多次模型修改，利用 3DMax 或 Maya 等三维动画图形处理软件进行 2D 到 3D 动画图像模型的转换处理。将制作好的模型赋予相应的材质贴图，并将模型设置关键帧动画操作转变为动态三维模型，对最后的三维动态模型进行成图渲染操作，让体验者进入到一种多维度、多视角、动态化的感官场景当中。

第三，三维动画技术后期修饰处理阶段。该步骤需要对模型及环境场景进一步修饰加工，调整三维动画模型及关键帧的匹配度，通过图形图像后期处理软件对三维动态模型及场景进行深加工，最终形成流畅的动画。

目前，VR技术所能适用范围越来越广，尤其是在三维空间的虚拟仿真建模方向有重要的技术突破，可以通过三维一体化模型重构和虚拟场景创造来融合 VR 技术与三维动画技术。此外，借助数字媒体技术、生物仿真技术、多元传感器技术以及高等计算机图形处理技术等构造出身临其境的虚拟空间场景。VR技术通过计算机三维建模等手段来实现真实世界范围之外的复杂空间场景，例如对某些虚拟环境、极端天气、幻想人物以及模拟交互等情况，通过外在的传输设备将体验者带入到一种超感官世界空间，从而让用户体验到一种别具一格的新奇创造力，激发他们对这种空间场景的无限遐想，从不同的维度去体验动画的内涵文艺感。在三维动画技术下一阶段发展中，VR技术必然会为三维动画制作技术带来新的创新突破。因此，VR技术与三维动画技术的融合也会不断激励着研发者向着更深入的技术结合产物迈进，继而突破过时的三维动画制作技术，通过虚拟场景重现让三维动画更有真实性。

三、VR技术与三维动画技术的关联性

VR技术的根本优势是体验者可以利用虚拟现实技术与三维动画场景实现沉浸式交互，两者的关联性可以在很多方面表达出来。

1， VR技术与三维动画技术的差异。

总体来说，VR技术与三维动画技术最明显的差异就是体验者的临境交互感。从三维动画技术的的艺术表现手法来分析，其所呈现给受众的是一种主观创造模型来进行渲染图的连续输出，将一些创造者的思想融合在这些模型艺术之中来传递媒介的表达思想，但是体验者只能作为一个信息接受的被动体，目之所及的感受就是三维动画技术的动态图片信息链，缺乏一种实时的信息反馈和交流。然而，对于VR技术所表达的意境就是体验者自身传递出来的一种高等思维信号，通过对空间场景的不断感知表达反馈各种时间维度及空间维度的虚拟动态数据，再让传输外置设备将此信号传递给虚拟系统计算机进行场景重构，并不断给体验者重新提供自身所期待感知到的各种视听传达场景画面。其通过一种沉浸感十足的场景设计来加速人们的信息理解力，以此不断地重新构建一系列体验者思维意识空间，并给予体验过程一种全新的听觉、视觉、触觉甚至是嗅觉和味觉的全景增强途径。这种信息交互传输的过程是一种让受众亲临其中和表达其外的虚拟信息传导方式，可以让受众进入新的虚拟环境来感知重构现实，同时以一种超越三维动画技术的模式让体验者畅游在虚拟环境当中。

2， VR技术与三维动画技术的互补。

一般，VR技术实现是基于三维动画模型基本方案来进一步发展实现的，三维动画的实质就是图形图像连续放映产生的一种立体视觉感，体验者可以将头脑当中的想象力转化成三维动画模型，通过三维建模软件平台来实现模型的创造和视觉优化。VR技术其实是在三维动画技术的基础上逐步延伸发展起来的，其先进的场景重构能力最初还是需要三维模型来搭建，最终实现虚拟现实空间场景的先决条件就是三维图像的自适应变换能力，体验者可以通过三维动画技术的升级来进行虚拟现实场景交互反馈。因此，VR技术与三维动画技术是出自于一种思想设计流派，在三维动画技术的发展飞跃之后就是虚拟现实技术。只是三维动画技术的交互性停留在体验者的被动信息接受，VR技术的交互性就可以根据体验者自己的行为逻辑让系统进行辅助配合及场景深化，将计算机数据模拟出的空间场景进行艺术性传达，三维动画技术是虚拟现实技术数据的构建基石。

四、 VR技术在三维动画技术中的应用。

1，虚拟环境数据集成。

VR技术的未来发展方向肯定会凸显在虚拟视觉环境方面，三维建模数据平台如何能构建虚幻场景，可以让体验者更身临其境的感知其中，这就需要加强虚拟环境数据集成技术。在三维动画技术创作模型研究初期，人们只是关注于三维动画可视性的传播效率，对于模型存在运动的场景数据并未进行过多关注，这引起了后期三维动画技术的发展方向一连串反应，降低了计算机对于三维数据的有效判别，导致最终呈现的三维动画场景缺少稳定的环境数据。然而，在VR技术提出的数据重叠性修改标准和计算机环境数据正确引用效率不断提升后，三维数据在环境虚拟建模后最大限度地表达出场景的完整性，进一步提高了视觉及听觉等环境数据质量，各种视觉传达信息能够高标准的进行数据传播，让虚拟环境的表现力更真实以及体验者身临其境的去感知空间环境带给其的心灵震撼。

2，三维模型场景建设

三维动画基本制作的第一步就是三维场景建模，三维模型场景就是开启动画制作的金钥匙。作为模型设计师就要确定三维场景的各种建模数据资料，对于一些空间面积较小的室内场景建模来说还较为容易获取基本的测量数据，对于开展面积较大空间无限的虚拟场景就不能很好地获得较为真实可靠的场景数据。此时，需要根据前期模拟的空间场景数据样本进行虚拟化信息数据收集，借助强大的计算机数据模型处理能力来重构场景模型，通过这种虚拟化的场景模拟方法最高效率的完成了此项空间场景建模工作。这种通过虚拟现实手法将场景信息放大输出并高效完成三维模型场景重构，并通过虚拟现实辅助设备来提高场景模型数据的准确性，打造出更加逼真的虚拟世界。

3，三维关键信息采集。

目前，将VR技术一些数据采集优势功能带入到三维动画创造工作中，可以根据设计者的需求来分门别类的采集三维动画各种关键动作。例如，在模拟高速运动的汽车模型需要掌握其各项核心零部件的运动状态，这就需要通过虚拟现实技术来进行数据专项跟踪捕捉，来准确地采集到汽车核心运动数据，通过传感设备将这些模拟数据进行收集存储分析。最后根据这些三维关键数据推测获得真实物体的传感数据，在后期的模型数据监测中开展更为科学的数据调整操作。借助虚拟的三维模型来采集所需要的关键数据，根据三维模型动画跟踪进行数据采样并进行反复的数据实验，以此完成现实世界中较难收集到的关键性数据信息。

五、 结语。

综上所述，三维动画技术和VR技术的不断融合互补，能够为两个技术领域带来新的突破，也使得这种虚拟化三维动画系统能发挥出最好的引导力。对VR技术与三维动画技术相互融合，使三维动画的传达表现方式更具多元化。通过VR技术的技术支撑，三维动画所能带给体验者更为真实的文艺思想共鸣。因此，VR技术与三维动画技术的融合是必然趋势，能够为未来两者的技术发展带来更多的契机。

【本稿由牧客影视总动画师JoyHu（胡乔伊）提供，著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载与引用请注明出处。】

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