虛擬現實技術在三維動畫中的應用研究

摘 要：虛擬現實（Virtual Reality）作為近年來出現的高新技術，是結合多個領域的綜合集成技術，如今已在醫學研究、房產開發、文化傳播、工業仿真等多個方向有了深入的研究且得到廣泛應用。相對而言，娛樂方面涉及的方向卻較為單一，主要以虛擬現實游戲為主。從2016年起，出現了多個優秀VR動畫作品，如谷歌的VR動畫Pearl，這是現在三維動畫制作的一種全新的表現形式。本文研究的內容正是這種帶有交互內容的三維動畫，能夠在實現制作出極具沉浸感的VR場景的同時將交互功能融入其中，帶給體驗者全新的感受。

關鍵詞：虛擬現實;動畫;交互;體驗;技術

對于未來虛擬現實在娛樂方面的一些熱門發展方向，我們都會發散思維提出許多十分有建設性的設想：游戲、電影、通信、傳媒……然而絕大多數情況下，我們并不會想到動畫。畢竟從傳統影片意義上來說，動畫片一直是以平面的屏幕播放形式出現的，由此我們提出了一個研究方向，即如何將這種平面播放的影片VR化。由于VR環境下所實現的內容要求我們融入其中，成為影片發展中的一員，觀看VR影片不再僅僅只是作為一個旁觀者出現。我們在制作時需要加入許多交互功能，讓影片不僅具有觀賞性，更具有功能性。這將是一種全新的體驗，讓我們可以和動畫劇情互動。我們仍然是旁觀者，卻又不僅僅是旁觀者。

虛擬現實動畫就是用虛擬現實技術以動畫的形式表現出來，它是建立在虛擬現實及動畫技術的基礎上出現的。我們在了解什么是虛擬現實及動畫的意思后就能全面理解虛擬現實動畫的概念。在三維動畫制作領域，VR技術所帶來的最大革命性變化則是改變了作品的固有體驗方式。通過VR技術，制作者可以全方位地還原一個虛擬動畫世界，體驗者在感官上可以近乎真實的感觸走進這個虛擬世界，從而能夠多角度、多層次地體驗與欣賞該作品。“例如，有的觀眾會著重觀察動畫角色的細微表情，有的觀眾則對角色周圍的環境感興趣，這些各不相同的關注點將形成更為復雜的信息流。由于信息獲取的復雜性，VR技術會使傳統的動畫視聽語言不再發揮作用，而觀眾的關注內容也讓動畫創作者更加難以把握。換句話說，現在全世界行之有效的動畫創作方法論將失效。”VR技術和三維動畫相結合可實現在場景中制作多個觸發點，從而引導不同的劇情的發展方向。這種類型的動畫將限制一部分劇情的觸發，讓影片本身存在多種不同的結局。許多人希望可以制作出一部能夠高度重復播放的動畫，讓人們在一遍遍觀看同一部動畫的同時獲得不同的結局。與此同時，值得我們注意并規避的問題是，假如人們事先不知道這種動畫的制作方式，他們很可能也就不會去重復觀看。一些熱愛閱讀的人或許曾經讀過這樣一種特殊形式的小說，小說的劇情內容會通過引導讀者翻到不同的頁碼選擇接下來的故事發展走向。而VR動畫在原理上則與此相同，與之不同的是體驗者的選擇完全是下意識、不自覺的，體驗者只需沉浸在故事情節中，從而忘記了故事的發展其實是自己選擇的結果。

虛擬現實交互動畫與傳統動畫的不同之處很明顯。VR提供了一種體驗內容的新方式，但對于內容制作者來說，改變了他們對虛擬現實動畫內容的處理方式。雖然線性媒體往往會涉及鎖定鏡頭或拍攝角度，但虛擬現實體驗與現實世界的互動類似，有多個優勢點總是在變化。這意味著我們必須以新的方式開始思考虛擬現實動畫。虛擬現實和線性項目之間最大的區別是，制作者賦予自己制作的動畫新視角。這給了制作者很多相對于用戶關于運動的規模和速度的思考、反應。這種方法當然適用于室內規模（或更大的）虛擬現實體驗，因為用戶隨時都可以查看周圍的動畫，而且需要隨時查看動畫效果。與此同時，虛擬現實動畫的發展也會帶動其相關產業的發展，一部優秀、成熟的虛擬現實動畫的發布，會帶動周邊娛樂產業的發展。目前，虛擬現實內容有著很大的不同，從實驗片，到宣傳電影，再到產品捆綁、游戲和動畫短片。這意味著虛擬現實中有多種媒介，以及混合的動畫制作方法。在未來的VR行業發展中，動畫產品的制作與體驗者之間的體驗將不再是傳統的“發送—接收”這種單向的信息傳遞方式。體驗者不僅可以沉浸在虛擬的動畫環境中，還可以決定情節內容的發展。這種通過互動形式形成的體驗者身份的轉變很可能模糊動畫與游戲的界限，最終形成一個在虛擬與真實世界中區分開的中間性的帶有娛樂性質的體驗內容。由于用戶可以在虛擬現實中查看所有的角度，通常的攝影和編輯的線性敘事已經消失了。現在用戶才是攝像機操作員。因此，根據經驗和故事的不同，虛擬現實動畫的制作過程也需要明確和限制觀眾觀看的內容，這才是VR交互動畫的根本。例如，影片Herry是全球第一個VR動畫片，它不像其他的360°電影。在這部電影中，用戶需要根據劇情自行尋找方向改變故事的結局。開發人員表示，玩家將能夠重新播放每一集，在其中發現新的對話和動畫，或選擇哪一集，以及玩家希望看到的下一個內容，這感覺像是利用一個直觀的和有創造性的方式來延長游戲長度。

大多虛擬現實動畫領域的專家認為，當前的動畫工具和技術在虛擬現實世界中仍然有效，但也需要考慮新的因素，在虛擬現實中進行動畫制作時，需要考慮的是連續鏡頭，并引導玩家進行一次體驗。在虛擬現實中進行動畫制作需要考慮諸多事情，還有如何為虛擬現實做動畫？在大多數情況下，它涉及與線性項目相同的技術方法。其中一個主要的區別是，通過佩戴VR頭戴設備的必要性來評估動畫的過程。當然，動畫制作在虛擬現實中一般是利用頭盔（以及其他工具）。到目前為止，大多數制作都使用相同或相似的設備。制作者對于虛擬現實技術的挑戰之一是在沒有攝像頭的情況下連續拍攝。考慮如何連接到另一個動畫師的作品，這樣它才是無縫的。在此建議使用兩種方法。一是構成連接幀，兩個鏡頭之間的動畫無縫匹配構成一個，將其中一個角色隱藏。另一個是切換幀的對象。這是讓我們知道如何帶領觀眾在虛擬的世界里切換到下一個故事點。

我們制作VR短片的方法之一是明確鏡頭的開始與布局，因此觀眾在故事開始時能夠找到他們希望切換的地方。然后，在其余的部分我們會將觀眾的注意力通過人物的動作或使用道具轉移到規定位置。用虛擬現實（VR）講故事是動畫制作下一個大技術。真人體驗是當前發展的重點，動畫也將受益于這樣的消費定位。例如，電子游戲口袋妖怪Go成功地將增強現實（AR）放在了公眾的手中，以獲得樂趣和利潤。當然，虛擬現實將如何講故事仍然是未知的。但毫無疑問，它將產生一定的影響，雖然最終它將采取何種形式仍然是個謎。可以說，電子游戲將是第一個感受到好處的行業。沉浸式地講故事將是電子游戲內容的全新表現形式，而在這個領域的技術開發已經使得虛擬世界和現實世界之間的距離變得越來越小。在風格上，由于動畫是很短的，基本上傳統的二維動畫勢必要求我們按照動畫師選擇的角度觀看。虛擬世界的自由、漫游的性質給這種風格帶來了全新的挑戰。將2d設計轉換成3d效果確實是非常出效果的。很多類似的嘗試也都是令人滿意的，但是現在卻沒有一個能讓人信服的論證來證明3d在風格上優于最初的2d設計。從這個意義上說，三維還是占據了上風。動畫在很大程度上是憑借藝術家的技術與審美來創造和影響觀眾的情緒。將這種負擔轉移到更大的層次上，意味著動畫將不再是故事的內容，更多的是關于消費者的體驗。也許虛擬現實最大的問題是它如何影響消費者的認知和想象能力。如今，屏幕提供了一種物理障礙，填補了觀眾其他方面的空白。消除這個障礙則消除了填補空白和對未知進行推測的心理任務。

虛擬現實有打開市場的巨大潛力，虛擬現實可能意味著在具有這樣的交互性的設置之前，消費者從未有機會重復觀看或體驗過兩次同樣的電影或電視節目。虛擬現實本身并不是什么可怕的東西。對動畫的構思、制作和消費方式的徹底改變也正在進行中。真正普及交互動畫估計要在未來的10～15年。“在這個世界上存在兩種類型的人：那些了解并相信VR具有潛力的人，和從未嘗試過且不甚了解的人。”在虛擬現實動畫制作中的每一個步驟都允許出現新的形式因素，使我們能夠利用計算的力量創造出前所未有的新應用和體驗。虛擬現實是一種新的形式因素，它拓展了開發者和故事講述者的創造力。其實在短時間內任何現有的游戲開發者都可以開始為虛擬現實構建應用程序，而對于那些沒有游戲開發經歷或技術背景的人，在一段時間的學習后也是可以學會的。

對于虛擬現實技術，人們需要知道些什么？虛擬現實技術的開發與游戲并沒有太大區別。除了需要額外的硬件和軟件依賴之外，開發的基本工具并沒有太大的差別。也許從某種程度上來說，虛擬現實似乎脫離了故事本身，成了一種故事體驗。它不像普通動畫那樣在媒體宣傳上有那么多的方式。它可以是卡通的或者是寫實的，但是必須有一些東西來決定它是如何發展的。虛擬現實和人工智能的可怕之處在于，在我們意識到這一點之前，我們可能已經跨越了從基本人工智能到先進的自我意識的界限。與此同時，定格動畫也在虛擬現實中聯系緊密，定格動畫一直貫穿虛擬現實領域。在這個新的虛擬現實世界中，藝術家可以簡單地將動畫模型放入虛擬環境中。通過實時渲染模型并在環境中捕捉每個圖像，引擎可以還原所有圖形的幾何細節和表面屬性。讓真實的人進入虛擬現實的創造者制作的項目中觀看，這與用戶緊密相關的是，假如動畫中有動作和手勢指令顯示制作人員制作的模型在“近距離VR”中可以互動和體驗。動畫也就可以由用戶的交互動作來終止。這就需要我們認識到，VR從來不是一個孤立的方向，而是一門跨學科的專業。想要做一部成熟的VR動畫則需要結合多個專業的內容。并且現代社會在互聯網的大環境中更需要鼓勵多個學科相互交融，碰撞出更有新意、更獨特，更能適應社會發展的新門類。這是當前社會的需要，也是VR能夠發展的必備環境與條件。其帶來的好處是，這些合作將帶來新的見解和創造力。就如同在VR技術中占據最大應用比例的兩個方向——藝術與技術。客觀地講，這兩個方面在這個領域中同樣重要，也使得原本關系并不密切的藝術家與工程師這兩個職業在某種條件下合二為一。多個學科的交融會促成許多新興職業。首先，我們可以在虛擬現實的學科環境中了解我們的合作者在哪里，以及他們關注的內容;其次，擁有技術、工具。虛擬現實技術的合作也將有助于激發創意和團隊有效合作。

現今，虛擬現實在游戲領域應用較廣，VR游戲獨有的沉浸感遠勝電腦端、手機端游戲。理論上，從畫面效果來講，VR動畫制作畫面效果與VR游戲是十分相似的，甚至遠遠高于VR游戲，因此我們完全可以預想到觀看VR動畫時所體驗到的新奇與震撼。VR動畫在沉浸感與畫面效果上已不必多加闡述，更重要的是在VR動畫獨特的觀看模式下，制作者在情節內容上可以嘗試與傳統動畫區分開來，加入交互設計方面的內容。動畫的制作有諸多形式，在虛擬現實技術的影響力不斷延展的今天，動畫確實應該在觀看方式上嘗試脫離傳統的屏幕，在內容上與交互功能相結合，希望能夠呈現越來越多有創造性且適用于虛擬現實環境的三維動畫，我們也一直期待真正的交互式動畫的誕生。

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作者簡介：宋柏峰（1971—），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，產品設計專業，講師，研究方向：虛擬現實。