淺析三維動畫技法在AR實用型APP中的應用

曾雪瑤　王毅萍　徐正和

[摘要]本文以三維動畫技法在AR實用型APP中的運用為切入點，以筆者制作的AK實用型APP《憶光相冊》為例，介紹三維動畫技法在AR，實用型APP中的運用。首先介紹了其創作構思，其次詳細介紹三維動畫技法在《憶光AR相冊》中的主題制作，陳述了動畫技法、生活實用型手機軟件和現實增強技術的定義，然后從整個作品全過程的制作實踐進行總結學習，給生活實用型應用軟件的創作提供了良好的借鑒方案。

[關鍵詞]三維動畫 現實增強 手機軟件

[基金項目]湖北省教育廳2016年大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：201610500034

目前增強現實AR技術正處于發展中的狀態，通過融入高端科技技術的創新是各個領域提高核心競爭力的有效方式之一。能夠適用于各個領域也是AR技術的一大特色，AR技術將帶來更多的創新和商業機會，能夠迅速調動使用者的熱情，中國AR技術的潛能巨大。

一、AR實用型APP

AR技術是一種通過電腦合成制作的虛擬元素。它是一種新興技術，通過計算機來處理人們看到的真實場景和物體。AR技術將現實和虛擬無縫銜接，為人類帶來新的交互體驗感受。在科技飛速發展的今天，移動智能手機已變成人們生活中的必備品。實用型APP則為移動智能手機創造平臺為人們提供服務，便捷人們的生活。

AR技術在實用型APP的運用中，破除傳統的APP在其使用范圍、體驗感受等方面的局限，開啟了更廣闊更便利的交互體驗空間，在硬件技術和軟件技術的飛速發展和充分融合下，在各個行業開辟出一片新天地。尤其是在實用型APP，能夠更加優化人們的體驗感受。

二、三維動畫技法

1.動畫原理

人們看到的動畫，實質是在看到物件消失以后，視覺對物件影象的暫留，被稱為“視覺殘留”。早期的動畫是逐格繪制、拍攝，并通過每秒24格的速度播放，制作出動畫。現今，三維技術的發展，通過早期動畫的制作形式對三維模型進行調試。以及對動畫規律的基本概念的學習運用所制作出的三維動畫，成為了新型的動畫制作方式。

2.三維動畫技法的基本要素

時間，是一個角色或物體在表演一套動作時所需要消耗的時間長度。在設計一個角色或物體的動作之前，需要先設計構思其表演的內容，并計算其表演所需的時間，設計其在時間軸上每一個關鍵動作的關鍵點。在動畫制作中，動作設計人員在表演設計的過程中，一邊模擬動作一邊通過秒表計時。對時間的把握是動畫制作中的一個重點，它涉及到整個動畫的時間長度，考慮到制作成本的費用問題，每個鏡頭的時間都要計算清楚，避免造成成本資源的浪費。

距離，是一個角色或物體在鏡頭景深中進行表演時所需的活動范圍和位置。可以理解為一個動作的從起始到終止之間的幅度。在設計一段角色或物體的表演的時候，要比以往的現實中看到的動作更加夸張，以此獲得更加飽滿的視覺效果。

力度，是一個角色或物體在同樣的時間和同樣的距離中，通過間距（也就是空間）的不同，產生的在視覺效果上，給人不同的力度感受，更容易展示出逼真現實的視覺效果。

三、三維動畫技法在APP中的運用

通過三維動畫技法與APP軟件的結合。制作出不同于早期形式的APP的單一體驗。通過交互設計，讓用戶能夠得到更好的互動效果。對時間長度進行把控，創造出更加順滑的交互體驗，以便創造更快更流暢的體驗節奏。對空間進行模擬設計，模擬出一個真實的三維空間，使這個三維空間給用戶帶來更多真實的感受，將虛擬的三維動畫與現實的世界的空間相結合。通過對時間和空間的運用，把握出速度、力度、節奏這些基礎技法，完善APP的交互功能。

1.人物造型設計

在造型設計上。同樣的人物造型可以用不同的風格進行繪制，目前商業上較為廣泛使用的有偏歐美風格和偏日韓風格的兩大類。兩者的主要區別在于：偏歐美風格的原畫，大多從繪制角色的明暗關系入手，通過物件之間質感的差異和固有色的顏色差異，將不同材質的物體區分開；偏日韓風格的原畫，大多從繪制角色的線框人手，通過勾線區分不同的物件等元素。并用色塊填充的方式對勾線區域內的元素進行上色，更多的以塊狀區域來區分亮面暗面，根據要求的不同，作畫的細致程度也會有一定的區分。

在《憶光AR相冊》的制作中，將以偏日韓類的風格進行繪制制作，如圖1中，以線稿形勢繪制人物造型的正面視圖和正側視圖以及人物的半側效果圖。人物的結構比例如圖2中，在2到2.5頭身的比例基礎上進行服裝造型的設計。

由于三維模型的造型是按照相冊視頻中人物的形象設計，在發型、服飾的造型款式上，無法像游戲原畫一樣將造型剪影設計得非常夸張。盡量按照現實的人物服飾進行簡化設計。在造型上的簡化程度會對后期的建模制作、蒙皮綁定、動作制作都有相對的影響，前期的原畫設計將關系到后期的所有制作。

2.三維建模制作

前期的設計階段已經將建模的各種注意事項考慮在內，所以建模和原畫之間的銜接比較穩定，并不存在無法理解無法制作的情況。在建模的過程中，有一個需要注意的部分就是手部模型的簡化制作。（圖3、圖4）

原畫造型在繪制的過程中會將手部的指頭繪制出來，人的手結構較為復雜，正常比例的人物建模，手部的布線如圖3中所視，塊面結構很多。考慮到《憶光AR相冊》是手機客戶端，過多的模型面數會對內存數據產生直接影響，加之，本作品中的模型是以卡通Q版造型的風格制作，所以在手部的結構上，按照圖4的方式進行制作、布線。將除開大拇指的另外四個手指合并成一個整體。通過此類方式進行簡化，并不會影響到后期的人物動作設計，也不會造成視覺審美上的破壞，同時還降低了對數據內存的占用。

3.蒙皮綁定與動作

蒙皮綁定中，最主要的部分是把模型上的權重分布清楚。其中容易出現問題的地方主要分布在腋下和手指之間。由于模型的轉角處距離非常狹窄，容易出現權重均勻混合的情況，需要用筆刷把權重分開。手指的部分，在建模的時候就已經經過簡化，在刷權重的過程中，可以省下簡化的部分，只需注意大拇指和另外四只手指之間的權重拉扯問題。

蒙皮過程中，如果人物的服飾過于復雜，在劃分權重的過程中，會產生更多的拉扯，該問題在前期的設計中就經過充分的考慮。所以在原畫設計中就將人物的服飾設計成便于建模，便于后期制作的款式。

人物的動作設計。根據卡通造型的年齡、性格等因素進行設計，并加入相冊中的主題分類：親情、愛情、友情。通過不同的動作設計，表達不同的情感。

四、問題和困難

在AR實用型APP的設計和制作中。時常遇到各種問題和困難，整個制作中存在著很多技術上的問題，尤其是在三維動畫和APP軟件的整合部分遇到很多困難。三維動畫技法的學習和運用也有待提高。

跨專業合作最大的問題就是大家互相都不了解對方的專業，在三維動畫制作、編程制作、平面設計等方面都有遇到各種不同的問題。其中最大的問題就是如何將三維動畫部分，平面設計部分運用到編程制作中，負責程序的成員并不了解三維動畫和平面設計，導出文件的標準需要經過成員之間不斷的嘗試和探討才能獲得準確的結果：在文件導出方面，程序編寫過程中常出現文件或程序命令丟失等現象，出錯的愿意是模型導出設置問題還是編程中的設置問題，也需要團隊成員相互嘗試。

在這次合作中是應該由負責編程的成員向設計方的成員提供文件導出參數標準還是由設計方的成員自己規定標準，在沒有合作經驗的情況下，團隊成員只能通過相互磨合的形式不斷導出進行嘗試。

在獨立的制作環節，時常遇到的各種問題，大多時候都無法得到幫助，無法得到準確性的有針對性的解決方法，需要耗費大量的時間不斷反復實驗，更多的時候需要制作者本身有較強的學習能力和對學習制作的熱心、愛好，學習過程中產生的問題，很多都是針對性的。身為一個學生，缺乏的不單是軟件上的應用、操作技能，而是在遇到各種不同的問題的時候，利用現有的技能分析問題中所存在的成分。

隨著人們對產品要求的提高，實用型APP對人性化等細節性服務日趨重視，對現今的各種軟件的服務性功能性要求也日益增加。人們生活日益忙碌、壓力日益陡增的時代，需要有更好的產品在人們休息的間隙中讓他們回憶起身邊的美好。AR實用型APP《憶光AR相冊》營運而生，在新興技術不斷涌人的過程中，需要研究者能夠更加靈活根據市場需求應變，創作出有影響力的作品。