淺析虛擬現實繪畫軟件技術的應用與發展

毛 達

（中南財經政法大學 中韓新媒體學院，湖北 武漢 430070）

一、虛擬現實繪畫軟件的發展歷程

1.VR頭戴式顯示器的發展

VR頭戴式顯示器又稱虛擬現實頭盔。早在上世紀90年代，軍事、航天等領域已經開發出了類似的體感設備。但由于造價昂貴、國防科技保密等問題，VR技術并未對大眾消費者開放。

2011年，以帕爾默·拉基（Palmer Luckey）為首的大學生創業團成立了Oculus VR公司,并創意性的發布了Oculus Rift頭盔作為VR這一高新技術的專用載體。［2］隨著VR頭盔的走紅，2014年7月，Oculus公司被社交巨頭Facebook公司以20億美元的價格收購。［3］2017年5月，Oculus Rift頭盔正式發售，這是全球首款面向廣大消費者的頭戴式顯示器。

與傳統的人機交互方式不同，Oculus Rift頭盔能讓佩戴者的“視覺部分”進入到游戲中，如臨其境般地觀看電腦或電影中的圖像。該頭戴式顯示器還支持陀螺儀功能，用戶可以通過轉動頭部來改變視角，從而突破傳統人機交互模式中電腦屏幕的限制，帶來真實的沉浸感體驗。［4］

2.VR繪畫軟件的濫觴

（1）全新的藝術理念

2016年，Oculus公司發布了Oculus Rift頭盔專用VR繪畫軟件Quill，該應用讓用戶能直接在虛擬現實世界中繪畫，通過Oculus Touch手柄以及動作跟蹤系統，Quill用戶能選擇不同的畫刷、顏色等后自然地在空中揮手繪畫，并將效果作品實時地通過3D畫布渲染出來。VR繪畫軟件還擁有先進的畫筆工具、涂鴉編輯功能及畫面分層工具，能創作水彩畫、油畫等多種風格的藝術作品。在VR繪畫軟件中，用戶還可以脫離傳統電腦“屏幕”的限制，在虛擬空間里體驗到自由、真實的創作感。

（2）簡易的動畫創作工具

2018年3月，Quill通過更新添加了全新的動畫工具，使靜態插畫作品能變成真正的虛擬現實動畫片。其概念和手翻書的道理一致，只要將一系列稍有差異的圖片連續排列到一起，快速翻頁，就能看到這些圖片“活動”起來。［5］

和傳統動畫軟件相比，Quill軟件中VR的動畫工具不但簡單易上手，還能為作者節省大量制作時間。例如，VR藝術家完成動畫短片《Beyond the Fence》時只花了三周的時間，如果使用傳統三維動畫軟件制作，可能要耗時超過一年。［6］專用動畫工具的出現使VR繪畫軟件兼備了制作動畫的功能，讓更多用戶在VR中體驗到制作動畫作品的樂趣。

（3）快捷的游戲建模工具

谷歌公司于2017年7月發布了一款名為Google Blocks的VR建模工具。該軟件最大的特點是，讓用戶能簡單方便地用預設的三維圖形組建出真實的物體。如同它的名字“Blocks”表示塊狀物體一樣，軟件的使用方法也和“搭積木”一樣。戴上頭盔，用戶就能在虛擬現實空間中通過動作捕捉技術，把預設的球體、正方體，圓柱體等基礎多邊形堆積成更復雜的圖形，借助虛擬空間和動作捕捉的便捷功能，操作過程非常簡單。在此之前，開發者們即使想要在VR游戲里添加一個水壺之類的簡單模型，也需要使用3ds Max這樣的專業軟件進行建模［7］

Quill和Google Blocks的出現，打破了傳統的動畫、建模的制作方式。借助VR技術獨有的虛擬空間與體感功能,這類軟件具有簡化制作過程，節省成本與時間的優點，也將“VR藝術”這一突破邊際的全新藝術理念展現在人們面前。

二、虛擬現實繪畫軟件的特點及應用現狀

1.VR繪畫軟件的特點

與傳統繪畫軟件相比，虛擬現實世界繪畫軟件最大的區別在于，作者不僅擁有著無限的創作空間，還能在多重空間中隨意地“跳躍”。在VR動畫作品《Worlds in Worlds》中就展示了這一特點。只要作者發揮想象力與創造力，就能將這個空間當成自己的“畫布”和“雕塑臺”，創作出真正的超越現實和單線性思維的作品。對于喜歡嘗試新創作方式的藝術家而言，VR繪畫會是一種前所未有的全新創作體驗。［8］

2.VR繪畫軟件的應用現狀

目前，已經有多款VR專用繪畫軟件問世，包括了繪畫，雕塑，三維建模等多個領域［9］，所創作出的VR動畫短片《HENRY》、《Worlds in Worlds》等也在業界獲得多項大獎。由于傳統的電腦繪畫軟件在創造力與表現力上缺乏特色，制作出的美術作品更像流水線上生產的“產品”而非“藝術品”， 作為創作媒介的VR技術一直是藝術創作者們的重點關注對象。眾多從業者認為VR繪畫軟件在未來有潛力改變電腦繪畫中傳統的人機交互模式，在電腦繪畫中實現突破。［10］

三、虛擬現實繪畫軟件應用所面臨的問題

綜上所述，VR繪畫軟件獨特創作效果與作品帶來的真實沉浸感，使其未來在動畫，影視、游戲等多個領域當中有具有一定發展潛力，但在實際運用中，仍然面臨著一些問題。

1.設備門檻較高

要使用VR繪畫軟件，首先必須有相關配套的硬件設備。像主流設備 Oculus rift,HTC Vive頭戴式顯示器雖然體驗感上佳，但價格較為昂貴（售價分別為399美金、599美金），而且用戶還需裝配一臺高端電腦，及準備好足夠的室內活動空間才能保證虛擬現實設備的順利運行。據統計，要搭建一個合適的虛擬現實體驗環境，所需費用至少也在20000-30000元。［11］如此高的入門門檻，是一般消費者所無法負擔的，設備的高門檻問題無疑是這項新技術普及的最大難題。

2.技術缺陷與內容不足

當今主流的顯示設備，分辨率都能夠達到2K或者更高的畫質,因此能夠帶給用戶以最佳的視覺體驗。而當前的VR頭盔所能提供的分辨率還達不到這個標準，尤其是對繪畫軟件這樣的美術應用工具，分辨率不足將對作品的質量產生很大的影響。［12］研究還顯示，由于現階段技術上存在缺陷，目前面市的虛擬現實設備連續使用時間為最長2小時，如長期使用該設備會產生如暈動、疲勞和惡心等一系列的健康問題。［13］

如何解決這些問題，使用戶獲得更舒適的體驗效果，對于VR以及VR繪畫軟件的普及發展而言非常重要。

（1）優化硬件設備

首先，VR硬件還需要繼續優化。當今主流頭戴式顯示器由于技術限制多采用有線連接，在使用過程中，用戶往往要在腦袋后面拖上一條長長的“辮子”，既影響了體驗效果還帶來了高昂的制作成本。在未來做好“減辮革命”，將設備輕量化，發展便捷的無線VR一體機，是VR設備未來發展的趨勢。設備輕量化不僅能降低硬件的成本，還能給用戶帶來更方便快捷的VR體驗及更好的空間感、沉浸感，讓更多用戶感受到“移動VR”的魅力。

（2）豐富應用內容

其次，只依靠硬件很難發揮VR技術真正實力，VR平臺沒有好的內容支持，再好的設備也難以吸引到消費者。目前VR設備出于商業盈利目的，主要應用為游戲、娛樂，在美術創作領域上缺乏足夠的軟件工具，要想推廣到美術工作者當中，VR還要完善相關的內容建設，才能吸引到更多用戶。