三維虛擬動畫設計中的角色建模與行為控制研究

周烽

摘要：加強對虛擬動畫設計的角色建模與行為控制，能夠有效地提升虛擬場景當中的視覺效果，達到更逼真的狀態。實現動畫角色的建模，主要可以借助于POSER軟件和3D軟件。通過相關軟件的有效結合，有效銜接，使得虛擬動畫設計的角色建模更加精準，角色的行為控制能夠更加流暢，從而整體達到理想的效果。該文則是對三維虛擬動畫設計中的角色建模與行為控制進行研究、分析。

關鍵詞：三維虛擬動畫設計;角色建模;行為控制

經濟的快速發展，推動科學技術在不斷的改革和創新，而虛擬動畫技術是網絡技術與計算機圖形技術發展到一定階段的產物。自從虛擬動畫技術出現在大眾的視野當中，成為國內外學者探索和研究的主要內容。作為一種體驗虛擬空間的計算機模擬系統，主要是依托于仿真技術、計算機基礎、微電子技術等先進技術類型，構建一個虛擬的空間，而用戶通過特定的儀器，能夠產生身臨其境的感覺，仿佛置身于真實的場景當中，從多個方面、多個維度刺激用戶的感官體驗。在新時代背景之下，這一項技術被運用在社會的各個領域當中，例如娛樂領域、影視媒體、醫療領域、旅游領域等，與人們的生活、工作存在著密切的聯系。一定程度而言，虛擬動畫技術已然當前人們生活、生產當中不可或缺的一個部分。

一、三維虛擬動畫設計中的角色建模與行為控制

（一）角色建模

在虛擬動畫技術當中要達到虛擬場景當中角色模型漫游的目的，關鍵的環節則是完成虛擬動畫場景中的角色建模與行為控制。角色建模的第一步則是創建骨骼系統三維模型。在三維虛擬技術設計平臺當中，三維角色建模工作所創建的角色模型應該同時符合平臺實時閱覽特性及逼真的呈現效果。而三維虛擬動畫設計是一項具有挑戰性的工作，創建角色模型的過程比較繁瑣、復雜。為了有效的降低角色建模的困難程度，在三維虛擬動畫設計的過程當中，可以結合實際情況把比較繁瑣的步驟適當刪減，借助已有的人物模型，通過加工、修改，創建需要的角色模型。然后通過將再次創建的角色模型導入三維虛擬動畫場景內的步驟，從而完成角色建模任務。在三維虛擬動畫設計平臺當中，虛擬人物的角色建模主要可以從以下幾個步驟展開。

其一，在POSER軟件內創建角色模型。角色模型的創建作為三維虛擬動畫設計平臺的關鍵技術，能夠完美地呈現角色的形象特點與狀態。在實際的創建過程當中，首先可以從角色模型庫里面挑選出與實際需求相匹配、相契合的角色身體、面部、頭發的模型，然后通過拼接、縮小、刪除等工具，對原始的模型進行改造。

其二，3D軟件內創建角色骨骼。在3D軟件的運用過程當中，可以借助CAT插件構建角色骨骼，CAT插件對比于3D軟件而言，在人體的行為動作模仿時，其自有的骨骼系統更加準確。且通過CAT軟件創建，骨骼可以直接實現拖動、刪除、復制功能，能夠自由地創建骨骼數量，快速地進行增減操作，從而更高效地獲取所需要的角色骨骼模型。然后再通過比例的調整，使得角色骨骼的大小能夠與創建的角色模型相匹配，為接下來的角色骨骼動作設計和角色骨骼蒙皮奠定堅實的基礎。

其三，角色骨骼蒙皮。通過運用3D技術的premiere編輯器，實現對角色骨骼蒙皮的操作。在3D軟件運用過程當中，首先選取角色骨骼的根結點，然后調整封套，使得封套能夠整體包進自身的骨骼當中。而這一操作過程，容不得半點差池，一旦出現差錯，會使得角色模型在產生動作行為的時候導致粘連或者蒙皮面損壞的問題。但是不可避免的是整個蒙皮操作環節是最容易出現錯誤的。由于錯誤率比較高，所以檢測蒙皮效果尤為關鍵。而檢測環節主要可以為角色模型創造一個比較大幅度的動作。通過查看皮面是否有所破損，判斷具體的差錯。如果出現差錯，可以借助3D軟件當中自有的修改器進行調整和修改。而如果蒙皮破損的位置比較多，則可以借助Bonm，全選角色骨骼，整體進行調整。

（二）行為控制

行為控制指的是通過特定的方式控制三維角色模型的動作行為，使得三維虛擬動畫場景運行更加順暢、自然、流利，對行為控制的研究主要可以從以下幾個方面著手。

其一，骨骼動畫技術。在三維虛擬動畫設計當中，骨骼動畫技術是運用最普遍、最廣泛的一項技術。為加強虛擬角色的行為控制，實現虛擬角色運動行為的目標，主要可以通過動畫模擬骨架的方式，對骨架和皮膚的變形進行操控、帶動。而運用骨骼動畫的基礎模式主要指的是通過動畫生成軟件，提前制作完成所需要的動畫，在動畫運行的過程當中，程序根據時間運算顯示出相關的細節，遵循一定的邏輯規律，明確動畫播放的順序。在三維虛擬動畫設計當中，動畫合成技術扮演著重要角色，占據的重要地位，能夠使得人物動作更加連貫、流暢，動作方式更加多樣化。

其二，動作調整。通過對3D軟件技術的有效運用，在完成對角色骨骼創建和蒙皮的基礎之上，對角色的骨骼增添各種各樣的動作這一環節尤為關鍵。通過軟件當中的運動信息、關鍵幀設計和足跡等，能夠實現角色動作調整的個性化需求。

其三，骨骼驅動。要實現骨骼驅動這一目的，應該立足于3D格式規范相符的三維虛擬角色動畫數據這一基礎，然后利用C++語言、3D函數等應用技術，對應用程序進行開發。

其四，實現行為控制。實現行文控制需要借助特定函數來完成，在相關系統對函數進行調用時，虛擬角色會根據對應的動作數據完成對應的動作。

二、總結

總而言之，文章主要從角色模型的創建和角色模型的行為控制等方面著手，對實現三維虛擬動畫的有效設計進行詳細的闡述。首先在POSER軟件當中創建三維虛擬動畫角色的模型，然后利用3D軟件構建三維虛擬動畫角色骨骼，并且細致地對骨骼進行蒙皮，然后有效地利用骨骼動畫技術模擬角色的運動軌跡和運動行為，在3D軟件中調整行為動作，驅動骨骼。另外，在3D軟件當中，可以對運動信息、關鍵幀設置、足跡等為相關的動畫人物角色模型的骨骼添加需要的動作，而要實現角色模型的行為控制，可以采用相關函數操控虛擬角色動作。

參考文獻

[1]陳沖.三維虛擬動畫設計中的角色繪畫與建模[J].現代電子技術，2020，43（19）：27-30+34.

[2]金文玥.基于虛擬動畫設計的角色建模與行為控制研究[J].現代電子技術，2020，43（17）：110-114.