全息投影技術在人物動畫交互中的設計與應用

朱嘗雨 黃壽孟 蔣心欣 張世浩 付少聰

摘要：當今數字化信息時代，全息投影技術應用于各種娛樂表演舞臺中，讓觀眾全身投入沉浸式的體驗效果。文章采用全息投影技術，闡述了人物動畫交互作品的設計過程，分析了應用于新形式創新動畫作品的需求，讓全息投影技術更普遍應用于各種舞臺中，比如歷史博物館的人物展示臺。

關鍵詞：全息投影;全息舞臺;動畫交互

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）33-0095-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

新媒體技術快速發展和傳播形式的多樣化，豐富了社會的娛樂生活方式，讓人們充分體驗到動畫藝術的魅力，一種新興的動畫傳播新媒體正廣泛應用于日常生活中。交互動畫最大的特點就是強大的代入感，讓人們的觀看行為更加深入體會動畫傳達的場景，加大感官范圍和體驗效果。比如G20峰會的《最憶是杭州》晚會，應用全息投影技術虛擬成像，讓演員與三維虛擬影像進行交互驚艷表演，呈現立體浮空的藝術效果，營造時空感的視覺舞臺。隨著數字化技術的發展，全息影像對色彩渲染、解析度、飽和度更加關注，使用強烈對比色塊渲染時空舞臺，不斷提升藝術作品，讓虛擬場景與視頻、文字、動畫、圖片等元素加入真實場景中，讓人們沉浸式體驗到科技視聽震撼的虛擬與現實結合的奇幻場景。

2 全息投影技術

全息投影技術是信息技術與光學技術結合的新型技術，是利用數字化虛擬技術三維成像的一種新技術，也稱為全息成像或全息投影。在虛擬人物動畫交互應用領域，結合歷史人物和傳統文化藝術，開拓展臺設計思路，大膽創作3D舞臺，將全息投影技術推廣于大眾生活[1]。比如舞臺劇“牛郎織女”運用全息投影技術融合黃梅戲文化，彌補虛擬動畫角色僵硬，開拓舞臺藝術創新，讓大眾享受3D視聽舞臺效果。

全息投影技術利用光衍射與干涉原理，通過存儲介質記錄并呈現物體真實3D圖像的技術，整個應用過程可裸眼觀看，無須借助3D眼鏡，因此該技術廣泛應用于博物館、演唱會、戲劇等表演舞臺。其實全息投影技術是將投影設備的影像投射于全息膜上，營造視覺盲區，實現全息立體影像，仿佛真實人物在舞臺上表演一樣，比如2021年春晚舞臺，充分利用全息投影技術讓劉德華演唱于不同的場景，畫面有十足的科技感，完成真實人物與虛擬人物同步交互需求的視覺效果。

3 動畫交互設計

3.1 設計要點

（1）內容設計

在硬件設備符合要求下，確定為全息交互動畫，結合軟件設備的應用極限，考慮如何表現人物形象、詳細規劃表演內容、確定場景的時長與轉場切換、虛擬人物的登臺退場等內容[2]。如圖1所示，設計虛擬人物形象，先掃描真實人物建模取材，再運用PS和SAI繪制虛擬人物，確認細節與捕捉動作數據結合，完成虛擬模型的設計。

（2）交互設計

全息投影由白屏轉到虛擬人物的臉部美瞳，結合音樂舞蹈，虛擬人物角色眼睛眨動黑屏切場全身，與真實舞蹈演員同時出現，動作一致的舞蹈動作，虛擬人物與真實演員可互相走位，動作也可以產生交互呈現，當然這時觀眾也可以上臺一同表演，體驗全息舞臺的魅力。如圖2所示，周杰倫與鄧麗君的同臺對唱表演，充分說明了全息3D投影重建技術的虛擬人物交互，完美呈現以假亂真的虛擬人物。

3.2 設計難點

（1）情景設計

內容與腳本要根據情景要求不斷提煉完善，比如內容中有關全息舞臺呈現效果時，虛擬角色與真實舞臺如何融合，如何讓舞臺的人物動畫交互更加出彩;真人演員、虛擬人物、觀眾三者之間如何流暢互動且有趣設計。這是因此D3系統做沉浸式動畫與全息虛擬舞臺表現力不同，如圖3所示，不同舞臺設備展現出不同的沉浸式動畫優勢。

（2）角色設計

全息投影技術下，人物角色設計務必采用彩色、明亮鮮明的顏色來作為主色調，避免使用類似黑色無投射的缺陷，當然淺色系列衣服也是可以的，主要防止“上衣消失”的舞臺效果。還有一點就是虛擬人物在動作設計時可以做一些真實演員做不到的動作，制造舞臺反差感，讓觀眾有跨越空間的同臺互動，打破次元的界限機會。如圖4所示，真實演員與虛擬角色跨次元跨越空間的同臺互動。

3.3 設計效果

全息投影效果最佳狀態是貼近現實希望的畫面效果，解決這個問題的關鍵就是角色設計的面部表情和舞蹈動畫部分。關于角色的面部表情可以直接掃描精細的面部模型，完成骨骼綁定套入面部動作捕捉，或用攝像機記錄真實演員表情手動調節虛擬動作。關于舞蹈動畫部分可由繁化簡，角色設計角度的轉變可由游戲角色變為動畫角色，如圖5所示，復雜角色設計轉變為簡單動畫角色;舞蹈動作也由舞蹈表演者與編舞者之間相互交流后確認舞曲的內容。

4 應用

最終動畫作品呈現在全息舞臺上，現實中的人物可與形象虛擬角色互動[3]，如圖6所示懸浮于空中的UI在全息投影方式呈現完成虛擬人物互動內容。為烘托整體氣氛，舞臺Led屏展示背景圖，燈光適當調節程度，讓演員、觀眾與全息人物共舞，完成舞蹈互動環節。

5 結語

當今全息投影技術讓舞臺作品更加新穎、創新，讓觀眾更加沉浸、震撼。本人運用全息投影技術簡述了人物動畫交互作品展現、設計與應用過程，讓虛擬人物更加廣泛應用于現代舞臺當中，希望全息技術成為當代流行的動畫形式，特別建議在歷史博物館中采用全息投影技術，宣傳歷史偉人業績的全新體驗。

參考文獻：

[1] 王欣爽.全息投影技術在舞臺設計中的運用[J].戲劇之家， 2019（32）：28.

[2] 盧俊.全息投影3D動畫與黃梅戲研究——以新版黃梅戲舞臺劇《牛郎織女》為例[J].山西能源學院學報，2017，30（3）：192-194.

[3] 王榮.淺析全息投影技術在晚會節目中的應用[J].傳播力研究，2019，3（5）：35-36.

【通聯編輯：代影】