以VR技術(shù)為基礎(chǔ)的動漫人物三維設(shè)計分析

□鄧海香

VR，即Virtual Reality，在中文中被稱為“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為多媒體技術(shù)的較高級應(yīng)用形態(tài)，集計算機軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、機器人技術(shù)、人工智能等科目優(yōu)勢于一身。促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用，能夠讓設(shè)計人員加強對動漫人物三維設(shè)計的細節(jié)把控，同時也能夠提升三維設(shè)計的效率。

一、VR技術(shù)及動漫人物三維設(shè)計概念

VR 技術(shù)作為一種充分立足于計算機圖形信息系統(tǒng)的技術(shù)，可以創(chuàng)設(shè)出一種能夠和人進行互動與溝通的虛擬環(huán)境。在VR 技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中，人們能獲得較強的身臨其境的感觸。

動漫人物三維設(shè)計首先要進行人物模型構(gòu)建，在進行人物模型構(gòu)建時要對人物的神態(tài)、動作、服裝等細節(jié)進行刻畫。設(shè)計人員在人物模型構(gòu)建時要經(jīng)過大量的分析，并對人物模型在具體場景中的動作、形態(tài)進行預(yù)測，及時調(diào)整參數(shù)以防止在后期進行動畫逐幀設(shè)計時產(chǎn)生穿模問題。在完成人物模型構(gòu)建后，設(shè)計人員則要進行動畫制作，利用關(guān)鍵幀、時間線等動畫常用技巧讓人物“動起來”。之后則是要進行渲染和后期處理，在此基礎(chǔ)上完成動漫人物的三維設(shè)計。與VR 技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用方法相類似的是，在動漫人物三維設(shè)計過程中，設(shè)計人員也要利用VR 技術(shù)實現(xiàn)人物“立體化”效果的設(shè)計。在此過程中，設(shè)計人員首先要構(gòu)建出目標圖像多視角的二維圖像，力求在視角數(shù)量多的基礎(chǔ)上模擬出人的真實形態(tài)；在進行完二維圖像設(shè)計后，要將圖像設(shè)計進行參數(shù)化處理。除了對人物進行參數(shù)化處理，還要將目標環(huán)境也轉(zhuǎn)化成具體參數(shù)進行處理。與二維圖像相比，三維動畫設(shè)計具有高度的整合性，結(jié)合多視圖可以讓人們感受到更為動態(tài)的畫面，并在此基礎(chǔ)上展現(xiàn)出動態(tài)圖像的真實感和有效性。

三維模型制作、動作捕捉系統(tǒng)及動漫角色制作是動漫人物制作的三個核心部分，VR 和動漫三維設(shè)計的結(jié)合，也能夠起到相輔相成、互相促進的作用。在VR 技術(shù)與動漫三維設(shè)計系統(tǒng)中，立足于多個技術(shù)，如動漫技術(shù)、VR 技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等先進技術(shù)，研究人員研究出了運動捕捉技術(shù)、立體投射技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺等具體應(yīng)用方式。

隨著動漫人物三維設(shè)計的進一步發(fā)展，它在技術(shù)應(yīng)用過程中也存在一定的問題，如動作捕捉、面部捕捉過程中沒有處理細節(jié)問題，導(dǎo)致人物的神態(tài)、動作僵硬，動漫人物三維設(shè)計成本較高，VR 技術(shù)與動漫人物三維設(shè)計聯(lián)系不緊密等，這些問題都會導(dǎo)致動漫人物三維設(shè)計工作效率較低。因此，設(shè)計人員應(yīng)該充分開發(fā)出VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的最優(yōu)使用方式，促進VR 技術(shù)的進一步應(yīng)用，降低VR 技術(shù)的應(yīng)用成本。

二、VR技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用原則

促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用，第一要遵守高度真實原則，雖然動漫可以有一定的夸大成分，但是在進行人物設(shè)計時最好貼合真實性原則，高度模擬出人物的神態(tài)、動作及動作細節(jié)。因此，在后期設(shè)計中，設(shè)計人員也需要進行大量的模擬與修正，保障設(shè)計時所涉及的人體比例、動作細節(jié)能夠遵循高度真實原則。第二要遵循和諧原則，在設(shè)計中要兼顧藝術(shù)性和觀賞性，發(fā)揮設(shè)計特色和獨特性。

三、VR技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用價值

促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用能夠降低動作、面部神態(tài)捕捉成本，促進動漫人物的神態(tài)、動作進一步朝著真實化方向發(fā)展，同時也能夠有效降低設(shè)計成本，促進設(shè)計成果展示方式向多樣化方向發(fā)展。促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用，也能夠使動漫人物更具感染力，促進視覺傳達設(shè)計層次化、多樣化。除了提升人物真實性，還可以調(diào)節(jié)人物身上的衣物細節(jié)、光影處理、色彩對比等。與其他藝術(shù)方式相比，VR 技術(shù)在整合畫面、細節(jié)要素方面都更具優(yōu)勢，能夠使人物在空間格局的活動中更加具備真實性。在人物修改方面，VR 技術(shù)的修改成本、耗時也較低，便于設(shè)計人員進行修改。同時，VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中也給VR 電影、VR 動漫的設(shè)計帶來更高可行性，能夠讓觀眾有身臨其境的觀賞體驗。

四、VR技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用方法

（一）利用VR 技術(shù)進行人體信息收集

在進行動漫人物三維設(shè)計前，設(shè)計人員需要對準備設(shè)計的人物有更為全面的設(shè)定，并在此基礎(chǔ)上對人物參數(shù)進行設(shè)定。在進行動漫人物三維設(shè)計前，可以通過動作捕捉技術(shù)、面部捕捉技術(shù)、運動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)來收集人體在各種情況下所做出的面部、動作、神態(tài)的形象，并將這些形象轉(zhuǎn)化為參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進行模擬，從而形成模型數(shù)據(jù)。因此，在利用VR 技術(shù)進行人體信息、參數(shù)收集時，應(yīng)該做到所收集信息與VR 技術(shù)高度配合，從而提升信息的有效性與收集效率。

以動作捕捉技術(shù)為例，它在具體應(yīng)用中能夠起到高效收集信息的作用，與傳統(tǒng)模式相比具有優(yōu)越性。在傳統(tǒng)動漫人物設(shè)計時，利用描點、描圖的繪畫方式進行人物動作設(shè)計較為費時、費力，而動作捕捉技術(shù)則可以收集真人或者視頻中物體的運動軌跡，在此基礎(chǔ)上減少人力物力，轉(zhuǎn)而幫助設(shè)計人員用信息技術(shù)完成原有工作，提升工作效率。在動漫設(shè)計方面，則主要運用光學(xué)式捕捉。該系統(tǒng)將人體細節(jié)拆分成關(guān)節(jié)點，通過關(guān)節(jié)點組成人體模型，通常這種關(guān)節(jié)點為十三到十九個，每個關(guān)節(jié)點上都固定光學(xué)式捕捉所需要的反光材料，設(shè)計人員能夠利用反光材料所反射出的RGB 值來進行動作捕捉。通過對關(guān)節(jié)點的反射值進行捕捉與檢測，設(shè)計人員能夠在畫面中對人物模型的運動情況進行轉(zhuǎn)繪。而在視頻動作捕捉動畫數(shù)據(jù)方面，則可以選擇需要優(yōu)化的數(shù)據(jù)曲線，設(shè)定所需要的曲線形式，優(yōu)化數(shù)據(jù)參數(shù)，利用最小二乘法和線性公式對它們進行優(yōu)化，從而形成新的動畫捕捉曲線。處理視頻動作捕捉數(shù)據(jù)的關(guān)鍵在于利用限定動畫數(shù)據(jù)曲線的關(guān)鍵幀減少數(shù)量，如果誤差值偏大，那么所丟失的關(guān)鍵幀也就越多。因此，在實際應(yīng)用中要盡可能減少關(guān)鍵幀的丟失情況。而光學(xué)捕捉技術(shù)能夠得到較為連貫的運動軌跡，并在此基礎(chǔ)上進行高效重建。在光學(xué)捕捉技術(shù)應(yīng)用方面要注意三維坐標的建立，并提升參數(shù)有效性。目前，動作捕捉技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，如《少年派的奇幻漂流》《爵跡》《魔獸世界》等。

運動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。與動作捕捉技術(shù)不同的是，運動數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)技術(shù)主要是對人體骨骼動作進行捕捉、識別。因此，在VR 技術(shù)的實際利用中，設(shè)計人員不僅需要對運動調(diào)節(jié)技術(shù)、動作捕捉技術(shù)有所了解，還應(yīng)該利用運動學(xué)、人體學(xué)等相關(guān)知識來進行人物設(shè)計，如運動學(xué)中的反向運動學(xué)原理就有助于設(shè)計人員更好地進行人物模型的三維設(shè)計，從而形成連貫性較強的人體動畫。設(shè)計人員在此過程中需要不斷對已經(jīng)收集到的三維動畫數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)，把握動作與動作之間的平衡性、連貫性和協(xié)調(diào)性，從而輸出連續(xù)性較強的人體動畫。

促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用，基礎(chǔ)是建立物理模型，只有建立真實性較強的物理模型，才能夠應(yīng)用VR 技術(shù)。創(chuàng)設(shè)動漫人物模型和動漫場景，需要先創(chuàng)設(shè)高效、互動性較強的VR 場景，并將人物模型放置到動漫場景中，加強對動漫細節(jié)的討論與設(shè)計，根據(jù)動漫場景和動漫設(shè)計人物元素，促進各個動漫元素有機整合，尋找高效、有機聯(lián)系，力求落實動漫創(chuàng)作內(nèi)核與主旨。這能夠有效促進VR 技術(shù)在動漫人物三維設(shè)計中的應(yīng)用。

（二）進行多角度動漫人物三維設(shè)計方案對比

在進行動漫人物三維設(shè)計時，無可避免地會涉及多種設(shè)計方案的對比，通過多種設(shè)計方案的對比，設(shè)計人員能找出最合適的設(shè)計方案和動作運動軌跡。通過對比，設(shè)計人員也能更好地對比不同設(shè)計類型的細節(jié)性問題。VR 技術(shù)能夠?qū)Ρ热宋锬Ｐ驮谡鎸崰顟B(tài)下的動作和細節(jié)。同時，設(shè)計人員也能夠通過VR 來有效預(yù)測人物模型的形態(tài)與體態(tài)，并進行高效對比。借助三維軟件MAYA、3DMAX，設(shè)計人員可以有效展現(xiàn)人物模型的運動形態(tài)和神色形態(tài)，并在此基礎(chǔ)上與動漫人物進行互動，從而發(fā)現(xiàn)動漫人物在運動、神態(tài)中的沖突與矛盾點，并進行優(yōu)化。根據(jù)VR 技術(shù)在游戲中的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，VR 技術(shù)在高效交互性利用方面也能夠發(fā)揮作用，能滿足動漫的展示、娛樂需求。利用VR 技術(shù)中的CV、EP、鉛筆工具創(chuàng)建曲線，通過放樣、布爾運算等方式做成模型，對各個模型進行對比，設(shè)計人員可以發(fā)現(xiàn)各個模型之間的優(yōu)劣關(guān)系，形成模型之間的有機聯(lián)系，并有針對性地進行完善。在模型的后期完善方面，也要進行渲染和后期處理，高效率利用3D MAX 完成靜態(tài)場景搭建，將場景導(dǎo)出為VRML 文件，采用VRML 語言實現(xiàn)交互式操作的功能。

（三）有效挖掘設(shè)計特色

有效挖掘設(shè)計特色，即強調(diào)在設(shè)計過程中要抓住人物細節(jié)。這種細節(jié)既可以是性格細節(jié)，也可以是動作、神態(tài)、外貌、服飾細節(jié)。細節(jié)的把握和設(shè)計能夠顯示出設(shè)計人員的獨特思想，同時也能夠讓動漫人物具有辨識度。在挖掘設(shè)計特色時，設(shè)計人員也要遵循設(shè)計要點，對各個特色進行平衡，不能超出應(yīng)有的人物性格和動畫設(shè)計需求，要站在人物主體和人物整體方面對各個設(shè)計元素加以統(tǒng)籌、規(guī)劃，如果后期有新加入的設(shè)計特色和設(shè)計需求，則要保障新細節(jié)和原有人物設(shè)計之間不會有所沖突。通過VR 技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計人員能夠觀察到細節(jié)的實際展示形態(tài)，從而考量每個設(shè)計特色之間的取舍關(guān)系。動漫人物三維設(shè)計應(yīng)該充分服務(wù)于動漫要求，因此在挖掘設(shè)計特色方面，設(shè)計人員要有大局觀和系統(tǒng)觀念。動漫設(shè)計及其特色展現(xiàn)形式見表1。

表1 動漫設(shè)計及其特色展現(xiàn)形式

（四）提升文化處理效率

當前，在VR 技術(shù)的實際應(yīng)用方面還應(yīng)該促進VR 技術(shù)的文化處理效率進一步提升。VR 技術(shù)能夠較高程度地還原人物形態(tài)和技術(shù)，從而發(fā)揮高效呈現(xiàn)真實性的作用。在人物場景、服飾、動作和細節(jié)性設(shè)計中也可以應(yīng)用VR 技術(shù)。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員也應(yīng)該以嚴謹?shù)膽B(tài)度進行文化處理，在保障文化處理的正確性基礎(chǔ)上提升文化處理效率。如在表1 中所提到的《烈山氏》，該電影就取自我國“神農(nóng)嘗百草”的典故，而烈山氏的人物形象就參考了我國相關(guān)的傳統(tǒng)文化和歷史典故。

（五）重視VR 技術(shù)的修改應(yīng)用

正如前文所敘，VR 技術(shù)能夠讓設(shè)計人員有身臨其境之感，同時也能夠通過互動溝通等方式了解人物模型存在的不足，并對后臺的參數(shù)細節(jié)進行細致的修改。因此，在VR 技術(shù)的實際利用過程中，設(shè)計人員要充分遵循VR 技術(shù)的使用方法，嘗試利用VR 技術(shù)對人物模型進行模擬，從而在模擬過程中利用交互、交流的方式來了解現(xiàn)有階段設(shè)計過程中存在的不足，并在后期工作中對這些不足之處予以改進，通過這種方式不斷提升動漫人物三維的美觀程度和觀賞價值。設(shè)計人員也應(yīng)該構(gòu)建起完善、完備的改進措施，從而不斷利用VR 技術(shù)提升實際設(shè)計水平。

在進行動漫人物三維設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該充分遵循高效性、真實性、和諧性和個性化的設(shè)計要求，在提升VR 技術(shù)的使用效率的同時，找出設(shè)計中存在的問題與不足，并對這些問題與不足進行有針對性的解決，從而利用VR 技術(shù)更好地完成動漫人物三維設(shè)計工作。