虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中的應用研究

摘要：動畫是一門年輕的藝術，隨著科學技術的快速發(fā)展而不斷迭代革新。動畫從二維到三維變化過程中，不斷融入新技術與新元素，優(yōu)化受眾的觀影體驗。虛擬現實技術具有沉浸性、互動性、想象性等特點，可以增強動畫的表現力，給動畫藝術帶來全新的面貌，從而發(fā)揮動畫藝術的優(yōu)勢。科技進步改變了人們的審美觀念，虛擬現實動畫可以促進觀眾與人物的交流、對話，豐富人們對藝術認知，刺激人們的感官。與現實相比，虛擬現實可以延伸人們的感覺器官，幫助人們體驗無法感受的場景，觸及現實生活外的“情景”，實現人類意識的延伸。在動畫制作中運用虛擬現實技術，可以呈現立體的視覺效果，為動畫帶來多元敘事方式，幫助觀眾感知、體會藝術特點。因此，運用虛擬現實技術創(chuàng)作動畫可以提升制作工藝水平，有效激發(fā)創(chuàng)作靈感，為觀眾帶來全新的感受，從而促進動畫產業(yè)快速發(fā)展。文章分析虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中的應用，從虛擬現實技術對動畫創(chuàng)作的影響入手，提出虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中可以通過延伸創(chuàng)作主體感知、啟發(fā)動畫創(chuàng)作方式、集成虛擬環(huán)境數據、建設三維模型場景等方式來實現應用，從而全面提升動畫創(chuàng)作質量，為人們提供更高質量、更多元化的動畫作品。

關鍵詞：虛擬現實技術；動畫創(chuàng)作；互動性；VR動畫

中圖分類號：TP391.9；J954 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）10-0-03

0 引言

體驗是人生的本質，動畫體驗從多角度吸引受眾，并借助感官體驗（視覺、聽覺等）引發(fā)受眾共鳴。虛擬現實技術可以激發(fā)受眾對動畫藝術的審美，使受眾全身心投入動畫中。動畫的綜合性很強，為滿足受眾的體驗需求，可以運用VR技術，通過其獨特的技術特征與表現方式帶給人們沉浸式體驗。因此，VR動畫的生產與傳播受到人們的關注，商業(yè)化特征明顯，需要從業(yè)者探索其體驗需求，打造高質量內容，幫助受眾快速進入虛擬世界，優(yōu)化觀眾的觀影體驗。

1 虛擬現實技術對動畫創(chuàng)作的影響

VR動畫創(chuàng)作可以打造逼真的視覺畫面，調動觀眾的不同感官，給觀眾帶來身臨其境的感覺。但是想要呈現逼真的視覺效果，離不開動畫創(chuàng)作者的生活經驗與審美素養(yǎng)。因此，虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中的應用，應強化動畫創(chuàng)作者的感知，激發(fā)其想象力。特別是傳統(tǒng)動畫藝術設計的畫面效果以被動觀看為主，不利于動畫文化藝術發(fā)展?？梢?，在動畫創(chuàng)作中運用虛擬現實技術可以展示動畫豐富的表現形式，提高動畫的商業(yè)價值［1］。如在動畫創(chuàng)作中，角色、場景以及道具設計一般是基于虛擬現實技術，以交代故事背景、劇情發(fā)展并表達情感，從而優(yōu)化觀眾的心理體驗。

虛擬現實技術的應用，可以幫助動畫創(chuàng)作者立體展示三維模型，實時顯示經過調節(jié)的渲染參數（包括色彩、燈光、紋理等），如在前期角色創(chuàng)作中，運用虛擬現實技術可以全方位展示角色創(chuàng)作，以便更好地調整角色風格與情感刻畫。動畫創(chuàng)作可以借助虛擬現實技術進行高質量創(chuàng)作，不斷注入科技元素與人文理念，從而創(chuàng)作出逼真的場景、展現人性化互動，優(yōu)化動畫角色和場景的呈現效果。在動畫創(chuàng)作前期，虛擬現實技術可以拓展動畫創(chuàng)作者的思維，提高角色、場景、畫面分鏡頭等創(chuàng)作質量。如傳統(tǒng)角色設計以手繪、二維三維設計軟件為主，顯示方式較為平面、靜態(tài)，而虛擬現實技術可以幫助創(chuàng)作者借用VR頭盔、數據手套沉浸式創(chuàng)作角色，從而更好地融入創(chuàng)意思想。

2 虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中的應用

2.1 延伸創(chuàng)作主體感知，啟發(fā)動畫創(chuàng)作方式

動畫創(chuàng)作結合藝術與工藝，工藝技術發(fā)展可以激發(fā)動畫創(chuàng)作者的靈感，促進動畫創(chuàng)作發(fā)展。如視覺暫留現象是動畫出現的基礎，動畫電影《白雪公主》基于有聲電影技術，三維動畫源于電腦技術的普及。由此可見，技術革新可以激發(fā)動畫創(chuàng)作靈感，而虛擬現實系統(tǒng)數據手套、力反饋設備模擬人體皮膚的觸覺，可以幫助受眾感知虛擬世界。通常這些設備驅動程序完備，讓受眾在觸摸虛擬物體時產生相應的感覺，增強虛擬實境的真實感，即受眾手部用力，數據手套基于驅動器觸摸虛擬物體。

氣味也是虛擬現實技術模擬的一部分，1961年Morton Heilig就曾使用過，現在的4D電影也借助氣味仿真來營造真實場景。如蛋糕房內的美味蛋糕，利用VR技術可以讓受眾聞到香味，甚至是刺激味蕾。另外，虛擬現實還可以模擬動作（震動、搖晃等），如主人翁過山車，座位可隨鏡頭搖擺；老鼠在身后猛竄，座位后背會抖動。同時，虛擬現實是獨特的藝術，可以延伸創(chuàng)作者的感知，讓其身臨其境地觀察事物。而動畫要想吸引人，就要基于現實生活，展示人們日常的勞動及活動，從而更好地發(fā)揮創(chuàng)作的奇思妙想［2］。并且其需要充分借助虛擬現實技術幫助創(chuàng)作者逐步實現創(chuàng)作妙想，獲得好的創(chuàng)意靈感。

根據動畫創(chuàng)作過程可知，創(chuàng)作者對劇本、互動的設計都需要突破思維想象空間，以不斷完善人物繪制、劇本改寫、電腦上色等創(chuàng)作，傳統(tǒng)藝術創(chuàng)作往往達不到想要的效果。虛擬現實技術可以基于傳統(tǒng)創(chuàng)作增添體驗步驟，了解受眾交互反應情況以及產生的心理影響。特別是受眾差異大、心理承受能力不同，動畫的交互創(chuàng)作，應邀請不同層次的人員來體驗與交流，從而創(chuàng)作出符合人們需要的動畫。動畫創(chuàng)作融合創(chuàng)作者的想法以及對人生、社會、自然的認知，產生新的動畫造型。例如，“中國龍”由人們幻想而來，融合不同動物形象于一體；動畫片中的孫悟空也是不同形象的組合。因此，創(chuàng)作者的想法往往會打破故事的時空界限及形態(tài)結構，借助虛擬現實技術模擬下雨、花香、爆炸震動等體驗，從而啟發(fā)動畫內容創(chuàng)作。

此外，傳統(tǒng)動畫以導演安排、攝影師拍攝的鏡頭為主，然后經過蒙太奇剪輯合成動畫。而虛擬現實技術改變了鏡頭的概念，已經沒有鏡頭的存在。導演只需要安排動畫角色的戲份、走場和燈光，觀眾主動參與其中觀看故事直到走出虛擬現實動畫?？梢?，整個動畫就是長鏡頭，以塑造真實的動畫造型，幫助人們深入接近真實的感覺。動畫藝術一般是模擬另外的世界，但是該世界基于導演策劃虛擬存在，猶如搭建的真實場景。

數字模擬使攝影棚僅借助藍色或者綠色背景的錄音棚就可以形成逼真的動畫，如《最終幻想》突出角色造型，通過動作捕捉技術、毛發(fā)系統(tǒng)，讓受眾可以看清角色的毛發(fā)；人工魚的自繁衍模型，以計算機VR展現魚的生活繁衍方式，追求繁衍的逼真感。虛擬現實動畫突出人們的體驗活動，讓人感受現實不存在的事物，以獲得精神滿足與心靈喜悅。

縱觀人類發(fā)展，奇幻色彩一直是人們想要追求的，包括巖洞中的豐收場景、走馬燈中的妖魔怪獸。此外，還有雖不存在但被賦予重要意義的中國“龍”，隨著人們生活習性的變化，其造型也在發(fā)生變化。人們在絲綢、紙張上模擬龍的生活方式，動畫技術更是讓龍動了起來［3］。因此，虛擬現實技術可以啟發(fā)動畫的創(chuàng)作方式，人們可以借助VR動畫感受虛擬事物的奇特。

2.2 集成虛擬環(huán)境數據，建設三維模型場景

虛擬現實技術發(fā)展以凸顯虛擬視覺環(huán)境為主，通過三維建模數據平臺構建虛幻場景。三維動畫技術的發(fā)展處于初級階段，模型存在運動的場景數據不完善，容易影響計算機對三維數據的判別，導致三維動畫場景的環(huán)境數據不穩(wěn)定。但是發(fā)揮虛擬環(huán)境數據集成的作用，借用虛擬現實技術進行數據重疊性修改以及正確引用環(huán)境數據，可以有效還原完整的場景，提高視聽環(huán)境的數據質量，給體驗者帶來身臨其境的空間感覺。另外，在動畫中應用VR運動捕捉系統(tǒng)，可以避免傳統(tǒng)手工動畫制作耗費大量資源的缺陷，縮短制作周期［4］?？梢越柚\動捕捉系統(tǒng)高效調節(jié)動畫并自主生成真實畫面，從而在短時間內提升三維動畫質量。動畫制作所需數據經計算機處理，可以幫助導演減少鏡頭拍攝，拉近人與虛擬環(huán)境的關系，給人一種真實感。

此外，三維動畫制作需要進行場景建模。工作人員要確定場景建模數據資料，針對面積較大的虛擬場景，可以借助收集空間場景模擬數據樣本，并通過計算機數據模型處理重構場景模型，從而高效完成空間場景建模，打造更逼真的虛擬世界。目前，VR的使用以內容制作為主，完成模型制作通常需要運用其他軟件，包括Autodesk公司的3DsMax、Maya建模軟件。其中，3DsMax軟件在模型創(chuàng)建方面較為完善，可以完整創(chuàng)建想象中的事物，猶如石像雕刻般勾勒大致模樣與具體細節(jié)。3DsMax還有soft selection功能鍵，可以幫助創(chuàng)作者處理模型細節(jié)，增強模型控制力，減少動畫后期制作人員的工作任務。三維動畫創(chuàng)作還可以運用VR數據采集功能，結合創(chuàng)作者的需求分類采集三維動畫的關鍵動作。如模擬快速運行的汽車模型，需要了解各個核心零部件的運動狀態(tài)，那么就可以借助虛擬現實技術專項跟蹤及捕捉數據，以便獲得準確的汽車核心運動數據，通過傳感設備收集存儲并分析推測真實物體的傳感數據，方便后期數據的科學調整，從而獲得關鍵數據。

2.3 立體視覺轉換應用，將受眾融入動畫中

1906年，《一些滑稽面孔的幽默狀態(tài)》中“鉆跳鐵環(huán)的小狗”給當時的人們帶來了震撼的視覺效果。如今，2D、3D動畫都以平面為主，2D動畫表現為上下左右的概念，觀眾腦補距離概念；3D動畫即立體窗口，增加遠近維度，但視角是特定的，受眾難以體驗空間感。而VR動畫即完成三維動畫，受眾可隨心改變視角進入立體空間。由此可見，虛擬現實技術實現了空間視覺表達的立體發(fā)展，通過構建立體環(huán)境以及塑造人、物的立體效果，全視角展現給受眾。虛擬現實技術在動畫中的應用包括實拍、三維制作。其中實拍結合VR與傳統(tǒng)定格動畫進行三維動畫的數字化制作，通過軟件建模減少工作量。特別是3D掃描技術，可以大幅減少動畫建模工作量，實現人物場景快速建模，并將立體信息轉化成數字模型，從而加快動畫創(chuàng)作進程。

VR動畫與傳統(tǒng)動畫的不同之處在于渲染步驟的應用，傳統(tǒng)渲染是運用傳統(tǒng)動畫軟件、模型導入游戲引擎進行渲染，如MAYA通過全景立體相機Shader來渲染，unity實時渲染。而虛擬現實在于計算渲染，表現的畫面質量較高，信號分析反饋技術較為成熟?？梢?，利用虛擬現實技術可以創(chuàng)造全景虛擬現實世界，以立體的形式展示動畫視覺表現。如VR眼鏡集合仿真技術、多媒體技術、傳感技術等，實現受眾與VR內容的交互［5］。與3D眼鏡相比，VR眼鏡呈現360度3D環(huán)境，動態(tài)延展動畫的立體視覺效果，人眼可以直接獲取屏幕內容，感受三維立體世界。同時，VR眼鏡可以幫助人們到達立體世界中心，通過耳機體驗環(huán)繞式音效。如2016年谷歌公司發(fā)布的VR音效平臺0mnitone，可以創(chuàng)造全景沉浸式聲音環(huán)境，幫助受眾真切地感受到觸碰、氣味等。

此外，傳統(tǒng)動畫的觀眾是旁觀者，VR在場即受眾融入動畫。虛擬現實技術能夠為受眾提供全新的觀看方式，通過沉浸式體驗促使受眾參與到虛擬環(huán)境互動中，通過感官互動反饋感受虛擬環(huán)境的真實性，獲得沉浸感。

同時，VR動畫通過受眾感官引導來吸引受眾的注意力，包括視覺引導、聽覺引導。其中，視覺引導包括光影、動態(tài)引導，光影引導在于故事開始則燈亮，故事結束則燈暗，給受眾帶來親臨現場的感受。如VR動畫On Ice，故事開始為冰上表演，在昏暗的環(huán)境中，聚光燈下主角的區(qū)域亮了，受眾視線隨聚光燈追隨主角表演，猶如現場觀眾，從而達到“在場”的效果。動態(tài)引導利用人、物的運動來吸引注意力，即通過主角運動或動態(tài)配角推進故事發(fā)展。如Henry中的甲殼蟲、Raising a Rukus中的楓葉，引導受眾關注動畫細節(jié)。聽覺引導通過聲音定位可以確定聲音細節(jié)，VR動畫的立體聲是區(qū)分左右耳朵錄制的，以提供富有層次的聲音進行聲音定位，從而吸引受眾的注意力。如VR動畫Pearl，受眾被設定于副駕駛位置，容易被駕駛位的收音機吸引，后座開門聲響起，女主角進入車內，方便受眾分辨聲音方向，感知聲音，實現“在場”身份的轉變。另外，交互反饋依賴人機交互技術的發(fā)展，VR動畫通過VR眼鏡攝像頭、重力感應器、激光定位器等傳感器來追蹤轉頭、抬頭等動作，以反饋視覺，增強器官通感，讓受眾身臨其境［6］。

3 結語

隨著信息技術及人工智能的發(fā)展，虛擬現實技術在動畫創(chuàng)作中發(fā)揮著越來越重要的作用。VR動畫可以提高作品展示度，帶給觀眾直觀的體驗和感受。并且VR動畫創(chuàng)作中商業(yè)價值的體現明顯，可以幫助觀眾通過虛擬現實設備隨時隨地在虛擬影院觀看影片，獲得真實影院的觀影體驗。此外，虛擬現實技術還可以讓觀眾在演繹的故事中共情，體會到角色的感受，從而使觀眾獲得沉浸式體驗，促使他們在感官交互中共情。

參考文獻：

［1］ 薛如冰.“虛實結合”：虛擬現實技術在動畫設計教學中的探索與應用［J］.美術教育研究，2022（1）：139-141.

［2］ 王璐.虛擬現實VR技術在影視動畫創(chuàng)作中的應用［J］.電子技術，2022，51（2）：288-289.

［3］ 王秋，楊麗.虛擬現實技術在影視創(chuàng)作中的應用研究［J］.美與時代，2021（3）：96-98.

［4］ 趙樺悅.虛擬現實技術在數字媒體藝術創(chuàng)作中的應用［J］.家庭生活指南，2020（8）：24-25.

［5］ 李京燕.探討虛擬現實技術在動畫及游戲中的應用［J］.美術文獻，2019（10）：142-143.

［6］ 李雁南.虛擬現實技術在影視動畫創(chuàng)作中的應用［J］.環(huán)球首映，2019（7）：56-57.

作者簡介：劉曉宇（1984—），男，天津人，碩士，副教授，研究方向：影視動畫、交互設計。