虛擬現實技術在三維動畫設計中的創新運用

摘 要：隨著計算機技術的快速發展，虛擬現實技術愈發成熟，被廣泛應用到各行各業，為三維動畫設計帶來了全新的發展契機。三維動畫設計的優勢主要集中在虛擬仿真領域，虛擬現實技術則是推動三維動畫虛擬仿真領域快速發展的重要支撐。三維動畫與虛擬仿真技術各有優勢，將兩者融合應用也有著較大的可行性。基于此，文章以虛擬現實技術的內涵與特征為切入點，對三維動畫設計與虛擬現實技術融合的可行性、應用優勢以及創新運用進行了深入分析與探討。

關鍵詞：虛擬現實技術；三維動畫設計；優勢；創新運用

中圖分類號：J954 文獻標識碼：A 文章編號：2096-7357（2024）28-00-03

三維動畫設計發展的時間相對較長，雖然取得了一定的成績，但是受限于技術，生產效率相對較低，效果也不太理想，亟須引進新技術，在減少三維動畫設計成本的同時，提高設計效率與質量，促進三維動畫設計領域的進一步發展。虛擬現實技術作為新興的技術，以其獨特的沉浸交互、仿真構想的優勢，為三維動畫設計提供了全新的發展動力與契機，有效地優化了三維動畫設計的效果。將虛擬現實技術應用到三維動畫設計中，是現階段三維動畫設計領域發展的主要趨勢，設計人員也必須重視虛擬現實技術的作用，提高虛擬現實技術應用能力，從而將其更好地運用到三維動畫設計中，提高我國三維動畫設計水平。

一、虛擬現實技術概述

（一）虛擬現實技術的內涵

虛擬現實技術（VR），又被叫作靈境技術。虛擬現實技術誕生于20世紀末期，經過多年的發展，虛擬現實技術已成為全世界綜合信息領域的前沿技術，代表著全球最先進的信息交互技術研究水平。作為綜合性的信息交互技術，虛擬現實技術涉及的技術范圍相對較廣，如傳感器、人工智能、云計算、圖形圖像處理、生物感知及仿真技術等。虛擬現實技術將諸多前沿技術融合，建立了較為完善的仿真系統，可以形成相對真實的虛擬環境，并為用戶提供視聽嗅觸等感官體驗。簡單來說，虛擬現實技術拓展了傳統的三維世界邊界，提高了三維世界的感知能力，借助虛擬現實技術，延伸與拓展了真實世界中的時空特性，進而形成相對真實的虛擬環境，為觀眾打造與眾不同的3D虛擬世界[1]。

（二）虛擬現實技術的特征

沉浸性、交互性與構想性是虛擬現實技術的重要特征。首先，沉浸性。顧名思義，沉浸性特征，就是指利用虛擬現實技術，設計人員可以為用戶營造更為真實的虛擬環境，并使觀眾沉浸式體驗，通過各種感知功能，帶給用戶全新的體驗。其次，交互性。虛擬現實技術構建出的虛擬場景，需要通過一定的軟硬件設備設施，實現人與空間的交互，這就是所謂的交互性。交互性特征的形成主要依賴各類可穿戴設備的支撐，用戶通過頭盔、手柄等設備，在虛擬環境中對感知到的事物進行操縱，并實時接受事物信息反饋。最后，構想性。該特征是在多種外接設備的輔助下，用戶進入虛擬世界，思考感知到的內容，并對感知信息進行對外輸出反饋。就現階段而言，虛擬現實技術以其強大的能力，可以重現生活中的大部分場景，并對幻想環境也有著極大的塑造能力。可以說，虛擬現實技術有著極大的發展空間與潛力，是未來最為重要的技術研究領域。

二、三維動畫設計與虛擬現實技術融合發展的可行性

三維動畫也就是人們常說的3D動畫，具有超越時空、條件、對象限制等諸多特征，其具備極其強大的表達能力，可以對抽象的概念進行展示。隨著三維動畫技術的發展，三維動畫應用的領域越來越廣泛，其發揮的作用越來越重要。雖然三維動畫領域經過了較長時間的發展，但是因為技術方面的限制，其發展效果并不是很理想。虛擬現實技術的出現，為三維動畫領域的發展注入了內在動力。憑借著虛擬現實技術獨有的優勢，三維動畫設計領域迎來了新的發展契機，通過運用虛擬現實技術，三維動畫的品質不斷提升，其營造的場景越來越真實，在游戲、影視、動漫等領域發展迅速。隨著技術的發展，三維動畫設計內容也越來越豐富，如場景搭建、人物建模、材質色彩調整等，以多元化的視覺傳達技術為載體，通過重建復雜的空間場景、邏輯思維與人物特征等內容，為觀眾帶來良好的感官體驗。三維動畫設計與虛擬現實技術存在著極大的融合發展可行性[2]。

三維動畫設計主要有三個關鍵性的發展階段。

第一階段，前期大數據采集與處理。數據是三維動畫設計的基礎與前提，設計人員需要對重建的場景、人物等進行數據采集，確保數據全面精準，為模型構建奠定基礎。

第二階段，模型構建。模型的構建需要設計人員為事先設定好的場景制定相應的標準，從而確保模型構建的順利進行，該階段的工作重點是有效控制人物的表情，這需要設計人員投入更多的時間與精力，以3D Max或Maya等軟件為工具，實現圖像模型的轉換處理。在轉換處理之后，設計人員需要對模型進行貼圖，之后利用工具將其轉變為三維模式，并對三維模式下的模型進行渲染，確保模型轉變之后的動態三維模型相對真實完整。

第三階段，修飾處理。修飾處理就是對模型場景進行深度加工，調整三維動畫的幀數，在相關軟件的幫助下，有效提高三維動畫的品質，提高三維動畫的流暢性。

虛擬現實技術的成熟與應用，使其在三維動畫設計中能夠發揮的作用越來越重要，也為三維動畫設計與虛擬現實技術相結合奠定了基礎。通過整合并發揮大數據、人工智能、傳感器、生物感知、圖像處理等技術的優勢，三維動畫能夠構建出更為真實完善的虛擬環境，在計算機三維建模技術的幫助下，創造出多元化的空間場景，如極端天氣、幻想任務、模擬交互等，為用戶帶來全新的感官體驗，讓用戶體會有別于其他技術的創新性魅力，有效引發用戶對虛擬空間場景的無限遐想。三維動畫技術下一階段的發展，必然是以虛擬現實技術為要點進行的創新突破。綜合來說，三維動畫設計與虛擬現實技術融合，既能夠有效激勵設計人員向著更高深的技術產物融合領域發展，也能夠為三維動畫設計領域的發展提供支撐，確保虛擬場景的構建能夠凸顯三維動畫的真實性[3]。

三、虛擬現實技術在三維動畫設計中的應用優勢

（一）優化用戶體驗、增強真實感

虛擬現實技術通過構建相對真實的虛擬環境，能夠為觀眾帶來身臨其境的體驗，有效優化用戶體驗，增強真實感。借助頭盔顯示器、手柄等可穿戴設備，用戶能夠進入虛擬世界，并進行自由移動與互動。將虛擬現實技術運用到三維動畫設計中，能夠最大程度上優化場景、人物的光影特效，提升動畫質感，以真實完善的虛擬環境，帶給用戶更為良好的沉浸體驗。

（二）提高三維動畫制作效率

以往的三維動畫設計需要設計人員進行手動操作，工作量大且煩瑣，如角色與場景的建模、人物動作的捕捉等，需要耗費較多的時間與精力。虛擬現實技術使三維動畫設計過程相對來說更有效率，有效地簡化了上述流程。以角色建模為例，通過虛擬現實技術，設計人員可以利用外接設備在虛擬環境中直接進行建模，極大地提高了建模效率與質量。此外，虛擬現實技術的應用，還有效地提高了設計人員場景布置與特效處理等方面的效率，對提高三維動畫制作效率發揮重要作用。

（三）三維動畫設計與場景可視化

在虛擬現實技術的幫助下，三維動畫設計人員可以實現場景設計可視化，優化預覽功能，進而方便設計人員及時發現其中存在的不足，并進行改進。相比虛擬現實技術的應用，傳統的動畫設計需要設計人員通過計算機屏幕進行場景的設置與編輯，對于細節的把控程度相對較低，進而影響了場景、人物等主體的設計效果。而借助虛擬現實技術，設計人員在相關設備的幫助下，能夠在虛擬環境中完成對場景、人物的設計、優化與調整，不僅極大地提高了設計工作效率，還有利于設計人員進行深入交流。

（四）確保特效的精準有效

虛擬現實技術在三維動畫中的應用，能夠進一步提高動畫的特效水平，確保動作捕捉的精準性。在實際的設計過程中，設計人員在攝像頭、傳感器等設備的幫助下，可以直接對人體運動信息進行記錄與收集，并將其輸入計算機中，利用相關的軟件，完成虛擬環境中人物動作的設計[4]。

四、虛擬現實技術在三維動畫設計中的創新應用

（一）虛擬環境數據集成

虛擬環境應當是虛擬現實技術未來的發展趨勢。三維動畫設計建立穩定真實的虛擬場景，為用戶帶來良好的感官體驗，必須借助虛擬環境數據集成技術。以往，設計人員在進行三維動畫制作的過程中，關注重點主要集中在動畫的可視性傳播方面，對于模型建設的相關數據關注程度較低，從而導致接下來的三維動畫設計存在著一定的不足，影響了三維動畫實際的設計效果。計算機無法有效完成對三維數據的精準判斷，導致三維動畫場景的穩定性受到影響。通過運用虛擬現實技術，三維動畫設計人員可以有效地對場景數據信息進行優化，引導計算機環境數據科學有效地發揮作用，從而最大程度上確保三維動畫環境建模方面的完整性，提高虛擬環境的真實性，提高虛擬環境的視聽觸嗅等水平，為用戶帶來良好的感官體驗。

（二）建模重構

在三維動畫設計過程中，建模無疑是十分重要的環節。建模的初步階段工作以動畫的邏輯、角色、人物以及環境等方面為主，這時的建模為二維建模。這就體現了建模重構的重要性。利用虛擬現實技術，設計人員能夠立足虛擬環境，對建模進行全方位深入細致的調整與修改，從而提高三維動畫的標準性與精準性。例如，在進行角色建模重構時，初級階段的建模以角色的大致輪廓與服飾為主，而通過虛擬現實技術，在進行人物形象重構時，則可以對人物的表情、衣服、動作等進行深入修改，從而確保人物形象的靈活生動，最大程度上提高三維動畫的真實性。在實際的模型重構過程中，設計人員基本上都是利用3D MAX等軟件進行二維到三維的轉化處理[5]。

（三）渲染修飾

建模重構之后的下一階段工作以渲染修飾為主。這是因為建模重構后的三維動畫模型相對較為成熟與完善，渲染則是在其基礎上對其進一步的完善。設計人員根據成圖進行深入的檢查分析，確保虛擬視角、場景變化、人物行為等合理有效，同時保證三維動畫成品滿足相關的標準與要求。三維動畫設計人員還需要對成品動畫進行修飾，如為了保證動畫的流暢，設計人員需要對每幀動畫進行分析，及時發現存在的問題并進行改進，最大程度上保障各幀畫面之間的流暢度，提高動畫的連貫性與流暢性。在進行渲染修飾時，設計人員可以積極應用虛擬現實、生物仿真等技術，在相對真實的虛擬環境中，對動畫模型進行渲染與修飾，從而確保動畫畫質，提高動畫的真實性，增強用戶的沉浸感。

（四）動作捕捉

三維動畫設計與制作需要消耗大量的時間，對于設計人員也有著較高的要求，這就導致三維動畫制作成本相對較高。且技術限制等問題導致三維動畫成品相對來說畫質較低，動作相對僵硬。而將虛擬現實技術與三維動畫設計相結合，可以有效提高三維動畫的動作捕捉能力，解決動作僵硬的問題，進而提高三維動畫的畫質。在實際的設計過程中，設計人員可以利用仿真動作捕捉技術，提高設計制作效率，優化不必要的環境，提高動畫制作質量，降低動畫制作成本。設計人員通過對動作進行設計，讓動捕演員對動作進行模仿，再由虛擬現實技術進行動作捕捉，并將捕捉到的動作信息傳遞至建模系統，進而實現對人物動作的設計。這樣一來，不僅可以保證三維動畫人物動作的連貫性，還能夠提高動畫品質。

（五）特效調節技術的運用

特效近年來成為動畫電影中的應用重點，特效水準越高，就越可以有效調動觀眾的情緒，為觀眾帶來更為刺激的感官體驗。將虛擬現實技術應用到三維動畫設計中，應以特效調節技術的應用為主要發展趨勢。利用機械技術、光影技術、圖形技術，可以最大程度上優化特效的效果，確保特效更為自然、真實、震撼與刺激。將虛擬現實技術運用到三維動畫中，不但可以確保特效的流暢程度，還能夠借助數據調節、智能交互以及數據分析等技術，在確保動畫邏輯關系的前提下，確保動畫動作的連貫、自然，提高特效轉換的流暢度，進而有效提高三維動畫的品質。設計人員通過數據調節技術，可以對某個點或多個點進行調整，進而實現畫質的提升。

五、結束語

在三維動畫設計中應用虛擬現實技術，不僅可以提高三維動畫產業的整體發展水平，對于提高三維動畫品質、為觀眾帶來更好的視聽體驗也起到了不可忽視的重要作用。虛擬現實技術在三維動畫設計中的應用，以數據采集、建模重構、渲染修飾、動作捕捉以及特效調節等方面為主，極大地提高了三維動畫的制作效率與水平。

參考文獻：

[1]唐蜀萍.虛擬現實技術在三維動畫設計中的制作與運用分析[J].鞋類工藝與設計，2024，4（18）：49-51.

[2]王詩瑩.虛擬現實技術在三維動畫設計中的創新運用[J].時代報告（奔流），2024，（08）：28-30.

[3]李雅靜.虛擬現實技術在三維動畫設計中的創新運用[J].鞋類工藝與設計，2024，4（04）：75-77.

[4]張永寧，韓樂.虛擬現實技術在三維動畫設計中的應用分析[J].大觀，2023，（12）：130-132.

[5]陸文婧.虛擬現實技術在動畫設計中的創新與應用[J].藝術大觀，2023，（24）：73-75.