计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用研究论文

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　　摘 要：三维动画带给人全新的观影体验,以一种新型的表现方式展示动画内容,在其运用过程中,计算机虚拟仿真技术 的应用不可小觑。为提高三维动画制作水平,平时要加强动画制作实践,积极借鉴先进的动画制作技术,促进虚拟技术在动画 制作中的有效运用,从而增强动画表现效果。本文在对计算机虚拟仿真技术进行阐述的基础上,分析计算机虚拟仿真技术在三 维动画制作中的具体应用,进而提出自己的几点思考,旨在提升我国三维动画制作水平,从而推动动画行业的可持续发展。

　　关键词：计算机虚拟仿真技术,三维动画制作,应用


　　【Abstract】：3D animation brings people a new experience of watching movies, showing animation content in a new way of expression. In its application process, the application of computer virtual simulation technology can not be underestimated. In order to improve the level of 3D animation production, it is necessary to strengthen the animation production practice, actively learn from the advanced animation production technology, promote the effective application of virtual technology in animation production, so as to enhance the animation performance effect. Based on the elaboration of computer virtual simulation technology, this paper analyzes the specific application of computer virtual simulation technology in 3D animation production, and then puts forward some considerations in order to improve the level of 3D animation production in our country, so as to promote the sustainable development of animation industry.

　　【Key words】：computer virtual simulation technology;3D animation production;application


　　1 计算机虚拟仿真技术概述

　　1.1 计算机虚拟仿真技术的内涵

　　计算机虚拟仿真技术是在科技快速发展基础上崛起 的一种综合的集成技术,如涉及到计算机图形学、传感 技术、人工智能、人机交互技术等,通过一些模拟器、 模型等,可以逼真的模拟现实世界,甚至是不存在的事 物和环境,让人产生一种身临其境的感觉,并且能够亲 自体验和操作,和虚拟环境进行交互。因此,有更多人 把计算机虚拟仿真技术称为计算机虚拟现实技术或者是 计算机模拟技术。更通俗一点来说,计算机虚拟仿真技 术就是构造一个虚拟的系统,其模仿的是真实的环境。 计算机虚拟仿真技术也成为人类继数学推理、科学实验之后认识自然界客观规律的第三类基本方法。因为计算 机虚拟仿真技术有交互性、虚幻性、逼真性、沉浸性等 特点,可以通过控制虚拟环境中的某个元素,来改变一 些控制行为。当前在各行各业都进行技术升级的情况 下,以及在 5G 的网络环境下,计算机虚拟仿真技术的 应用也越来越广泛。虚拟现实应用下属健康教育、文化 娱乐、环境建筑、军工与科研四大分支,对应下属健康 医疗、教育 ;游戏电子竞技、应试、阅读、历史保护 ; 建筑房产、虚拟地图、场景漫游,不同下属小分支会根 据实际情况进一步进行划分。从整体上看,电子虚拟仿 真技术应用前景也更加广阔,可以帮助人们深入地认识 世界、了解世界和分析事物的发展内涵 [1]。

　　1.2 计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中应用的价值

　　1.2.1 促使动画中的视觉要素变得立体化

　　相比于二维空间, 三维空间下的动画更加立体。在 有计算机虚拟仿真技术的加持后,直接提升了动画作品 给人带来的视觉感受。动画展现形式更加立体多样,通 过在三维空间中建立真实的场景, 观众可以更立体的并且 可以从多个角度感受作品,观众的视觉体验大大增强 [2]。 这是因为计算机虚拟仿真技术对视觉要素的设计和把控 要求更高,要满足动画本身的要求,更要真正发挥出计 算机虚拟仿真技术在三维动画中的作用,在立体视觉上 让用户不仅能产生更立体的感受,也带来更新鲜新奇的 感受,这样逼真、生动的立体效果在以往的动画制作中 是基本不能完成的。

　　1.2.2 配合应用虚拟现实产品

　　在三维动画制作阶段, 会利用网络技术、仿真技术 和传感技术等先进技术,搭建互动性的场景,借助 VR 眼镜等虚拟现实产品进行人机互动。利用虚拟现实产品 的各种形式,能够在虚拟环境中沉浸式和互动式的展现 作品,给人带来的视觉冲击会更加强烈,画面的感染力 更强。配戴 VR 眼镜后,可以把内容投射到屏幕上,画 面更为立体与逼真 [3]。

　　2 计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的具体应用

　　2.1 在数据建模中的应用

　　数据建模是三维动画制作的第一步,也是一个非常 重要的步骤。进行数据建模主要是为了在动画中添加一 些具有交互性的元素,让动画人物变得更加灵活和动态, 这是对动画人物模型和动画场景的重要补充。具体操作 时,技术人员先搜集有关动画场景和动画人物的素材, 比如预先对一些和动画场景有关的建筑物和自然景观进 行航拍,并对搜集到的素材资料进行整理,以此为依据 来进行动画场景模型的构建。在实际建模过程中,一般 会保留物体的形变过程,这有利于运用物理动力学特征 对其进行准确的观察。同时,要利用三维扫描仪对实物 进行扫描,以收集相关数据并进行存储,这样构建出的 模型更真实,在整个三维动画场景中会显得更加逼真 [4]。

　　如在非常受欢迎的动画电影《哪吒之魔童降世》 中,为了获得更加逼真的效果,在很多场景和建筑的建 模上都参考了真实的建筑和场景。

　　2.2 在动作捕捉过程中的应用

　　在三维动画制作中,显然数据建模不是最终的目 标,更重要的是要让模型动起来,让其模仿我们现实世 界中的人和物,使其更真实、灵活、生动。动作捕捉过 程就是计算机虚拟仿真技术的数据采集过程。不管是动画中人的表情、肢体动作,或者是物体的运动,受到环 境影响时的动作等,都要进行捕捉。对人物动作进行捕 捉时,需要真人演员身穿带有感应点的特殊服装,根据 实际的动画制作需求做出各种不同的动作,这样系统中 的模型也会随之做出相对应的动作,后期经过处理,便 完成对动画人物需要动作的数据采集。对于物体来说, 如各种建筑物、植物等,一般采取的就是航拍的方式, 同样在捕捉相关的影像数据后,对搜集到的各种数据信 息进行整合分析,并和模型对应起来,制作出动态的效 果 [5]。这样模型的物理效果会被优化,在运动状态时也 会显得更加真实生动,从而避免出现违反物理规律的运 动或者在一些细节上有明显的错误。


　　比如我国的一部历史题材的三维动画作品《秦时明 月》, 在其制作过程中就使用了大量的计算机虚拟仿真 技术。为了能够体现出动画中人物动作的流畅性,对人 物动作细节的过程进行了保留,采用计算机虚拟仿真技 术,用计算机软件构建和现实场景相同的内容,对真人 演员的动作进行详细的捕捉,之后进行分析,使得动画 人物更灵活,真实性也更高。

　　2.3 在三维动画调节中的应用

　　在做好数据建模和动作捕捉环节之后,要运用计算 机虚拟仿真技术对三维动画进行调节,以构建出完整的 真实的虚拟场景。在三维调节的应用中,需要技术人员 掌握各种动画制作方法和技术,并能够对不同制作方法 进行综合和应用,这是非常重要的,对提升三维动画 中虚拟场景的真实性有很大作用。在三维动画调节中应 用计算机虚拟仿真技术时,要对各种信息进行整理、分 析,根据动画的具体要求用插入法、叠加法等进行必要的修改。在此过程中,会用到多种技术,如机械、计算 机识别技术、光学等技术,以提高动作的制作质量。只 有对三维动画进行不断的调节,才能更好的保证所采集 的数据是符合动画制作要求的,才能满足观看者对动画 的观看需求。因为在不少动画中都有人物或者动物,所 以,技术人员还应该具备方向动力学等的知识,这样在 对动画中的人物动作等的调节中,会更符合现实,工作 效率也会更高。


　　如非常受小朋友欢迎的三维动画片《熊出没》中, 大量计算机虚拟仿真技术的使用,不仅使得人物、动物 的动作更接近现实,也是在不断的调节中达到了预期的 效果,观众在观看的过程中也能够参与其中,减少了观 众和动画之间的距离,实现了视觉、场景的震撼和镜头 的调度。

　　3 计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用思考

　　3.1 重视观众的体验和感受

　　三维动画一个很大的特点就是立体性强。计算机虚 拟仿真技术在三维动画制作中的应用,使得观众可以有 更新的感受和体验,在计算机虚拟仿真技术创建的各种 情境中,观众犹如身处其中,和动画环境、动画情节产 生互动,观众能够更多的参与到其中,从而获得全新的 感官体验。因此,在三维动画制作中应用计算机虚拟仿 真技术时,一定要重视给观众带来不同的视觉体验。这 不仅可以满足观众的好奇心和新鲜感,更是计算机虚拟 仿真技术在三维动画中应用的要求。

　　3.2 要体现出空间感

　　三维其实就是一个空间概念, 它相比于平面, 更加 立体。三维动画制作就是要给观众营造一个立体的空间 氛围。计算机虚拟仿真技术就是利用数字技术、多媒体 技术、人工智能等来生成实时与动态的立体仿真图像,进行空间形态的建模,进而实现对虚拟空间的营造。它 使得图像更加动态立体,体现的是时间轴上各个静止画 面连贯形成的时空关系,从而完成具有虚拟现实的空间 模式,利用的是全方位的 360°视角,让人们的场景体验 更加直观、更真实、更清晰。而在传统的动画制作中主 要涉及到的是影像变化,为了让受众与动画之间可以进 行良好互动,一定要重视三维空间的动画体验,及时将 人物与空间联系起来,在人物与实物之间构建联系,让 虚拟世界与现实世界的边界变得模糊。


　　3.3 对多种素材进行整合运用建模

　　在三维动画制作中运用计算机虚拟仿真技术时,要 对多种素材进行整合运用,这主要体现在构建三维模型 的环节,工作人员一定要及时研究与三维动画制作有关 的内容,在情境化的环境中,加强对动画人物的重视。 注重现代技术的运用,了解与动画形象有关的知识,通 过搜集有关素材,注重对人物形象和物体形象的及时关 注,将有关资料及时整合起来,同时注重对多种素材的 整合,由此提高仿真技术的运用效果。比如图像、声 音、视频以及地理位置元素,相互整合运用,在计算机 虚拟仿真技术的应用下,利用数字语言把实时生成的信 息和元素在现实空间环境中表现出来,形成了更具空间 感的场景。

　　4 结语

　　随着近些年以来计算机虚拟仿真技术的快速发展, 使得其在社会中各个领域获得广泛运用。要不断进行创 新,更加重视观众的体验和感受、更加体现出空间感、 对多种素材进行整合运用,不断加强对三维动画制作的 实践,参考借鉴国外一些先进技术等,使三维动画产生 全新的画面感,以充分发挥出计算机虚拟仿真技术在三 维动画制作中的应用,制作出更好的动画作品,也推动 三维动画行业的快速发展。

　　参考文献

　　[1] 李樊,骆阳.试论三维动画制作中计算机虚拟仿真技术的应 用[J].电脑知识与技术,2022.18(2):96-97+106.

　　[2] 梁晶晶.计算机虚拟仿真技术在三维动画中的应用[J].信息 记录材料,2021.22(4):115-116.

　　[3] 王震.计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的运用[J].当 代旅游,2019(12):168.

　　[4] 曾龙凯.计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用[J]. 现代信息科技,2019.3(8):84-85+88.

　　[5] 马新影.浅析计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用 [J].科技创新导报,2018.15(3):161+163.
 
 
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