劉 暢

（武漢紡織大學 傳媒學院，湖北 武漢 430073）

動畫虛擬現(xiàn)實的應用范疇及研究

劉 暢

（武漢紡織大學 傳媒學院，湖北 武漢 430073）

動畫是一門交叉學科，它可以廣泛地被其它的學科所應用，通過研究動畫虛擬現(xiàn)實的應用范疇，展現(xiàn)動畫虛擬現(xiàn)實在現(xiàn)實社會中應用的優(yōu)化性和互動性，使更多的人了解動畫虛擬現(xiàn)實；更深入地研究和發(fā)展動畫虛擬現(xiàn)實技術，使其在科學技術日新月異的今天發(fā)揮更大的作用。

優(yōu)化性；真實空間；功能模擬；真人表演；交互性

隨著科學技術的飛速發(fā)展，動畫已不再僅限于只是帶給孩子們快樂了，動畫憑借它能極其便利地虛擬現(xiàn)實的特性，開始服務于現(xiàn)實社會的各個行業(yè)，多個領域以及現(xiàn)實生活的多個方面。

其實，動畫可以說是一門綜合學科的產(chǎn)物，比如說影視動畫的制作，涉及到大量的影視知識的運用，制作人員不僅要有深厚的美術功底，還要能熟練的掌握鏡頭的運用。如果是定格動畫的制作，制作人員需要具備的素質就更高了，比如很好造型能力；手工制作工藝；攝影技巧等等。我想，說動畫師一門邊緣學科并不為過，它可以說結合影視、繪畫、計算機等多門學科的知識。動畫可以說是一門交叉學科，它可以廣泛地被其它的學科所應用，比如電視廣告，用動畫制作的電視廣告出現(xiàn)在我們的生活里已經(jīng)是平常再平常不過的事情了；還有多媒體的演示等等。說動畫業(yè)是一門交叉學科，不僅僅是這些簡單的運用上的，關鍵是它可以虛擬現(xiàn)實。

一、動畫虛擬現(xiàn)實在藝術設計領域的廣泛用途

（一）動畫虛擬現(xiàn)實在環(huán)境藝術設計中的應用

環(huán)境藝術專業(yè)的設計者都知道，環(huán)境藝術設計可以說包含了地球表面的所有地面環(huán)境和與美化裝飾有關的所有設計領域，不管是園林設計、景觀設計、室內設計還是建筑外立面和小環(huán)境的裝飾設計，最終都是以效果圖的形式展現(xiàn)出來的，目的就是能更清楚更直觀的將完成后的設計效果展現(xiàn)出來。隨著三維技術的不斷發(fā)展以及三維動畫技術的普及，環(huán)境藝術設計者便開始嘗試利用三維動畫技術來模擬真實空間，展現(xiàn)其最后的設計效果。這樣既可以減輕效果圖的負擔，更可以使設計成果更清晰、更直觀地展現(xiàn)到人們面前。給效果圖設置一個鏡頭，運用3DMax軟件里的動畫工具，逐幀調整鏡頭的位置，多方位、多角度地將效果圖里的設計成果展現(xiàn)出來，就像一個真實的攝影機在一個真實的環(huán)境中拍攝一樣，這種多方位的模擬實拍展示方式，配上聲音和音效，即直觀又很有趣味性。設置好的攝影機再從多個視角對設計成型的建筑或園林或景觀或房間陳設進行播放，配上時而優(yōu)雅緩慢；時而急促震撼的音樂；事先錄制好的講解員會隨著鏡頭的不斷變化給每一個設計方案進行詳細的說明。目前像這樣利用動畫手段虛擬現(xiàn)實，展現(xiàn)效果圖的方式越來越盛行了。

三維動畫技術可以說給環(huán)境藝術設計方案的展現(xiàn)提供了非常有利的平臺，從此環(huán)境藝術的設計效果表現(xiàn)進入一個新時期。

（二）動畫的虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設計中的應用

工業(yè)設計是指“憑借訓練、技術知識、經(jīng)驗及視覺感受而賦予材料、結構、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾以新的品質和資格”。這是國際工業(yè)設計協(xié)會聯(lián)合會(ICSID)在 1980年的巴黎年會上為工業(yè)設計下的修正定義。而傳統(tǒng)工業(yè)設計的核心是產(chǎn)品設計，即針對人與自然的關聯(lián)中產(chǎn)生的工具裝備的需求所作的響應。包括為了使生存與生活得以維持與發(fā)展所需的諸如工具、器械與產(chǎn)品等物質性裝備所進行的設計。但無論是哪種物質裝備的設計，最終都要通過模型或效果圖展現(xiàn)出來，設計者可以將自己的設計理念用手繪效果圖或電腦三維效果圖的形式表現(xiàn)出產(chǎn)品的外觀以及內部構造，然后將這些設計圖紙制作成手板測試外觀或結構的合理性，最后將產(chǎn)品做成一個個的模具，展現(xiàn)到大眾的面前。有了模型，那么產(chǎn)品的形狀、大小、樣式、色彩就更加直觀了，但是產(chǎn)品的功能、操作方式，能很清晰地展示給大眾。如果利用動畫來虛擬現(xiàn)實，設計出來的產(chǎn)品的功能、操作方式的展現(xiàn)就變得非常容易了。在產(chǎn)品成型之后設計者可以利用動畫的形式來演示自己的產(chǎn)品，這種用動畫來虛擬現(xiàn)實的演示方式即可以清楚的展現(xiàn)其產(chǎn)品的外觀、內置構造，又可以直觀地展示產(chǎn)品的功能及操作方式，再給演示動畫配上產(chǎn)品設計理念的語音介紹，從此，設計者擺脫了用文字表達設計理念和產(chǎn)品功能介紹的繁瑣。

動畫產(chǎn)品虛擬演示也同樣可以用作產(chǎn)品的宣傳、前期銷售甚至在產(chǎn)品出廠后，作為電子產(chǎn)品說明書來告訴消費者如何使用其產(chǎn)品，就好像工具軟件的多媒體教程一樣，即直觀、清晰有生動，富有趣味性。

動畫虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，使設計師無需實物模型或制作樣機，就可進行產(chǎn)品構思、工藝性設計、功能模擬，并在客戶面前作產(chǎn)品外形特征展示、工作性能測試、安全性分析，最后正式投產(chǎn)。動畫虛擬現(xiàn)實技術的應用，使設計在形式的創(chuàng)造上和科學分析方面都進入了一個新的起點。

（三）動畫的虛擬現(xiàn)實在影視藝術設計中的應用

新技術的發(fā)明使得影視成為 20世紀最重要的文化現(xiàn)象。從某種藝術上來講，影視藝術是一門綜合性的學科，其綜合性體現(xiàn)在與其他藝術的共性上，各門藝術的多種元素被影視藝術所同化與吸收，并且發(fā)生了質的變化，使影視藝術成為時空綜合的視聽藝術。數(shù)碼技術的介入，用動畫來虛擬現(xiàn)實，模擬真人表演使得影視藝術的視聽效果有了前所未有的突破。神奇魔幻的畫面效果贏得了觀眾們的陣陣尖叫聲。

其實用動畫來虛擬現(xiàn)實，模仿真人的表演早就隨著1933年《金剛》這部影片的面市而轟動影視界了。只不過早期的電影里所有的特技都是用定格拍攝的方式做出來的。電腦的出現(xiàn)、數(shù)碼技術在影視藝術的廣泛應用，用定格定動畫制作特技的方法漸漸被電腦所取代。

讓真實的人物在藍色背景下表演，然后通過電腦技術將其表演扣像到一個虛擬的場景里；《史前一萬年》這部影片里的人物都是真實的表演，但是一萬年以前人們的生活環(huán)境，卻都是虛擬出來的，不僅如此，影片里還用動畫虛擬了毛象的表演。還可以將一個虛擬的角色放到一個真實的場景里，最后將他們合成。比如后來加入電腦技術的《金剛歸來》里的金剛，就是用電腦虛擬了金剛這個角色，影片里金剛的所有動作行為、表演等等，都是用動畫虛擬而成的，然后將其放到實景里通過數(shù)碼技術合成的。還有比如《長江7號》，這部影片里那個可愛的外星寵物，不僅這個角色是虛擬的，它的所有動作都是由動畫虛擬而成的。甚至有些影片不僅場景是虛擬的，角色也是有動畫虛擬真人實拍的。90年代深受小朋友們歡迎的日本電視連續(xù)劇《克塞號》里，和外星人作戰(zhàn)的戰(zhàn)士們是真人表演，恐龍時代的場景都是虛擬出來的，里面的外星人是虛擬的，并且其表演都是有動畫虛擬而成的。據(jù)說2003年MTV 電影大獎還增設了虛擬表演獎，以獎勵電影中的人造角色。

動畫虛擬現(xiàn)實技術的引入、可以說使得影視藝術的手段和思想發(fā)生質的飛躍，更加符合社會發(fā)展，科學技發(fā)展，人們生活質量提高、娛樂要求不斷發(fā)展的需要，可以說在影視中利用動畫來虛擬現(xiàn)實，大量加入特技表演成分，不僅增強了影視畫面的感染力，也滿足了人們審美、享受、娛樂的高要求。使影視藝術向前邁了一大步。

動畫虛擬現(xiàn)實技術在藝術設計領域的廣泛用途，使影視藝術提高到一個嶄新的水平，對環(huán)境藝術設計的展示方式、工業(yè)造型設計手法的作用和意義也顯而易見。動畫虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，其作用不僅體現(xiàn)在藝術設計領域，它藝術設計領域的廣泛應用，也充分地顯示出其優(yōu)化功能。

二、動畫虛擬現(xiàn)實的優(yōu)化性

（一）動畫虛擬現(xiàn)實優(yōu)化性的體現(xiàn)

利用三維動畫將稿紙上的設計虛擬成真實的情景，再演義出來，既可以節(jié)省大量人力資源，又可以節(jié)省物力資源，甚至可以避免時間的浪費，從而提高工作效率。

一個城市規(guī)劃的方案在人們的腦袋里形成初步的設想，然后用圖紙將設想大致地展現(xiàn)給大眾，最后用大量的效果圖把草稿圖紙更具像地表現(xiàn)出來。由于城市規(guī)劃通常面積大、范圍廣、細節(jié)多，規(guī)劃的各個角落，方位都需要有具體展示，所以所需的效果圖是非常多的。在計算機出現(xiàn)時，通常是手繪效果圖，計算機普及后就用3D軟件來制作效果圖了。用3D軟件制作的效果圖比手繪的來得更形象，但是圖紙上的表現(xiàn)仍有限，紙上談兵，很多細節(jié)無法預料，一旦方案實施，施工時遇到不合理的情況，做好后拆掉重建，浪費人力、物力，延誤工期，甚至有可能需要重新制定規(guī)劃方案。

動畫虛擬現(xiàn)實技術出現(xiàn)后，用3D軟件將規(guī)劃方案制作成虛擬現(xiàn)實的動畫，把設想的空間里的每個部分用3D軟件制作出來，包括空間里的街道、建筑、綠化、公用設施等等，甚至是消防栓、高壓電線的安置方位等等都可以用3D軟件極其仿真地制作出來，然后制作一個攝影機的運動，將它們都聯(lián)系起來，全方位的展現(xiàn)規(guī)劃的方案，這種展現(xiàn)方式可以使客戶有沉浸感，能夠帶給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數(shù)據(jù)接口在實時的虛擬環(huán)境中隨時獲取項目的數(shù)據(jù)資料，方便大型復雜工程項目的規(guī)劃、設計、投標、報批、管理，有利于設計與管理人員對各種規(guī)劃設計方案進行輔助設計與方案評審，由于動畫虛擬現(xiàn)實所建立的虛擬環(huán)境是由基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求建立逼真的三維場景，對規(guī)劃項目進行真實的“再現(xiàn)”， 很多不易察覺的，很細節(jié)的設計缺陷都能夠非常輕易地被發(fā)現(xiàn)，我們可以很輕松隨意的進行數(shù)據(jù)地修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、顏色，改變綠化密度的參數(shù)即可，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量；再加配上虛擬的車和行人的動畫，城市規(guī)劃方案建成后的模樣就一目了然了。還可以將視頻文件做成多媒體文件，向公眾播放，既可以讓大眾參與到這個城市規(guī)劃方案的評審項目中來，又可以起到宣傳的作用。

（二）動畫虛擬現(xiàn)實優(yōu)化性的功能

在我國很多老式的客機上，飛機起飛前都能看到空哥、空姐們站在走道中間親自給乘客做演示，告訴乘客們飛機起飛時，應該注意的事項，如果飛機遇到緊急情況，在哪能拿到氧氣罩和救身衣，應該如何穿戴；如何打開降落傘，緊急逃身門在哪等等。

現(xiàn)在的新型客機上，已看不到這樣的真人示范表演，取而代之的是動畫虛擬真人示范的視頻。飛機起飛前，每排座位上方都會下來一個視頻，開始播放模擬真人坐在座位上演示的動畫，告訴乘客，當他們坐在座位上后，應注意的事項，以及飛機遇到緊急情況時，如何、在哪取得氧氣罩和救身衣，乘客們穿戴好后，應該走向飛機的哪個部位，緊急門是怎么打開的，乘客應該如何從緊急門逃身，聲像合一，一切都好像身臨其境一樣。

當然動畫虛擬現(xiàn)實在介紹功能上的體現(xiàn)，不僅僅只是在飛機上，生活里的很多方面都能看到這種用動畫來虛擬現(xiàn)實，代替真人的方式。比如，當病人遇到突發(fā)情況時，身邊的人應該如何對其實施急救；遇到火災時，消防栓應該如何使用；甚至現(xiàn)代軍事演習，都會先將戰(zhàn)役的計劃行程和方案做成虛擬的動畫，模擬真實的演習，然后再講解參與戰(zhàn)役的軍人和將軍聽，供大家討論，就算戰(zhàn)役設計得再復雜，整個計劃行程和方案也都能表現(xiàn)地清楚明了，一旦有不合理地方，立刻就能顯現(xiàn)出來，在正式演習前得到及時的修正。

隨著計算機技術的日新月異，動畫虛擬現(xiàn)實技術也越來越強大，優(yōu)化性功能的體現(xiàn)使其更廣泛地用于社會的各個行業(yè)，也越來越受到各個行業(yè)的青睞了。

利用動畫虛擬現(xiàn)實技術，在虛擬真實情景的過程中，操縱者可以身臨其境地感覺到事件發(fā)生和發(fā)展的整個過程，也查看生產(chǎn)過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程、物流過程等活動的各種技術參數(shù)的情況，從而確認方案在現(xiàn)實中是否正確、合理，有能力完成預定的任務和如何去完成，可以及時發(fā)現(xiàn)方案的缺陷和問題，予以改進。有時甚至可以對整個虛擬動畫進行操縱，形成一種互動性的交流，真正地參與到整個虛擬情景里。

三、動畫虛擬現(xiàn)實的交互性

玩游戲學知識，已不再是什么新鮮的事情。利用動畫虛擬技術普及知識，例如遇到火災，如何逃身；遇到地震，如何應對等等。

將發(fā)生火災的現(xiàn)實情景做成動畫游戲，游戲情景不斷向前發(fā)展，每一步的發(fā)展階段都設計一個提示，告訴玩家應該選擇周圍的什么物品以及怎么合理地使用這些物品，然后該怎么做。游戲設計多個可能性和選擇，就好像玩家真的經(jīng)歷著一場意想不到的火災，玩家根據(jù)提示所做的每一個選擇，都會出現(xiàn)不同的情況，增加游戲的趣味性，最后玩家會在虛擬的前來救火的消防員的幫助下成功地逃出虛擬的火災現(xiàn)場，完成整個游戲。由于虛擬火災在發(fā)展的每一個步驟都有提示告訴玩家火災發(fā)展到現(xiàn)在應該怎么做才正確，如果做的不對的話，就到不了下一步，所以每一個玩家既可以玩游戲，又可以通過這個互動的虛擬動畫游戲解到一旦身邊發(fā)生火災，應該如何應對，正確的逃身方法，在娛樂中普及常識。

同樣的，將發(fā)生地震的真實情景做成互動形式的動畫，可以設計假設操作者，在多種情況下，例如正在家、正在上班、正在馬路上、正在汽車上等等。突發(fā)地震，然后就會有提示，告訴操作者應該逃向哪里或如何保護自己，操作者執(zhí)行操作后，情節(jié)就會繼續(xù)發(fā)展。設計者再設計多種意外的可能性，例如，在躲避過程中，被困，怎么合理地使用周圍能用的物品維持生命，然后在救援人員的幫助下，有秩序地慢慢逃出困境；再例如，在逃跑的過程中，身體被石塊砸傷，比較嚴重，大量出血，應該如何使用自己隨身攜帶地現(xiàn)有物品，給自己的傷口進行及時有效地處理，實施自救，爭取更多的時間等待救援人員的到來；甚至包括身邊有同行人或親人朋友被困或被石板砸到，應該如何采取正確的急救措施等等。操作者能夠全部按照提示正確執(zhí)行的話系統(tǒng)就會提示“你真棒！”，得到稱贊了。

現(xiàn)在有很多少兒教育已經(jīng)在采取這種動畫虛擬現(xiàn)實的互動方式了，因為這種動畫虛擬現(xiàn)實的互動形式有一定的趣味性和神秘感，完成一個步驟前，期待著下一步會出現(xiàn)的情景；不同的選擇會有不同的結果。小朋友們就能在娛樂中學到知識，那么學習過程就不會感覺枯燥了，而且這種方式學到的知識比起強制塞進腦袋的要深刻的多了。

很多國外的教育網(wǎng)站上，將各種課程設計成互動性的虛擬動畫形式，比如烹調課程，操作者選擇“如何做意大利面”，操作者每做一步，就會有提示應該選擇什么工具，怎么操作，整個意大利面做好后，系統(tǒng)還會根據(jù)操作者的操作情況給與評分，操作者就知道自己做得好不好了。再比如實驗課程，操作者選擇“如何做鐳的實驗”，進入頁面后，同樣是操作者每做一步，就有提示下一步應該怎么做，操作者能夠按照提示正確地完成每一步，系統(tǒng)才會顯示“實驗成功”。甚至人際交往課程，操作者選擇“如何去公司面試”，場景設計得和現(xiàn)實面試情景一樣，操作者根據(jù)系統(tǒng)提出的很多假設性問題向操作者提問，操作者回答完所有的問題后，系統(tǒng)會根據(jù)操作者的表現(xiàn)，給與評分并將操作者需要改善的地方全部列舉出來，然后給與修正意見，操作者可以通過這個虛擬互動課程了解到公司的面試過程，以及在面試過程中應征者應該怎么做。對于那些剛步入社會，沒有參過加面試的學生是非常有用的。

動畫虛擬現(xiàn)實生成的可交互的仿真環(huán)境可以使人產(chǎn)生一種身臨其境的沉浸感覺，并且人們可以讓人以互動的方式與環(huán)境中的對象進行交互操作，相互交流，變被動地接受為主動地參與。

四、結語

動畫虛擬現(xiàn)實技術是利用計算機將現(xiàn)實中的情景制作成動畫的虛擬形式，逼真地模擬人在特定環(huán)境中的視覺、聽覺、運動等行為的人機界面的新技術。利用動畫虛擬現(xiàn)實技術的沉浸感、與計算機的交互功能和實時表現(xiàn)功能，為社會各個領域服務。

盡管現(xiàn)在的科學技術現(xiàn)狀，動畫虛擬現(xiàn)實技術還處于正在探索正在發(fā)展的階段，但是我相信隨著數(shù)碼技術的不斷發(fā)展，社會的不斷進步，動畫虛擬現(xiàn)實技術在社會的各個領域一定能普及起來，應用到現(xiàn)實生活的各個方面，更好地為人類社會服務。

[1] 熊靜, 周定康. Internet環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實技術—VRML[J].計算機與現(xiàn)代化，2004,(2):17-19.

[2] 崔海燕, 段作章. 虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代教育中的應用[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備，2005, (3).

Application Scope and Study on Animation Virtualization

LIU Chang
（School of Media and Communication, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China）

Animation is an interdisciplinary study. It can be extensively adopted by a number of other branches of learning. This paper studies the application scope of animation virtualization, manifests the optimization and interaction of animation virtualization in real world,and explores and develops the animation virtualization technology for it to play a more important role in today's fast-changing world.

Optimization; Real World; Function Visualization; Human Performance; Interaction

J218.7

A

1009－5160(2012)－0005－04

劉暢（1981-），女，碩士，研究方向：動畫.

武漢科技學院?；痦椖浚ㄎ淇蒲衃2009]9號）.