基金項(xiàng)目：本文系河南省教育廳人文社會(huì)科學(xué)“基于兒童行為心理發(fā)展的繪本圖像敘事方式研究”（課題編號(hào)2020-ZDJH-475）階段性研究成果。

摘 ?要：伴隨著高速發(fā)展地計(jì)算機(jī)科技，數(shù)字化體驗(yàn)豐富了人們社會(huì)生活，同時(shí)人們也越來(lái)越重視精神文明的社會(huì)生活方式，其中必不可少的電影藝術(shù)、電視藝術(shù)、多媒體藝術(shù)、動(dòng)畫藝術(shù)等也因此進(jìn)行相關(guān)技術(shù)上的變革，特別是在三維動(dòng)畫仿真空間上，傳統(tǒng)模式的三維影像已經(jīng)跟不上社會(huì)的進(jìn)步，城市環(huán)境規(guī)劃、地圖定位導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)等新型體驗(yàn)方式越來(lái)越服務(wù)于人們的社會(huì)生活，如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于主體對(duì)象的三維動(dòng)畫仿真是現(xiàn)代媒體科學(xué)與藝術(shù)所面臨的問(wèn)題，如今已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮娜S動(dòng)畫仿真，但是我們?cè)撉宄J(rèn)識(shí)其中的應(yīng)用，跟上時(shí)代的步伐。

關(guān)鍵詞：基于主體對(duì)象;三維動(dòng)畫;仿真

作者簡(jiǎn)介：張冬冬（1986.12-），男，漢，河南漯河人，本科，鄭州輕工業(yè)大學(xué)易斯頓美術(shù)學(xué)院助教，研究方向：數(shù)字媒體。

[中圖分類號(hào)]：J2 ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]：A

[文章編號(hào)]：1002-2139（2020）-08--02

三維影像藝術(shù)又被稱3D動(dòng)畫藝術(shù)，或者說(shuō)是三維動(dòng)態(tài)視覺影像藝術(shù)，出現(xiàn)于計(jì)算機(jī)發(fā)展科學(xué)技術(shù)。本文運(yùn)用三維動(dòng)畫軟件MAYA為主要制作工具，具體三維動(dòng)畫制作的流程模式主要分為以下幾個(gè)階段：第一階段，在三維動(dòng)畫軟件MAYA中搭建一個(gè)虛擬仿真世界（主要包括角色、道具、場(chǎng)景等）;第二階段，在虛擬世界中根據(jù)劇本、分鏡、設(shè)定等，來(lái)給于主體對(duì)象的外形、情感、劇情、臺(tái)詞、動(dòng)畫的相關(guān)制作;第三階段，根據(jù)劇本和分鏡，整合第二階段所完成的素材，進(jìn)入后期剪輯軟件中，對(duì)景別、構(gòu)圖、背景音樂(lè)、音效、配音、主體對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡、畫面風(fēng)格校色、燈光布局、材質(zhì)紋理以及粒子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特效等進(jìn)行合成與剪輯，最終輸出成品，完成以上階段之后，就可以讓計(jì)算機(jī)自己去運(yùn)行并最后呈現(xiàn)出我們想要的效果。對(duì)于三維動(dòng)畫視聽上的認(rèn)知，最直觀的感受就是在院線上映的3D電影體驗(yàn)，甚至是在游樂(lè)場(chǎng)中的4D、5D、6D視聽影像的體驗(yàn)，它從聽覺、視覺、觸覺以及嗅覺能夠帶給我們最真實(shí)的體驗(yàn)，三維動(dòng)畫仿真影像具有真實(shí)性、精確性以及可操作性，因此在醫(yī)學(xué)、軍事、娛樂(lè)、教育、影視、建筑等方面有著廣泛的應(yīng)用，表現(xiàn)形式受到了廣大消費(fèi)者和投資商的一致好評(píng)，三維動(dòng)畫仿真技術(shù)在未來(lái)必將得到各種商業(yè)模式的青睞。

一、三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)整體應(yīng)用

三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)一般制作流程包括：前期設(shè)定與框架、中期三維空間搭建、后期渲染與合成三大環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是一條工業(yè)鏈條線，環(huán)環(huán)相扣， 相互作用，特別是進(jìn)入21世紀(jì)信息時(shí)代，媒體的發(fā)展越來(lái)越傾向動(dòng)態(tài)媒介，比如在電視藝術(shù)領(lǐng)域、電影藝術(shù)領(lǐng)域、數(shù)字媒體藝術(shù)（移動(dòng)自媒體）領(lǐng)域以及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域四大領(lǐng)域最為突顯。

電視藝術(shù)，電視是一門迄今為止最年輕的藝術(shù)，1936年英國(guó)廣播公司在倫敦正式播放電視節(jié)目，標(biāo)志著電視的誕生。它的特點(diǎn)具有熒幕小，畫面小，清晰度差，在鏡頭上多用攝影的景別和攝像的構(gòu)圖，場(chǎng)景轉(zhuǎn)換不宜太快;運(yùn)用視聽語(yǔ)言手段，給觀眾以想象空間和介入機(jī)會(huì)，引人入勝;通過(guò)拍攝現(xiàn)實(shí)或情景再現(xiàn)，逼真的反映生活。凡是能夠給審美主體帶來(lái)審美愉悅的客觀存在物便可稱之為藝術(shù)，在貝爾德發(fā)明電視之后，電視所表現(xiàn)出的視聽藝術(shù)越來(lái)越受人們的認(rèn)可，隨之工業(yè)科技的迅速發(fā)展，電視藝術(shù)的概念也隨之產(chǎn)生被廣泛認(rèn)可，它愈發(fā)地被世人認(rèn)可為第八藝術(shù)。電視藝術(shù)，主要通過(guò)電子技術(shù)為傳播手段，運(yùn)用聲畫造型來(lái)為傳播方式，基于主體對(duì)象對(duì)藝術(shù)的審美思維把握和表現(xiàn)客觀世界，以塑造鮮明的屏幕形象，來(lái)達(dá)到以情感為目的的視聽藝術(shù)形態(tài)。

電影藝術(shù)，卡努社《第七藝術(shù)宣言》把電影稱為第七藝術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，以畫面和音響為媒介，在銀幕上創(chuàng)造出感性直觀的形象，再現(xiàn)和表現(xiàn)生活的一門藝術(shù)。電影和電視是姊妹藝術(shù)，它和電視的藝術(shù)語(yǔ)言和表現(xiàn)方法是相通的，故人們將它們合稱為影視藝術(shù)。

數(shù)字媒體藝術(shù)，是一個(gè)跨自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和人文科學(xué)的綜合性學(xué)科，集中體現(xiàn)了“科學(xué)、藝術(shù)和人文”的理念。數(shù)字媒體藝術(shù)往往與科學(xué)技術(shù)相互融合，它是在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展下所產(chǎn)生的新型藝術(shù)表達(dá)形式，成型較晚，我國(guó)數(shù)字媒體藝術(shù)教育最早可追溯到二十世界80年代末，當(dāng)時(shí)只是基于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)研究下所逐漸產(chǎn)生的呈現(xiàn)形式，目前屬于交叉學(xué)科領(lǐng)域，涉及造型藝術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息與通信技術(shù)等方面的知識(shí)。在進(jìn)入二十世紀(jì)90年代中后期，專業(yè)計(jì)算機(jī)美術(shù)培訓(xùn)逐漸發(fā)展起來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展市場(chǎng)的需求和傳統(tǒng)職業(yè)技能的轉(zhuǎn)變，廣泛出現(xiàn)在電視廣播業(yè)、傳媒報(bào)刊業(yè)、教育業(yè)、網(wǎng)絡(luò)信息業(yè)、景觀建筑業(yè)、數(shù)字影像媒體業(yè)和游戲娛樂(lè)業(yè)等新型應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字媒體被廣泛地運(yùn)用在大眾社會(huì)生活當(dāng)中，把計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)理論、知識(shí)與技能同視聽藝術(shù)緊密的結(jié)合。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），英文縮寫為VR，又稱靈境技術(shù)，是20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)，它從聽覺、視覺、觸覺以及嗅覺能夠帶給我們最真實(shí)的體驗(yàn)，并與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）被大眾合稱虛擬世界技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本包括了電腦技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)電子信息技術(shù)、視聽仿真技術(shù)為一體的綜合呈現(xiàn)，目前虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件以Unity3D（移動(dòng)端）和UE4（PC端）為主要實(shí)現(xiàn)工具，運(yùn)用三維軟件MAYA搭建虛擬空間：角色、劇情、場(chǎng)景、光影以及音效等元素，將元素輸入虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中數(shù)據(jù)和程序的參數(shù)設(shè)置，使其虛擬仿真空間模擬呈現(xiàn)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備（虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡或頭盔）輸出成像，結(jié)合交互設(shè)備（虛擬現(xiàn)實(shí)手柄或手套）電子感應(yīng)，從而給人以環(huán)境沉浸感與真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)有超強(qiáng)的仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正人機(jī)交互技術(shù)，在操作體驗(yàn)過(guò)程中，可以隨意操作并且得到環(huán)境最真實(shí)的意識(shí)反饋，正因虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了現(xiàn)代青年人們的喜愛。

二、三維動(dòng)畫仿真系統(tǒng)的整體分析

三維動(dòng)畫仿真系統(tǒng)，主要本文將以三維動(dòng)畫軟件MAYA和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件UE4為制作工具，首先就要考慮到對(duì)于主體對(duì)象視覺感知入手，將前期設(shè)定構(gòu)思、配色、光影氣氛、動(dòng)畫、特效和音效等元素進(jìn)行明確整合，根據(jù)用戶體驗(yàn)反饋信息，優(yōu)化系統(tǒng)的主體塑造，因此這樣才能夠使用戶在進(jìn)行體驗(yàn)的過(guò)程中獲得更好的、更便捷地呈現(xiàn)仿真效果，所以對(duì)于主體對(duì)象三維動(dòng)畫仿真的實(shí)現(xiàn)第一步就是合理、科學(xué)、有序地塑造形態(tài)，通過(guò)適合的程序制作流程，在體驗(yàn)中進(jìn)行優(yōu)化與更改，提高用戶更好的體驗(yàn)感。一般的三維動(dòng)畫都需要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，前期構(gòu)思制作人員、中期動(dòng)畫制作人員、后期剪輯與特效合成人員以及虛擬交互編程人員，科技的更新與設(shè)備的換代日益趨向快速化，常會(huì)在制作過(guò)程中出現(xiàn)人力滯后于物力的現(xiàn)象，就算投入了大量的精力也會(huì)出現(xiàn)一無(wú)所獲，這就需要制作人員有一個(gè)不斷探索地良好的心態(tài)，在項(xiàng)目制作前就要先調(diào)查三維動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)所需的實(shí)際執(zhí)行素材、科學(xué)合理的制作規(guī)劃、設(shè)備性能等因素，這樣才能有序的完成預(yù)期呈現(xiàn)效果。基于仿真效果更加逼真，制作人員還需要重視仿真屬性的（如火，水、風(fēng)、煙、云等）設(shè)置，需要制作人員對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的自然物理現(xiàn)象的真實(shí)認(rèn)知，預(yù)防在仿真時(shí)失真效果出現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)日常社會(huì)生活現(xiàn)象的敏感認(rèn)知上的訓(xùn)練。

三、三維動(dòng)畫實(shí)體模型建立

在這里研究的基于主體對(duì)象的三維動(dòng)畫仿真設(shè)置是由美國(guó) Autodesk公司開發(fā)的Maya三維動(dòng)畫軟件，主要使用的基本環(huán)境是 Windows系統(tǒng)，運(yùn)用Maya中 Polygons（多邊形建模）工具進(jìn)行搭建模型制作。剛開始根據(jù)前期設(shè)定與構(gòu)思設(shè)計(jì)圖形，面向主體對(duì)象的塑造，保證實(shí)際模型搭建的真實(shí)性，創(chuàng)建基于實(shí)景的窗口進(jìn)行對(duì)照制作，能夠達(dá)到模型和動(dòng)畫精準(zhǔn)性;根據(jù)前期的所完成的程序設(shè)計(jì)，進(jìn)入中期動(dòng)畫制作環(huán)節(jié)，以攝像機(jī)動(dòng)、場(chǎng)景透視、景別、構(gòu)圖、粒子動(dòng)力系統(tǒng)等進(jìn)行模擬仿真現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫制作，多注重在屬性參數(shù)的設(shè)置上，這樣更加便捷的實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景氛圍;緊接著就是進(jìn)后期渲染合成階段，需要把前中期的制作素材進(jìn)行整合和歸納，開始運(yùn)用Maya材質(zhì)球和渲染器，來(lái)模擬真實(shí)的光線、投影、材質(zhì)、紋理、樣式、粒子、音效等真實(shí)視聽感知的主體對(duì)象，把渲染輸出完整的動(dòng)畫素材，按照攝影構(gòu)圖和透視關(guān)系，把前景、中景以及背景進(jìn)行有序合成與拼接，從而最終計(jì)算機(jī)生成具有視聽效果的真實(shí)動(dòng)畫場(chǎng)景。

四、仿真計(jì)算與程序數(shù)據(jù)設(shè)置的實(shí)現(xiàn)

仿真計(jì)算是數(shù)據(jù)設(shè)置的基礎(chǔ)，進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)參數(shù)的獲取是關(guān)鍵步驟，將對(duì)象主體設(shè)置好具體參數(shù)，導(dǎo)入到三維動(dòng)畫軟件MAYA中，完成主體動(dòng)畫制作，并將動(dòng)畫按照前期設(shè)置順序規(guī)格輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中，根據(jù)不同動(dòng)畫進(jìn)行計(jì)算與數(shù)據(jù)設(shè)置，提高制作效率，降低在仿真過(guò)程所出現(xiàn)軟件計(jì)算的出錯(cuò)率與失真率， 計(jì)算結(jié)束后仿真程序得出的具體呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入虛擬交互設(shè)備中進(jìn)行模擬仿真效果。最終實(shí)現(xiàn)的三維仿真動(dòng)畫藝術(shù)，其實(shí)現(xiàn)方法具有多樣性，一般常用的動(dòng)畫制作形式包括：逐幀動(dòng)畫、網(wǎng)格變形動(dòng)畫、攝像機(jī)動(dòng)畫、物理動(dòng)力學(xué)動(dòng)畫、粒子系統(tǒng)動(dòng)畫和人物角色動(dòng)畫等方式進(jìn)行呈現(xiàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

在電子科技技術(shù)日趨成熟的現(xiàn)代，三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)已經(jīng)能夠在社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域充分的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的方法不僅多樣，而且逐步地改變?nèi)藗兊木裆罘绞?。但在這個(gè)過(guò)程中仍然存在很多顯而易見的問(wèn)題，三維動(dòng)畫仿真是科技與藝術(shù)緊密結(jié)合的制作技術(shù)，它不僅需要計(jì)算機(jī)編程人員的邏輯思維能力，而且需要具有全面專業(yè)素質(zhì)的藝術(shù)設(shè)計(jì)人員，兩者的結(jié)合是一個(gè)團(tuán)隊(duì)協(xié)作不斷探索的過(guò)程，就是制作人員在設(shè)計(jì)時(shí)受到這個(gè)大環(huán)境的限制，不能很好地實(shí)現(xiàn)主體對(duì)象的優(yōu)點(diǎn)呈現(xiàn)，如果客戶需要改變其中的某些功能，這個(gè)時(shí)候仍然需要兩方面的專業(yè)人員進(jìn)行修改，不同的制作人員對(duì)于不同的仿真結(jié)果也有一定的限定，這也就局限了仿真最終效果的呈現(xiàn)，這也是廣大研究制作人員需要解決的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)整體框架的探索， 以三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)與現(xiàn)代科技技術(shù)緊密結(jié)合，促進(jìn)三維動(dòng)畫仿真藝術(shù)的不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)在影視媒體中的制作。

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