动漫游戏技术在“虚拟世博馆”建设中的应用研究

金益

（苏州职业大学 计算机工程系，苏州 215104）

0 引言

从2005年日本爱知世博会中我们可以清楚地看到最受欢迎的是“虚拟世博”，人气第一的是日立馆的“虚拟世博”游戏。刚刚过去的2010年上海世博会更是以独特的魅力吸引着所有人的眼球，作为2010年上海世博会的特色之一“虚拟世博馆”的建设大量使用了Flash3D、Web3D和网游3D等动漫游戏技术和虚拟现实技术，观众不但可以对展馆进行直观体验，还可以通过更多预设的栏目，进一步深入体会一个好看好玩的世博会，其中借鉴了网络游戏的模式，网友以第一视角接收各种游戏任务，解开谜底，使得动漫游戏、虚拟现实与世博会有了一次完美结合，真正做到了“让更广泛的人参与”。

1 “虚拟世博”简介

由于“虚拟世博”是新生事物，业界还未有明确的定义，很难有统一的认识，这里作者所下定义仅代表个人观点。“虚拟世博”是以网络传播媒体为平台，将世博会举办的世博园区、举办城市和辐射区域构建成网络虚拟空间，以政府、企业、个人和社会为虚拟空间的应用对象，以虚拟的网络空间为基础，以计算机网络为手段，全面构筑一个以信息应用为中心的全新的、可以实现人机在世博问题上互动的虚拟世博会。

2010上海的“虚拟世博”有三个亮点：虚拟网络游戏、虚拟场馆建设、虚拟场馆游览。

1.1 网络虚拟游戏

虚拟世博的网络游戏以开发“科技与环保”的游戏为主。根据上海2010年世博会的口号“城市，使人生活更美好”开发城市环境建设的游戏。“建设世博园的游戏”就体现了这样的理念，上网者可以在网上买土地、盖园区以及招展招商等，就像现在玩的“罗马复兴”游戏一样。

1.2 虚拟场馆建设

虚拟场馆建设主要偏重空间与工业设计和视觉传达设计，也就是受众面对网络的时候，可以根据自己的喜好和世博会的主题设计出自己理想中的场馆以及场馆内的陈设和布置，同时包括主题公园和吉祥物的设计。实际上就是受众充当虚拟设计师，让自己提交的作品与系统互动。当然，虚拟场馆的建设不仅需要强有力的网络技术的支持，还需要参与建设的受众有设计方面的能力和创意。

1.3 虚拟场馆游览

“虚拟场馆游览”的核心构想就是在世界各地的各个城市设立虚拟大厅，让那些不能到世博会现场的人也能感受到世博会带来的无穷魅力。这对于世界各地那些由于时间和经济力量的局限，没有机会参加世博会的人来说，这是一个绝好的手段。

2 “可口可乐馆”的设计与应用

为了更好地研究“虚拟世博馆”中对游戏动漫技术和虚拟现实技术的结合，作者以可口可乐馆的构建为例（如图1所示）。

图1 可口可乐馆的设计流程

2.1 场馆模型构建

场景模型制作指除动画角色以外的一切场景，如物品、动物、植物、人等的模型制作。按精度、体积、表面纹理与所处位置来分，可用不同的技术进行实现。（1）对于精度要求高、体积较大的物体，可利用Maya、3dmax等三维动画软件进行制作。（2）对于细长条的物体如栏杆、窗框等实体，可采用单一面片和贴图照片来表现。这样可以减少场景内的几何模型和面片数量，从而减轻仿真系统的运算负担。同时在渲染场景中不会出现锯齿和闪烁现象，提高场景仿真的总体效果。（3）对于表面纹理复杂的物体，可采用拍摄贴图的方式进行制作。这样可以避免高难度复杂纹理的三维建模以及不必要的系统仿真开销。（4）对于处于远处的模型，则可使用大面积平面贴图的方式进行制作。

可口可乐展馆为一座两层建筑，建筑风格讲求虚实对比和颜色变化，外立面简洁独特，所有的外墙均采用金属防风雨百叶，刷成“可口可乐”的红色。图2为场馆模型效果。

图2 “可口可乐馆”模型

2.2 角色动画制作

虚拟角色的构建包括角色外观、角色表情、角色动作的构建。角色外观可通过Maya、3Dmax等软件来制作，完成后再导入虚拟动画拍摄场景。构建虚拟角色的步骤主要有：外观构建，模型细化，骨骼动画制作等。文章以角色之一“劳模”为例。

（1）建模：以box为基础，用多边形建模建出身体模型，对部分分离后建出腰带、鞋子、衣服以及头盔。

图3 角色材质

图4 角色骨骼

（2）材质：为模型添加多为子材质，为身体、衣服等部分分别调节材质。图3即为角色加上材质后的效果。

（3）渲染：为模型打灯光，做测试渲染。

（4）骨骼：为模型绑定骨骼并调节动作。图4为加上骨骼动作后的效果。

（5）动画：角色外观与动作构建结束后，导入虚拟动画拍摄场景。图5为动画场景。

2.3 场景交互漫游

观察场景需要设置视点的空间位置、观察方向视角及焦距等参数，经过视口裁减、消隐而生成图像并输出至显示设备。对于立体观察，须设置另外一个视点，两者之间的空间距离约为人眼距离，生成图像并输出至显示设备。漫游场景则是不断地变换视点相应参数，生成连续的图像并输出至显示设备。如果将视点的空间参数路径记录到文件，则形成固定漫游。反之，视点的空间参数由交互设备或交互原语确定时，则表现为自主漫游。图6为场馆交互漫游馆外漫游。

图5 动画场景

图6 交互漫游

3 结束语

本文提出了一种崭新的动画制作方法，实现虚拟现实技术与动画制作的结合。虚拟现实技术在世博中的应用，不仅让观众逼真地、立体地、可操作地与世博场馆亲密接触，也拉近了世界与中国的距离，增加了数字世博的科技含量，提高了我国在计算机仿真领域的国际地位。动漫游戏产业随着知识经济的发展在国内迅速崛起，并成为其中的重要支柱。两者的完美结合对中国新媒体和数字文化产业的繁荣发展具有突出的贡献。

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