动画虚拟现实的应用范畴及研究

刘 畅

（武汉纺织大学 传媒学院，湖北 武汉 430073）

动画虚拟现实的应用范畴及研究

刘 畅

（武汉纺织大学 传媒学院，湖北 武汉 430073）

动画是一门交叉学科，它可以广泛地被其它的学科所应用，通过研究动画虚拟现实的应用范畴，展现动画虚拟现实在现实社会中应用的优化性和互动性，使更多的人了解动画虚拟现实；更深入地研究和发展动画虚拟现实技术，使其在科学技术日新月异的今天发挥更大的作用。

优化性；真实空间；功能模拟；真人表演；交互性

随着科学技术的飞速发展，动画已不再仅限于只是带给孩子们快乐了，动画凭借它能极其便利地虚拟现实的特性，开始服务于现实社会的各个行业，多个领域以及现实生活的多个方面。

其实，动画可以说是一门综合学科的产物，比如说影视动画的制作，涉及到大量的影视知识的运用，制作人员不仅要有深厚的美术功底，还要能熟练的掌握镜头的运用。如果是定格动画的制作，制作人员需要具备的素质就更高了，比如很好造型能力；手工制作工艺；摄影技巧等等。我想，说动画师一门边缘学科并不为过，它可以说结合影视、绘画、计算机等多门学科的知识。动画可以说是一门交叉学科，它可以广泛地被其它的学科所应用，比如电视广告，用动画制作的电视广告出现在我们的生活里已经是平常再平常不过的事情了；还有多媒体的演示等等。说动画业是一门交叉学科，不仅仅是这些简单的运用上的，关键是它可以虚拟现实。

一、动画虚拟现实在艺术设计领域的广泛用途

（一）动画虚拟现实在环境艺术设计中的应用

环境艺术专业的设计者都知道，环境艺术设计可以说包含了地球表面的所有地面环境和与美化装饰有关的所有设计领域，不管是园林设计、景观设计、室内设计还是建筑外立面和小环境的装饰设计，最终都是以效果图的形式展现出来的，目的就是能更清楚更直观的将完成后的设计效果展现出来。随着三维技术的不断发展以及三维动画技术的普及，环境艺术设计者便开始尝试利用三维动画技术来模拟真实空间，展现其最后的设计效果。这样既可以减轻效果图的负担，更可以使设计成果更清晰、更直观地展现到人们面前。给效果图设置一个镜头，运用3DMax软件里的动画工具，逐帧调整镜头的位置，多方位、多角度地将效果图里的设计成果展现出来，就像一个真实的摄影机在一个真实的环境中拍摄一样，这种多方位的模拟实拍展示方式，配上声音和音效，即直观又很有趣味性。设置好的摄影机再从多个视角对设计成型的建筑或园林或景观或房间陈设进行播放，配上时而优雅缓慢；时而急促震撼的音乐；事先录制好的讲解员会随着镜头的不断变化给每一个设计方案进行详细的说明。目前像这样利用动画手段虚拟现实，展现效果图的方式越来越盛行了。

三维动画技术可以说给环境艺术设计方案的展现提供了非常有利的平台，从此环境艺术的设计效果表现进入一个新时期。

（二）动画的虚拟现实在工业设计中的应用

工业设计是指“凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格”。这是国际工业设计协会联合会(ICSID)在 1980年的巴黎年会上为工业设计下的修正定义。而传统工业设计的核心是产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。但无论是哪种物质装备的设计，最终都要通过模型或效果图展现出来，设计者可以将自己的设计理念用手绘效果图或电脑三维效果图的形式表现出产品的外观以及内部构造，然后将这些设计图纸制作成手板测试外观或结构的合理性，最后将产品做成一个个的模具，展现到大众的面前。有了模型，那么产品的形状、大小、样式、色彩就更加直观了，但是产品的功能、操作方式，能很清晰地展示给大众。如果利用动画来虚拟现实，设计出来的产品的功能、操作方式的展现就变得非常容易了。在产品成型之后设计者可以利用动画的形式来演示自己的产品，这种用动画来虚拟现实的演示方式即可以清楚的展现其产品的外观、内置构造，又可以直观地展示产品的功能及操作方式，再给演示动画配上产品设计理念的语音介绍，从此，设计者摆脱了用文字表达设计理念和产品功能介绍的繁琐。

动画产品虚拟演示也同样可以用作产品的宣传、前期销售甚至在产品出厂后，作为电子产品说明书来告诉消费者如何使用其产品，就好像工具软件的多媒体教程一样，即直观、清晰有生动，富有趣味性。

动画虚拟现实技术的发展，使设计师无需实物模型或制作样机，就可进行产品构思、工艺性设计、功能模拟，并在客户面前作产品外形特征展示、工作性能测试、安全性分析，最后正式投产。动画虚拟现实技术的应用，使设计在形式的创造上和科学分析方面都进入了一个新的起点。

（三）动画的虚拟现实在影视艺术设计中的应用

新技术的发明使得影视成为 20世纪最重要的文化现象。从某种艺术上来讲，影视艺术是一门综合性的学科，其综合性体现在与其他艺术的共性上，各门艺术的多种元素被影视艺术所同化与吸收，并且发生了质的变化，使影视艺术成为时空综合的视听艺术。数码技术的介入，用动画来虚拟现实，模拟真人表演使得影视艺术的视听效果有了前所未有的突破。神奇魔幻的画面效果赢得了观众们的阵阵尖叫声。

其实用动画来虚拟现实，模仿真人的表演早就随着1933年《金刚》这部影片的面市而轰动影视界了。只不过早期的电影里所有的特技都是用定格拍摄的方式做出来的。电脑的出现、数码技术在影视艺术的广泛应用，用定格定动画制作特技的方法渐渐被电脑所取代。

让真实的人物在蓝色背景下表演，然后通过电脑技术将其表演扣像到一个虚拟的场景里；《史前一万年》这部影片里的人物都是真实的表演，但是一万年以前人们的生活环境，却都是虚拟出来的，不仅如此，影片里还用动画虚拟了毛象的表演。还可以将一个虚拟的角色放到一个真实的场景里，最后将他们合成。比如后来加入电脑技术的《金刚归来》里的金刚，就是用电脑虚拟了金刚这个角色，影片里金刚的所有动作行为、表演等等，都是用动画虚拟而成的，然后将其放到实景里通过数码技术合成的。还有比如《长江7号》，这部影片里那个可爱的外星宠物，不仅这个角色是虚拟的，它的所有动作都是由动画虚拟而成的。甚至有些影片不仅场景是虚拟的，角色也是有动画虚拟真人实拍的。90年代深受小朋友们欢迎的日本电视连续剧《克塞号》里，和外星人作战的战士们是真人表演，恐龙时代的场景都是虚拟出来的，里面的外星人是虚拟的，并且其表演都是有动画虚拟而成的。据说2003年MTV 电影大奖还增设了虚拟表演奖，以奖励电影中的人造角色。

动画虚拟现实技术的引入、可以说使得影视艺术的手段和思想发生质的飞跃，更加符合社会发展，科学技发展，人们生活质量提高、娱乐要求不断发展的需要，可以说在影视中利用动画来虚拟现实，大量加入特技表演成分，不仅增强了影视画面的感染力，也满足了人们审美、享受、娱乐的高要求。使影视艺术向前迈了一大步。

动画虚拟现实技术在艺术设计领域的广泛用途，使影视艺术提高到一个崭新的水平，对环境艺术设计的展示方式、工业造型设计手法的作用和意义也显而易见。动画虚拟现实技术的出现，其作用不仅体现在艺术设计领域，它艺术设计领域的广泛应用，也充分地显示出其优化功能。

二、动画虚拟现实的优化性

（一）动画虚拟现实优化性的体现

利用三维动画将稿纸上的设计虚拟成真实的情景，再演义出来，既可以节省大量人力资源，又可以节省物力资源，甚至可以避免时间的浪费，从而提高工作效率。

一个城市规划的方案在人们的脑袋里形成初步的设想，然后用图纸将设想大致地展现给大众，最后用大量的效果图把草稿图纸更具像地表现出来。由于城市规划通常面积大、范围广、细节多，规划的各个角落，方位都需要有具体展示，所以所需的效果图是非常多的。在计算机出现时，通常是手绘效果图，计算机普及后就用3D软件来制作效果图了。用3D软件制作的效果图比手绘的来得更形象，但是图纸上的表现仍有限，纸上谈兵，很多细节无法预料，一旦方案实施，施工时遇到不合理的情况，做好后拆掉重建，浪费人力、物力，延误工期，甚至有可能需要重新制定规划方案。

动画虚拟现实技术出现后，用3D软件将规划方案制作成虚拟现实的动画，把设想的空间里的每个部分用3D软件制作出来，包括空间里的街道、建筑、绿化、公用设施等等，甚至是消防栓、高压电线的安置方位等等都可以用3D软件极其仿真地制作出来，然后制作一个摄影机的运动，将它们都联系起来，全方位的展现规划的方案，这种展现方式可以使客户有沉浸感，能够带给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审，由于动画虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”， 很多不易察觉的，很细节的设计缺陷都能够非常轻易地被发现，我们可以很轻松随意的进行数据地修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度的参数即可，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量；再加配上虚拟的车和行人的动画，城市规划方案建成后的模样就一目了然了。还可以将视频文件做成多媒体文件，向公众播放，既可以让大众参与到这个城市规划方案的评审项目中来，又可以起到宣传的作用。

（二）动画虚拟现实优化性的功能

在我国很多老式的客机上，飞机起飞前都能看到空哥、空姐们站在走道中间亲自给乘客做演示，告诉乘客们飞机起飞时，应该注意的事项，如果飞机遇到紧急情况，在哪能拿到氧气罩和救身衣，应该如何穿戴；如何打开降落伞，紧急逃身门在哪等等。

现在的新型客机上，已看不到这样的真人示范表演，取而代之的是动画虚拟真人示范的视频。飞机起飞前，每排座位上方都会下来一个视频，开始播放模拟真人坐在座位上演示的动画，告诉乘客，当他们坐在座位上后，应注意的事项，以及飞机遇到紧急情况时，如何、在哪取得氧气罩和救身衣，乘客们穿戴好后，应该走向飞机的哪个部位，紧急门是怎么打开的，乘客应该如何从紧急门逃身，声像合一，一切都好像身临其境一样。

当然动画虚拟现实在介绍功能上的体现，不仅仅只是在飞机上，生活里的很多方面都能看到这种用动画来虚拟现实，代替真人的方式。比如，当病人遇到突发情况时，身边的人应该如何对其实施急救；遇到火灾时，消防栓应该如何使用；甚至现代军事演习，都会先将战役的计划行程和方案做成虚拟的动画，模拟真实的演习，然后再讲解参与战役的军人和将军听，供大家讨论，就算战役设计得再复杂，整个计划行程和方案也都能表现地清楚明了，一旦有不合理地方，立刻就能显现出来，在正式演习前得到及时的修正。

随着计算机技术的日新月异，动画虚拟现实技术也越来越强大，优化性功能的体现使其更广泛地用于社会的各个行业，也越来越受到各个行业的青睐了。

利用动画虚拟现实技术，在虚拟真实情景的过程中，操纵者可以身临其境地感觉到事件发生和发展的整个过程，也查看生产过程、实验过程、施工图过程、供应过程、物流过程等活动的各种技术参数的情况，从而确认方案在现实中是否正确、合理，有能力完成预定的任务和如何去完成，可以及时发现方案的缺陷和问题，予以改进。有时甚至可以对整个虚拟动画进行操纵，形成一种互动性的交流，真正地参与到整个虚拟情景里。

三、动画虚拟现实的交互性

玩游戏学知识，已不再是什么新鲜的事情。利用动画虚拟技术普及知识，例如遇到火灾，如何逃身；遇到地震，如何应对等等。

将发生火灾的现实情景做成动画游戏，游戏情景不断向前发展，每一步的发展阶段都设计一个提示，告诉玩家应该选择周围的什么物品以及怎么合理地使用这些物品，然后该怎么做。游戏设计多个可能性和选择，就好像玩家真的经历着一场意想不到的火灾，玩家根据提示所做的每一个选择，都会出现不同的情况，增加游戏的趣味性，最后玩家会在虚拟的前来救火的消防员的帮助下成功地逃出虚拟的火灾现场，完成整个游戏。由于虚拟火灾在发展的每一个步骤都有提示告诉玩家火灾发展到现在应该怎么做才正确，如果做的不对的话，就到不了下一步，所以每一个玩家既可以玩游戏，又可以通过这个互动的虚拟动画游戏解到一旦身边发生火灾，应该如何应对，正确的逃身方法，在娱乐中普及常识。

同样的，将发生地震的真实情景做成互动形式的动画，可以设计假设操作者，在多种情况下，例如正在家、正在上班、正在马路上、正在汽车上等等。突发地震，然后就会有提示，告诉操作者应该逃向哪里或如何保护自己，操作者执行操作后，情节就会继续发展。设计者再设计多种意外的可能性，例如，在躲避过程中，被困，怎么合理地使用周围能用的物品维持生命，然后在救援人员的帮助下，有秩序地慢慢逃出困境；再例如，在逃跑的过程中，身体被石块砸伤，比较严重，大量出血，应该如何使用自己随身携带地现有物品，给自己的伤口进行及时有效地处理，实施自救，争取更多的时间等待救援人员的到来；甚至包括身边有同行人或亲人朋友被困或被石板砸到，应该如何采取正确的急救措施等等。操作者能够全部按照提示正确执行的话系统就会提示“你真棒！”，得到称赞了。

现在有很多少儿教育已经在采取这种动画虚拟现实的互动方式了，因为这种动画虚拟现实的互动形式有一定的趣味性和神秘感，完成一个步骤前，期待着下一步会出现的情景；不同的选择会有不同的结果。小朋友们就能在娱乐中学到知识，那么学习过程就不会感觉枯燥了，而且这种方式学到的知识比起强制塞进脑袋的要深刻的多了。

很多国外的教育网站上，将各种课程设计成互动性的虚拟动画形式，比如烹调课程，操作者选择“如何做意大利面”，操作者每做一步，就会有提示应该选择什么工具，怎么操作，整个意大利面做好后，系统还会根据操作者的操作情况给与评分，操作者就知道自己做得好不好了。再比如实验课程，操作者选择“如何做镭的实验”，进入页面后，同样是操作者每做一步，就有提示下一步应该怎么做，操作者能够按照提示正确地完成每一步，系统才会显示“实验成功”。甚至人际交往课程，操作者选择“如何去公司面试”，场景设计得和现实面试情景一样，操作者根据系统提出的很多假设性问题向操作者提问，操作者回答完所有的问题后，系统会根据操作者的表现，给与评分并将操作者需要改善的地方全部列举出来，然后给与修正意见，操作者可以通过这个虚拟互动课程了解到公司的面试过程，以及在面试过程中应征者应该怎么做。对于那些刚步入社会，没有参过加面试的学生是非常有用的。

动画虚拟现实生成的可交互的仿真环境可以使人产生一种身临其境的沉浸感觉，并且人们可以让人以互动的方式与环境中的对象进行交互操作，相互交流，变被动地接受为主动地参与。

四、结语

动画虚拟现实技术是利用计算机将现实中的情景制作成动画的虚拟形式，逼真地模拟人在特定环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面的新技术。利用动画虚拟现实技术的沉浸感、与计算机的交互功能和实时表现功能，为社会各个领域服务。

尽管现在的科学技术现状，动画虚拟现实技术还处于正在探索正在发展的阶段，但是我相信随着数码技术的不断发展，社会的不断进步，动画虚拟现实技术在社会的各个领域一定能普及起来，应用到现实生活的各个方面，更好地为人类社会服务。

[1] 熊静, 周定康. Internet环境下的虚拟现实技术—VRML[J].计算机与现代化，2004,(2):17-19.

[2] 崔海燕, 段作章. 虚拟现实技术在现代教育中的应用[J]. 中国现代教育装备，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

刘畅（1981-），女，硕士，研究方向：动画.

武汉科技学院校基金项目（武科研[2009]9号）.