浅析计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用

摘 要：随着我国计算机技术的发展，虚拟仿真技术以其交互性、虚幻性的特点，被广泛的应用在各个行业中，如电影制作、室内设计、以及企业宣传等，并且随着虚拟仿真技术普及的范围越来越广，其也被应用在了三维动画制作中，促进着我国动画制作的发展。因此本文就对其展开研究，通过研究其在三维动画制作中的应用，来为其日后如何提升制作效果，提供参考。

关键词：虚拟仿真技术 三维动画 应用

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0161-02

随着虚拟仿真技术的出现，使得我国的三维动画也日渐的完美，目前很多行业都将开始应用虚拟仿真技术，如企业宣传企业文化时，一般都会利用三维动画将其呈现出来，而在做三维动画过程中，虚拟仿真技术发挥着非常重要的作用。其可以有效的丰富三维动画的效果，还有利于虚拟环境的构成，因此本文就对其展开研究，以此来为三维动画的制作，提供参考性的意见。

1 计算机虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术主要是指，通过一些模拟器、模型等，在虚拟环境中，客观的呈现一些数据，其实计算机技术和网络技术发展起来的一种试验研究性的技术。其具有交互性、虚幻性、以及逼真性的特点，其中交互性主要是指在虚拟系统中，人跟环境之间的互动，通过控制虚拟环境中的某个元素，来改变一些控制行为。而虚幻性主要是指虚拟系统是不真实的，其是虚幻的，有可能是即将发生的，也有可能不会发生。而逼真性，主要是指给人呈现的环境非常的真实，而且通过控制行为作出相应的变化，还可以让人深临情境的感觉。

2 维虚拟技术应用原理

2.1 基于三维图形的实时显示技术

三维图形的实时显示技术在三维动画制作中是一项非常重要的技术，其主要特点就是实时，也就是说要在最短的时间内，生成三维几何图形，其刷新的频率不能低于每秒15副，而且画面的纹理、阴影以及照明都需要符合相关要求，因此在制作中，一般都会采用场景分块和可见消隐的方式来降低场景的复杂度。其中场景分块主要是指将一个复杂的场景进行划分，划分成多个模块，当一个模块显示某一个场景时，其他的场景均呈现不可见的状态。而可见消隐主要是指从用户的视点出发，通过转换可见画面和不可见画面来让用户看到不同的场景。

2.2 虚拟仿真中的交互技术

在虚拟系统中，用户通过操作某种界面，来控制改变虚拟环境中的一些因素，就叫交互技术。其目前分为三种，即直接用户交互技术、物理控制技术以及虚拟控制技术，其中直接用户交互技术主要是指，将现实中的动作，直接映射到虚拟环境中来，其具有直观性、灵活性。物理控制技术主要是指通过操作一些设备，如键盘、鼠标等，来完成跟虚拟环境的交互，这种技术可以有效的增加用户，在虚拟世界上的存在感，但是缺乏灵活性。而虚拟控制技术主要是指让一些虚拟的人物跟虚拟的场景进行交互，如虚拟的人物在虚拟的环境中漫游，这样的场景。

2.3 维虚拟仿真系统的建立

三维虚拟仿真系统是一项非常复杂的系统，也是一项非常全面的系统，其建立包括三维视景数据库的建立和三维视景管理系统的开发。

首先三维视景数据库的建立。在构建虚拟环境时，为了能够保证交互性和实时三维性能之间的逻辑关系保持稳定，同时保证环境中的各项要素能够对控制行为快速响应，设计人员构建模型，应采用实时三维视景数据库建模和优化工具平台相结合的方式。初期的建模过程可采用普通建模工具来完成，然后在此基础上利用三维视景数据库描述复杂的场景，这一阶段可以采用漫游路径建立、LOD设置以及三维模型数据层次化存储等技术。

其次三维视景管理系统的开发，主要是利用底层三维图形开发库和高层开发平台工具进行开发。其中一般都是采用DirectX 和 OpenGL 两种方式来利用底层三维图形开发库进行开发，用户只需要掌握三维变换、三维坐标、光照以及视点的原理，在加上掌握设计编码的流程就可以进行开发。而高层开发平台工具，一般都会采用WorldToolKit、 X-IG、VEGA以及OpenGVS等方式，即可以为软件开发者提供高级的API，还可以大幅度的减少开发者的工作量，而且其性能比较好，比较适合软件开发者。

3 计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用

计算机虚拟仿真技术有很多种技术，如虚拟现实仿真技术、多媒体交互式设计技术、以及图形设计技术等，每一项技术都在计算机虚拟仿真技术中有着非常重要的作用。因此只有结合起所有的技术，才能制作出最佳的三维动画。

3.1 三维动画建模

在制作三维动画时，首先要建模，这是三维动画的第一个环节，其主要包括动画情境模型的制作和动画人物模型的制作。在制作过程中，以虚拟现实仿真技术为主，加入动画人物模仿、人机交互等，用动画人物形象来呈现相关内容，因此设计人员即要搜集和整理好动画人物和场景的相关素材，还要全面的分析平面影响资料、CAD图纸等，以此来保证三维动画的效果。如如果三维动画的内容跟景观、建筑物有关系，相关人员还需要航拍一些信息，用真实的图片，来确定虚拟场景中的各个元素，以此来虚拟仿真技术的应用提供素材。目前受我国计算机技术的影响，一些技术还有限，因此在应用过程中，需要消耗很多的时间都构建动画人物和场景，也就是说建模的周期有点长，因此未来，还需要提高计算机技术，尤其是提高计算机系统的匹配程度，来提高工作人员的虚拟仿真技术的应用。

3.2 计算机虚拟仿真技术在三维动画中的应用

目前虚拟仿真技术已逐漸的涉及到了航天领域、建筑领域以及军事领域，并且随着其应用范围不断的被扩大，其逐渐的被应用到了三维动画制作中，三维动画制作就是利用其模拟未来即将发生的场景，并找出未来发生的可能性，以及如何采取相应的措施来进行应对。其结合了互联网技术、计算机技术以及交互设计技术，通过模拟出一个虚幻的环境，让人们可以对世界进行认知，对未来世界进行探索，可以看出不管是对于我国的政治经济，还是对我国的经济都起着一定的促进作用。如通过计算机虚拟仿真技术，采用三维动画的方式，来展望我国的未来发展，来回忆我国古代的生活，可以让人们身临其境的感受到古代和未来，仿佛有种穿越感。

4 结语

综上所述，随着我国三维动画制作的快速发展，越来越多的制作开始应用虚拟仿真技术。其可以将一些抽象化的事物具体化，在利用动画中的人物和场景进行模拟，会更加将一些抽象的事物清晰化，即提高了三维动画的视觉冲击力，还丰富了三维动画的内容，使人们更好的理解三维动画想要表达的意思。未来虚拟仿真技术还会不断的优化和完善，三维动画也会制作出更好的效果，以此来发挥虚拟仿真技术的优势，促进三维动画制作的发展。

参考文献

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