VR技术在艺用人体解剖应用程序中的开发研究

刘宝 李娜 吕良威 李梓铭

摘 要：本文以传统艺用人体解剖教学模式和艺用人体解剖应用程序存在的弊端为切入点，分析目前VR技术发展中存在的问题，提出VR技术与艺用人体解剖结合设计构想，提出主要从动态模拟、透视角度、灯光效果和不同材质的贴图和界面设计来开发艺用人体解剖应用程序。

关键词：VR技术 艺用人体解剖 艺用人体解剖应用程序

一、传统艺用人体解剖教学模式和现代艺用人体解剖应用程序存在的弊端

艺用人体解剖传统的教学辅助工具一般有人体标本、人体模型、艺用人体解剖专著（教材）、艺用人体解剖挂图、幻灯片（课件），高质量的三维的人体标本、人体模型虽然很直观，但是价格高昂，并且体积较大不方便携带；在研究人体的运动时，人体标本、人体模型在动态变化情况下的结构变化则无法显现出来，给研究和学习带来了诸多不便；属于二维平面范畴的书籍、解剖挂图、幻灯片等，可以展示出很细微的骨骼和肌肉，能够很直观地把握人体比例和动态，能够营造出三维的效果，在研究人体的运动时，能够表现出人体的关键动作，但是这种关键动作表现出的往往是人体的极限状态，并且缺少中间动作的变化，对于书中的人体结构只能通过书中的文字描述来体现出来，这种文本和图片相互对照的呈现方式是二维平面范畴的书籍、剖挂图、幻灯片的共同特点，在霍加斯的《人体结构》中表现的很明显。

伴随着信息时代（互联网时代）的到来和智能手机的普及，出现了L' Ecorche、Artnatomy、Zygote body（前Google Body）、3DBody、Multifit Elearning等几款人体解剖应用程序，为艺用人体解剖的研究和学习提供了借鉴作用，为艺用人体解剖学习程序的开发也提供了指导作用，但是这几款软件有存在缺陷，L' Ecorche是苹果专属软件，是扫描三维石膏模型后再在Zbrush中雕刻出细节，总体上来说还是平面的静态的，并且有自己的知识产权，安卓系统的手机和PC都无法使用；Artnatomy是一款专门研究人物面部表情和人物面部肌肉动态的软件，可以让面部肌肉和面部骨骼对应起来，还可以通过改变面部肌肉和面部骨骼的透明度来更直观的了解对应关系，但是只有头部到颈部的肌肉和骨骼，再者动画表情方面很僵硬；其他三款软件Zygote body（前Google Body）、3DBody、Multifit Elearning针对的领域侧重于医学和体育训练，不适合艺用解剖知识的学习，再者这几款软件都是外国开发的，页面内容都是英语，给访问者带来了诸多不便；国外网站受国内防火墙的限制，要么打开速度很慢，要么直接打不开；只有小部分内容是免费的，大部分内容都是收费的，并且价格较高。

二、目前VR技术发展中存在的问题

1.VR内容资源匮乏，优质的VR资源是VR技术发展的短板：VR内容平台资源更新慢、资源少。主流应用商店并没有对VR内容资源进行独立分区，这导致VR内容资源不好发现、难以查询。视觉体验效果差，与VR用户的交互式元素少，画面品质有待提升，画面的实时转换效果不好。作品内容形式雷同化、简单化，高品质原创VR内容资源待激活，将VR资源细分化，精准对位VR用户，满足更多元内容需求。

2.VR标准不完善，VR设备分裂，VR用户适配难度大：VR标准不统一造成VR设备、VR操作系统、VR版本的发展不统一，从而加大了游戏、教育、医学、影视等内容对VR用户适应难度，这样以来就导致VR内容生态的无秩序感，也会影响VR用户的选择和体验。

3.VR技术对硬件要求高，这样就限制VR设备应用普及：VR设备对周边的配套产品（手机、PC）性能要求相对较高，间接抬高了VR设备使用成本。存储量大、网速（移动流量）速度快、高性能的硬件配套设施是未来发展的方向。

三、VR技术与艺用人体解剖结合设计构想

1.在传统的艺用人体解剖教学工具（书籍、挂图、幻灯片和已有的应用程序）中人物动态是不方便表现出来的，但是在实际的绘画或者创作中，对于人体的需求不单单是标准姿势，因此我们需要知道掌握不同姿势下的人体结构，结构的变化；传统的人体写生可以解决部分人体动态的问题，但是对于动作幅度比较大的姿势，人体模特也不能长时间坚持，对于更深层的肌肉结构更是无法通过肉眼观察到。基于现代VR技术发展的保障条件，虚拟现实的艺用人体解剖应用程序应该更加注重人体解剖动态的模拟，将人体解剖动态的模拟分为骨骼动态模拟、肌肉动态模拟和皮肤动态模拟三部分进行模拟，尽量实现虚拟现实的艺用人体解剖应用程序与用户的交互性。

2.虚拟现实的艺用人体解剖应用程序除了注重人体的动态结构外，还应注意人体的透视变化，在很多教材中透视内容是和人体解剖放到一起的；首先虚拟现实的艺用人体解剖应用程序要實现人体在三维空间中的旋转和缩放功能，以便用户体验到人体在三维空间中的透视变化，能够结合人体的动态的变化，绘制各种透视角度下的人体结构和比例的变化，成为绘制人体透视变化的重要依据；其次要预设各种视角，方便用户体验虚拟现实的艺用人体解剖应用程序带来的视觉效果，例如超广角镜头、广角镜头、鱼眼镜头、标准镜头、中焦镜头、长焦镜头、超长焦镜头等镜头效果；最后在虚拟现实的艺用人体解剖应用程序中要实现某一结构的单独移动功能，某一结构的单独移动功能是结合旋转和缩放功能的。

3.虚拟现实的艺用人体解剖应用程序的界面设计，主要内容包括：收藏（方便用户收藏自己想要的内容）、搜索（方便用户搜索自己想要的内容）、画笔（用户标识用途）、截图、拆分模式、线框模式等内容；在介绍人体肌肉和骨骼结构时，应该采取逐步细化的分支结构，并在每个分支下面有文字、语音或者视频解读。

随着生产成本的降低、VR技术推广的加强，VR用户规模不断扩大，International Data Corporation （IDC）预测：到2021年，中国超过1.5亿人将经常使用AR / VR平台访问互联网应用、内容和数据。因此，将艺用人体解剖和虚拟现实技术相结合有重要的理论和现实意义。

参考文献：

[1] （美）乔治·勃兰特·伯里曼.伯里曼人体结构绘画教学[M].广西美术出版社，2003.

[2] （匈）耶诺·布尔乔伊.艺用人体解剖[M].中国青年出版社，2009.

[3] （英）萨拉·西蒙伯尔特.艺用人体解剖[M]..浙江摄影出版社，2004.

[4] 刘康.基于Anark Studio的艺用人体解剖虚拟教学模型的设计与开发[D].四川师范大学，2007.

基金项目：本论文为山东省教育科学“十三五”规划专项课题《基于VR技术的艺用人体解剖APP研究与开发》阶段性成果，课题编号：BCA2017001。