虚拟现实技术在动画创作中的应用研究

摘要：动画是一门年轻的艺术，随着科学技术的快速发展而不断迭代革新。动画从二维到三维变化过程中，不断融入新技术与新元素，优化受众的观影体验。虚拟现实技术具有沉浸性、互动性、想象性等特点，可以增强动画的表现力，给动画艺术带来全新的面貌，从而发挥动画艺术的优势。科技进步改变了人们的审美观念，虚拟现实动画可以促进观众与人物的交流、对话，丰富人们对艺术认知，刺激人们的感官。与现实相比，虚拟现实可以延伸人们的感觉器官，帮助人们体验无法感受的场景，触及现实生活外的“情景”，实现人类意识的延伸。在动画制作中运用虚拟现实技术，可以呈现立体的视觉效果，为动画带来多元叙事方式，帮助观众感知、体会艺术特点。因此，运用虚拟现实技术创作动画可以提升制作工艺水平，有效激发创作灵感，为观众带来全新的感受，从而促进动画产业快速发展。文章分析虚拟现实技术在动画创作中的应用，从虚拟现实技术对动画创作的影响入手，提出虚拟现实技术在动画创作中可以通过延伸创作主体感知、启发动画创作方式、集成虚拟环境数据、建设三维模型场景等方式来实现应用，从而全面提升动画创作质量，为人们提供更高质量、更多元化的动画作品。

关键词：虚拟现实技术；动画创作；互动性；VR动画

中图分类号：TP391.9；J954 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）10-0-03

0 引言

体验是人生的本质，动画体验从多角度吸引受众，并借助感官体验（视觉、听觉等）引发受众共鸣。虚拟现实技术可以激发受众对动画艺术的审美，使受众全身心投入动画中。动画的综合性很强，为满足受众的体验需求，可以运用VR技术，通过其独特的技术特征与表现方式带给人们沉浸式体验。因此，VR动画的生产与传播受到人们的关注，商业化特征明显，需要从业者探索其体验需求，打造高质量内容，帮助受众快速进入虚拟世界，优化观众的观影体验。

1 虚拟现实技术对动画创作的影响

VR动画创作可以打造逼真的视觉画面，调动观众的不同感官，给观众带来身临其境的感觉。但是想要呈现逼真的视觉效果，离不开动画创作者的生活经验与审美素养。因此，虚拟现实技术在动画创作中的应用，应强化动画创作者的感知，激发其想象力。特别是传统动画艺术设计的画面效果以被动观看为主，不利于动画文化艺术发展。可见，在动画创作中运用虚拟现实技术可以展示动画丰富的表现形式，提高动画的商业价值［1］。如在动画创作中，角色、场景以及道具设计一般是基于虚拟现实技术，以交代故事背景、剧情发展并表达情感，从而优化观众的心理體验。

虚拟现实技术的应用，可以帮助动画创作者立体展示三维模型，实时显示经过调节的渲染参数（包括色彩、灯光、纹理等），如在前期角色创作中，运用虚拟现实技术可以全方位展示角色创作，以便更好地调整角色风格与情感刻画。动画创作可以借助虚拟现实技术进行高质量创作，不断注入科技元素与人文理念，从而创作出逼真的场景、展现人性化互动，优化动画角色和场景的呈现效果。在动画创作前期，虚拟现实技术可以拓展动画创作者的思维，提高角色、场景、画面分镜头等创作质量。如传统角色设计以手绘、二维三维设计软件为主，显示方式较为平面、静态，而虚拟现实技术可以帮助创作者借用VR头盔、数据手套沉浸式创作角色，从而更好地融入创意思想。

2 虚拟现实技术在动画创作中的应用

2.1 延伸创作主体感知，启发动画创作方式

动画创作结合艺术与工艺，工艺技术发展可以激发动画创作者的灵感，促进动画创作发展。如视觉暂留现象是动画出现的基础，动画电影《白雪公主》基于有声电影技术，三维动画源于电脑技术的普及。由此可见，技术革新可以激发动画创作灵感，而虚拟现实系统数据手套、力反馈设备模拟人体皮肤的触觉，可以帮助受众感知虚拟世界。通常这些设备驱动程序完备，让受众在触摸虚拟物体时产生相应的感觉，增强虚拟实境的真实感，即受众手部用力，数据手套基于驱动器触摸虚拟物体。

气味也是虚拟现实技术模拟的一部分，1961年Morton Heilig就曾使用过，现在的4D电影也借助气味仿真来营造真实场景。如蛋糕房内的美味蛋糕，利用VR技术可以让受众闻到香味，甚至是刺激味蕾。另外，虚拟现实还可以模拟动作（震动、摇晃等），如主人翁过山车，座位可随镜头摇摆；老鼠在身后猛窜，座位后背会抖动。同时，虚拟现实是独特的艺术，可以延伸创作者的感知，让其身临其境地观察事物。而动画要想吸引人，就要基于现实生活，展示人们日常的劳动及活动，从而更好地发挥创作的奇思妙想［2］。并且其需要充分借助虚拟现实技术帮助创作者逐步实现创作妙想，获得好的创意灵感。

根据动画创作过程可知，创作者对剧本、互动的设计都需要突破思维想象空间，以不断完善人物绘制、剧本改写、电脑上色等创作，传统艺术创作往往达不到想要的效果。虚拟现实技术可以基于传统创作增添体验步骤，了解受众交互反应情况以及产生的心理影响。特别是受众差异大、心理承受能力不同，动画的交互创作，应邀请不同层次的人员来体验与交流，从而创作出符合人们需要的动画。动画创作融合创作者的想法以及对人生、社会、自然的认知，产生新的动画造型。例如，“中国龙”由人们幻想而来，融合不同动物形象于一体；动画片中的孙悟空也是不同形象的组合。因此，创作者的想法往往会打破故事的时空界限及形态结构，借助虚拟现实技术模拟下雨、花香、爆炸震动等体验，从而启发动画内容创作。

此外，传统动画以导演安排、摄影师拍摄的镜头为主，然后经过蒙太奇剪辑合成动画。而虚拟现实技术改变了镜头的概念，已经没有镜头的存在。导演只需要安排动画角色的戏份、走场和灯光，观众主动参与其中观看故事直到走出虚拟现实动画。可见，整个动画就是长镜头，以塑造真实的动画造型，帮助人们深入接近真实的感觉。动画艺术一般是模拟另外的世界，但是该世界基于导演策划虚拟存在，犹如搭建的真实场景。

数字模拟使摄影棚仅借助蓝色或者绿色背景的录音棚就可以形成逼真的动画，如《最终幻想》突出角色造型，通过动作捕捉技术、毛发系统，让受众可以看清角色的毛发；人工鱼的自繁衍模型，以计算机VR展现鱼的生活繁衍方式，追求繁衍的逼真感。虚拟现实动画突出人们的体验活动，让人感受现实不存在的事物，以获得精神满足与心灵喜悦。

纵观人类发展，奇幻色彩一直是人们想要追求的，包括岩洞中的丰收场景、走马灯中的妖魔怪兽。此外，还有虽不存在但被赋予重要意义的中国“龙”，随着人们生活习性的变化，其造型也在發生变化。人们在丝绸、纸张上模拟龙的生活方式，动画技术更是让龙动了起来［3］。因此，虚拟现实技术可以启发动画的创作方式，人们可以借助VR动画感受虚拟事物的奇特。

2.2 集成虚拟环境数据，建设三维模型场景

虚拟现实技术发展以凸显虚拟视觉环境为主，通过三维建模数据平台构建虚幻场景。三维动画技术的发展处于初级阶段，模型存在运动的场景数据不完善，容易影响计算机对三维数据的判别，导致三维动画场景的环境数据不稳定。但是发挥虚拟环境数据集成的作用，借用虚拟现实技术进行数据重叠性修改以及正确引用环境数据，可以有效还原完整的场景，提高视听环境的数据质量，给体验者带来身临其境的空间感觉。另外，在动画中应用VR运动捕捉系统，可以避免传统手工动画制作耗费大量资源的缺陷，缩短制作周期［4］。可以借助运动捕捉系统高效调节动画并自主生成真实画面，从而在短时间内提升三维动画质量。动画制作所需数据经计算机处理，可以帮助导演减少镜头拍摄，拉近人与虚拟环境的关系，给人一种真实感。

此外，三维动画制作需要进行场景建模。工作人员要确定场景建模数据资料，针对面积较大的虚拟场景，可以借助收集空间场景模拟数据样本，并通过计算机数据模型处理重构场景模型，从而高效完成空间场景建模，打造更逼真的虚拟世界。目前，VR的使用以内容制作为主，完成模型制作通常需要运用其他软件，包括Autodesk公司的3DsMax、Maya建模软件。其中，3DsMax软件在模型创建方面较为完善，可以完整创建想象中的事物，犹如石像雕刻般勾勒大致模样与具体细节。3DsMax还有soft selection功能键，可以帮助创作者处理模型细节，增强模型控制力，减少动画后期制作人员的工作任务。三维动画创作还可以运用VR数据采集功能，结合创作者的需求分类采集三维动画的关键动作。如模拟快速运行的汽车模型，需要了解各个核心零部件的运动状态，那么就可以借助虚拟现实技术专项跟踪及捕捉数据，以便获得准确的汽车核心运动数据，通过传感设备收集存储并分析推测真实物体的传感数据，方便后期数据的科学调整，从而获得关键数据。

2.3 立体视觉转换应用，将受众融入动画中

1906年，《一些滑稽面孔的幽默状态》中“钻跳铁环的小狗”给当时的人们带来了震撼的视觉效果。如今，2D、3D动画都以平面为主，2D动画表现为上下左右的概念，观众脑补距离概念；3D动画即立体窗口，增加远近维度，但视角是特定的，受众难以体验空间感。而VR动画即完成三维动画，受众可随心改变视角进入立体空间。由此可见，虚拟现实技术实现了空间视觉表达的立体发展，通过构建立体环境以及塑造人、物的立体效果，全视角展现给受众。虚拟现实技术在动画中的应用包括实拍、三维制作。其中实拍结合VR与传统定格动画进行三维动画的数字化制作，通过软件建模减少工作量。特别是3D扫描技术，可以大幅减少动画建模工作量，实现人物场景快速建模，并将立体信息转化成数字模型，从而加快动画创作进程。

VR动画与传统动画的不同之处在于渲染步骤的应用，传统渲染是运用传统动画软件、模型导入游戏引擎进行渲染，如MAYA通过全景立体相机Shader来渲染，unity实时渲染。而虚拟现实在于计算渲染，表现的画面质量较高，信号分析反馈技术较为成熟。可见，利用虚拟现实技术可以创造全景虚拟现实世界，以立体的形式展示动画视觉表现。如VR眼镜集合仿真技术、多媒体技术、传感技术等，实现受众与VR内容的交互［5］。与3D眼镜相比，VR眼镜呈现360度3D环境，动态延展动画的立体视觉效果，人眼可以直接获取屏幕内容，感受三维立体世界。同时，VR眼镜可以帮助人们到达立体世界中心，通过耳机体验环绕式音效。如2016年谷歌公司发布的VR音效平台0mnitone，可以创造全景沉浸式声音环境，帮助受众真切地感受到触碰、气味等。

此外，传统动画的观众是旁观者，VR在场即受众融入动画。虚拟现实技术能够为受众提供全新的观看方式，通过沉浸式体验促使受众参与到虚拟环境互动中，通过感官互动反馈感受虚拟环境的真实性，获得沉浸感。

同时，VR动画通过受众感官引导来吸引受众的注意力，包括视觉引导、听觉引导。其中，视觉引导包括光影、动态引导，光影引导在于故事开始则灯亮，故事结束则灯暗，给受众带来亲临现场的感受。如VR动画On Ice，故事开始为冰上表演，在昏暗的环境中，聚光灯下主角的区域亮了，受众视线随聚光灯追随主角表演，犹如现场观众，从而达到“在场”的效果。动态引导利用人、物的运动来吸引注意力，即通过主角运动或动态配角推进故事发展。如Henry中的甲壳虫、Raising a Rukus中的枫叶，引导受众关注动画细节。听觉引导通过声音定位可以确定声音细节，VR动画的立体声是区分左右耳朵录制的，以提供富有层次的声音进行声音定位，从而吸引受众的注意力。如VR动画Pearl，受众被设定于副驾驶位置，容易被驾驶位的收音机吸引，后座开门声响起，女主角进入车内，方便受众分辨声音方向，感知声音，实现“在场”身份的转变。另外，交互反馈依赖人机交互技术的发展，VR动画通过VR眼镜摄像头、重力感应器、激光定位器等传感器来追踪转头、抬头等动作，以反馈视觉，增强器官通感，让受众身临其境［6］。

3 结语

随着信息技术及人工智能的发展，虚拟现实技术在动画创作中发挥着越来越重要的作用。VR动画可以提高作品展示度，带给观众直观的体验和感受。并且VR动画创作中商业价值的体现明显，可以帮助观众通过虚拟现实设备随时随地在虚拟影院观看影片，获得真实影院的观影体验。此外，虚拟现实技术还可以让观众在演绎的故事中共情，体会到角色的感受，从而使观众获得沉浸式体验，促使他们在感官交互中共情。

参考文献：

［1］ 薛如冰.“虚实结合”：虚拟现实技术在动画设计教学中的探索与应用［J］.美术教育研究，2022（1）：139-141.

［2］ 王璐.虚拟现实VR技术在影视动画创作中的应用［J］.电子技术，2022，51（2）：288-289.

［3］ 王秋，杨丽.虚拟现实技术在影视创作中的应用研究［J］.美与时代，2021（3）：96-98.

［4］ 赵桦悦.虚拟现实技术在数字媒体艺术创作中的应用［J］.家庭生活指南，2020（8）：24-25.

［5］ 李京燕.探讨虚拟现实技术在动画及游戏中的应用［J］.美术文献，2019（10）：142-143.

［6］ 李雁南.虚拟现实技术在影视动画创作中的应用［J］.环球首映，2019（7）：56-57.

作者简介：刘晓宇（1984—），男，天津人，硕士，副教授，研究方向：影视动画、交互设计。