三维动画仿真艺术在影视媒体中的应用与研究

基金项目：本文系河南省教育厅人文社会科学“基于儿童行为心理发展的绘本图像叙事方式研究”（课题编号2020-ZDJH-475）阶段性研究成果。

摘  要：伴随着高速发展地计算机科技，数字化体验丰富了人们社会生活，同时人们也越来越重视精神文明的社会生活方式，其中必不可少的电影艺术、电视艺术、多媒体艺术、动画艺术等也因此进行相关技术上的变革，特别是在三维动画仿真空间上，传统模式的三维影像已经跟不上社会的进步，城市环境规划、地图定位导航、虚拟现实等新型体验方式越来越服务于人们的社会生活，如何利用计算机技术实现基于主体对象的三维动画仿真是现代媒体科学与艺术所面临的问题，如今已经基本实现了面向对象的三维动画仿真，但是我们该清楚认识其中的应用，跟上时代的步伐。

关键词：基于主体对象;三维动画;仿真

作者简介：张冬冬（1986.12-），男，汉，河南漯河人，本科，郑州轻工业大学易斯顿美术学院助教，研究方向：数字媒体。

[中图分类号]：J2  [文献标识码]：A

[文章编号]：1002-2139（2020）-08--02

三维影像艺术又被称3D动画艺术，或者说是三维动态视觉影像艺术，出现于计算机发展科学技术。本文运用三维动画软件MAYA为主要制作工具，具体三维动画制作的流程模式主要分为以下几个阶段：第一阶段，在三维动画软件MAYA中搭建一个虚拟仿真世界（主要包括角色、道具、场景等）;第二阶段，在虚拟世界中根据剧本、分镜、设定等，来给于主体对象的外形、情感、剧情、台词、动画的相关制作;第三阶段，根据剧本和分镜，整合第二阶段所完成的素材，进入后期剪辑软件中，对景别、构图、背景音乐、音效、配音、主体对象的运动规律、摄像机运动轨迹、画面风格校色、灯光布局、材质纹理以及粒子系统动力学特效等进行合成与剪辑，最终输出成品，完成以上阶段之后，就可以让计算机自己去运行并最后呈现出我们想要的效果。对于三维动画视听上的认知，最直观的感受就是在院线上映的3D电影体验，甚至是在游乐场中的4D、5D、6D视听影像的体验，它从听觉、视觉、触觉以及嗅觉能够带给我们最真实的体验，三维动画仿真影像具有真实性、精确性以及可操作性，因此在医学、军事、娱乐、教育、影视、建筑等方面有着广泛的应用，表现形式受到了广大消费者和投资商的一致好评，三维动画仿真技术在未来必将得到各种商业模式的青睐。

一、三维动画仿真艺术整体应用

三维动画仿真艺术一般制作流程包括：前期设定与框架、中期三维空间搭建、后期渲染与合成三大环节，每一个环节都是一条工业链条线，环环相扣， 相互作用，特别是进入21世纪信息时代，媒体的发展越来越倾向动态媒介，比如在电视艺术领域、电影艺术领域、数字媒体艺术（移动自媒体）领域以及虚拟现实领域四大领域最为突显。

电视艺术，电视是一门迄今为止最年轻的艺术，1936年英国广播公司在伦敦正式播放电视节目，标志着电视的诞生。它的特点具有荧幕小，画面小，清晰度差，在鏡头上多用摄影的景别和摄像的构图，场景转换不宜太快;运用视听语言手段，给观众以想象空间和介入机会，引人入胜;通过拍摄现实或情景再现，逼真的反映生活。凡是能够给审美主体带来审美愉悦的客观存在物便可称之为艺术，在贝尔德发明电视之后，电视所表现出的视听艺术越来越受人们的认可，随之工业科技的迅速发展，电视艺术的概念也随之产生被广泛认可，它愈发地被世人认可为第八艺术。电视艺术，主要通过电子技术为传播手段，运用声画造型来为传播方式，基于主体对象对艺术的审美思维把握和表现客观世界，以塑造鲜明的屏幕形象，来达到以情感为目的的视听艺术形态。

电影艺术，卡努社《第七艺术宣言》把电影称为第七艺术，它是现代科学技术与艺术相结合的产物，以画面和音响为媒介，在银幕上创造出感性直观的形象，再现和表现生活的一门艺术。电影和电视是姊妹艺术，它和电视的艺术语言和表现方法是相通的，故人们将它们合称为影视艺术。

数字媒体艺术，是一个跨自然科学、社会科学和人文科学的综合性学科，集中体现了“科学、艺术和人文”的理念。数字媒体艺术往往与科学技术相互融合，它是在科学技术快速发展下所产生的新型艺术表达形式，成型较晚，我国数字媒体艺术教育最早可追溯到二十世界80年代末，当时只是基于计算机图形技术研究下所逐渐产生的呈现形式，目前属于交叉学科领域，涉及造型艺术、艺术设计、交互设计、数字图像处理技术、计算机语言、计算机图形学、信息与通信技术等方面的知识。在进入二十世纪90年代中后期，专业计算机美术培训逐渐发展起来，经济发展市场的需求和传统职业技能的转变，广泛出现在电视广播业、传媒报刊业、教育业、网络信息业、景观建筑业、数字影像媒体业和游戏娱乐业等新型应用领域，数字媒体被广泛地运用在大众社会生活当中，把计算机科学与技术基础理论、知识与技能同视听艺术紧密的结合。

虚拟现实（Virtual Reality），英文缩写为VR，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，它从听觉、视觉、触觉以及嗅觉能够带给我们最真实的体验，并与增强现实（AR）、混合现实（MR）被大众合称虚拟世界技术。虚拟现实技术基本包括了电脑技术、网络电子信息技术、视听仿真技术为一体的综合呈现，目前虚拟现实制作软件以Unity3D（移动端）和UE4（PC端）为主要实现工具，运用三维软件MAYA搭建虚拟空间：角色、剧情、场景、光影以及音效等元素，将元素输入虚拟现实软件中数据和程序的参数设置，使其虚拟仿真空间模拟呈现，通过虚拟现实设备（虚拟现实眼镜或头盔）输出成像，结合交互设备（虚拟现实手柄或手套）电子感应，从而给人以环境沉浸感与真实感。虚拟现实有超强的仿真系统，实现了真正人机交互技术，在操作体验过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的意识反馈，正因虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了现代青年人们的喜爱。

二、三维动画仿真系统的整体分析

三维动画仿真系统，主要本文将以三维动画软件MAYA和虚拟现实软件UE4为制作工具，首先就要考虑到对于主体对象视觉感知入手，将前期设定构思、配色、光影气氛、动画、特效和音效等元素进行明确整合，根据用户体验反馈信息，优化系统的主体塑造，因此这样才能够使用户在进行体验的过程中获得更好的、更便捷地呈现仿真效果，所以对于主体对象三维动画仿真的实现第一步就是合理、科学、有序地塑造形态，通过适合的程序制作流程，在体验中进行优化与更改，提高用户更好的体验感。一般的三维动画都需要花费大量的人力、物力和财力，前期构思制作人员、中期动画制作人员、后期剪辑与特效合成人员以及虚拟交互编程人员，科技的更新与设备的换代日益趋向快速化，常会在制作过程中出现人力滞后于物力的现象，就算投入了大量的精力也会出现一无所获，这就需要制作人员有一个不断探索地良好的心态，在项目制作前就要先调查三维动画实现所需的实际执行素材、科学合理的制作规划、设备性能等因素，这样才能有序的完成预期呈现效果。基于仿真效果更加逼真，制作人员还需要重视仿真属性的（如火，水、风、烟、云等）设置，需要制作人员对现实生活中的自然物理现象的真实认知，预防在仿真时失真效果出现，进而对日常社会生活现象的敏感认知上的训练。

三、三维动画实体模型建立

在这里研究的基于主体对象的三维动画仿真设置是由美国 Autodesk公司开发的Maya三维动画软件，主要使用的基本环境是 Windows系统，运用Maya中 Polygons（多边形建模）工具进行搭建模型制作。刚开始根据前期设定与构思设计图形，面向主体对象的塑造，保证实际模型搭建的真实性，创建基于实景的窗口进行对照制作，能够达到模型和动画精准性;根据前期的所完成的程序设计，进入中期动画制作环节，以摄像机动、场景透视、景别、构图、粒子动力系统等进行模拟仿真现实动画制作，多注重在属性参数的设置上，这样更加便捷的实现场景氛围;紧接着就是进后期渲染合成阶段，需要把前中期的制作素材进行整合和归纳，开始运用Maya材质球和渲染器，来模拟真实的光线、投影、材质、纹理、样式、粒子、音效等真实视听感知的主体对象，把渲染输出完整的动画素材，按照摄影构图和透视关系，把前景、中景以及背景进行有序合成与拼接，从而最终计算机生成具有视听效果的真实动画场景。

四、仿真计算与程序数据设置的实现

仿真計算是数据设置的基础，进行仿真计算时参数的获取是关键步骤，将对象主体设置好具体参数，导入到三维动画软件MAYA中，完成主体动画制作，并将动画按照前期设置顺序规格输入到虚拟现实软件中，根据不同动画进行计算与数据设置，提高制作效率，降低在仿真过程所出现软件计算的出错率与失真率， 计算结束后仿真程序得出的具体呈现数据，将其导入虚拟交互设备中进行模拟仿真效果。最终实现的三维仿真动画艺术，其实现方法具有多样性，一般常用的动画制作形式包括：逐帧动画、网格变形动画、摄像机动画、物理动力学动画、粒子系统动画和人物角色动画等方式进行呈现。

五、结语

在电子科技技术日趋成熟的现代，三维动画仿真艺术已经能够在社会生活中的各个领域充分的实现，实现的方法不仅多样，而且逐步地改变人们的精神生活方式。但在这个过程中仍然存在很多显而易见的问题，三维动画仿真是科技与艺术紧密结合的制作技术，它不仅需要计算机编程人员的逻辑思维能力，而且需要具有全面专业素质的艺术设计人员，两者的结合是一个团队协作不断探索的过程，就是制作人员在设计时受到这个大环境的限制，不能很好地实现主体对象的优点呈现，如果客户需要改变其中的某些功能，这个时候仍然需要两方面的专业人员进行修改，不同的制作人员对于不同的仿真结果也有一定的限定，这也就局限了仿真最终效果的呈现，这也是广大研究制作人员需要解决的问题。通过对三维动画仿真艺术整体框架的探索， 以三维动画仿真艺术与现代科技技术紧密结合，促进三维动画仿真艺术的不断进步，实现在影视媒体中的制作。

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