三维虚拟动画设计中的角色建模与行为控制研究

周烽

摘要：加强对虚拟动画设计的角色建模与行为控制，能够有效地提升虚拟场景当中的视觉效果，达到更逼真的状态。实现动画角色的建模，主要可以借助于POSER软件和3D软件。通过相关软件的有效结合，有效衔接，使得虚拟动画设计的角色建模更加精准，角色的行为控制能够更加流畅，从而整体达到理想的效果。该文则是对三维虚拟动画设计中的角色建模与行为控制进行研究、分析。

关键词：三维虚拟动画设计;角色建模;行为控制

经济的快速发展，推动科学技术在不断的改革和创新，而虚拟动画技术是网络技术与计算机图形技术发展到一定阶段的产物。自从虚拟动画技术出现在大众的视野当中，成为国内外学者探索和研究的主要内容。作为一种体验虚拟空间的计算机模拟系统，主要是依托于仿真技术、计算机基础、微电子技术等先进技术类型，构建一个虚拟的空间，而用户通过特定的仪器，能够产生身临其境的感觉，仿佛置身于真实的场景当中，从多个方面、多个维度刺激用户的感官体验。在新时代背景之下，这一项技术被运用在社会的各个领域当中，例如娱乐领域、影视媒体、医疗领域、旅游领域等，与人们的生活、工作存在着密切的联系。一定程度而言，虚拟动画技术已然当前人们生活、生产当中不可或缺的一个部分。

一、三维虚拟动画设计中的角色建模与行为控制

（一）角色建模

在虚拟动画技术当中要达到虚拟场景当中角色模型漫游的目的，关键的环节则是完成虚拟动画场景中的角色建模与行为控制。角色建模的第一步则是创建骨骼系统三维模型。在三维虚拟技术设计平台当中，三维角色建模工作所创建的角色模型应该同时符合平台实时阅览特性及逼真的呈现效果。而三维虚拟动画设计是一项具有挑战性的工作，创建角色模型的过程比较繁琐、复杂。为了有效的降低角色建模的困难程度，在三维虚拟动画设计的过程当中，可以结合实际情况把比较繁琐的步骤适当删减，借助已有的人物模型，通过加工、修改，创建需要的角色模型。然后通过将再次创建的角色模型导入三维虚拟动画场景内的步骤，从而完成角色建模任务。在三维虚拟动画设计平台当中，虚拟人物的角色建模主要可以从以下几个步骤展开。

其一，在POSER软件内创建角色模型。角色模型的创建作为三维虚拟动画设计平台的关键技术，能够完美地呈现角色的形象特点与状态。在实际的创建过程当中，首先可以从角色模型库里面挑选出与实际需求相匹配、相契合的角色身体、面部、头发的模型，然后通过拼接、缩小、删除等工具，对原始的模型进行改造。

其二，3D软件内创建角色骨骼。在3D软件的运用过程当中，可以借助CAT插件构建角色骨骼，CAT插件对比于3D软件而言，在人体的行为动作模仿时，其自有的骨骼系统更加准确。且通过CAT软件创建，骨骼可以直接实现拖动、删除、复制功能，能够自由地创建骨骼数量，快速地进行增减操作，从而更高效地获取所需要的角色骨骼模型。然后再通过比例的调整，使得角色骨骼的大小能够与创建的角色模型相匹配，为接下来的角色骨骼动作设计和角色骨骼蒙皮奠定坚实的基础。

其三，角色骨骼蒙皮。通过运用3D技术的premiere编辑器，实现对角色骨骼蒙皮的操作。在3D软件运用过程当中，首先选取角色骨骼的根结点，然后调整封套，使得封套能够整体包进自身的骨骼当中。而这一操作过程，容不得半点差池，一旦出现差错，会使得角色模型在产生动作行为的时候导致粘连或者蒙皮面损坏的问题。但是不可避免的是整个蒙皮操作环节是最容易出现错误的。由于错误率比较高，所以检测蒙皮效果尤为关键。而检测环节主要可以为角色模型创造一个比较大幅度的动作。通过查看皮面是否有所破损，判断具体的差错。如果出现差错，可以借助3D软件当中自有的修改器进行调整和修改。而如果蒙皮破损的位置比较多，则可以借助Bonm，全选角色骨骼，整体进行调整。

（二）行为控制

行为控制指的是通过特定的方式控制三维角色模型的动作行为，使得三维虚拟动画场景运行更加顺畅、自然、流利，对行为控制的研究主要可以从以下几个方面着手。

其一，骨骼动画技术。在三维虚拟动画设计当中，骨骼动画技术是运用最普遍、最广泛的一项技术。为加强虚拟角色的行为控制，实现虚拟角色运动行为的目标，主要可以通过动画模拟骨架的方式，对骨架和皮肤的变形进行操控、带动。而运用骨骼动画的基础模式主要指的是通过动画生成软件，提前制作完成所需要的动画，在动画运行的过程当中，程序根据时间运算显示出相关的细节，遵循一定的逻辑规律，明确动画播放的顺序。在三维虚拟动画设计当中，动画合成技术扮演着重要角色，占据的重要地位，能够使得人物动作更加连贯、流畅，动作方式更加多样化。

其二，动作调整。通过对3D软件技术的有效运用，在完成对角色骨骼创建和蒙皮的基础之上，对角色的骨骼增添各种各样的动作这一环节尤为关键。通过软件当中的运动信息、关键帧设计和足迹等，能够实现角色动作调整的个性化需求。

其三，骨骼驱动。要实现骨骼驱动这一目的，应该立足于3D格式规范相符的三维虚拟角色动画数据这一基础，然后利用C++语言、3D函数等应用技术，对应用程序进行开发。

其四，实现行为控制。实现行文控制需要借助特定函数来完成，在相关系统对函数进行调用时，虚拟角色会根据对应的动作数据完成对应的动作。

二、总结

总而言之，文章主要从角色模型的创建和角色模型的行为控制等方面着手，对实现三维虚拟动画的有效设计进行详细的阐述。首先在POSER软件当中创建三维虚拟动画角色的模型，然后利用3D软件构建三维虚拟动画角色骨骼，并且细致地对骨骼进行蒙皮，然后有效地利用骨骼动画技术模拟角色的运动轨迹和运动行为，在3D软件中調整行为动作，驱动骨骼。另外，在3D软件当中，可以对运动信息、关键帧设置、足迹等为相关的动画人物角色模型的骨骼添加需要的动作，而要实现角色模型的行为控制，可以采用相关函数操控虚拟角色动作。

参考文献

[1]陈冲.三维虚拟动画设计中的角色绘画与建模[J].现代电子技术，2020，43（19）：27-30+34.

[2]金文玥.基于虚拟动画设计的角色建模与行为控制研究[J].现代电子技术，2020，43（17）：110-114.