VRP技術(shù)在三維動(dòng)畫課程中的應(yīng)用論文

　　【內(nèi)容摘要】如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，而3ds Max軟件是三維動(dòng)畫制作最常用的軟件之一，如何將VRP技術(shù)與3ds Max三維動(dòng)畫制作課程更好地結(jié)合是亟待解決的問題。文章重點(diǎn)闡述VRP技術(shù)中三部分內(nèi)容在3ds Max三維動(dòng)畫課程中的應(yīng)用，以改變?nèi)藗儗θ�維動(dòng)畫的單一理解，使人們對交互互動(dòng)有深入的理解，為三維動(dòng)畫的制作開拓更廣泛的空間，提高三維動(dòng)畫的興趣性和參與性。

　　【關(guān)鍵詞】VRP 3ds Max 三維動(dòng)畫 應(yīng)用

　　一、VRP與 3ds Max的關(guān)系

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtual reality）廣泛應(yīng)用于航天航空、游戲、娛樂等領(lǐng)域。而VRP（Virtual Reallity Platform）是中國自主研發(fā)的虛擬軟件，其已經(jīng)成為目前中國國內(nèi)市場占有率最高的一款國產(chǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)軟件。

　　VRP是一款直接面向三維美工的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。目前，我國一流大學(xué)早已經(jīng)開始了虛擬場景漫游技術(shù)研究，很多大學(xué)都已有網(wǎng)上漫游的虛擬校園。作為一種全新的技術(shù)以及宣傳手段，使受眾群體能夠直觀的體驗(yàn)，從而對企業(yè)起到宣傳效果。但到目前為止，此技術(shù)仍更多地局限于北京、上海等發(fā)達(dá)城市，在黑龍江省的應(yīng)用以及研究還很少，尤其在油田開發(fā)和城市展示、虛擬展館、旅游等方面少有應(yīng)用。

　　VRP引擎是一款虛擬現(xiàn)實(shí)交互引擎，其可在計(jì)算機(jī)內(nèi)通過三維逼真建模虛擬仿真世界，并提供給用戶最好的體驗(yàn)和最簡單的使用方法。VRP引擎具有功能強(qiáng)大、操作簡單、適用性強(qiáng)、高度可視化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)自己的理解方式進(jìn)行設(shè)計(jì)操作，不需要制作程序，這就使VRP引擎省去了很多繁瑣的程序。但是它需要制作者有3ds Max三維制作模型和渲染的基礎(chǔ)，只要對VRP引擎簡單掌握就可以制作出理想的虛擬顯示場景。

　　3ds Max是制作三維動(dòng)畫應(yīng)用最廣泛的軟件之一，主要應(yīng)用于建筑表現(xiàn)、影視動(dòng)畫、動(dòng)畫角色、機(jī)械仿真等領(lǐng)域，是很多院校多媒體技術(shù)專業(yè)、動(dòng)畫專業(yè)的核心專業(yè)課程。從三維動(dòng)畫制作過程中的建模、動(dòng)畫制作到交互式游戲動(dòng)畫制作部分，3ds Max軟件都可以與VRP引擎進(jìn)行無縫集成，是三維動(dòng)畫制作軟件與虛擬交互系統(tǒng)完美結(jié)合的體現(xiàn)。

　　現(xiàn)已有很多高等院校將VRP引擎嵌入課堂教學(xué)，如中國傳媒大學(xué)動(dòng)畫學(xué)院采用軟件用于動(dòng)畫虛擬軟件開發(fā)、互動(dòng)媒體科目的教學(xué)；清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系、自動(dòng)化系采用軟件用于電力系統(tǒng)的仿真研究；北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院采用VRP軟件技術(shù)建立虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室；武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院采用VRP軟件進(jìn)行博物館的虛擬仿真教學(xué)等�？梢姡瑖鴥�(nèi)高校即使將VRP引擎嵌入課堂教學(xué)，也多數(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)、電子等專業(yè)，用于動(dòng)畫專業(yè)的較少，但由于動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迅速，3ds Max三維動(dòng)畫課程需要不斷地更新、改革，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，所以3ds Max三維動(dòng)畫制作課程的改革迫在眉睫。

　　二、VRP技術(shù)在3ds Max三維動(dòng)畫課程中的應(yīng)用

　　在3ds Max教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)三維軟件的熱情很高，但是有些想法不容易實(shí)現(xiàn)，希望能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)方面有一些嘗試。地方院校動(dòng)畫專業(yè)的3ds Max三維動(dòng)畫課程采取由淺入深的方法將VRP的內(nèi)容引入教學(xué)中，分為以下三部分內(nèi)容：

　　（一） VRP的虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器

　　VR-PLATFORM是一款直接面向三維美工的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，其可以讓使用者用自己理解的方式進(jìn)行效果制作，不需要編程，這樣可以避免制作成本的浪費(fèi)，從而提高成果效率和質(zhì)量。但前提是使用者要有3ds Max的建模和渲染基礎(chǔ)，只要有良好的基礎(chǔ)，就可以快速制作出自己想要的虛擬現(xiàn)實(shí)場景。

　　VRP-BUILDER虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器可以將3ds Max制作的三維場景模型導(dǎo)入，進(jìn)行后期編輯、交互制作、特效制作和界面設(shè)計(jì)。VRP-BUILDER虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器可以與3ds Max軟件進(jìn)行無縫鏈接。3ds Max是VRP的建模工具，VRP是3ds Max功能的延伸，是其三維互動(dòng)展示平臺(tái)。 VRP不僅支持大多數(shù)3ds Max的網(wǎng)格、相機(jī)、燈光、貼圖和材質(zhì)、各種動(dòng)畫（如相機(jī)動(dòng)畫、骨骼動(dòng)畫等），還支持3ds Max所有單位格式，并且導(dǎo)出方式快捷，只需要按一下按鈕，即可導(dǎo)出場景并預(yù)覽。

　�。ǘ�）VRP的物理系統(tǒng)

　　VRP-PHYSICS物理引擎，就是計(jì)算3D場景中物體與物體之間、物體與角色之間、物體與場景之間的運(yùn)動(dòng)交互和動(dòng)力學(xué)特性。在物理引擎的支持下，VRP場景中的模型有了實(shí)體，一個(gè)物體可以具有質(zhì)量、可以和別的物體發(fā)生碰撞、可以落在地面上、可以受到用戶施加的推力、可以受到重力、可以因?yàn)閴毫Χ�變形、可以有液體在表面上流動(dòng)。VRP可自動(dòng)完成對任意復(fù)雜場景的高效碰撞檢測，對建模基本沒有限制。這部分內(nèi)容可以和3ds Max三維動(dòng)畫課程中3ds Max動(dòng)力學(xué)部分更好地結(jié)合，使學(xué)生在使用動(dòng)力學(xué)制作動(dòng)畫效果時(shí)加入VRP引擎，達(dá)到和參與者互動(dòng)的生動(dòng)效果。

　　在3ds Max中發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運(yùn)動(dòng)，只是停留在模擬狀態(tài)，不如VRP場景的物體運(yùn)動(dòng)真實(shí)，VRP場景中的物體體現(xiàn)的密度、質(zhì)量、速度、加速度、旋轉(zhuǎn)角速度、沖量等各種現(xiàn)實(shí)的物理動(dòng)力學(xué)屬性給人感覺真實(shí)有力，能夠提高運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性，給人身臨其境的感覺。

　　物理引擎在三維動(dòng)畫制作中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，3ds Max已集成了成熟的物理模塊。雖然動(dòng)畫制作軟件的離線物理計(jì)算到虛擬現(xiàn)實(shí)中的實(shí)時(shí)物理計(jì)算，動(dòng)畫制作軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中的物理引擎用到的計(jì)算方法和技術(shù)有著顯著的不同，但都有著共同目的：1.把動(dòng)畫師從關(guān)鍵幀動(dòng)畫解放出來，動(dòng)畫師不再需要一幀一幀調(diào)節(jié)動(dòng)畫，不需要定制每個(gè)物體在空中的飛行時(shí)間和路徑，方便的骨骼IK系統(tǒng)，對動(dòng)畫師來說，物理引擎為他們節(jié)省了大量的時(shí)間；2.VRP-PHYSICS物理引擎對制作的動(dòng)畫中的每一個(gè)物體細(xì)節(jié)都進(jìn)行實(shí)時(shí)物理計(jì)算，使動(dòng)畫更真實(shí)，如具有吸附力的水面、刮風(fēng)時(shí)引起的細(xì)節(jié)效果、具有擴(kuò)散性的煙霧、爆炸碎塊的碰撞以及產(chǎn)生的結(jié)果、帶碰撞的粒子效果等。

　　（三）VRP網(wǎng)絡(luò)三維虛擬展館平臺(tái)

　　VRP-MUSEUM網(wǎng)絡(luò)三維虛擬展館平臺(tái)將傳統(tǒng)展館與互聯(lián)網(wǎng)和三維虛擬技術(shù)結(jié)合，就是常說的建筑漫游，是將“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)應(yīng)用于城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，讓使用者通過互聯(lián)網(wǎng)即能真實(shí)感受展館及展品，并能在線參與各種互動(dòng)體驗(yàn)。比較典型的案例是2010年的上海世界博覽會(huì)在宣傳、推廣方面大量運(yùn)用了建筑漫游動(dòng)畫。

　　3ds Max三維動(dòng)畫課程引入VRP可以使學(xué)生自主制作一些場景漫游的動(dòng)畫，如校園內(nèi)的建筑漫游、樓盤售賣會(huì)的建筑漫游動(dòng)畫等，形成和使用者之間的交互、互動(dòng)，可以拓展學(xué)生的知識面，提高綜合實(shí)踐能力，為以后就業(yè)提供更廣闊的空間。

　　結(jié)語

　　盡管引擎技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展還是剛剛起步，技術(shù)也不夠成熟，其完善還需要一段時(shí)間，但是隨著中國動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，引擎市場逐漸成為一個(gè)新興的增值亮點(diǎn)，必將得到越來越多的廣泛應(yīng)用。VRP引擎應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛，如可應(yīng)用于數(shù)字展館、數(shù)字城市、地產(chǎn)漫游、室內(nèi)設(shè)計(jì)、旅游教學(xué)、文物古跡、工業(yè)仿真、影片拍攝等眾多領(lǐng)域。

　　在教學(xué)中，通過在3ds Max三維動(dòng)畫課程引入VRP技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐研究，使學(xué)生在學(xué)習(xí)3ds Max軟件操作的過程中，不僅學(xué)會(huì)動(dòng)畫制作的流程，也同樣加入VRP引擎的互動(dòng)訓(xùn)練，使學(xué)生對動(dòng)畫有了更寬泛、更深入的理解；不僅可以拓展學(xué)生的知識面，而且可以提高其綜合實(shí)踐能力，使學(xué)生掌握更前沿的知識，為成為高素質(zhì)三維動(dòng)畫人才奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也拓寬了學(xué)生的就業(yè)渠道。引入VRP技術(shù)旨在幫助動(dòng)畫專業(yè)學(xué)生準(zhǔn)確把握行業(yè) 動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢的同時(shí)，了解企業(yè)對專業(yè)的要求與用人標(biāo)準(zhǔn)，從而能有針對性地設(shè)置教學(xué)體系、課程安排，將課程體系與企業(yè)用人的實(shí)際要求緊密結(jié)合起來，更能幫助學(xué)校鋪設(shè)就業(yè)渠道。

　　參考文獻(xiàn)：

　　鄒紅，王健.3ds Max在虛擬場景建模中的應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2012.

　　顏穎.基于3ds Max和VRP的虛擬現(xiàn)實(shí)研究.石家莊：石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（4）.

　　尹新梅等.3ds Max三維建模與動(dòng)畫設(shè)計(jì)實(shí)踐教程.北京：清華大學(xué)出版社，2011.

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