VRP技術在三維動畫課程中的應用論文
【內(nèi)容摘要】如今虛擬現(xiàn)實技術應用領域越來越廣泛，而3ds Max軟件是三維動畫制作最常用的軟件之一，如何將VRP技術與3ds Max三維動畫制作課程更好地結合是亟待解決的問題。文章重點闡述VRP技術中三部分內(nèi)容在3ds Max三維動畫課程中的應用，以改變?nèi)藗儗θS動畫的單一理解，使人們對交互互動有深入的理解，為三維動畫的制作開拓更廣泛的空間，提高三維動畫的興趣性和參與性。
【關鍵詞】VRP 3ds Max 三維動畫 應用
一、VRP與 3ds Max的關系
虛擬現(xiàn)實技術（virtual reality）廣泛應用于航天航空、游戲、娛樂等領域。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)實仿真平臺軟件。
VRP是一款直接面向三維美工的虛擬現(xiàn)實軟件。目前，我國一流大學早已經(jīng)開始了虛擬場景漫游技術研究，很多大學都已有網(wǎng)上漫游的虛擬校園。作為一種全新的技術以及宣傳手段，使受眾群體能夠直觀的體驗，從而對企業(yè)起到宣傳效果。但到目前為止，此技術仍更多地局限于北京、上海等發(fā)達城市，在黑龍江省的應用以及研究還很少，尤其在油田開發(fā)和城市展示、虛擬展館、旅游等方面少有應用。
VRP引擎是一款虛擬現(xiàn)實交互引擎，其可在計算機內(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和最簡單的使用方法。VRP引擎具有功能強大、操作簡單、適用性強、高度可視化的特點，設計師可以根據(jù)自己的理解方式進行設計操作，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，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是制作三維動畫應用最廣泛的軟件之一，主要應用于建筑表現(xiàn)、影視動畫、動畫角色、機械仿真等領域，是很多院校多媒體技術專業(yè)、動畫專業(yè)的核心專業(yè)課程。從三維動畫制作過程中的建模、動畫制作到交互式游戲動畫制作部分，3ds Max軟件都可以與VRP引擎進行無縫集成，是三維動畫制作軟件與虛擬交互系統(tǒng)完美結合的體現(xiàn)。
現(xiàn)已有很多高等院校將VRP引擎嵌入課堂教學，如中國傳媒大學動畫學院采用軟件用于動畫虛擬軟件開發(fā)、互動媒體科目的教學；清華大學電機工程與應用電子技術系、自動化系采用軟件用于電力系統(tǒng)的仿真研究；北京師范大學信息科學與技術學院采用VRP軟件技術建立虛擬現(xiàn)實實驗室；武漢理工大學藝術與設計學院采用VRP軟件進行博物館的虛擬仿真教學等。可見，國內(nèi)高校即使將VRP引擎嵌入課堂教學，也多數(shù)應用到計算機、電子等專業(yè)，用于動畫專業(yè)的較少，但由于動畫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迅速，3ds Max三維動畫課程需要不斷地更新、改革，以適應產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，所以3ds Max三維動畫制作課程的改革迫在眉睫。
二、VRP技術在3ds Max三維動畫課程中的應用
在3ds Max教學實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)學生學習三維軟件的熱情很高，但是有些想法不容易實現(xiàn)，希望能夠在虛擬現(xiàn)實方面有一些嘗試。地方院校動畫專業(yè)的3ds Max三維動畫課程采取由淺入深的方法將VRP的內(nèi)容引入教學中，分為以下三部分內(nèi)容：
（一） VRP的虛擬現(xiàn)實編輯器
VR-PLATFORM是一款直接面向三維美工的虛擬現(xiàn)實軟件，其可以讓使用者用自己理解的方式進行效果制作，不需要編程，這樣可以避免制作成本的浪費，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，只要有良好的基礎，就可以快速制作出自己想要的虛擬現(xiàn)實場景。
VRP-BUILDER虛擬現(xiàn)實編輯器可以將3ds Max制作的三維場景模型導入，進行后期編輯、交互制作、特效制作和界面設計。VRP-BUILDER虛擬現(xiàn)實編輯器可以與3ds Max軟件進行無縫鏈接。3ds Max是VRP的建模工具，VRP是3ds Max功能的延伸，是其三維互動展示平臺。 VRP不僅支持大多數(shù)3ds Max的網(wǎng)格、相機、燈光、貼圖和材質(zhì)、各種動畫（如相機動畫、骨骼動畫等），還支持3ds Max所有單位格式，并且導出方式快捷，只需要按一下按鈕，即可導出場景并預覽。
（二）VRP的物理系統(tǒng)
VRP-PHYSICS物理引擎，就是計算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動交互和動力學特性。在物理引擎的支持下，VRP場景中的模型有了實體，一個物體可以具有質(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、可以因為壓力而變形、可以有液體在表面上流動。VRP可自動完成對任意復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三維動畫課程中3ds Max動力學部分更好地結合，使學生在使用動力學制作動畫效果時加入VRP引擎，達到和參與者互動的生動效果。
在3ds Max中發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運動，只是停留在模擬狀態(tài)，不如VRP場景的物體運動真實，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)實的物理動力學屬性給人感覺真實有力，能夠提高運動的真實性，給人身臨其境的感覺。
物理引擎在三維動畫制作中的應用已經(jīng)相當成熟，3ds Max已集成了成熟的物理模塊。雖然動畫制作軟件的離線物理計算到虛擬現(xiàn)實中的實時物理計算，動畫制作軟件和虛擬現(xiàn)實軟件中的物理引擎用到的計算方法和技術有著顯著的不同，但都有著共同目的：1.把動畫師從關鍵幀動畫解放出來，動畫師不再需要一幀一幀調(diào)節(jié)動畫，不需要定制每個物體在空中的飛行時間和路徑，方便的骨骼IK系統(tǒng)，對動畫師來說，物理引擎為他們節(jié)省了大量的時間；2.VRP-PHYSICS物理引擎對制作的動畫中的每一個物體細節(jié)都進行實時物理計算，使動畫更真實，如具有吸附力的水面、刮風時引起的細節(jié)效果、具有擴散性的煙霧、爆炸碎塊的碰撞以及產(chǎn)生的結果、帶碰撞的粒子效果等。
（三）VRP網(wǎng)絡三維虛擬展館平臺
VRP-MUSEUM網(wǎng)絡三維虛擬展館平臺將傳統(tǒng)展館與互聯(lián)網(wǎng)和三維虛擬技術結合，就是常說的建筑漫游，是將“虛擬現(xiàn)實”技術應用于城市規(guī)劃、建筑設計等領域，讓使用者通過互聯(lián)網(wǎng)即能真實感受展館及展品，并能在線參與各種互動體驗。比較典型的案例是2010年的上海世界博覽會在宣傳、推廣方面大量運用了建筑漫游動畫。
3ds Max三維動畫課程引入VRP可以使學生自主制作一些場景漫游的動畫，如校園內(nèi)的建筑漫游、樓盤售賣會的建筑漫游動畫等，形成和使用者之間的交互、互動，可以拓展學生的知識面，提高綜合實踐能力，為以后就業(yè)提供更廣闊的空間。
結語
盡管引擎技術在國內(nèi)發(fā)展還是剛剛起步，技術也不夠成熟，其完善還需要一段時間，但是隨著中國動畫產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，引擎市場逐漸成為一個新興的增值亮點，必將得到越來越多的廣泛應用。VRP引擎應用的領域廣泛，如可應用于數(shù)字展館、數(shù)字城市、地產(chǎn)漫游、室內(nèi)設計、旅游教學、文物古跡、工業(yè)仿真、影片拍攝等眾多領域。
在教學中，通過在3ds Max三維動畫課程引入VRP技術的教學實踐研究，使學生在學習3ds Max軟件操作的過程中，不僅學會動畫制作的流程，也同樣加入VRP引擎的互動訓練，使學生對動畫有了更寬泛、更深入的理解；不僅可以拓展學生的知識面，而且可以提高其綜合實踐能力，使學生掌握更前沿的知識，為成為高素質(zhì)三維動畫人才奠定基礎，同時也拓寬了學生的就業(yè)渠道。引入VRP技術旨在幫助動畫專業(yè)學生準確把握行業(yè) 動態(tài)和發(fā)展趨勢的同時，了解企業(yè)對專業(yè)的要求與用人標準，從而能有針對性地設置教學體系、課程安排，將課程體系與企業(yè)用人的實際要求緊密結合起來，更能幫助學校鋪設就業(yè)渠道。
參考文獻：
鄒紅，王健.3ds Max在虛擬場景建模中的應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2012.
顏穎.基于3ds Max和VRP的虛擬現(xiàn)實研究.石家莊：石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報，2012（4）.
尹新梅等.3ds Max三維建模與動畫設計實踐教程.北京：清華大學出版社，2011.
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