肖淇元

（湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學(xué)院 視覺(jué)藝術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和數(shù)字技術(shù)快速進(jìn)步，根據(jù)二維平面素材的分層及相關(guān)骨骼鏈接圖像形成網(wǎng)格拉伸制作出藝術(shù)素材的骨骼技術(shù)也開(kāi)始興起，并在相應(yīng)市場(chǎng)中得到廣泛的運(yùn)用。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迅速進(jìn)入大眾視野，虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)也因此快速發(fā)展，令教學(xué)逐漸變得信息化、智能化。靈活運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的特性，進(jìn)行二維骨骼技術(shù)教學(xué)探索，有助于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展及全方位能力的提升。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)

2016 年被稱為是中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)的“元年”，自此以后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日益受到全社會(huì)關(guān)注，并逐漸運(yùn)用到在動(dòng)畫(huà)、游戲等教學(xué)領(lǐng)域中。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality Technology）是現(xiàn)階段以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)，生成與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相似的數(shù)字化環(huán)境，該環(huán)境在觸感、視覺(jué)等方面與現(xiàn)實(shí)存在明顯的相似性，可以為人們提供良好的服務(wù)。［1］虛擬現(xiàn)實(shí)有著沉浸性、交互性、智能化的特性?，F(xiàn)在對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方向的探討和研究主要是兩個(gè)方面，一個(gè)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能（Artificial Intelligence）的結(jié)合，另一個(gè)是虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的應(yīng)用。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)教學(xué)主要處于教室環(huán)境中，以教師和學(xué)生面對(duì)面的交流來(lái)傳授知識(shí)。一部分課堂需要進(jìn)行試驗(yàn)展示，但現(xiàn)實(shí)環(huán)境下每次進(jìn)行試驗(yàn)都要消耗材料，有些實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)還可能在課堂上造成危害。在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中進(jìn)行教學(xué)，可以重復(fù)模擬各種復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，如飛行、汽車(chē)駕駛、宇航員訓(xùn)練等，可以隨時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)和練習(xí)的重置和調(diào)整。這在一定程度上節(jié)省了材料和時(shí)間成本，更重要的是避免使用者受到傷害，以保證教學(xué)的安全進(jìn)行。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)、游戲等教學(xué)時(shí)，一些概念性知識(shí)可以進(jìn)行數(shù)字化模擬展示。例如在描述不同風(fēng)格的藝術(shù)作品時(shí)，可以對(duì)整個(gè)虛擬教學(xué)環(huán)境和身處其中的教學(xué)人員虛擬形象進(jìn)行調(diào)整，同步成相應(yīng)的風(fēng)格，以此增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。這種沉浸性、交互性教學(xué)有助于學(xué)生對(duì)于技術(shù)和知識(shí)的理解、練習(xí)。

二、二維骨骼技術(shù)及其應(yīng)用需求

數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展對(duì)拓寬了動(dòng)畫(huà)和相關(guān)藝術(shù)創(chuàng)作的表達(dá)方式。自20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始，無(wú)紙繪畫(huà)軟件和三維數(shù)字化技術(shù)迅速發(fā)展，給二維動(dòng)畫(huà)制作和相關(guān)藝術(shù)市場(chǎng)帶來(lái)巨大變革。三維動(dòng)畫(huà)制作的興起雖然沖擊了二維動(dòng)畫(huà)制作的市場(chǎng)空間，但二維繪畫(huà)、動(dòng)畫(huà)綁定也因?yàn)槿S的輔助而大幅提高了作畫(huà)效率及精度。在這樣的大環(huán)境下，二維骨骼技術(shù)不斷發(fā)展成熟，利用該技術(shù)所制作的動(dòng)畫(huà)等相關(guān)藝術(shù)素材也廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。

（一）二維骨骼技術(shù)原理與優(yōu)勢(shì)

二維骨骼技術(shù)通過(guò)相應(yīng)軟件上的木偶工具或者骨骼工具，根據(jù)人體或者動(dòng)物基本骨骼結(jié)構(gòu)參考，建立虛擬的骨骼骨架，然后以此和進(jìn)行相應(yīng)分層的圖片素材建立起IK（Inverse Kinematics，反向運(yùn)動(dòng)）的骨骼關(guān)系“父子鏈”，［2］隨后賦予相應(yīng)的參數(shù)，使其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和調(diào)整。相較于傳統(tǒng)二維動(dòng)畫(huà)的逐幀繪制，這對(duì)于圖片素材的需求量大大減少，可以減少不必要的人力消耗，同時(shí)能最大程度地保留原畫(huà)的風(fēng)格。隨著技術(shù)的發(fā)展，單張素材進(jìn)行相應(yīng)的分層處理后，可以運(yùn)動(dòng)展示的效果也變得多樣。

（二）二維骨骼技術(shù)的應(yīng)用需求

二維骨骼技術(shù)在ACG 作品、虛擬形象建立、交互設(shè)置中有著非常大的市場(chǎng)，與骨骼綁定教學(xué)相關(guān)的課程也正符合目前市場(chǎng)的發(fā)展需求。

1.ACG 作品應(yīng)用

二維骨骼技術(shù)在ACG（動(dòng)畫(huà)、漫畫(huà)、游戲的合稱）產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的運(yùn)用。一些熱門(mén)IP游戲，如《原神》《王者榮耀》等游戲的部分核心素材的宣發(fā)中，會(huì)采用插圖進(jìn)行相應(yīng)分層，隨后進(jìn)行二維骨骼綁定，加上后期轉(zhuǎn)場(chǎng)效果，新的動(dòng)畫(huà)宣傳可以吸引流量。相對(duì)于傳統(tǒng)二維動(dòng)畫(huà)制作，其周期大大縮短，并且很好地保留了原本圖像的畫(huà)風(fēng)。而在游戲內(nèi)的制作素材中，像《碧藍(lán)航線》《天命之子》等游戲的人物立繪都是利用LIVE2D 骨骼綁定技術(shù)制作動(dòng)態(tài)，令游戲本身更具吸引力。在漫畫(huà)方面，現(xiàn)在的主流是在手機(jī)平臺(tái)上根據(jù)屏幕設(shè)計(jì)和閱讀習(xí)慣而形成的長(zhǎng)條漫畫(huà)。一部分漫畫(huà)會(huì)在基本漫畫(huà)素材的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)單分層和骨骼綁定和動(dòng)態(tài)調(diào)整，加上配音，以此制作有聲動(dòng)態(tài)漫畫(huà)進(jìn)行宣傳。

2.虛擬形象建立

虛擬主播是指通過(guò)面部捕捉技術(shù)和二維骨骼技術(shù)，以LIVE2D 軟件為主進(jìn)行虛擬角色的綁定，以此做成虛擬形象，在相關(guān)視頻網(wǎng)站上進(jìn)行活動(dòng)的主播。國(guó)內(nèi)一般會(huì)稱為VUP（Virtual UP），也就是指虛擬UP 主。在國(guó)外，因?yàn)橹饕顒?dòng)平臺(tái)是在視頻網(wǎng)站YouTUbe 上，所以會(huì)被稱為VTB（Virtual YouTuber）。［3］從2016年到現(xiàn)在，虛擬主播從業(yè)人數(shù)從幾百人發(fā)展到萬(wàn)人以上，虛擬主播公司逐漸成立并且規(guī)范化，甚至有大學(xué)已經(jīng)專門(mén)成立了虛擬主播專業(yè)，可見(jiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展之快。在二維動(dòng)畫(huà)骨骼綁定方面，從個(gè)人到公司，各類渠道的虛擬形象有大量的綁定需求，專門(mén)的二維骨骼綁定師職位也在不斷增多。

3.交互設(shè)置展示

近年來(lái)，文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)日漸興起。以博物館為例，在進(jìn)行文物、文化展示時(shí)，會(huì)加入現(xiàn)代化及輕量化的設(shè)計(jì)，在衍生品方面也朝更親民、更年輕化的趨勢(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代各種藝術(shù)展覽中，利用二維骨骼技術(shù)所制作的與傳統(tǒng)文化相關(guān)的交互設(shè)置，會(huì)給觀眾留下深刻的印象，有利于觀眾更好地理解展覽內(nèi)容。

三、二維骨骼技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性有助于二維骨骼技術(shù)教學(xué)。二維骨骼技術(shù)教學(xué)的難點(diǎn)在于骨骼概念的闡述及實(shí)際軟件的應(yīng)用創(chuàng)作，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)可以幫助學(xué)生理解概念，也有助于他們進(jìn)行后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)踐。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的骨骼綁定課程教學(xué)

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)空間或?qū)嶒?yàn)室，相對(duì)于傳統(tǒng)的面對(duì)面教學(xué)，可以在一定程度上打破時(shí)間和空間的概念，令教學(xué)環(huán)境更具有沉浸性和交互性，令知識(shí)傳授更加有效。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行骨骼綁定教學(xué)時(shí)，教學(xué)的重點(diǎn)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)空間，將骨骼綁定概念中的骨骼和真實(shí)的人體骨骼進(jìn)行區(qū)分。以往教師進(jìn)行骨骼綁定概念的講解時(shí)，有學(xué)生因?yàn)闊o(wú)法理解綁定概念而不能很好地進(jìn)行實(shí)際操作。因此教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)空間，將正常骨骼模型、三維及二維模型中的綁定骨骼進(jìn)行對(duì)比。骨骼綁定中所指的骨骼是基于現(xiàn)實(shí)骨骼大幅度簡(jiǎn)化而成的概念骨骼，采用虛擬現(xiàn)實(shí)空間中的模型對(duì)比進(jìn)行相應(yīng)解說(shuō)，在很大程度上便于學(xué)生對(duì)于骨骼綁定理論的深入理解。

現(xiàn)在二維骨骼綁定主流方式是根據(jù)不同需求，在相應(yīng)軟件或插件中對(duì)素材進(jìn)行編輯和處理。常用二維骨骼綁定軟件中，LIVE2D 適用于面部捕捉多層次綁定展現(xiàn)；依托于AE 本身及相關(guān)插件，如Duik 等骨骼綁定插件，則多運(yùn)用于各類IP 作品視頻宣發(fā)中；Spine 多運(yùn)用在交互需求較多的游戲中。Spine 和LIVE2D 兩款骨骼綁定軟件的注重點(diǎn)不同，前者傾向于復(fù)雜立繪的動(dòng)態(tài)交互和臉部捕捉，后者則傾向于模型在游戲中整體動(dòng)態(tài)交互。不論是哪種軟件平臺(tái)，都依托于虛擬骨骼這個(gè)概念。因此運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行二維骨骼綁定教學(xué)，教師可以對(duì)比不同軟件平臺(tái)操縱骨骼綁定時(shí)在骨骼綁定方式及虛擬骨骼構(gòu)造等方面的差異性。

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)拓寬了二維骨骼技術(shù)教學(xué)的展現(xiàn)方式和展現(xiàn)空間，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)進(jìn)行更全面的實(shí)踐操作，同時(shí)能夠完善相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)資源庫(kù)及圖書(shū)館等虛擬現(xiàn)實(shí)空間。

（二）虛擬形象設(shè)計(jì)綁定

從2007 年開(kāi)始，人們開(kāi)始注意到虛擬偶像的存在，到了2016 年，虛擬主播開(kāi)始盛行。從虛擬偶像到虛擬主播，虛擬形象早已不知不覺(jué)地影響著人們的生活。就二維骨骼技術(shù)來(lái)說(shuō)，依托于LIVE2D 綁定及面部捕捉技術(shù)的成熟，使用者可以運(yùn)用它迅速設(shè)計(jì)虛擬形象。直接根據(jù)虛擬形象建造新的三維形象，在資源消耗上相對(duì)較大，而依托于二維骨骼綁定的虛擬形象，可以以低成本的方式迅速樹(shù)立良好的IP形象，以此取得相應(yīng)的流量后再進(jìn)行進(jìn)一步的拓展。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)步，虛擬主播的線上直播及LIVE 演唱也帶來(lái)很高關(guān)注度。

在教學(xué)方面，教師和學(xué)生都可以依據(jù)自己的需求運(yùn)用二維骨骼技術(shù)進(jìn)行操作練習(xí)，確立自身的虛擬形象。LIVE2D 軟件可以進(jìn)行免費(fèi)試用，將LIVE2D 軟件引入到二維骨骼綁定課程教學(xué)中后，靈活制作、綁定虛擬形象是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐完成屬于自己的虛擬形象后，教師可以建立相應(yīng)的虛擬教學(xué)空間，進(jìn)行程序的導(dǎo)入，讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中進(jìn)行面部捕捉，直接測(cè)試自身綁定模型，了解綁定的問(wèn)題所在，以便進(jìn)一步精修模型。由此，學(xué)生能夠更快速地掌握二維骨骼綁定的原理，并從自身綁定出的風(fēng)格化模型中獲得成就感。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的風(fēng)格化展現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)以三維環(huán)境為主，但隨著時(shí)代的進(jìn)步，除了單純追求真實(shí)質(zhì)感之外，也開(kāi)始出現(xiàn)風(fēng)格化的渲染和展示。二維骨骼技術(shù)制作出的動(dòng)畫(huà)，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中能夠以序列幀的方式導(dǎo)入。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的建設(shè)中，虛擬現(xiàn)實(shí)舞臺(tái)、教室等環(huán)境，或者是相應(yīng)的虛擬空間內(nèi)的流程引導(dǎo)，都能運(yùn)用二維骨骼技術(shù)所做出的動(dòng)畫(huà)作為風(fēng)格化展示，并進(jìn)行交互。

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)具有非常強(qiáng)的交互性，使用者可以與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，也能與其他參與者進(jìn)行交互。在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，學(xué)生做好相應(yīng)的骨骼綁定動(dòng)畫(huà)后，使用虛擬現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)和預(yù)覽，以此進(jìn)行技術(shù)練習(xí)和實(shí)時(shí)反饋。這樣能鍛煉學(xué)生的技術(shù)能力，也可以增強(qiáng)學(xué)生的審美能力和適應(yīng)能力。在實(shí)際課堂中進(jìn)行一定的實(shí)踐后，學(xué)生可以在部分風(fēng)格化舞臺(tái)中進(jìn)行初步渲染展示。相較于傳統(tǒng)教學(xué)，這更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐興趣。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)書(shū)籍

虛擬現(xiàn)實(shí)在廣義上包含增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality） 和混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality）。在虛擬現(xiàn)實(shí)空間內(nèi)可以直接依托空間進(jìn)行知識(shí)交互，而在現(xiàn)實(shí)世界中，依托各類數(shù)字化工具也能有不同的展示方式。VR/AR 藝術(shù)的概念不斷興起，影響到相關(guān)媒介的展現(xiàn)。插畫(huà)師Jarom Vogel 依托相關(guān)軟件將所繪制的圖片映射在相應(yīng)背景上，以三維空間的方式進(jìn)行呈現(xiàn)（如下圖）［4］。該程序支持8 幀左右的動(dòng)畫(huà)，雖然有一定局限性，但是可以讓各類圖片迅速在虛擬現(xiàn)實(shí)空間生成特別的效果。教師可以在課程中以此為案例作為引導(dǎo)，進(jìn)行簡(jiǎn)易二維動(dòng)畫(huà)序列幀導(dǎo)出后，在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中進(jìn)行展示。這其中的難點(diǎn)在于該案例有部分需要引用簡(jiǎn)易代碼，重點(diǎn)則在于運(yùn)用二維骨骼技術(shù)生成簡(jiǎn)易動(dòng)畫(huà)，并在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中展現(xiàn)出獨(dú)特效果。

圖 Jarom Vogel AR 教程

隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)操作變得更為輕量化。利用二維骨骼技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，教師可以將對(duì)圖片素材進(jìn)行二維骨骼綁定后所形成的動(dòng)畫(huà)作為基本素材，通過(guò)引導(dǎo)轉(zhuǎn)場(chǎng)加入劇情，利用AR/VR 數(shù)字化工具作為空間載體，令傳統(tǒng)的漫畫(huà)、繪本等書(shū)籍有新的媒介和展示空間。同時(shí)，教師可以將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化依托于虛擬現(xiàn)實(shí)書(shū)籍進(jìn)行展現(xiàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)技術(shù)知識(shí)的同時(shí)受到傳統(tǒng)文化的熏陶。