基于手繪圖的卡通角色建模與動(dòng)畫生成.pdf

1、卡通角色的造型和運(yùn)動(dòng)是卡通動(dòng)畫創(chuàng)作的核心。在傳統(tǒng)動(dòng)畫制作流程中,動(dòng)畫師通過手繪來設(shè)計(jì)角色的造型和運(yùn)動(dòng),創(chuàng)作出富有表現(xiàn)力的卡通動(dòng)畫。但傳統(tǒng)動(dòng)畫制作流程通常要求動(dòng)畫師繪制大量的動(dòng)畫幀,非常繁瑣費(fèi)時(shí)。目前主流的計(jì)算機(jī)角色動(dòng)畫制作方法一般以幾何模型為基礎(chǔ)。用戶采用基于WIMP(窗口、圖標(biāo)、菜單、指示設(shè)備)的交互界面創(chuàng)建模型和制作動(dòng)畫。與手繪相比,這種創(chuàng)作方式復(fù)雜且不直觀,限制了動(dòng)畫的藝術(shù)表現(xiàn)力。本文基于這個(gè)出發(fā)點(diǎn),將直觀、靈活的手繪創(chuàng)作方式與高

2、效的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)相結(jié)合,探索了基于手繪圖的卡通角色建模與動(dòng)畫生成技術(shù),主要的研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 1)基于多視點(diǎn)手繪圖的卡通角色建模方法。角色的幾何建模是計(jì)算機(jī)角色動(dòng)畫創(chuàng)作的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文根據(jù)卡通角色創(chuàng)作的特點(diǎn),將角色模型表達(dá)為包含網(wǎng)格和骨架的層次化結(jié)構(gòu),并結(jié)合多視點(diǎn)手繪圖和領(lǐng)域知識(shí)來創(chuàng)建復(fù)雜的卡通角色模型。首先結(jié)合曲面優(yōu)化和曲面細(xì)分算法,創(chuàng)建與多視點(diǎn)手繪圖相匹配的網(wǎng)格模型;然后采用熱擴(kuò)散算法建立網(wǎng)格的骨架子空

3、間模型,以便于角色的運(yùn)動(dòng)控制。該方法采取了批處理的建模方式,較為符合傳統(tǒng)動(dòng)畫師的創(chuàng)作習(xí)慣。
　　 2)卡通角色的視點(diǎn)相關(guān)變形與繪制方法。傳統(tǒng)的三維模型繪制結(jié)果通常無法體現(xiàn)手繪動(dòng)畫中常見的視點(diǎn)相關(guān)藝術(shù)風(fēng)格。針對(duì)這個(gè)問題,本文提出了改進(jìn)的視點(diǎn)相關(guān)變形方法。首先結(jié)合骨架姿態(tài)重建和曲面優(yōu)化變形算法,使角色模型在每個(gè)關(guān)鍵視點(diǎn)與相應(yīng)的手繪參考圖保持一致。給定新的視點(diǎn),該方法能夠生成特定的模型,使其幾何特征依賴于相鄰關(guān)鍵視點(diǎn)的參考圖,并結(jié)合輪

4、廓線繪制和紋理映射算法生成卡通風(fēng)格的畫面。該方法通過計(jì)算模型與參考圖的對(duì)應(yīng)點(diǎn),減輕了手工標(biāo)記的負(fù)擔(dān)。
　　 3)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的卡通人體動(dòng)畫生成方法。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人體動(dòng)畫生成技術(shù)具有真實(shí)、高效的特點(diǎn)。本文基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫技術(shù)改進(jìn)了視點(diǎn)相關(guān)人體動(dòng)畫的生成方法。首先利用手繪圖創(chuàng)建一組具有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)注的視點(diǎn)相關(guān)模型,然后采用支持向量機(jī)技術(shù)建立運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的標(biāo)注器。對(duì)于具有相似形式的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),該方法可以提取和標(biāo)注關(guān)鍵幀,并通過啟發(fā)式泛化算

5、法將視點(diǎn)相關(guān)模型的手繪風(fēng)格應(yīng)用于輸入的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明,該方法生成的動(dòng)畫能夠保留運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的典型特征,同時(shí)體現(xiàn)手繪圖的筆畫風(fēng)格。
　　 4)基于手繪圖的卡通表情建模方法。在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫領(lǐng)域,如何生成具有抽象、夸張和視點(diǎn)相關(guān)效果的手繪表情動(dòng)畫是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的課題。本文提出了一種體現(xiàn)情感特征和視點(diǎn)相關(guān)特征的表情建模方法。首先通過曲線優(yōu)化變形算法半自動(dòng)地生成多視點(diǎn)表情集,然后建立基于情感和視點(diǎn)要素的表情空間模型。在此基礎(chǔ)上,可以根據(jù)新