遺傳算法及其在3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，被稱為21世紀(jì)創(chuàng)意經(jīng)濟(jì)中最有希望的朝陽產(chǎn)業(yè)和21世紀(jì)的“無煙工業(yè)”。動(dòng)漫造型作為動(dòng)漫中的靈魂，成為歐美日韓等動(dòng)漫強(qiáng)國推銷其動(dòng)漫與衍生產(chǎn)品的重要武器。動(dòng)漫造型一般包括動(dòng)漫角色造型和動(dòng)漫群體造型。從深受觀眾喜愛的唐老鴨、米老鼠到現(xiàn)今的機(jī)器人瓦力、功夫熊貓，每一部動(dòng)畫片都能誕生一個(gè)甚至多個(gè)明星，成功地設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)漫角色造型，不僅能提升一部動(dòng)漫影片的票房號(hào)召力，更能成為推廣整個(gè)產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量；此外，不少動(dòng)漫影片中還會(huì)涉

2、及到大量的群體造型，例如，大型戰(zhàn)爭場面中大量的戰(zhàn)士、角斗場中大量的觀眾、城市中大量的群眾等。有效地設(shè)計(jì)、產(chǎn)生動(dòng)漫中的角色造型及群體造型，對(duì)于提升動(dòng)漫產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，一直是動(dòng)漫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　3D動(dòng)漫是當(dāng)今動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，3D動(dòng)漫造型作為3D動(dòng)漫的核心元素，在3D動(dòng)漫制作中具有非常重要的地位，其好壞將直接影響3D動(dòng)漫的質(zhì)量以及后期的制作效果。如何高效地設(shè)計(jì)一個(gè)能夠吸引大眾眼球的3D動(dòng)漫角色造型、如何快速高效地生成動(dòng)

3、漫影片中數(shù)以萬計(jì)的3D動(dòng)漫群體造型，一直是3D動(dòng)漫設(shè)計(jì)領(lǐng)域重要的研究問題。3D動(dòng)漫造型的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是利用三維建模軟件 Maya，3D Max等直接繪制，這種方法獲得的3D動(dòng)漫造型美觀、精確。但是，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)3D動(dòng)漫角色造型而言，設(shè)計(jì)師往往會(huì)受到現(xiàn)有造型和設(shè)計(jì)觀念的影響，導(dǎo)致很難設(shè)計(jì)出具有足夠創(chuàng)意的、能夠吸引大眾眼球的作品；而對(duì)于設(shè)計(jì)數(shù)以萬計(jì)的3D動(dòng)漫群體造型而言，由于其造型數(shù)量太多、設(shè)計(jì)的工作量巨大，使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法成本太高、速度

4、太慢、且無法自動(dòng)生成大量的造型。因此，迫切需要尋找合適的方法來解決這些問題。
　　本文通過研究并利用進(jìn)化計(jì)算技術(shù)、協(xié)同技術(shù)和可視化技術(shù)，以設(shè)計(jì)支持3D動(dòng)漫造型協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法、提高造型的新穎程度和生成效率為目標(biāo)開展研究，本文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:
　　1.為了將單目標(biāo)和多目標(biāo)遺傳算法較好地應(yīng)用到3D動(dòng)漫造型協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，首先將自適應(yīng)遺傳算法(AGA)和帶精英策略的非劣排序遺傳算法(NSGA2)進(jìn)行了改進(jìn)，有效地解決

5、了AGA算法收斂速度慢和進(jìn)化初期容易停滯的問題，并使改進(jìn)的AGA和NSGA2算法可以很好地應(yīng)用到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。
　　2.為了能夠同時(shí)利用多位專家已有的知識(shí)對(duì)3D動(dòng)漫造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用HOOPS/NET技術(shù)搭建了一個(gè)支持3D動(dòng)漫造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，并在此基礎(chǔ)上，提出一種基于HSF(HOOPS Stream File)的多專家協(xié)同評(píng)價(jià)方法，有效地提高了設(shè)計(jì)效率。
　　3.基于以上提出的兩種改進(jìn)的遺傳算法和多專家協(xié)同評(píng)價(jià)方法