基于手繪圖的卡通角色建模與動畫生成.pdf

1、卡通角色的造型和運動是卡通動畫創(chuàng)作的核心。在傳統(tǒng)動畫制作流程中,動畫師通過手繪來設(shè)計角色的造型和運動,創(chuàng)作出富有表現(xiàn)力的卡通動畫。但傳統(tǒng)動畫制作流程通常要求動畫師繪制大量的動畫幀,非常繁瑣費時。目前主流的計算機角色動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)建模型和制作動畫。與手繪相比,這種創(chuàng)作方式復(fù)雜且不直觀,限制了動畫的藝術(shù)表現(xiàn)力。本文基于這個出發(fā)點,將直觀、靈活的手繪創(chuàng)作方式與高

2、效的計算機動畫技術(shù)相結(jié)合,探索了基于手繪圖的卡通角色建模與動畫生成技術(shù),主要的研究工作包括以下幾個方面:
　　 1)基于多視點手繪圖的卡通角色建模方法。角色的幾何建模是計算機角色動畫創(chuàng)作的一個關(guān)鍵問題。本文根據(jù)卡通角色創(chuàng)作的特點,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)合多視點手繪圖和領(lǐng)域知識來創(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)建與多視點手繪圖相匹配的網(wǎng)格模型;然后采用熱擴散算法建立網(wǎng)格的骨架子空

3、間模型,以便于角色的運動控制。該方法采取了批處理的建模方式,較為符合傳統(tǒng)動畫師的創(chuàng)作習(xí)慣。
　　 2)卡通角色的視點相關(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)手繪動畫中常見的視點相關(guān)藝術(shù)風(fēng)格。針對這個問題,本文提出了改進(jìn)的視點相關(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,使角色模型在每個關(guān)鍵視點與相應(yīng)的手繪參考圖保持一致。給定新的視點,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。該方法通過計算模型與參考圖的對應(yīng)點,減輕了手工標(biāo)記的負(fù)擔(dān)。
　　 3)運動數(shù)據(jù)驅(qū)動的卡通人體動畫生成方法。運動數(shù)據(jù)驅(qū)動的人體動畫生成技術(shù)具有真實、高效的特點。本文基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的動畫技術(shù)改進(jìn)了視點相關(guān)人體動畫的生成方法。首先利用手繪圖創(chuàng)建一組具有運動狀態(tài)標(biāo)注的視點相關(guān)模型,然后采用支持向量機技術(shù)建立運動數(shù)據(jù)的標(biāo)注器。對于具有相似形式的運動數(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、法將視點相關(guān)模型的手繪風(fēng)格應(yīng)用于輸入的運動數(shù)據(jù)。實驗表明,該方法生成的動畫能夠保留運動數(shù)據(jù)的典型特征,同時體現(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。在計算機動畫領(lǐng)域,如何生成具有抽象、夸張和視點相關(guān)效果的手繪表情動畫是一項富有挑戰(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)化變形算法半自動地生成多視點表情集,然后建立基于情感和視點要素的表情空間模型。在此基礎(chǔ)上,可以根據(jù)新