表情與服裝手繪動(dòng)畫生成方法研究.pdf

1、手繪動(dòng)畫是傳統(tǒng)二維動(dòng)畫中最富有感染力的一種藝術(shù)表現(xiàn)形式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,手繪動(dòng)畫的制作不再僅僅局限于將傳統(tǒng)制作過(guò)程數(shù)字化,越來(lái)越多的研究力圖實(shí)現(xiàn)手繪動(dòng)畫的自動(dòng)生成,來(lái)有效減少人工繪制和加快制作過(guò)程。近年來(lái),計(jì)算機(jī)輔助手繪動(dòng)畫技術(shù)逐漸成為圖形圖像、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的二維手繪動(dòng)畫制作把幾何建模和運(yùn)動(dòng)指定緊緊耦合為一個(gè)繪畫過(guò)程,因此與三維動(dòng)畫制作相比,研究者在實(shí)現(xiàn)手繪動(dòng)畫的自動(dòng)生成時(shí)會(huì)遇到各種難題

2、。
　　 有鑒于此,本文對(duì)計(jì)算機(jī)輔助手繪動(dòng)畫的技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,重點(diǎn)探討手繪動(dòng)畫中富有表現(xiàn)力但同時(shí)最費(fèi)時(shí)費(fèi)力的表情動(dòng)畫與服裝動(dòng)畫,提出一系列的計(jì)算機(jī)輔助生成方法,來(lái)有效加速手繪表情動(dòng)畫與手繪服裝動(dòng)畫的制作過(guò)程。具體來(lái)說(shuō),本文的研究工作包括以下幾方面內(nèi)容:
　　 1.擴(kuò)展現(xiàn)有的視頻驅(qū)動(dòng)表情動(dòng)畫技術(shù)來(lái)生成多視點(diǎn)手繪表情動(dòng)畫,借鑒手繪動(dòng)畫中的主幀來(lái)描述和構(gòu)建面部的三維近似模型,在此基礎(chǔ)上,只需要從單一視點(diǎn)下的視頻流中提取出

3、表情特征,系統(tǒng)就可生成多個(gè)視點(diǎn)下的表情畫面,并利用光照球藝術(shù)化繪制生成時(shí)序一致的多視點(diǎn)手繪風(fēng)格表情動(dòng)畫,從而可為手繪表情動(dòng)畫制作提供一種新途徑。
　　 2.研究基于樣例學(xué)習(xí)的表情動(dòng)畫的夸張生成,在面部三維近似模型基礎(chǔ)上,引入面部表情圖的概念來(lái)描述手繪人物的表情空間,并利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法指導(dǎo)視頻驅(qū)動(dòng)生成表情動(dòng)畫,使生成的手繪表情動(dòng)畫具有夸張效果。系統(tǒng)通過(guò)最小化表情圖與視頻中的表情差異來(lái)“推斷”手繪人物的表情運(yùn)動(dòng),使得手繪表情不僅僅

4、是復(fù)制視頻的表情動(dòng)作,更好地傳遞了動(dòng)畫師所創(chuàng)造的手繪人物的角色特質(zhì)。
　　 3.研究結(jié)合三維信息的手繪服裝動(dòng)畫生成方法,來(lái)保持計(jì)算機(jī)制作手繪動(dòng)畫中的正常服裝比例,同時(shí)使手繪動(dòng)畫中的服裝運(yùn)動(dòng)符合現(xiàn)實(shí)生活。根據(jù)建立的服裝近似三維模型以及手繪圖風(fēng)格信息,方法可以通過(guò)動(dòng)作數(shù)據(jù)得到任意視點(diǎn)下的任意姿勢(shì)的服裝動(dòng)畫畫面。將服裝的三維幾何信息、真實(shí)感物理模擬以及二維繪制方法有機(jī)結(jié)合起來(lái),在不增加額外服裝建模工作的前提下自動(dòng)繪制出真實(shí)可信的手繪服

5、裝動(dòng)畫。
　　 4.建立一種服裝動(dòng)力學(xué)模型來(lái)計(jì)算手繪動(dòng)畫中的服裝運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)動(dòng)畫師指定的服裝關(guān)鍵幀手繪圖逆向反演出服裝的動(dòng)力學(xué)參數(shù),從而能夠模擬生成符合動(dòng)畫師設(shè)定的服裝動(dòng)畫畫面,并使用GPU并行計(jì)算來(lái)提高方法的效率。服裝動(dòng)力學(xué)模型能夠完整表現(xiàn)手繪動(dòng)畫中的服裝運(yùn)動(dòng)規(guī)律,反映出動(dòng)畫師對(duì)運(yùn)動(dòng)的理解。利用此服裝運(yùn)動(dòng)規(guī)律模型,可生成既體現(xiàn)服裝的物理運(yùn)動(dòng)屬性,又保留動(dòng)畫師風(fēng)格的服裝動(dòng)畫序列。
　　 5.研究基于服裝運(yùn)動(dòng)模型的手繪服

6、裝內(nèi)插生成方法,從輸入的前后關(guān)鍵幀服裝手繪圖中提取建立描述手繪服裝運(yùn)動(dòng)規(guī)律的服裝動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行插值,然后在此模型指導(dǎo)下自動(dòng)生成融合服裝物理運(yùn)動(dòng)屬性并保留動(dòng)畫師手繪風(fēng)格的服裝動(dòng)畫。與傳統(tǒng)基于形狀插值的服裝動(dòng)畫生成方法相比,更強(qiáng)調(diào)基于動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)生成更符合服裝運(yùn)動(dòng)規(guī)律的手繪動(dòng)畫.
　　 6.研究結(jié)合顯式運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的手繪服裝動(dòng)畫外推生成方法,借鑒三維動(dòng)畫方法,使用參考幀中所蘊(yùn)含的服裝運(yùn)動(dòng)參數(shù),在顯式動(dòng)作數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)生成與