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。用戶采用基于WIMP(窗口、圖標、菜單、指示設備)的交互界面創(chuàng)建模型和制作動畫。與手繪相比,這種創(chuàng)作方式復雜且不直觀,限制了動畫的藝術表現(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相結合,探索了基于手繪圖的卡通角色建模與動畫生成技術,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)作的一個關鍵問題。本文根據卡通角色創(chuàng)作的特點,將角色模型表達為包含網格和骨架的層次化結構,并結合多視點手繪圖和領域知識來創(chuàng)建復雜的卡通角色模型。首先結合曲面優(yōu)化和曲面細分算法,創(chuàng)建與多視點手繪圖相匹配的網格模型;然后采用熱擴散算法建立網格的骨架子空

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)作習慣。
　　 2)卡通角色的視點相關變形與繪制方法。傳統(tǒng)的三維模型繪制結果通常無法體現(xiàn)手繪動畫中常見的視點相關藝術風格。針對這個問題,本文提出了改進的視點相關變形方法。首先結合骨架姿態(tài)重建和曲面優(yōu)化變形算法,使角色模型在每個關鍵視點與相應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鍵視點的參考圖,并結合輪

4、廓線繪制和紋理映射算法生成卡通風格的畫面。該方法通過計算模型與參考圖的對應點,減輕了手工標記的負擔。
　　 3)運動數(shù)據驅動的卡通人體動畫生成方法。運動數(shù)據驅動的人體動畫生成技術具有真實、高效的特點。本文基于數(shù)據驅動的動畫技術改進了視點相關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)標注的視點相關模型,然后采用支持向量機技術建立運動數(shù)據的標注器。對于具有相似形式的運動數(shù)據,該方法可以提取和標注關鍵幀,并通過啟發(fā)式泛化算

5、法將視點相關模型的手繪風格應用于輸入的運動數(shù)據。實驗表明,該方法生成的動畫能夠保留運動數(shù)據的典型特征,同時體現(xiàn)手繪圖的筆畫風格。
　　 4)基于手繪圖的卡通表情建模方法。在計算機動畫領域,如何生成具有抽象、夸張和視點相關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。在此基礎上,可以根據新