一種二三維結合的動畫生成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種動畫制作方法，尤其是涉及一種二三維結合的動畫生成方法。
【背景技術】
[0002] 二維動畫是一種較為傳統(tǒng)的動畫表現(xiàn)形式，由動畫師逐幀手繪，在表現(xiàn)夸張的角 色動作、角色表情和華麗的碰撞特效時有很大的優(yōu)勢，但其制作所需的人力成本相對高昂。
[0003] 隨著計算機軟硬件技術的發(fā)展，三維動畫興起，其主要在計算機中利用三維繪制 軟件建立三維模型，模擬物體材質(zhì)、燈光等的變化，通過計算機圖形技術渲染繪制得到成品 動畫。其大大降低了動畫制作所需的人力成本，在相同品質(zhì)的前提下縮短了制作周期，但其 藝術視覺效果、感染力遜于二維動畫。
[0004] 近幾年，在許多動畫作品中不再單一采用二維或三維技術，而是結合兩者的特點 聯(lián)合制作，如采用三維技術制作背景，再二維繪制前景人物等。這種制作方法，可以吸取二 維和三維動畫技術各自的長處和優(yōu)勢，彌補二維動畫在空間真實性上的不足，同時具備二 維動畫的藝術表達力。但是這類動畫制作技術從本質(zhì)上來看還是二維和三維分離制作的， 被分離的各個部分仍然具有二維動畫或三維動畫各自的缺點。缺少一種方法，能夠真正融 合二維動畫和三維動畫的優(yōu)點，抑制各自的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了結合三維和二維兩種動畫技術的優(yōu)勢并互補不足，本發(fā)明的目的是提出了一 種二三維結合的動畫生成方法，有效地自然融合三維和二維，在動畫制作過程中，融合二維 和三維動畫，使得有效利用現(xiàn)有二維和三維素材，制作出畫面更為生動豐富的動畫，其效果 比單獨使用二維或三維技術得到的動畫要好。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來包括以下步驟：
[0007] 1)輸入多視點二維角色線繪圖，生成二維半模型；
[0008] 2)輸入角色三維模型，依次建立角色三維模型與二維半模型的模型、筆畫和點的 關聯(lián)關系，計算得到二維半模型和角色三維模型各自對應的注冊信息，由二維半模型、角色 三維模型以及各自對應的注冊信息構成混合模型；
[0009] 3)輸入骨架運動數(shù)據(jù)和視點變化數(shù)據(jù)，將混合模型與輸入的骨架運動數(shù)據(jù)和視 點變化數(shù)據(jù)驅(qū)動角色三維模型和二維半模型發(fā)生變形，生成動畫。
[0010] 所述步驟1)中根據(jù)輸入的多視點二維角色線繪圖，采用二維半卡通建模方法生 成二維半模型，該二維半模型由多個關鍵視點下的角色線繪圖構建而成，用于構建二維半 模型的角色線繪圖對應的視點被稱為關鍵視點V j，多個關鍵視點中至少包括以下三個視 點：正面平視角色包圍盒中心的視點、側(cè)面平視角色包圍盒中心的視點與側(cè)45°平視角色 包圍盒中心的視點，關鍵視點\的二維向量的兩個向量元素分別為視線方向相對于水平正 視方向的水平旋轉(zhuǎn)角度和豎直俯仰角度，j為關鍵視點的索引，水平旋轉(zhuǎn)角度和豎直俯仰 角度構成的二維空間為視點朝向空間，各個關鍵視點對應的角色線繪圖的二維筆畫數(shù)量相 同，二維筆畫記為Su，不同角色線繪圖中擁有相同筆畫索引的二維筆畫相對應，二維筆畫 用二維采樣點的集合來表示，不同角色線繪圖中擁有相同筆畫索引的二維筆畫具有相同的 二維采樣點個數(shù)Hi。
[0011] 不同角色線繪圖中擁有相同筆畫索引的二維筆畫具有相同的表示含義即為相對 應，例如一個角色線繪圖中的二維筆畫和另一個角色線繪圖中的一個二維筆畫的實際含義 相同，都是表示鼻子的輪廓，則這兩個二維筆畫相對應，且具有相同的采樣點個數(shù)H i。
[0012] 二維半卡通建模方法采用Rivers及其合作者們在2010年發(fā)表的題 為《2. 5dcartoon models》的論文中提到的二維半模型方法，論文為八.1?;^6^，1'· Igarashi, and F. Durand, "2. 5d cartoon models, " TOG, vol. 29, no. 4, ρ· 59, 2010。
[0013] 所述的二維半模型由至少三個關鍵視點下的角色線繪圖構建而成。
[0014] 所述的步驟2)具體過程為：
[0015] 2. 1)將輸入的角色三維模型朝向與二維半模型的朝向?qū)R，建立二維半模型和角 色三維模型間的模型關聯(lián)關系；
[0016] 2. 2)在角色三維模型與二維半模型朝向?qū)R的條件下，對于各個角色線繪圖下的 每一個二維筆畫su，i為筆畫的索引，j為關鍵視點的索引，在角色三維模型上繪制與各個 二維筆畫Su對應的三維筆畫r ^不同視點下?lián)碛邢嗤P畫索引的三維筆畫相對應，建立 二維半模型和角色三維模型間的筆畫關聯(lián)關系；
[0017] 選取二維半模型的一個關鍵視點并對該視點下的每一個二維筆畫Su，手動在 屏幕上繪制二維筆畫，再根據(jù)當前視點方向投射到輸入的角色三維模型上，得到 Si，j在角色 三維模型上的對應三維筆畫
[0018] 2. 3)以二維半模型各個二維筆畫Su上的角點或者拐點作為二維關鍵點，各個三 維筆畫ru上與各個二維關鍵點對應的點作為三維關鍵點，根據(jù)二維關鍵點和三維關鍵點 對二維筆畫和三維筆畫進行重采樣，使得相鄰的兩個二維關鍵點之間的二維采樣點數(shù)量 與其對應的相鄰的兩個三維關鍵點之間的三維采樣點數(shù)量相同，由此二維筆畫的二維采樣 點與三維筆畫的三維采樣點依次對應，建立二維半模型和角色三維模型間的點關聯(lián)關系；
[0019] 2.4)對于三維筆畫上的每一個三維采樣點qk，找到其所在的角色三維模 型上的三角面片u，得到每一個三維采樣點q k在三角面片u的重心坐標系中的坐標為 (λ。，λ 1，λ 2)，每一個三維米樣點tIk的三維注冊信息為（λ。，λ 1，λ 2, U)，λ。、λ 1和λ 2分 別采用以下三個公式得到：
【主權項】
1. 一種二=維結合的動畫生成方法，其特征在于包含w下步驟： 1) 輸入多視點二維角色線繪圖，生成二維半模型； 2) 輸入角色=維模型，依次建立角色=維模型與二維半模型的模型、筆畫和點的關聯(lián) 關系，計算得到二維半模型和角色S維模型各自對應的注冊信息，由二維半模型、角色S維 模型W及各自對應的注冊信息構成混合模型； 3) 輸入骨架運動數(shù)據(jù)和視點變化數(shù)據(jù)，將混合模型與輸入的骨架運動數(shù)據(jù)和視點變化 數(shù)據(jù)驅(qū)動角色=維模型和二維半模型發(fā)生變形，生成動畫。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種二=維結合的動畫制作技術，其特征在于：所述步驟1) 中根據(jù)輸入的多視點二維角色線繪圖，采用二維半卡通建模方法生成二維半模型，該二維 半模型由多個關鍵視點下的角色線繪圖構建而成，多個關鍵視點中至少包括W下=個視 點；正面平視角色包圍盒中屯、的視點、側(cè)面平視角色包圍盒中屯、的視點與側(cè)45°平視角色 包圍