2.5维卡通动画的建模与生成技术研究

作     者：王晶晶 

作者单位：南京师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庞明勇

授予年度：2016年

学科分类：1304[艺术学-美术学] 13[艺术学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：卡通动画 多视角2.5维动画 着色技术 扩散曲线 

摘      要：随着计算机硬件技术与图形算法的飞速发展,人们已经可以使用计算机生成高质量的电视动画影像,计算机动画也不再是陌生的词语。2.5维动画是介于二维与三维之间的一种动画技术,它结合了二维动画与三维动画的优势,具有数据量少、风格化等优点,且易于网络传输、渲染速度快。对于2.5维卡通动画建模与生成技术,一些文章使用二维的矢量图元通过纹理贴图利用纹理变化模拟出三维世界中某些运动,该方法针对性强,适用性不高,且较难模拟三维任意视角变化;而针对模拟三维任意视角运动的2.5维卡通动画,需要用户输入大量的信息,生成过程复杂、繁琐。因此,如何有效地建立2.5维卡通动画模型以模拟三维空间中卡通对象的运动,且降低用户的使用门槛,成为了 2.5维卡通动画建模与生成技术研究的难点问题。本文通过对已有的相关算法进行研究,提出一种基于三视图的多视角2.5维卡通动画建模与生成技术,并在此基础上拓展性地提出引入扩散曲线思想到2.5维卡通折叠动画生成与建模中,丰富了 2.5维动画的显示效果。本文的主要工作包括以下几个方面:1.对基于三视图的多视角2.5维卡通动画进行建模预处理。建模预处理的过程主要是为了获得算法可处理的卡通对象三视图。具体可分为获到三视图与算法处理三视图两大阶段。用户可以直接输入三视图也可交互式创建三视图;算法处理三视图获得既少量又有效保留曲线变化特性的点,并为这些点建立映射关系。2.获取多视角2.5维卡通对象任意视角视图。视角视图主要由曲线形状与曲线遮挡关系决定。曲线的形状决定不同视角中曲线的形变量,文中利用卡通对象的三视图,基于双线性插值的思想,两两插值获得指定视角下曲线的形状。曲线之间的遮挡关系,通过分析竖直方向与水平方向锚点z值的变化规律,计算出任意视角中曲线的遮挡关系。该建模与生成方法适用范围广,具有良好的可编辑性。3.基于扩散曲线的2.5维折叠动画建模与生成技术。将扩散曲线有效的引入2.5维卡通动画建模过程中,建立折叠模型,定义模型中线条的色源色,根据色源颜色对矢量线条进行扩散着色,最终获得颜色过渡自然的卡通折叠动画。引入扩散曲线的方法,使得2.5维动画有了复杂的颜色着色效果。在上述算法理论研究基础上,本文实现了 2.5维卡通动画建模与生成算法。通过实验测试,结果表明本文所设计算法的正确性。