[發明專利]三維動畫的卡通火焰生成方法

無效

• 申請號: 200810063358.3
• 申請日: 2008-08-08
• 公開（公告）號: CN101339668A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 于金輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T15/70
• 分類號: G06T15/70
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

1.三維動畫的卡通火焰生成方法，包括以下步驟：

1)輸入手工繪制的卡通火焰動畫序列；

2)將輸入的卡通火焰圖像進行黑白二值化處理；

3)利用8鄰域模板掃描卡通火焰圖像并提取火焰輪廓；

4)將提取的卡通火焰輪廓數據放置到二維坐標系中；

5)用定義在Y軸上的樣條曲線設置弧長變形坐標軸；步驟如下：

a、設R→(u)=(x(u),y(u))]]>為定義在區間[u₀，u₁]上樣條曲線，為的法向矢量函數，的弧長s可以表示為：

s(u)=∫u1u0||R→′(u)||2du]]>

=∫u1u0(x′(u))2+(y′(u))2du]]>

b、令P(x，y)為卡通火焰輪廓上的一點，在未變形情況下它對應弧長的曲線參數u_y可以表示為

u_y＝u₀+(y-s₀)/(s₁-s₀)*(u₁-u₀)

s₀和s₁分別對應火焰圖像高度和底部的弧長；

c、利用u_y可以在變形的軸曲線上找到一個點R(u_y)，在變形空間上的新點位置P(x，y)可以通過下式計算得到

P→d=R→(uy)+x·N→(uy)]]>

d、把卡通火焰樣本嵌入到軸變形坐標系中，計算卡通火焰輪廓上各個點在軸變坐標系內的坐標；

6)輸入火焰類型指令，生成靜止卡通火焰輪廓圖、風吹卡通火焰輪廓圖或卡通火焰蔓延輪廓圖：

若執行指令為靜止火焰時，則：

輸入卡通火焰位置參數；

輸入卡通火焰大小參數；

生成靜止卡通火焰輪廓圖；

若執行指令為風吹火焰時，則：

輸入火焰偏轉角度；

輸入火焰擺動方式；

生成風吹卡通火焰輪廓圖；具體步驟為：

a、利用指數函數θ_i＝e^-(1-i/N)·Δθ調制變形軸，這里Δθ為控制變形軸偏轉程度的參數，i為變形軸上第i個矢量，N為變形軸上的點數；或者根據場景需要手工指定所需變形軸的位置和形狀，利用插值計算得到一系列中間變形軸；

b、利用軸變換計算卡通火焰輪廓圖在變形軸上的變形后坐標。

若執行指令為火焰蔓延時，則：

輸入火焰蔓延路徑；

輸入火焰穩態高度；

生成卡通火焰蔓延輪廓圖；具體步驟為：

a、以X軸作為參考，定義卡通火焰蔓延過程中逐漸擴大的火焰大小；

b、蔓延的卡通火焰分為兩部分：火焰頭部的過渡段與其后的穩態段，在過渡段火焰高度由底向高逐漸過渡，在穩態段火焰高度維持不變；

c、根據場景需要交互指定卡通火焰蔓延路徑；

d、輸入火焰高度參數；

e、輸入卡通火焰蔓延速度參數；

f、卡通火焰按照指定速度在路徑上蔓延；

7)在卡通火焰輪廓圖內繪制顏色；步驟如下：

a、先把卡通火焰繪制成紅色，然后在變形軸上取一點p_c，以p_c為中心，半徑r＝1.1w的圓內利用指數系數α=e-(||P-Pc||)]]>控制實現從中心到邊緣的橙黃色到紅色漸變，這里P為卡通火焰內部某點，w為卡通火焰寬度；

b、對圓心p_c加入隨機擾動，模擬卡通火焰亮度的不規則運動；

c、在卡通火焰底部對火焰顏色同背景顏色插值，模擬卡通火焰底部由熱效應產生的半透明效果。

8)把卡通火焰繪制到廣告牌上；

9)卡通火焰底部三維處理；步驟如下：

在卡通火焰根部放置一個參考橢圓，在橢圓輪廓上加入隨機擾動得到一些控制點，再用樣條曲線對這些控制點插值，得到模擬俯視角度下卡通火焰的底部輪廓；

10)生成卡通火焰動畫并視頻輸出。