[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

技術領域

本發明涉及卡通特效動畫生成方法，尤其涉及三維動畫的卡通火焰生成方法。

背景技術

在卡通動畫中流水、火焰、煙霧等效果對烘托動畫氣氛及增強動畫的真實感都有十分重要的作用，其中火焰效果是動畫中常見的物體，例如火把、篝火、火災等。目前卡通火焰動畫仍然依賴手工繪制，動畫美工一天大約可以繪出20幅左右畫面(約1秒長度的動畫)，一個卡通效果長度一般為3～6秒鐘，人工繪制需要4～5天，效率低下。若表現卡通火焰的風吹效果，或者是卡通火焰的蔓延效果，動畫繪制人員需要重新繪制新的卡通火焰序列，費工費時，且浪費紙張。

目前計算機輔助制作動畫系統主要著眼于用計算機手段實現傳統手工動畫中某些制作步驟，其主要的算法是關鍵畫面(Keyframe)插值。但這些自動生成中間畫面的方法要求關鍵畫面之間的物體在幾何與時間上都連續。由于卡通火焰含有隨機運動分量，因而破壞了畫面之間的對應關系，造成上述方法完全失效。此外，卡通火焰是手工繪制的具有藝術風格的二維畫面，它們難以用粒子系統(Particle?system)表示，亦無法利用物理知識如流體理論等對其建立模型。在過去二十多年中人們提出許多處理火焰的動畫生成方法，但大都致力于生成真實感的動畫，而對自動生成卡通風格火焰動畫一直無人提出有效的解決方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種三維動畫的卡通火焰生成方法，通過該方法用戶只需要指定少量的控制點和參數便可以自動生成任意長度、沒有周期性重復機械感的卡通火焰動畫，具體包括卡通火焰風吹效果以及卡通火焰蔓延效果。生成速度達到實時。

為了實現上述目的，本發明的三維動畫的卡通火焰生成方法，是以手工繪制的卡通火焰樣本為基礎，對它們進行變形處理，用參數控制這些模型自動生成相應的卡通風格火焰動畫。

本發明方法具體包括以下步驟：

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；

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；

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；

7)在卡通火焰輪廓圖內繪制顏色；

8)把卡通火焰繪制到廣告牌上；

9)卡通火焰底部三維處理；

10)生成卡通火焰動畫并視頻輸出。

本發明中，所說的用定義在Y軸上的樣條曲線設置弧長變形坐標軸，包括如下步驟：

a、設為定義在區間[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]]>