[發明專利]三維水墨動畫的制作方法

有效

• 申請號: 201110398914.4
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102496177A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 徐士彪;梅星;董未名;張之益;張曉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種三維水墨動畫的制作方法，包括步驟：

多邊形動畫解析，以動畫中的多邊形曲面作為發射源發射流體；

建立水墨動畫的網格顆?；旌闲螒B，通過顆粒來表現溶液中的水墨顆粒，網格來表現溶解水墨顆粒的溶劑，利用網格流體的解算求得的速度場來驅動水墨顆粒的運動；

實時為水墨動畫添加動態交互；

水墨顆粒的渲染和動畫圖像的顯示。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，多邊形動畫解析步驟包括：

確定動畫場景的區域大??；

確定動畫中多邊形曲面的各個表面的中心點；

使動畫中多邊形曲面的表面發射網格流體及水墨顆粒。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，確定動畫場景的區域大小的步驟為：通過計算動畫場景區域的大小來決定流體網格的大小。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，使動畫中多邊形曲面的表面發射網格流體及水墨顆粒的步驟為根據模型各個表面的中點位置向流體網格內同時發射網格流體及水墨顆粒。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于建立水墨動畫的網格顆?；旌闲螒B的步驟包括：

網格流體的解算；

將網格流體速度場傳遞給水墨顆粒；

水墨顆粒的解算。

6.按權利要求5所述的方法，其特征在于網格流體的解算步驟包括：

將不可壓縮的納維斯托克斯方程、渦旋限制方程及前后誤差補償校正方程組合，利用圖形處理器進行并行優化求解。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于將網格流體速度場傳遞給水墨顆粒的步驟包括：

根據實時檢測的位置信息，將水墨顆粒分配給對應的網格體素，并將網格體素的速度場信息按照方程及方程傳遞給相應的水墨顆粒，其中，為網格流體的驅動力，Δt為流體解算的時間步長，ρ為對應網格體素的密度，為水墨顆粒受到驅動力作用后獲得的平流速度。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于水墨顆粒的解算步驟包括：

利用網格流體傳遞給水墨顆粒的速度信息，結合拖拽力方程求解水墨顆粒在運動過程中所受到的拖拽力，并利用方程對水墨顆粒的速度進行修正，其中，f_drag為水墨顆粒所受到的拖拽力，A為拖拽力影響的橫截面積，C_d為水墨顆粒對應的拖拽力系數，為多邊形曲面對應表面中心點的移動速度。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，實時為水墨流體添加動態交互的步驟包括：

手部體感信息的采集；

對手部動作的匹配；

水墨流體與手部的碰撞檢測及解算。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于手部體感信息的采集步驟包括：

實時的采集手部體感信息，同時結合OpenNI?SDK定義各種手部動作，通過動作之間的匹配來觸發與水墨流體的動態交互。

11.根據權利要求9所述的方法，其特征在于水墨流體與手部的碰撞檢測及解算步驟包括：

實時的檢測水墨流體與手部包圍盒的碰撞，檢測到碰撞后進一步檢測水墨流體與手部邊緣各點的碰撞，并利用方程對水墨流體的速度進行修正，其中為水墨流體的速度，為碰撞點的法線方向，為手部碰撞點的速度。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，水墨顆粒的渲染和動畫圖像的顯示步驟包括：

水墨顆粒的運動模糊求解；

水墨顆粒以顆粒精靈方式渲染；

將渲染的水墨顆粒與渲染的多邊形動畫相互融合，顯示最終的動畫圖像。

13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，水墨顆粒的運動模糊求解包括：

沿著每個水墨顆粒的運動軌跡，保存多個位置，并根據水墨顆粒的當前位置及前一位置進行插值，相應的水墨顆粒的顏色從當前位置到前一位置逐漸變淡。

14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，水墨顆粒以顆粒精靈方式渲染包括：

利用顆粒精靈始終朝向視點特性，將對應位置的水墨顆粒以顆粒精靈的方式渲染，同時利用透明度融合技術，將渲染的顆粒精靈與渲染的多邊形動畫相互融合。

15.根據權利要求1-14中任一項所述的方法，其中顆粒數為500萬，網格尺寸為50×50×50。