[發明專利]基于二維動畫的時空一致的變速內插方法

有效

• 申請號: 201510036281.0
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104616338B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 張寶印;郭連惠;張韶華
• 申請（專利權）人: 江蘇如意通動漫產業有限公司
• 主分類號: G06T13/80
• 分類號: G06T13/80
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司32234
• 代理人: 徐萍

1.一種基于二維動畫的時空一致的變速內插方法，其特征在于，步驟包括：

1)繪制關鍵幀：針對角色動作變化，繪制出能表現角色動作變化的多個關鍵幀；

2)設置時間軸：根據角色動作變化的時間，設定時間軸長度，即根據角色動作的時間長短，繪制一條時間軸線的過程，軸線長度為角色動作變化的時間長；

3)計算或給定中間幀：利用物理方程計算中間幀的位置或者手動設定中間幀的位置，所述物理方程計算中間幀位置，是指基于變速運動的物理原理，通過一個以時間為參數的物理方程來描述物體的變速運動情況，并根據內插幀數得到各中間幀的位置；

具體步驟包括：

給定內插幀數，設定關鍵幀和內插幀數為n；

設定角色的運動狀態描述方程；

當角色的運動狀態為加速狀態時，角色的運動描述方程為：1－cosθ, 0<θ<π/2，則對于n個內插幀來說，第j個內插幀的時間位置計算如下：

,j=1,2,…,n

其中，Δt是兩個關鍵幀之間的時間差，t1是初始時間，角色的輪廓線上任意一點到原點的連線與x軸的夾角為θ；

當角色的運動狀態為減速狀態時，角色的運動描述方程為：

sinθ，0<θ<π/2，則對于n個內插幀來說，第j個內插幀的時間位置計算如下：

,j=1,2,…,n，Δt是兩個關鍵幀之間的時間差,t1是初始時間；

當角色的運動狀態為加－減速混合狀態時，角色的運動描述方程為：

1／2（1－ cosθ），0<θ<π/2，則對于n個內插幀來說，第j個內插幀的時間位置計算如下：

,j=1,2,…,n，Δt表示兩個關鍵幀的時間差；

4)內插中間幀：采用線性內插的計算方法，根據時間軸上設定的中間幀節點內插得到相應的中間動畫。

2.根據權利要求1所述的基于二維動畫的時空一致的變速內插方法，其特征在于，所述利用物理方程計算中間幀位置的方法包括等分內插計算方法和隨機運動內插計算方法。

3.根據權利要求1所述的基于二維動畫的時空一致的變速內插方法，其特征在于，所述內插中間幀的具體步驟包括：

（1）設起始多邊形為A=[A0，A1，…An]，目標多邊形為B=[ B0，B1，…Bn]，在起始多邊形A中取第i個頂點Ai（i=0，1…n），設中間多邊形為V=[V0，V1，…Vn]，然后從坐標原點出發向Ai作直線，得到向量s，然后采用同樣的方法，在目標多邊形B中取相應的匹配點Bj(j=1，2…n)，得到向量d；

（2）通過向量計算方法，得到s和d之間的夾角，設為β，當β≤90°時，采用線性插值，插值公式如下：

c(t)=(1-t)*s +t*d，t∈[0,1]

其中，c(t)即為求解得到的中間多邊形V的頂點Vk的向量，起始多邊形與結果多邊形相對應的頂點，同Vk是對應的；

（3）當β>90°時，比較向量s和d的長度，設m是一個用于表示向量s或d的變量，若|s>d∣，則令m=d，否則m=s，計算線段A0B0的垂直平分線和m所在直線的交點，記交點為O（x0，y0）；

（4）然后以點O為圓心，以線段OS為半徑，做圓(x- x0)²+(y- x0)²=r²，其中，r為半徑OS的長度，圓心O的坐標為（x0，x0）；

（5）最后計算向量c(t)所在直線和圓的交點，該交點即為中間多邊形上相對應的頂點Vk；

（6）重復調用n+1次上述步驟（1）-（5）后，即可得到中間插值多邊形V=[V0，V1，…Vn] 的頂點序列V0，V1，…Vn，得到中間動畫。