[发明专利]一种基于运动元素复用的二维动画合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形学中运动合成技术领域，特别涉及一种基于运动元素复用的二维动画合成方法。

背景技术

传统的动画创作方式以逐帧动画为主，如图1所示，传统的骨骼动画制作技术虽然也能够实现复杂动画的效果，但是局限性也很明显。该类动画的创作方式甚少或者完全没有结合计算机辅助技术。如图2所示，动画制作过程中，画师们需要不断重复地进行素材起稿、扫描、上色、合成场景、合成动画等操作，创作效率极低。设想一部24帧每秒、长达5分钟的动画，画师需要进行7200次起稿、上色和合成的工作。直至关键帧创作方式的出现，动画创作中才初步呈现计算机辅助的功能。在该技术的支持下，画师无需一一完成所有帧上的创作，取而代之的是，画师只需要完成关键帧上的创作，其他非关键帧上的画面由计算机合成。但是，关键帧动画只能实现简单的动画合成功能，对于复杂的角色运动效果，该技术无法提供理想的效果。需要实现复杂的角色运动效果，一般可采用骨骼动画技术。骨骼动画在三维动画世界中的应用已经是由来已久，然而，在二维动画中，该技术还没得到广泛的应用。原因有：1，该技术对角色造型的构造有一定的要求，其整体必须是可以分解为各独立的部件，部件间由关节点连接，连接处可以转动，通过调整各部件的旋转角度，可以使得角色造型发生形变；2，该技术产生的动画带有一定的局限性，变化效果十分僵硬，虽然可以作为一种特有的风格，但明显不能符合所有动画制作的要求。对于普遍的角色造型，其没有明显的部件构造，无法产生角色形变。为此，Alan Barr、Sederberg和Parry等人提出了一系列的自由形变方法（Free-form Deformation），相关参考文献有如下两篇：

[1] A. H. Barr, Global and local deformations of solid primitives, ACM SIGGRAPH, vol.18(3), pp. 21-30, 1984；

[2] T. W. Sederberg and S. R. Parry, Free-form deformation of solid geometric models, ACM SIGGRAPH, vol.20(4), pp. 151-160, 1986。

但是，原始的自由形变方法只针对简单的物理结构体，应用十分局限。后来，Takeo Igarashi和周昆等人扩展了该技术的应用范围，使得对图像进行自由形变成为可能。相关参考文献有如下两篇：

[3] T. Igarashi, T. Moscovich, and J. F. Hughes, As-rigid-as-possible shape manipulation, ACM SIGGRAPH, pp. 1134-1141, 2005；

[4] Y. L. Weng, W. W. Xu, Y. C. Wu, K. Zhou, B. N. Guo, 2D shape deformation using nonlinear least squares optimization, The Visual Computer, vol. 22(9-11), pp. 653-660, 2006。

这种方法放宽了对物体结构的限制，任何图像都能够进行形变。自由形变技术需要为角色造型构建形变网格，常用的网格有三角形网格、四边形网格以及混合网格，网格的顶点可作为形变的控制点，通过变换控制点的位置从而改变造型的姿态。动画的产生可以看作是连续的形变结果。然而，基于此形变技术的动画合成方案要求画师设置各控制点的位置。人手设定的方法纯粹依赖于画师们的个人想象，精确度不高，产生的运动往往显得不流畅、不协调，同时，该方法不便于对运动进行修改，创作过程中，画师们往往为了调整其中的一个姿态而不得不同时把前后多帧也进行调整。再有甚者，设定工作会有很高的时间开销。

发明内容

为了解决上述缺点，本发明提供了一种基于运动元素复用的二维动画合成方法。

本发明的技术方案是：一种基于运动元素复用的二维动画合成方法，步骤1：选取角色素材和运动序列素材，其中角色素材背景色单一且角色单一，运动序列素材是二维骨架模型的姿态序列；步骤2：对选取的角色素材进行预处理操作；步骤3：为角色造型绑定运动序列，合成角色动画。

上述方案中可选地，所述的运动序列目标素材从运动视频中提取。

进一步地，所述的提取过程应用动漫标注系统。

可选地，所述的预处理操作的具体流程如下：