基于剪纸风格动画设计

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1、基于剪纸风格的动画设计研究生：卢江涛导师i张显全副教授学科专业：计算机软件与理论研究方向：计算机图形学年级：2002级摘要随着计算机动画技术的迅速发展，计算机动画的应用也R趋广泛，它已经渗透到人们生活中的各个方面。计算机动画技术在科学演示、教育训练、军事模拟、工程仿真、电影特技、视频游戏和广告设计中有广泛的应用。在众多的计算机动画技术中，通过捕捉真实人、物或者视频流对象运动数据来产生动画的技术逐渐成为人们研究关注的热点。剪纸是我国历史悠久的传统民间艺术之一，是我园广大群众喜闻乐见的一种重要的民间艺术，应用

2、范围非常广泛。但是目前还未见到剪纸动画的相关文献。本文以马、牛、象等四足动物为研究对象，结合运动捕捉对基于剪纸风格的动画进行了研究。针对剪纸动画结构简练、外形夸张的特征，本文从常见的四足动物的上百个关节中，选取12个主要关节的骨架结构对动画角色进行刻画，建立了四足动物骨架模型，其中每个关节有3个自由度，即两个平移参数和一个旋转参数，这12个关节骨架模型既可以充分表达动画角色简洁的特征，又使其具有夸张的效果。本文分析了在不同的步态下，四足动物跑和走等运动的特点及身体各部位配合的规律，为本文动画算法生成合理的

3、骨架运动打下基础。结合运动捕捉原理和关键帧动画技术，本文利用真实物体的运动序列图像进行运动数据提取，并将其运用到动画关键帧的生成中。生成关键帧的同时在骨架关节链上设置相应的曲线型值点，为模拟物体轮廓做准备。在产生中间帧时，先对骨架关键帧的一部分关节点进行插值，而后再利用逆运动学求出其他节点的参数，从而得到完整的关键帧序列，这样大大减少了计算的复杂程度。曲线的型值点附着在骨架模型的各个关节链上，型值点与关节链的相对位置根据剪纸动物的类型而定，剪纸动物的轮廓曲线就通过这些型值点用样条曲线模拟而成。在绘制剪纸风

4、格时，本文采用纹样绘制和纹理映射相结合的方法实现。纹样绘制时，在物体轮廓线内，根据骨架模型的状态信息和剪纸类型信息定位各纹样的位置并绘制。纹理映射算法主要将映射源区和目标区分片网格化，每个区分为相等数量的面片，并且两区之间面片是一一对应的关系，而后在每个面片内建立局部坐标系，以目标区域内点的局部坐标值为索引，在源区内查找相应点的颜色值，实现纹理映射。由于测量的误差和图像序列本身的不完整性使得提取的数据存在不合理性，我们在局部范围内对其进行优化，利用优化的运动数据可生成合理的骨架关键19贞。综上所述，本文所

5、做的主要工作是：●对四足动物的骨架进行建模并详细分析了四足动物的运动特点。·通过利用从真实物体的运动序列图像中提取的运动数据，经运动学和逆运动学处理得到动画的帧序列。·利用剪纸纹样绘制非真实感的图像序列本文对图像序列中提取的数据进行了多次实验，结果证明以这些数据生成的关键帧序列有较逼真的运动效果，在此基础上插值生成的中间帧产生了较好的动画效果，剪纸风格绘制算法也生成了接近实际剪纸的动物形象。关键词：计算机动画，剪纸，非真实感图形绘制lIAbstractAlongwithrapiddevelopmentin

6、computertechnology,computeranimationisusedinmoreandmoreaspectofsociety．ComputerAnimationisbecomingonepartofpeople’slife．Withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,computeranimationhasbeenusedincreasinglyindemonstrations，tutorials，instructions，educational

7、materials，Hollywoodmovies，andflightsimulationstoeducatepeopleonvariousfunctionsandprocedures．Generatinganimationbasedonrealisticmotiondataofhumansubjects，object，orvideostreamhasbeenallincreasinglyhotresearchtopic．Papercut-outis0111"country’straditionalart

8、andwidelyusedinmanyaspects．Thisthesisaimstostudythetheory,approachandtechnologyofhowtomakepapercut—outanimationbasedonthemotiondataextractedfromsequentialimages．Accordingtothefeatureofmotionquadrupedandsimplestructu