卡通动画雨模型

给出了一个能自动生成卡通风格的小雨和大雨效果的计算机模型.首先介绍如何从手工绘制的卡通雨动画序列中分析并提取雨滴降落轨迹的静态结构与动态结构,以此为基础生成它们的骨架模型.在小雨模型中,只采用单层骨架,在大雨模型中,则采用多层雨滴以表示降雨的深度感,并添加溅落到地面的雨滴,以进一步强调效果.由于在模型中采用了随机分量控制,因而在生成的下雨效果中避免了在手工绘制动画里重复使用周期序列画面带来的机械感.在手工绘制动画中若想改变下雨轨迹的方向和速度,以烘托动画气氛,则需要分别绘制不同的下雨动画序列,工作量很大.采用该模型只需通过控制少量几个参数便可以十分容易地改变下雨的方向与速度.该模型不仅能再现传统二维卡通下雨的效果,而且能在三维空间生成卡通风格的下雨动画.     

计算机生成卡通烟雾动画

给出了一个用于二维计算机动画烟雾的模型,这里着重强调的用计算机生成卡通风格的烟雾效果。首先介绍如休从手工绘制的卡通烟画面中提取烟雾骨架的静态结构与动态,然后沿骨架进行不同的形状绘制来生成卡通烟缕和烟团,引进随机分量控制,该模型可以自动生成无重复机械感的并与卡通风格一致的烟雾序列画面。     

计算机生成三维卡通风格喷水效果

在过去20年中人们提出许多处理水运动的模型，但大都致力于生成真实感的动画，而对传统手工绘制的水运动效果建模问题几乎无人涉及，给出一个自动生成三维卡通风格喷水效果的计算机模型，首先介绍如何从手工绘制的卡通喷水画面中提取它的骨架，然后沿骨架用等级结构定义喷水边线、水波纹理与水滴，通过引进随机分量控制，本模型可以自动生成无重复机械感的并与卡通风格一致的三维卡通风格喷水序列画面。     

三维卡通海浪动画建模

卡通海浪动画目前主要依赖手工绘制,如果海浪波形以及运动速度有变化则需要动画师绘制全新的动画序列.为此,提出一个自动生成三维卡通海浪动画的模型.首先构造一组海浪曲面在关键位置上的骨架,再对这些骨架进行插值得到某时刻的海浪曲面;通过一个动态控制函数选择相应的关键骨架,并对其进行组合来生成时变的海浪曲面.通过Bézier曲线...     

一个用于立体卡通动画的流水模型

提出了一个用于立体卡通动画的流水模型.介绍了如何把手工绘制的卡通流水画面分解成不同的部分,从中提取流水序列的静态信息与动态信息.基于这些信息,建立了一个具有等级结构的模型.通过调整少量的控制参数,模型可以自动生成与手工绘制卡通流水风格一致的动画序列.一个重要的工作是把卡通流水模型扩展到三维,并在CAVE立体投影系统中生成立体卡通流水动画.     

个性化编辑的轻量化3维树木模型构建

目的 3维树木几何结构和拓扑结构的复杂性,不仅使得真实感3维树木模型的构建过程十分复杂,而且构建的模型文件包含大量的几何数据。针对3维树木模型的构建过程复杂和模型数据量大的问题,提出一种支持骨架个性化编辑的轻量化3维树木模型构建方法。方法 该方法在提取树木模型骨架结构的基础上,通过交互方式对3维树木模型的骨架进行个性化编辑以生成3维树木模型的全新骨架结构,并采用枝干和树冠模型的简化方法实现轻量化3维树木模型的构建。结果 该方法不仅能快速创建轻量化的3维树木模型,减少3维树木可视化时的模型绘制时间;而且能通过骨架个性化编辑来设计树木的拓扑结构,有助于增加同一品种树木外部表现形态的多样性。结论 通过应用表明,本文轻量化3维树木模型构建方法不仅可以构建具有不同表现形态的3维树木模型,而且简化后的3维树木模型可以在无线网络、移动终端等资源有限情况下进行3维树木可视化。     

3维卡通水与物体交互作用的动画建模

为了生成水与物体交互作用的卡通动画,提出一个混合式的3维卡通水模型。先构造出复杂的各种卡通水波模型,然后在2维工作区上对它们进行结构上的组合并映射到3维水面上进行绘制;障碍物在3维水面上的覆盖区域被检测出来之后,将其逆映射到2维工作区并在工作区内实现流水波形和障碍物所在区域的碰撞检测,根据碰撞检测结果触发障碍物附近的激起浪花波形。该方法的特点在于既表现了卡通流水与障碍物的碰撞,又保持了手工绘画的艺术感。此外,用户还可以方便地对波形的形态、位置、速度等进行设置与调控。系统利用GPU（图形处理器）硬件处理能力实现了对3维卡通水与物体交互的实时绘制。     

用随机正弦波拟合卡通流水

在过去20年中人们提出许多处理水运动的方法,但大都致力于生成真实感的动画,而对传统手工绘制的水运动效果建模问题几乎无人涉及,给出一个等级结构的卡能流水模型,首先分析了卡通汉水的绘制过程,从中提取卡通流水的静态要素与动态要素,然后以正弦波为基础对其幅度、频率以及相位进行随机扰动定义水波形状,并在指定边线范围内控制它们的运动来生成卡通流水,此外还给出了生成三维卡通流水的方法以及相应的动画图例。     

基于几何结构的2.5D卡通建模

二维卡通制作技术大致分为计算机辅助2D卡通动画制作和利用3D建模技术渲染生成动画。将两者结合,提出一种2.5D卡通制作模型,通过几何结构的旋转进行纹理贴图,并构造卡通的旋转过程。在2D动画中,一个卡通形象本身隐含几何结构,将卡通形象定义为由只含一个典型几何结构卡通元素构成的卡通对象,利用典型几何结构二维投影变化规律,构建相应结构卡通元素的变形算法,分析长方体和球体卡通元素在转动时投影的变化规律,给出基于这些规律实现相应结构卡通元素伪3D转动效果的算法。通过长方体、球体、圆柱体进行旋转的实验结果证明了算法的有效性。     

Navier-Stokes方程组驱动的虚拟人群

为提高虚拟场景的真实感,在表现类似水流的宏观人群行为时将人群类比为流水,基于流体动力学的知识建立一个实时模拟系统.通过数值方法求解描述二维流体的Navier-Stokes方程组,计算出速度场信息用于驱动人群的行走;在仿真过程中支持用户实时修改参数,通过调整全局速度场达到交互式控制人群的目的;绘制人群时采用层次结构来平衡绘制效率和绘制质量.该系统可以根据绘制精度和个体距离视点的远近,自动地在高层次的几何细节模型和低层次的Impostor图像绘制模式之间切换.最后通过实验给出了多股人群交汇、人群蜿蜒行走等动画效果.     

虚拟环境中基于能见度的多精度烟尘生成方法

虚拟环境中生成的烟尘效果，不但要使用户获取逼真的视觉感知，而且要根据烟尘的特性，计算烟尘对虚拟环境中用户或仿真实体的能见度的影响，但是花费大量的系统资源生成精确的三维烟尘，并计算烟尘对虚拟环境能见度的影响，必须会导致系统实时性的急剧下降，根据高斯型的烟尘表示，该文提出了一种基于虚拟环境能见度的多精度烟尘生成方法，在生成各种近似烟尘的过程中，该方法给出了一种新的烟尘释放与烟尘合并方法，来控制近似烟尘的精度和数量，从而减少对系统实时性能的影响，同时给出了一种权衡烟尘精度与系统实时性能的机制，即根据实验平台的计算能力和虚拟环境能见度的要求，生成该平台中对实时性能影响较小，具有一定精度的近似烟尘，并估算出该近似烟尘在虚拟环境中的可信度。     

Performance‐driven animation of hand‐drawn cartoon faces

We present a novel performance‐driven approach to animating cartoon faces starting from pure 2D drawings. A 3D approximate facial model automatically built from front and side view master frames of character drawings is introduced to enable the animated cartoon faces to be viewed from angles different from that in the input video. The expressive mappings are built by artificial neural network (ANN) trained from the examples of the real face in the video and the cartoon facial drawings in the facial expression graph for a specific character. The learned mapping model makes the resultant facial animation to properly get the desired expressiveness, instead of a mere reproduction of the facial actions in the input video sequence. Furthermore, the lit sphere, capturing the lighting in the painting artwork of faces, is utilized to color the cartoon faces in terms of the 3D approximate facial model, reinforcing the hand‐drawn appearance of the resulting facial animation. We made a series of comparative experiments to test the effectiveness of our method by recreating the facial expression in the commercial animation. The comparison results clearly demonstrate the superiority of our method not only in generating high quality cartoon‐style facial expressions, but also in speeding up the animation production of cartoon faces. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于形状匹配的卡通运动捕捉

提出一种对传统的卡通动画进行运动捕捉的方法．不同于以前基于骨架模型或者关键形状表示的方法,用整体仿射运动和局部非仿射变形的组合来表示卡通人物的运动,用卡通人物的轮廓表示它的形状;然后直接对相邻的关键帧进行形状匹配,将恢复的运动参数映射到一个目标人物上,使其具有与原来人物相同的运动方式．文中不使用先验模型,通过形状匹配来获取和映射卡通人物的运动,并通过实验验证了该方法的可行性．     

基于Canny优化的卡通视频分割与矢量化

矢量化的视频图像相对于光栅化的视频图像具有储存容量小、缩放不失真等诸多优点。相对于真实视频,卡通视频因色块明显、线条清晰等特点更适合于进行矢量化处理。基于卡通的特性提出了一种基于Canny边缘检测的优化分割算法。主要针对Canny边缘提取不封闭的特点进行优化,并将其用于图像分割。提出了一种算法来提取卡通动画的素材,并为卡通动画构建素材库。通过素材重用的方式大大地缩小了卡通视频的储存空间,并且很好地解决了卡通视频矢量化问题中极易产生的帧间不一致的问题。实现了一个全自动地进行卡通视频矢量化的系统,其中包括卡通视频的镜头分割、素材库的构建等过程。该系统能够适应多种卡通视频,并能对视频中的细节区域产生较好的效果。