从《怪物史莱克》的获奖谈动画艺术与动画技术的关系

在3月25日举行的第74届奥斯卡金像奖颁奖典礼上,由梦工厂出品的《怪物史莱克》荣获最佳动画长片奖。正值此时,在4月3日北京广播学院主办的国际动画教育研讨会上,我们有幸聆听了美国PDI/梦工厂创始人Richard Chuang先生的精彩发言,他详细介绍了《怪物史莱克》的整个制作过程。 本文作者北京广播学院动画学院副院长石民勇博士,以一个动画教育工作者的身份在此畅谈动画艺术与动画技术的关系,他认为动画艺术是动画片的灵魂,动画技术是现代动画片制作最重要的工具。最后他强调,对于动画制作来说最重要的是对人才的培养,在人才培养方面应当注意人才的全面性。     

漫画风格的人脸肖像生成算法

为模拟艺术家画出的具有夸张效果的肖像漫画,由用户输入正面人脸照片,通过交互获取关键特征点,根据特征点计算面部特征值来判断需要夸张的部分和各自的夸张方式;然后根据特征点自动生成不同层级的网格并分层实施夸张变形;最后进行图像处理以获得不同艺术风格的图像.该算法从研究漫画家的作画风格入手,总结了肖像漫画特定的夸张规律,所生成的漫画风格人脸肖像效果较好,能够应用于非真实感图形学和数字娱乐等领域.     

基于物理模型的实时卡通烟雾模拟算法

提出一种流体力学模型结合粒子系统的卡通烟雾实时模拟算法。通过Navier-Stokes方程建立烟雾流体场的物理模型,以保证运动轨迹真实感。为粒子属性引入浓度函数和作用半径,从而只需少量粒子就可快速获得浓度场分布。为了实现卡通化效果,使用代表动画师个人风格的卡通图元在不同浓度区域进行纹理贴图。试验结果证明,该算法高效快速,能实时生成自然生动的卡通烟雾效果。     

基于粒子系统的影视特效生成技术

为了增强影视特效绘制的真实感并保证实时性,提出一种基于粒子系统生成影视特效的技术.首先,针对影视特效的技术特点和特殊性要求,分析了粒子系统的结构和组成;其次,给出粒子系统模型在程序设计中的解决方案.实验结果表明,基于粒子系统能有效生成理想的影视特效结果.     

基于随机Petri网模型的低轨卫星网络性能分析

基于随机Petri网(SPN)模型方法,对LEO单层卫星网络进行了性能分析.首先建立了半双工通信模式下LEO单层卫星网络的SPN模型,并选取平均时延作为网络性能评价指标、采用SPNP6.0软件对该SPN模型进行了性能评价,分析了数据包到达速率、网络负载以及消息数等参数对网络平均时延的变化关系.该建模与性能评价方法将有助于卫星网络的构建和进一步的性能分析.     

复杂场景中真实感地形仿真研究

针对传统的计算机游戏地形仿真方法存在生成效率低下、真实感不强等问题,研究了一种基于改进的热力侵蚀算法的腐蚀化地形生成技术,并通过地形平整化处理以提高地形编辑的简易性.实验结果证明,经过改进的算法不但具有更高的计算效率,而且能生成更逼真的地形视觉效果.     

基于可编程图形处理器的实时烟雾控制模拟

提出一种基于可编程图形处理器（GPU）有效控制烟雾模拟过程的实时算法。对于给定的烟雾当前状态和目标状态,该算法以自然的烟雾流动方式实现状态之间的转换。根据Navier-Stokes方程定义烟雾流体场的物理模型,通过调整方程中的风力项以达到控制目的。风力项由驱动力和聚合力组成,驱动力促使烟朝着目标密度分布运动,聚合力则用于抵消烟的扩散现象。烟雾的速度和密度参量被整合为纹理颜色通道,并传送到像素程序中由GPU完成计算。该算法无需保证两状态之间转移为最优,从而消除了非线性优化所带来的计算成本。实验表明该算法能实时高效地模拟两种烟雾状态之间的转换。     

织物的过程化双向纹理函数生成算法

针对编织式样具有近似规则的微观几何结构这一特点,提出了一种基于织物几何中结构建模的过程化双向纹理函数生成算法．首先从分析编织式样的结构人手,得出编织式样变形的基本单元——可见丝线段;然后通过对其进行数学建模并按编织式样进行组合,产生了织物的几何中结构;最后利用光线跟踪算法实现了编织式样在不同光照和视线条件下的纹理外观,从而生成织物的双向纹理函数纹理．     

有线电视网络管理信息系统应用软件设计

针对传统管理信息系统在有线电视网络设施的信息化管理与维护中存在的不足,提出一种基于组件式地理信息系统的有线电视网络管理信息系统应用软件设计方案.首先,讨论了基于组件式地理信息系统进行应用软件二次开发的主要模式及特点:其次,利用MapObjects组件结合面向对象语言C++实现一种有线电视网络管理信息系统的软件设计方案,给出了软件模块的组成和实现方法.研究表明,该方案能为有线电视网络管理信息系统应用软件提供一种有效可行的发展思路.     

使用GPU加速渲染真实感水波效果的研究

为了提高水面波动效果模拟的实时性并保持真实感,提出一种基于可编程图形处理器(GPU)的向量代数运算模型,并使用该模型求解水波动方程以加速水波仿真过程.给出了模型的数据结构定义和数据操作设计,对二维水波微分方程进行离散化处理,将其表达为矩阵矢量相乘的形式,再采取共轭梯度法进行求解,以获得代表水面的高度图.通过高度图信息来生成法线,从而获得水面反射和折射效果.实验结果表明,该算法充分发挥了GPU的高速性能优势来求解复杂的水面波动方程,能有效提高真实感水波纹模拟的效率.