计算机生成中国传统祥云动画

开展用计算机生成具有中国民族特色动画的研究,对弘扬我国传统艺术和提高中国动画片竞争力都有重要意义。祥云图案历史悠久,是最富有中国特色的吉祥图案之一,现有的大部分研究工作主要针对真实感烟云的模拟和绘制,而对生成中国传统风格祥云动画的研究工作还很少。为此提出一个祥云动画生成模型。首先利用椭圆来构造云朵的骨架曲线,沿着曲线上的非均匀分布点排列多个半径不同的基本圆,然后通过对这些基本圆进行求并运算来生成云朵内部区域和轮廓线;通过控制基本圆沿以分布点为圆心的圆周上运动,来生成连续变化的轮廓线和云朵形状;利用轮廓线上的运动点作为起点,沿中心点方向绘制云尾内卷线条。实验结果表明,利用该模型用户可以生成各类具有中国传统风格的祥云动画。     

国画风格水动画建模

国画是中国重要的传统艺术形式之一,国画风格水在其中有着重要地位,然而对国画风格的水动画模拟工作还很少,为此提出一个国画风格水动画模型.首先利用Bézier曲线构造一组基本水波形状单元,然后对它们进行组合生成水波纹,最后将水波纹叠加到水面网格上.在动画生成阶段,先在水面上确定水波纹的位置,再控制水波纹沿某方向运动,且其形状和大小随时间变化.为了表现水面纵深感,水波纹颜色以及线条宽度随场景深度变化.实验结果表明,该模型能根据用户需要高效地生成多种国画风格的水动画.     

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。     

基于GPU的实时素描风格渲染算法

为了更好地模拟素描画中线条的轻重变化和明暗变化,提出了一种改进的素描风格渲染算法。将渲染过程分为轮廓线绘制、纹理绘制和色调调整三个部分;在轮廓线染绘制过程中采用多重采样来辨识轮廓线,利用卡方分布和紊乱场来模拟生成素描化线条绘制;在纹理渲染绘制中,利用模型的切线和副法线生成多个方向场,通过对白噪声纹理的线性卷积( LIC)生成素描化纹理;通过牛顿插值法重新计算了输出曲线解决多重渲染混合后绘制效果偏灰问题。实验结果显示改进后素描风格渲染算法具有更高的渲染效率和更好的渲染效果。算法能够较好地实现素描风格的渲染效果,并可广泛适用于影视游戏开发中。     

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...     

利用自回归模型生成中国画风格水动画

提出一个生成中国画风格水动画的方法.首先检测手工绘制国画水波的位置,然后利用自回归模型合成这些水波形状.合成的水波用基于图像方法来绘制以使水波与手工绘制国画风格一致.最后,将水波放在手工绘制的国画环境中运动起来构成动画.所附图例展示该方法能够获取手工绘制水波样本的统计特性而生成富有变化的非真实感水动画序列.     

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。     

基于梯度特征的医学体绘制传输函数曲线拟合方法

医学体绘制的精度和实时性取决于传输函数曲线的精度和生成过程的运算开销.典型体绘制的传输函教生成方法是通过灰度映射来生成分段线性函数,精度低、耗时长.本文针对该问题.提出了一种基于体数据梯度特征的传输函数曲线拟舍方法.该方法根据体数据集的梯度变化特点,利用数据值、梯度和沿梯度方向的二阶导数拟合曲线函数来生成传输函数.实验结果表明:在使用规则俸数据时,本方法可有效实现医学可视化.     

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。     

Cubic B样条旋转曲面的自由绘制技术

随着基于样条曲线的模型逐渐成为CAGD的主要研究对象,进一步带动了高度自由曲面建模技术的发展.本文描述一个新颖、直观的旋转曲面绘制技术,它支持三次B样条的自由输入作为轮廓线,并通过提取的样点矢量以及最小方差逼近方法形成旋转轴,利用轴上测量点的切线方向确定各个圆平面,从而建立了平面上旋转坐标矩阵,最终插值空间球面样点生成双三次B样条曲面.实验结果有效地验证了此技术的高效性.     

基于中国写意风格迁移的动漫视频生成模型

目前生成式对抗网络（GAN）已经被用于图像的动漫风格转换。然而,现有基于GAN的动漫生成模型主要以日本动漫和美国动漫为对象,集中在写实风格的提取与生成,很少关注到中国风动漫中写意风格的迁移,因此限制了GAN在国内广大动漫制作市场中的应用。针对这一问题,通过将中国写意风格融入到GAN模型,提出了一种新的中国风动漫生成式对抗网络模型CCGAN,用以自动生成具有中国写意风格的动漫视频。首先,通过在生成器中增加反向残差块,构造了一个轻量级的深度神经网络模型,以降低视频生成的计算代价。其次,为了提取并迁移中国写意风格中图像边缘锐利、内容构造抽象、描边线条具有水墨质感等性质,在生成器中构造了灰度样式损失和颜色重建损失,以约束真实图像和中国风样例图像在风格上的高层语义一致性,并且在判别器中构造了灰度对抗损失和边缘促进对抗损失,以约束重构图像与样例图像保持相同的边缘特性。最终,采用Adam算法最小化上述损失函数,从而实现风格迁移,并将重构图像组合为视频。实验结果表明,与目前最具代表性的风格迁移模型CycleGAN与CartoonGAN相比,所提CCGAN可从以《中国唱诗班》为例的中国风动漫中有效地学习到中国写意风格,同时显著降低了计算代价,适合于大批量动漫视频的快速生成。     

浅析中国本土戏曲角色与动画角色的融合

20世纪申后期,中国有很多经典的极富艺术魅力的动画角色一直印在我们的脑海中。像美猴王、葫芦娃、九色鹿、神笔马良、阿凡提等,角色造型风格各异。让人印象深刻。而如今大量动画作品在风格上跟风日美的痕迹,国产动画一定程度上失去了自己原有的民族性风格。进入新世纪。动画创作者开始尝试一些新的艺术手段来创作动画．而中国的传统戏曲具有独特的东方审美价值和艺术魅力,时值今日,动画工作者们一直都在尝试使用各种各样的艺术方式来进行动画创作。中国的戏曲文化博大精深。我们生活在这样一个文化氛围中。创作出具有本土文化特色的戏曲动画和塑造中国戏曲动画角色是万众期待的。     

Contour curve reconstruction from cloud data for rapid prototyping

In this study, a method for generation of sectional contour curves directly from cloud point data is given. This method computes contour curves for rapid prototyping model generation via adaptive slicing, data points reducing and B-spline curve fitting. In this approach, first a cloud point data set is segmented along the component building direction to a number of layers. The points are projected to the mid-plane of the layer to form a 2-dimensional (2D) band of scattered points. These points are then utilized to construct a boundary curve. A number of points are picked up along the band and a B-spline curve is fitted. Then points are selected on the B-spline curve based on its discrete curvature. These are the points used as centers for generation of circles with a user-define radius to capture a piece of the scattered band. The geometric center of the points lying within these circles is treated as a control point for a B-spline curve fitting that represents a boundary contour curve. The advantage of this method is simplicity and insensitivity to common small inaccuracies. Two experimental results are included to demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed method.     

具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面

给出了一个具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面的解析表达式，并提出了基于控制曲线的密度控制方法，实验结果表明，该方法的自然景物，海生物等光滑物体造型中具有很大的应用价值。     

正向运动学和关键帧系统的骨骼动画引擎实现

游戏角色动画一骨骼动画创作流程分为生成骨架、骨架运动、蒙皮等步骤。本文以这个流程为主线,讲述了一种基于正向运动学和关键帧系统的骨骼动画引擎的实现。     

Automatic Conversion of Mesh Animations into Skeleton-based Animations

Recently, it has become increasingly popular to represent animations not by means of a classical skeleton‐based model, but in the form of deforming mesh sequences. The reason for this new trend is that novel mesh deformation methods as well as new surface based scene capture techniques offer a great level of flexibility during animation creation. Unfortunately, the resulting scene representation is less compact than skeletal ones and there is not yet a rich toolbox available which enables easy post‐processing and modification of mesh animations. To bridge this gap between the mesh‐based and the skeletal paradigm, we propose a new method that automatically extracts a plausible kinematic skeleton, skeletal motion parameters, as well as surface skinning weights from arbitrary mesh animations. By this means, deforming mesh sequences can be fully‐automatically transformed into fullyrigged virtual subjects. The original input can then be quickly rendered based on the new compact bone and skin representation, and it can be easily modified using the full repertoire of already existing animation tools.     

Special Issue in Honor of Ben Shneiderman's 60th Birthday: Reflections on Human-Computer Interaction

Abstract

Unlike most Web portals in the world, Chinese Web portals are characterized by a huge amount of information, excessive visual stimuli, and very long Web pages. The objective of this study is to investigate the effect of such rich Web portal designs and floating animations on visual search, emphasizing a comparison between Chinese users and German users. Two experiments were conducted to test 2 proposed hypotheses. Experiment 1 studied the effect of Web portal design (rich and simple) on visual search performance (performance time, errors, and satisfaction) with both Chinese and German participants. Experiment 2 studied the effects of static animations (leaderboards, couplets, and large squares) and floating animations (moving down, moving up/down, and random movement) on visual search performance on Web portals. The dependent variables were the performance time, error, satisfaction, and animation recognition. The results indicated that participants using simple Web portals searched faster, made fewer errors, and were more satisfied than participants using rich Web portals. No significant differences were found between the performance time of Chinese participants and German participants. However, satisfaction of Chinese participants was found to be less influenced by the differences between simple and rich Web portal designs, compared with German participants. No significant differences were found in performance time and animation recognition between static animations and floating animations, which indicated that users are able to detect the pattern of animation movements and were able to avoid floating animations as well as static animations. People searching pages with randomly floating animations were found to use significantly more time compared with those searching pages with no animations. Furthermore, users' satisfaction for pages with randomly floating animations, moving down animations, and moving up/down animations was significantly lower than for pages with no animations. Implications for designers and for future research are discussed.     

保特征的点云骨架提取算法

三维模型的骨架提取是计算机图形学中一个重要的研究方向。对于有噪声的点云模型,曲线骨 架提取的难点在于保持正确的拓扑结构以及良好的中心性;对于无噪声的点云模型,曲线骨架提取的难点在于 对模型细节特征的保留。目前主流的点云骨架提取方法往往无法同时解决这 2 个难点。算法在最优传输理论的 基础之上结合聚类的思想,将点云骨架提取的问题转化为一个最优化问题。首先使用最优传输得到原始点云与 采样点云之间的传输计划。然后使用聚类的思想将原始点云进行分割,采样点即成为了簇的中心。接着通过簇 与簇之间的调整与合并减少聚类个数,优化聚类结果。最后通过迭代的方式得到粗糙的骨架并使用插点操作进 行优化。大量实验结果表明,该算法在有噪声与无噪声的三维点云模型上均能提取出质量良好的曲线骨架并保 留模型的特征。