一种3维动画中间帧非线性插值算法

关键帧动画是3维动画制作的常用模式，中间帧插值又是关键帧动画中最为繁琐的环节。提出了一种针对无骨架3维网格模型的非线性插值算法，用于对网格模型的关键帧姿态进行插补，自动生成中间帧动画序列。该算法首先计算动画角色的网格模型各三角片在相邻关键帧中的仿射变换，并据此生成变形梯度向量，作为3维网格模型的形变信息，这种表示形式体现了变形过程中网格顶点之间的局部互相关关系。随后将各仿射变换分解为旋转成分与拉伸缩放成分，对拉伸缩放成分进行线性插值，而对旋转成分采用四元数插值算法进行非线性插值，合成中间帧姿态的变形梯度向量，并据此计算出中间帧网格模型。当相邻关键帧姿态存在较大差异时，该算法也能快速生成平稳而生动的中间帧动画，可有效减少关键帧的数量，提高动画制作效率。     

一种视频驱动的三维虚拟人动画实现方法

研究实现三维人体动画具有广泛的应用前景和实用意义,提出了一种二维视频驱动的三维人体动画实现方法。基于动态帧的关键帧提取算法从二维视频中构建了二维关键帧集合;基于二维关键帧构建二维人体骨骼模型;利用小孔成像原理和勾股定理计算得到关节特征点的深度坐标,从而得到了反映人体动画的三维数据。实验结果表明,该方法生成的三维人体动画形象逼真、成本低、提高了运动生成的实时性,能够应用于虚拟现实、计算机游戏、三维视频游戏制作等领域。     

关键帧动画物体变形动画和过程动画

一、关键帧动画关键帧的概念来源于传统的卡通片制作。在早期WaltDisney的制作室，熟练的动画师设计卡通片中的关键画面，也即所谓的关键帧，然后由一般的动画师设计中间帧。在三维计算机动画中，中间顿的生成由计算机来完成，插值代替了设计中间帧的动画师。所有影响画面图像的参数都可成为关键帧的参数，如位置、旋转角、纹理的参数等。关键顿技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法。另外一种动画设置方法是样条驱动动画。在这种方法中，用户指定物体运动的轨迹样条，轨迹样条由用户交互给出。几乎所有的动画软件如Alias、bofti…     

基于关键帧的三维人脸皱纹动画

表现人脸的皱纹特征是提高人脸动画真实感的重要因素之一,文章提出了一种基于关键帧的皱纹动画方法,使用高度图、法线图和MPEG-4人脸运动参数描述皱纹动画关键帧,通过对高度图、法线图插值生成皱纹动画中间帧。所提方法对人脸模型网格复杂度要求不高,且合成的皱纹动画具有真实感强和实时性高的特点。     

基于Hermite样条曲线的关键帧插值角色动画

针对角色关键帧动画中的运动平滑性问题,以基于运动捕获数据的角色动画为基础,提出以Hermite样条曲线为基本算法结合四元数球面线性插值算法的方法,对虚拟人体骨骼运动的动画关键帧进行插值,实现虚拟人体角色的动作平滑过渡。经实验证明,本方法实现简单高效,获得的关键帧动画平滑流畅,可广泛用于人体类角色动画的研究。     

基于Maya关键帧技术的虚拟人行走运动仿真

论文阐述了动画制作中的关键帧方法,人体骨骼关节原理以及分析了人体行走过程的重要特征。在此基础上．作者在Maya软件中运用关键帧技术和逆运动学相结合的方法,详细论述了虚拟人行走动画的制作过程,最终完成人体行走运动的仿真。     

基于Maya关键帧技术的虚拟人行走运动仿真

论文阐述了动画制作中的关键帧方法,人体骨骼关节原理以及分析了人体行走过程的重要特征。在此基础上,作者在Maya软件中运用关键帧技术和逆运动学相结合的方法,详细论述了虚拟人行走动画的制作过程,最终完成人体行走运动的仿真。     

手绘艺术动画的计算机辅助设计方法综述

近年来随着计算机技术广泛应用于手绘艺术动画的制作,出现了许多新的手绘艺术动画的计算机辅助设计和制作方法。这些方法概括为五类：①结合三维动画技术实现艺术动画制作;②引入中国传统的艺术元素制作手绘动画;⑧基于视频流生成动画;,④使用素材重用的方法制作手绘动画;⑤结合中间帧自动或半自动生成技术制作动画。文章对这些方法进行了介绍,并指出中间帧生成技术能够保持绘画者的手绘风格,突出手绘动画的艺术特征;并进一步说明了结合中间帧生成技术辅助制作动画的关键,是寻求一种自然高效的交互方式来定义始末关键帧中图形元素间的对应关系,以及根据此对应关系自动或半自动生成中间帧的方法。     

基于帧间距的运动关键帧提取

运动捕获数据中有大量的冗余数据,不利于运动数据的压缩、存储、检索以及进一步重用。为此,提出一种基于帧间距的运动关键帧提取方法,提取代表运动捕获数据内容的关键姿势。利用四元数之间的距离表示人体姿态差异,将人体各个关节上的总变化作为帧间距,以运动数据首帧作为第一个关键帧。通过不断计算当前帧同最后一个关键帧之间的差异,消除差异小于阈值的帧,差异超过阈值的帧被当作为新关键帧。对提取关键帧集合采用四元数球面插值方法重构。为表现人体运动特征,在重构误差中引入关节速度分量,用人体姿势误差位置与人体关节运动速率之和表示原始运动与重建运动序列之间的重构误差。实验结果表明,该方法对原始运动既有较高的压缩率,又有较强的视觉概括效果。     

一种具有逼真效果的虚拟人动画生成方法

针对传统的虚拟人动画逼真度低、动画生成复杂、且动画存在飘移现象的问题,提出了一种基于视频关键帧获取运动数据的虚拟人动画生成方法。首先利用线性混合蒙皮算法建立了新的人体几何模型;其次利用正向运动学方法驱动虚拟人的骨骼模型,并利用平移补偿原则消除虚拟人运动中的飘移现象;最终实现了基于双目正交视觉获取关节运动参数的虚拟人动画。实验结果表明,新方法能逼真地模拟真实人体动作,且方法易于实现、实用性强。     

Object-oriented motion abstraction

An important problem in the production of an animation sequence is the great amount of information necessary to control and specify the motion. Specification of complex animation sequences with a smaller amount of information is possible if they are built over some abstracted sequences. Abstraction supports dealing with complexity by structuring, so that the necessary features are made available while those that are not necessary are hidden. In our work, motion abstraction is used to build complex animation sequences with the help of object-oriented concepts. A parametric key-frame interpolation method is used for producing the in-between frames of an animation sequence. The parameters that define the motion of a model, in our work, are position, orientation, size, shape and colour. Orientation transformations are implemented by unit quaternions.     

从运动捕获数据中提取关键帧

在四元数表示下导出了两个旋转之间差异的一种简单形式，将人体各关节上总的旋转变化作为帧间距，设计了一种从运动捕获数据中提取关键帧的高效算法，通过向量的线性插值和四元数的球面线性插值重建了原始动画。实验表明，该算法具有很好的数据压缩效果，而且提取出的关键帧在视觉上对原始动画具有概括力。     

A mesh-based automatic in-betweening algorithm in computer-assisted animation

The automatic in-betweening technology is one of the most important technologies in computer-assisted animation. The preprocessing of inconsistency of the topological structure between the start and the end key frames is time-consuming in the traditional in-betweening algorithm. Therefore, in order to guarantee the consistency of the topology structure between the start and the end key frames, we present in this paper a new mesh-based automatic in-betweening algorithm for the key frame animation. By meshing a three-dimensional object, all the infinite and disorderly points on the surface of an object can be converted into finite and ordinal points according to some principles of each layer and between layers, and then a series of in-betweens can be automatically generated in terms of an interpolation function. The algorithm in this paper presents a solution to the corresponding principles of the vertices on each layer and between layers after meshing the start and the end key frames. The experimental results demonstrate that the animation generated based on this method is smooth, natural, and fluent. In application, our algorithm can improve the efficiency of animation production as well as greatly reducing the cost.     

结合动力学模拟的手绘服装动画生成

手绘服装动画是艺术化绘制风格与服装运动规律的结合体,将手绘风格与服装运动模拟相融合,提出一种高效生成具有手绘效果的服装动画方法.通过手绘图来指定服装动画的艺术效果,并基于逆向动力学原理,采用非线性优化方法从用户输入的手绘图中恢复出服装运动的动力学参数;在此基础上,设计实现了基于广义的中间帧插值方法和结合显式动作数据的外推方法,自动生成用户所期望的、与手绘图风格一致的服装动画序列.实验结果表明,该方法可有效地生成融合服装物理运动属性并保留动画师手绘风格的服装动画,显著提高了手绘服装动画的制作效率.     

基于D3D的骨骼蒙皮动画的实现方法研究

介绍了骨骼蒙皮动画(Skinned Mesh)的技术原理,并给出了基于D3D的X文件格式进行编程的框架结构,包括X文件中几类重要模板数据的加载和程序中相应数据结构的建立,以及用关键帧方法实现骨骼蒙皮动画的流程.     

基于Simulink/MEX编程的MATLAB仿真教学动画演示

给出一种基于MATLABS函数和MEX编程的仿真过程动画显示模块实现方法,利用S函数实现动画显示窗口管理和动画帧的显示,通过MEX函数来利用其他编程语言和图形函数库实现动画帧便捷美观的绘制,最终实现仿真过程动画显示。通过此方法得到的S函数模块可集成到Simulink模型中,方便地提供仿真过程的动画演示。     

基于汉语文本驱动的人脸语音同步动画系统

为解决动画流与语音流的同步问题,设计并实现一种人脸语音同步动画系统。将所有中文音素分为16组中文可视音素,并用输入的人脸图像合成对应的关键帧,分析输入文本得到中文可视音素序列和动画的关键帧序列,将该关键帧序列与语音流对齐,在关键帧之间插入过渡帧的同时,播放语音流和动画流,以实现人脸语音同步动画。实验结果表明,该系统能产生符合人们视觉和听觉感受的人脸语音同步动画。