CN101452579A - 基于动作的动画制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于动作的动画制作方法，包括以下步骤：将基本动作和基本动作的关键帧模版形成动作库；从动作库中选取所需的动作后，对动画物体进行制作动画获得动作堆砌结果；以及分析所述动作堆砌结果，根据分析的结果将动作的组合和/或叠加的动作结果应用到所述动画物体上进行渲染。因此，本发明能够使得动画制作速度快、简单、且可重用。

Description

基于动作的动画制作方法

技术领域

本发明涉及动画处理领域，尤其涉及一种基于动作的动画制作方法。

背景技术

目前的动画制作软件基本上采用的都是基于关键帧的制作方法。

关键帧技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法.关键帧的概念来源于传统的卡通片制作，出现在动画片中的一段连续画面实际上是由一系列静止的画面(帧)来表现的，在早期Walt Disney的制作室中，熟练的动画师负责设计卡通片中的关键画面，被选出的画面一般都出现在动作变化的转折点处，对这段连续动作起着关键的控制作用，因此称为关键帧(Key Frame)。绘制出关键帧之后，再根据关键帧由助理动画师设计中间帧，就完成了动画制作。在计算机动画中，中间帧的生成由计算机来完成，插值代替了设计中间帧的动画师。早期计算机动画模仿传统的动画生成方法，由计算机对关键帧进行插值，因此称作关键帧动画。

所谓基于关键帧的制作方法就是指将产生动画效果的一些基本元素(例如：物体的运动，形变等)设定为动画的参数，然后根据所需的动画效果要求，在特定的几个时间点(也就是所谓的关键帧)上，对相应的参数设置不同的数值，然后在相邻的两个时间点之间进行参数的插值，这样就行成了一组随着时间不断变化的参数，再将参数反映到对应到动画元素上，动画就产生了。

例如，如果物体在X轴方向的位置定为参数“X位移”的话，想要得到某物体在X方向上，从A点移动到B点，移动时间为时间点0到时间点10的动画效果，则需要做如下操作(如图1所示对关键帧进行插值的示意图)：分别将时间点0和10上设定关键帧，将参数“X位移”在关键帧0上的数值设为A，而在关键帧10上的数值设为B，由软件自动在时间点1—9上将参数“X位移”的数值进行插值，如果采用的是线性插值的话，在时间点0到10之间，我们就会得到物体从A点匀速移动到B点的动画。

从原理上讲，关键帧插值问题可归结为参数插值问题，传统的插值方法均可应用到关键帧方法中。但关键帧插值又与纯数学的插值不同，有其特殊性。一个好的关键帧插值方法必须能够产生逼真的运动效果，并能给用户提供方便有效的控制手段。一个特定的运动从空间轨迹来看可能是正确的，但从运动学或动画设计来看可能是错误的或者是不合适的。用户必须能够控制运动的特性，即通过调整插值函数来改变运动的速度和加速度。

通常还有某一个参数的曲线调节模式的用户界面(如图2所示现有技术关键帧曲线调节模式用户界面示意图)，便于用户更好的控制插值效果。

由于其精细精确的特点，广受动画制作者的欢迎.但是其缺点也是很明显的，基于关键帧的制作方法在制作速度，简易度，重用性等方面都不太尽如人意，如果用于后期制作还不明显，而在现场制作等对创意要求不高，但需要制作效率的情况下就变得不合适了。在这些场合下没有时间给用户去仔细的设置关键帧，而且仓促中还容易出现误操作使得得到的动画效果完全脱离用户的控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的制作速度，简易度，重用性等问题，本发明提供了一种基于动作的动画制作方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于动作的动画制作方法，包括以下步骤：

将基本动作和基本动作的关键帧模版形成动作库；

从动作库中选取所需的动作后，对动画物体进行制作动画获得动作堆砌结果；以及

分析所述动作堆砌结果，根据分析的结果将动作的组合和/或叠加的动作结果应用到所述动画物体上进行渲染。

所述分析所述动作堆砌结果具体为：确定对于动画物体，哪些动作需要叠加在物体上，并且确定是否需要和前一个动作进行组合。

所述将不同的动作组合具体为将后一个动作效果建立在前一个动作完成的效果的基础上。

所述将不同的动作叠加具体为将多于一个的动作同时作用于一个动画中的物体，如果两个动作同时影响某个动画的效果，则所述两个动作同时作用后的效果是两个动作的叠加。

当多于一个的动作是两个对物体的空间变换产生影响的动作时，所述两个动作同时作用后的效果具体是通过分别得到每个动作空间变换的矩阵，所述矩阵相乘得到两个动作的叠加。

所述动作可以进行修改和编辑。所述动作的编辑具有动作属性编辑和复杂关键帧编辑两种。

因此，通过本发明提供的基于动作的动画制作方法提供了一种简单、快捷，适合即时动画生成的动画制作方法。

附图说明

图1是现有技术中对关键帧进行插值的示意图。

图2是现有技术关键帧曲线调节模式用户界面示意图。

图3为本发明基于动作的动画制作方法的流程图。

图4所示左边是现有技术关键帧动画摸版的效果，右边是现有技术将关键帧动画摸版应用到物体上的效果。

图5是本发明将关键帧动画摸版应用到物体上的效果。

图6是本发明基于动作的动画制作用户界面示意图。

图7左边是想要得到的动画轨迹，右边是使用基于动作的动画制作方法实现左边效果时用户界面的示意图。

图8所示的动作组合和叠加的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

如图3所示为本发明基于动作的动画制作方法的流程图，本发明提供了一种在关键帧技术的基础上进行扩展，步骤301：将一组复杂的动画关键帧拆分成若干具有特定含义的动作，然后步骤302：将基本动作和基本动作的关键帧模版形成动作库，这样用户就可以通过步骤303：将不同的动作组合和/或叠加来制作动画，使动画的制作过程就像搭积木一样简单方便。

下面介绍基于动作的动画制作实现，如何产生动作库：将预先设定的基本动作或者预先设定的机遇动作的关键帧模版产生动作库。

动作库中的动作来源有两种，一种由软件设计者提供的基本动作，即预先设定的基本动作。这些动作可以是传统动画制作中的关键帧特技，如有位移，缩放，旋转等几组参数的空间变换的动作。也可以是比如：随机抖动(参数：随机系数，抖动频率，抖动幅度等)，螺旋运动(参数：轴心，半径，加速度等)，落地弹跳(参数：起始高度，弹跳次数)，飞出屏幕(参数：进度，方向)等。另一种是由软件设计者提供的基本动作的关键帧摸版即预先设定的基于动作的关键帧模版，或软件使用者用软件自己制作的基本动作的关键帧摸版。

在现行的基于关键帧的制作方法中，也有将一组关键帧保存起来作为模版，以便重复利用的重用方案，但是，由于动画中物体的状态的不同，或者需要的效果和保存的效果有小的出入，该方案基本失去意义。例如图4所示左边是现有技术关键帧动画摸版的效果，右边是现有技术将关键帧动画摸版应用到物体上的效果，有从A点左移出屏幕的关键帧动画模版，现在想对一个动画物体也应用左移出屏幕的动画效果，但是除非该物体正好在A点上，否则使用了之前的关键帧模版后一定不是用户想要的结果如图4中右侧所示的虚线部分。又例如，想要一个物体从A点左移出屏幕的动画，但是在移出屏幕的过程中需要物体有旋转的动画效果，上例中的关键帧模版同样也无法满足要求。

而在基于动作的动画制作方法中，只要给动画物体应用一个左移出屏幕的动作，这就满足第一个例子的要求，是因为预先编程实现一个基本动作，其目的是将动作对象水平移动出屏幕，动作的起点是物体的当前位置，终点是物体刚好移出屏幕左边，中间由该动作进行插值。像这样的动作在传统动画制作中由于不能叠加别的动作效果单一所以不实用，而在这里是定义为基本动作，可以和其它动作配合。在这里动作效果受应用动作之前动画物体的状态和动作目的的影响，如果物体是在A点，则作用后就会从A点向左移出屏幕，如果物体是在B点，则作用后就会从B点向左移出屏幕(图5)。再加上一个旋转的基本动作(也是预先实现的)和左移出屏幕同时起作用，由于动作的效果叠加第二个例子的动画效果也达到了。

下面详细介绍基于动作的制作动画的实施过程：如图6所示的本发明基于动作的动画制作用户界面，图中动作1，2，3作用于动画物体A，动作1，2在时间(水平方向)上重叠，则动作1，2的效果会叠加出现在物体A上，是动作的叠加。而动作3作用在1，2之后，则动作3的效果会体现在动作1，2叠加效果之上，是动作的组合。其它动作4，5，6，7，8，9分别作用在物体B和C上，也是安照时间线上的位置分别有叠加和组合的关系。首先软件使用者按照设计意图，通过以一定时间顺序堆砌动作的方法来设计动画。而动作是可以进行修改和编辑的，动作的编辑分动作属性编辑和复杂关键帧编辑两种。复杂关键帧编辑和现行的关键帧编辑相同，由于动作库中有类似传统动画制作中的关键帧特技的动作，保证了基于动作的动画制作方法可以完成基于关键帧的方案能完成的一切工作，同时具有一定物理模型的动作的属性编辑则提供一套更加形象快捷的编辑方法。例如：一个随机抖动的动作在动作属性编辑时，需要设置的只有随机系数，抖动频率，抖动幅度等几个参数，简单明了。

例如：如图7左边是想要得到的动画轨迹，右边在基于动作的动画制作界面中实现左边动画效果时的动作堆砌结果。如图所示要得到一个从屏幕外抛入一个球，该球落到一个虚拟地面上象真实的皮球一样弹跳几下的动画，软件使用者设计动画获得动作堆砌结果即只需同时对球体使用动作一“平移入屏”和动作二“落地弹跳”两个动作，指定一下“落地弹跳”的起始高度和弹跳次数两个参数，然后让它们效果叠加就可以得到想要的动画效果了。这样的效果如果在传统的动画制作中，想要通过平移、旋转、缩放的空间变换的关键帧动画来完成的话，将是个费时费力的工作，而且还不一定能得到期望的效果。

在上述动画设计者根据动作库设计完动画，即获得了动作堆砌结果后，接着渲染引擎对动画进行渲染，分析使用者设计的动作堆砌结果，将动作的组合和/或叠加结果应用到物体上，然后进行渲染。分析所设计的动作堆砌结果具体为确定对于某个动画物体，哪些动作需要叠加在物体上(即哪些动作在某一个时间段上需要同时作用在该物体上)，并且确定是否需要和该动作的前一动作进行组合(即，确定在该时间段之前一时段的动画物体进行的哪一个动作)，然后当渲染经过上述分析的动画物体在某一时间上的画面时，根据分析结果将叠加和/或组合的动作结果作用到该物体上进行渲染。例如，上述描述了从屏幕外抛入一个球，该球落到一个虚拟地面上象真实的皮球一样弹跳几下的动画，需要设定动作一“平移入屏”和动作二“落地弹跳”两个动作，同时指定一下“落地弹跳”的起始高度和弹跳次数两个参数，在获得了这些动作后形成了一个动作库，但是动作库并非限制于这些动作，制作球抛入屏幕并且进行弹跳记下的动画获得动作堆切结果，然后渲染引擎分析该动作堆切结果，即确定动作一和动作二需要在进入屏幕时同时作用在该球上，从而根据这个分析结果将动作一“平移入屏”和动作二“落地弹跳”两个动作的叠加的动作结果应用在该球上进行渲染。

动作的组合和叠加是基于动作的动画制作方案的核心，上面的例子就是用了动作的叠加，只有合理的解决动作的组合叠加的问题，才能真正达到本方案想要达到的效果。

简单的来说，动作的组合就是后一个动作效果是建立在前一个动作完成的效果的基础上的，而叠加则是多于一个的动作效果同时作用于一个物体，如果两个动作在某个动画效果上都有影响，则同时作用后效果是两个动作影响的叠加。

如图8中所示的动作组合和叠加的示意图，第一个带有箭头的线段表示动作A，第二个带有箭头的线段表示动作B，第三个则表示动作A和动作B的组合，而第四个则表示动作A和动作B的叠加。

动作的组合叠加可以根据不同的动画效果来制定的具体算法，例如两个都对物体的空间变换产生影响的动作需要叠加，则可以分别得到每个动作空间变换的矩阵，然后矩阵相乘的结果就是叠加结果，也可以分别得到物体的空间变换参数(位移，旋转，缩放)，然后相加得到叠加后的空间变换参数作为叠加结果，无论使用哪种算法，只要统一且是使用者容易理解和认同的就是合理的做法。

因此本发明这种基于动作的动画制作方法实现了一种简单、快捷，适合即时动画生成的动画制作体系。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种基于动作的动画制作方法，其特征在于包括以下步骤：

将基本动作和基本动作的关键帧模版形成动作库；

从动作库中选取所需的动作后，对动画物体进行制作动画获得动作堆砌结果；以及

分析所述动作堆砌结果，根据分析的结果将动作的组合和/或叠加的动作结果应用到所述动画物体上进行渲染。

2、根据权利要求1所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于所述分析所述动作堆砌结果具体为：确定对于动画物体，哪些动作需要叠加在物体上，并且确定是否需要和前一个动作进行组合。

3、根据权利要求1或2所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于所述将动作的组合具体为将后一个动作效果建立在前一个动作完成的效果的基础上。

4、根据权利要求1或2所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于所述将动作的叠加具体为将多于一个的动作同时作用于一个动画中的物体，如果两个动作同时影响某个动画的效果，则所述两个动作同时作用后的效果是两个动作的叠加。

5、根据权利要求4所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于当多于一个的动作是两个对物体的空间变换产生影响的动作时，所述两个动作同时作用后的效果具体是通过分别得到每个动作空间变换的矩阵，所述矩阵相乘得到两个动作的叠加。

6、根据权利要求5所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于所述动作可以进行修改和编辑。

7、根据权利要求6所述的基于动作的动画制作方法，其特征在于所述动作的编辑具有动作属性编辑和复杂关键帧编辑两种。

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