CN104050695A - 查看计算机动画的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明为在多种背景中查看由计算机动画调整效果的计算机动画工具。美术师可在计算机动画系统的用户界面配置多个视觉显示器。视觉显示器显示计算机动画的一个或多个帧。美术师可根据特定的背景配置视觉显示器。例如，美术师可向特定的视觉显示器指定场景的特定视角。在视觉显示器配置完毕后，美术师可修改计算机动画的配置。例如，美术师可修改场景的灯光参数。作为反应，视觉显示器会显示配置（例如灯光参数）修改在相应背景（例如不同的视觉摄像机视角）中的视觉效果。美术师可使用多个并排显示的视觉显示器，查看配置修改在各种背景中的效果。

Description

查看计算机动画的方法和系统

技术领域

本发明总体涉及计算机动画有关，具体而言涉及查看计算机动画灯光效果的工具。

背景技术

创建计算机动画作品涉及多个流程。首先，通常通过“骨架设定”(rigging)流程定义计算机生成的角色（或其它计算机动画素材），这个流程配置角色的骨架结构，然后是“蒙皮”(skinning)流程，这个流程为角色赋予外部特征，例如皮肤、衣服、头发。此外，在称为“表面材料处理”(surfacing)的流程中，为角色的可见表面分配合成材料，使这些表面在后来的渲染中具有理想的材料属性。然后将已经定义的角色与其它计算机动画素材（下称“动画素材”）一起放入场景中，表演故事情节。通过“动画”流程，可以对各种动画素材进行配置，使它们可以活动和/或彼此互动。

然后，称为“灯光师”的美术师会配置各种场景的灯光参数，使计算机动画中待渲染的帧，令观看者产生真实感和视觉愉悦感。光源的可配置参数可能包括光源的位置、方向、强度和/或颜色。此外，灯光师可调整动画素材的材料属性，以改变光线反射/穿透属性。“灯光”(lighting)流程之后是“渲染”流程，这个流程中一个场景拍摄好几个镜头，并制作计算机动画的帧。

在本文中，“镜头”指虚拟摄像机捕捉场景的一段时间。单个镜头通常在镜头开始和结束时通过转场来定义，例如切和淡。“帧”指静态影像。一个镜头可以渲染成任意数量的帧。计算机动画作品基本上由一系列帧组成，这些帧由不同的镜头渲染而来，并共同编辑。在连续快速观看时（例如高于每秒10帧），这些帧会让观看者产生动画感。在计算机动画的帧被渲染之后，美术师会检查已渲染的帧的质量和效果。美术师可以上述任何一个上游计算机动画流程的输入执行修改，以优化计算机动画作品。

发明概述

在有些实施例中，以计算机化方法查看计算机动画场景的灯光调整效果，包括：由一个或多个处理器接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中第一摄像机视角提供用于创建计算机动画场景的第一透视角度，；由一个或多个处理器接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中第一透视图和第二透视角度不同；由一个或多个处理器接收代表光源配置的第三用户输入，其中光源影响场景的视觉特征；根据光源的位置，从第一摄像机视角对场景的第一视觉呈现进行渲染；根据光源的位置，从第二摄像机视角对场景的第二视觉呈现进行渲染；以及在显示屏幕上显示场景的第一视觉呈现和第二视觉呈现。

在有些实施例中，非临时性计算机可读存储媒介上储存计算机可执行的指令，在被一个或多个处理器执行时，计算机可执行指令指示一个或多个处理器提供用户界面，用于查看计算机动画场景灯光调整的效果。计算机可执行的指令包括由执行下列动作的指令：接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中第一摄像机视角提供用于创建计算机动画场景的第一透视角度；接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中第一透视角度和第二透视角度不同；接收代表光源配置的第三用户输入，其中光源影响场景的视觉特征；根据光源的位置，从第一摄像机视角对场景的第一视觉呈现进行渲染；根据光源的位置，从第二摄像机视角对场景的第二视觉呈现进行渲染；以及指示在显示屏幕上显示场景的第一视觉呈现和第二视觉呈现。

在有些实施例中，计算机动画系统由一个或多个与显示屏幕和输入装置连接的处理器组成。输入装置经过配置，可以执行下列动作：接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中第一摄像机视角提供用于创建计算机动画场景的第一透视角度；接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中第一透视角度和第二透视角度不同；接收代表光源配置的第三用户输入，其中光源影响计算机动画场景的视觉特征。一个或多个处理器经过配置，可以执行下列动作：根据光源位置，从第一摄像机视角渲染场景的第一视觉呈现；根据光源位置，从第二摄像机视角渲染场景的第二视觉呈现；以及指示在显示屏幕上显示场景的第一视觉呈现和第二视觉呈现。

附图简述

图1描绘计算机动画灯光调整的示范效果。

图2描绘计算机动画灯光调整的示范效果。

图3描绘查看计算机动画灯光调整效果的示范用户界面。

图4描绘查看计算机动画灯光调整效果的示范流程。

图5描绘示范计算系统。

发明详述

下列说明是为了使该技术领域内具有普通技术的人能够制作和使用各种实施例。特定装置、技术和应用的说明仅为范例。对本文所述范例的各种修改对本技术领域内具有普通技术的人显而易见，本文定义的一般原则可能适用于其它范例和应用，而不偏离各种实施例的精神和范围。因此，各种实施例并不仅限于本文所示范例，而是与权利要求的范围一致。

灯光是创建计算机动画作品的一个重要步骤。在灯光流程中，称为“灯光师”的美术师会调整计算机动画场景的灯光参数，使场景中待渲染的帧令观看者产生真实感视觉愉悦感。灯光很重要，因为计算机动画的观看者对灯光效果天然就有很高的期待，甚至是欣赏。例如，观看者可能期望落日会投射出一道很长的阴影。而且，观看者可能下意识地体会落日营造的情绪。因此，灯光会影响观看者眼中计算机动画作品的质量。

灯光是一个冗长的流程，因为计算机动画作品的很多场景（从场景中拍摄的许多镜头和渲染帧）可能各自包含各种光源，需要单独调整。遗憾的是，对一个光源的参数进行调整或许可以改善一帧（几个镜头）计算机动画的质量，但可能导致其它帧（同一个镜头内或其它镜头内）的质量变差。例如，假设使用两台不同虚拟摄像机拍摄的镜头对一系列帧进行渲染。如果光源失准，直接照向两台虚拟摄像机中的一台，则光源会导致两台虚拟摄像机中的一台变暗。但是，如果灯光师使用来自正常工作（即没有变暗）的虚拟摄像机的帧对光源进行微调，他可能不会立即察觉别处发生的负面影响。灯光师经常在从一台虚拟摄像机的视角完成工作之后才发现灯光调整已经导致其它虚拟摄像头不能工作，也就是说其它虚拟摄像机创建的镜头的视觉效果不理想。因此需要重新配置灯光参数，使这个原本就很冗长的过程变得更加困难。

这个问题如图1所示。示范计算机动画中使用的场景100包括光源198和动画素材199。动画素材指计算机动画中的对象，例如角色、汽车、树木、建筑等等。为了简单起见，动画素材199是一个球体。虚拟摄像机105（位于5点钟位置）和107（位于7点钟位置）为从场景100拍摄镜头提供可能的视角。在本文中，“视角”指虚拟摄像机的位置和/或朝向，它能够有效地控制虚拟摄像机要拍摄的镜头的视觉角度。

根据场景100对两个计算机动画镜头进行渲染，其中一个镜头由虚拟摄像机107拍摄，另一个镜头由虚拟摄像机105拍摄。帧110代表从虚拟摄像机107的视角渲染的示范帧。如帧110所示，光源198为球体111（是动画素材199的视觉呈现）提供局部照明。某些灯光师可能想要达到球体111的这种局部照明，以营造戏剧效果。

帧120代表其它已渲染镜头的示范帧，这个镜头从虚拟摄像机105的视角拍摄。在帧120中，球体121（也是动画素材199的视觉呈现）非常黑，原因是光源198设在虚拟摄像机105的对面。因此，在已渲染的帧120中，在球体121中看不到动画素材199的表面特征。灯光师可能认为缺少球体121的可视表面细节不太理想。

由上文可知，虽然光源198能为一台虚拟摄像机提供理想的结果，但该光源对另一台虚拟摄像的效果并不理想。如果灯光师根据虚拟摄像机107的输出（例如球体111）配置光源198，她可能不会发现灯光参数对使用虚拟摄像机105拍摄的镜头进行渲染的帧的效果并不理想。灯光师最多只能在事后发现这个缺陷，重新设置光源198的参数，从而花费额外的时间和资源。

本文所述实施例包括在多种背景中查看由计算机动画组成的调整效果。为了简单起见，下文参照从多个虚拟摄像机视角查看计算机动画灯光效果来举例说明。但是，这些实施例并不仅限于查看灯光调整。相反，它们也可以查看其它计算机动画效果，例如动画素材表面材料处理调整的效果。而且，这些实施例并不仅限于从（不同）虚拟摄像机视角查看计算机动画效果。相反，它们也可以在其它背景中查看计算机动画效果，例如在计算机生成的角色骨架不同配置版本的背景中查看效果。也就是说，本文所述实施例可用于查看动画素材不同配置版本的表面调整的效果。

参照图2，假设有一个示范场景200，可用于创建计算机动画作品。场景200包括光源298和动画素材299。动画素材299是一个球体。场景200周围有若干虚拟摄像机，提供各种视角，可用于对场景200的帧进行渲染。具体而言，从虚拟摄像机201、203、205、206、207、209、211和212拍摄的镜头分别可用于对帧231、233、235、236、237、239、241和242进行渲染。

光源298为已渲染的不同帧提供不同的效果。例如，在帧241中，球体261（是动画素材299的视觉呈现）是局部照明，而在帧235中，球体255（也是动画素材299的视觉呈现）非常黑，只留下一个球体的轮廓。其余示范帧的照明在帧241和235之间的照明段各不相同。

在灯光师调整光源298时，如果向她显示帧231、233、235、236、237、239、241和/或242，灯光师会立即了解对场景200的各种其它镜头所作特定灯光调整可能产生的效果。这种信息对灯光师有利，因为如果某种调整对灯光师关心的其它镜头产生负面影响，可以立即得到更正。换句话说，如果灯光师知道灯光调整的效果（正面效果和负面效果），她可以对灯光进行必要的调整，从而减少后来需要的返工量。

图3说明一些实施例提供的示范用户界面300，用于查看灯光调整的效果。用户界面300至少包括两个区域，即301和302，每个区域可能是一个视窗、一个显示屏，或类似的用户界面容器。区域301允许灯光师与场景310互动，该场景包括动画素材303-305和光源306-308。动画素材303、304和305分别为对应的树木、营火、计算机生成的角色。

区域302包括视觉显示器321–332，每个视觉显示器均可显示来自场景310的视觉信息。在视觉显示器中显示的视觉信息可以是使用特定虚拟摄像机拍摄的场景310镜头渲染而成的单个帧。例如，视觉显示器321描绘计算机动画的单个帧，这个帧从特定的虚拟摄像机视角从场景310拍摄。视觉显示器322描绘计算机动画的另一个帧，这个帧从不同的虚拟摄像机视角从相同的场景拍摄。而且，在视觉显示器中显示的视觉信息可以是从场景中渲染的一系列帧（例如一个计算机动画短片）。例如，视觉显示器322可显示一系列帧，这些帧是从一个或多个虚拟摄像机拍摄的场景310的一个或多个镜头渲染而来。

视觉显示器321–332可由用户配置，即灯光师可以定义要在任何一个视觉显示器上显示的信息。例如，灯光师可以配置视觉显示器是显示计算机动画的单个帧还是多个帧。灯光师还可以控制供视觉显示器使用的虚拟摄像机和相应视角，即灯光师可以配置视觉显示器，以显示一个或多个特定虚拟摄像机特定视角的信息。而且，如上文所述，除了使用不同的视角作为背景之外，灯光师还可以配置不同的视觉显示器，来显示其它背景的帧，例如来自不同场景、渲染通道、动画素材的不同配置版本和/或动画素材不同变体的帧。因此，利用用户界面300，灯光师可以通过区域301调整灯光参数，查看灯光调整对区域302中并排显示的计算机动画的不同帧的影响效果。通过这种方式，灯光师可以判断灯光调整是否理想。

特别是，用户可配置的视觉显示器支持在多种背景下查看动画素材，能够为美术师提供很大的灵活性。例如，假设美术师正在对计算机生成的怪物的绿色皮肤的视觉外观进行微调。如果能够查看怪物在不同配置版本环境中的视觉外观，将对美术师很有帮助。不同的配置版本可能导致怪物出现不同的绿色阴影。如果能够在不同的场景背景中查看怪物，也会对美术师很有帮助。不同的场景可以提供镜头，显示怪物的不同姿势，在室内和室外的外观。由于能够并排查看怪物在这些示范背景中的视觉外观，这有助于美术师对怪物的外观进行微调，以便在计算机动画作品中使用。

图4说明在有些实施例中执行的示范流程400，用于查看计算机动画灯光调整的效果。在可以查看灯光调整的效果之前，需要定义一个或多个视觉显示器，例如视觉显示器321–332（图3）。在模块410，收到关于第一视觉显示器定义的用户输入。收到的信息可能涉及某个场景、第一虚拟摄像机及其视角。在模块420，收到关于第二视觉显示器定义的用户输入。收到的信息可能涉及某个场景、第二虚拟摄像机及其视角。

在模块430，收到关于视觉显示器要显示的计算机动画的特定间隔的信息。视觉显示器可以显示计算机动画在指定时间标记的特定帧，或计算机动画在指定时间范围的特定帧。如果配置多个视觉显示器，以显示计算机动画的多个帧（例如短片），可以对视觉显示器进行进一步的配置，以同步显示相应的帧，即时间标记相同的帧（在不同的视觉显示器中）可以同时显示。

在模块440，收到对光源参数的调整。在模块450，分配计算机处理器（或其中的一部分，例如一个或多个处理器核心），以执行第一和第二视觉显示器的渲染。指定渲染不同视觉显示器的处理器可能不同。分配根据可用处理器、可用处理器的能力、所拍摄场景的复杂程度、所渲染的帧的复杂程度和/或各视觉显示器要显示的信息量而定（例如渲染和显示单个帧需要的计算资源少于多个帧的镜头）。在模块460，指定的处理器用于渲染要在第一和第二视觉显示器上显示的视觉信息。在模块470，显示已渲染的信息，供灯光师分析。

图5描绘有若干组件的计算系统500，该系统可用于执行上述流程。主系统502包括一块有输入/输出区段506的主板504、一个或多个中央处理器(CPU)508以及一个内存区段510，内存区段可能有闪存卡512与之相连。输入/输出区段506与显示器524、键盘514、磁盘存储器516以及媒体驱动器518连接。媒体驱动器518可以读/写计算机可读媒介520，该媒介可能包含程序522和/或数据。

至少可以储存一些根据上述流程结果产生的值，以便后来使用。此外，非临时性计算机可读媒介可用于储存（例如以有形方式实施）一个或多个计算机程序，由计算机执行上述任何一个流程。计算机程序可以用通用编程语言（例如Pascal、C、C++、Java）或者某些专门针对应用的语言编写。

虽然上文只详细说明某些示范实施例，但精通该技术领域的人很容易理解，对这些实施例可以作出很多修改，而不实质偏离本发明的新颖性主张和优点。如上所述，这些实施例也可以与其它计算机动画流程一起使用。例如，在表面材料处理流程中，称为“贴图师”的美术师会定义动画素材的材料属性，例如颜色、纹理以及形成动画素材视觉特征的其它物理元素。和灯光师一样，如果能够查看其工作在不同背景中的效果，对贴图师也会很有帮助。同样，如果能够查看其工作在不同背景的效果，对其它角色骨架设计师和动画师等美术师也会很有帮助（特别是灯光效果与角色表演有互动时）。因此，上述示范实施例可以修改，与其它计算机动画流程一起使用。而且，上文披露的实施的各个方面可以采取其它组合，形成更多的实施例。所有此类修改都包含在本技术的范围之内。

Claims (24)

1.一种查看计算机动画场景灯光调整效果的计算机化方法，所述方法包括：

由一个或多个处理器接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中所述第一摄像机视角提供用于创建计算机动画场景的第一透视角度；

由一个或多个处理器接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中所述第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中第一透视角度和第二透视角度不同；

由一个或多个处理器接收代表光源配置的第三用户输入，其中所述光源影响场景的视觉特征；

根据光源位置，从第一摄像机视角渲染场景的第一视觉呈现；

根据光源位置，从第二摄像机视角渲染场景的第二视觉呈现；及

在显示屏幕上显示场景的第一视觉呈现和第二视觉呈现。

2.如权利要求1所述的方法进一步包括：

由一个或多个处理器识别用于渲染所述场景的第一视觉呈现和渲染所述场景的第二视觉呈现的处理器。

3.如权利要求2所述的方法，

其中对所述场景的所述第一视觉呈现的所述渲染由第一组处理器执行；及

其中对所述场景的所述第二视觉呈现的所述渲染由第二组处理器执行，所述第一组处理器与所述第二组处理器不同。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

由一个或多个处理器接收对所述光源配置的调整；

根据所述光源的调整对所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现进行渲染；及

在显示屏幕上显示所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

5.如权利要求1所述的方法，

其中所述调整是指对光源的一个或多个位置、方向、强度和/或颜色进行调整。

6.如权利要求1的方法，进一步包括：

由一个或多个处理器接收代表额外光源位置的第四用户输入；

根据多个光源对所述场景的第一视觉呈现和第二视觉呈现进行渲染；及

在显示屏幕上显示所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

7.如权利要求1所述的方法，

其中所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现分别包含一个计算机动画帧。

8.如权利要求1所述的方法，

其中所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现分别包含一个镜头，其中每个镜头包括多个计算机动画帧。

9.一种包含计算机可执行指令的非临时性计算机可读存储媒介，其中所述计算机可执行指令在被一个或多个处理器执行时，可指示一个或多个处理器提供用户界面，用于查看计算机动画场景灯光调整的效果，所述计算机可执行指令由执行下列动作的指令组成：

接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中第一摄像机视角提供场景的第一透视角度，其中该场景用于创建所述计算机动画；

接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中所述第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中所述第一透视角度和所述第二透视角度不同；

接收代表光源配置的第三用户输入，其中所述光源影响场景的视觉特征；

根据光源位置，从第一摄像机视角渲染所述场景的第一视觉呈现；

根据光源位置，从第二摄像机视角渲染所述场景的第二视觉呈现；及

指示在显示屏幕上显示所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

10.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，其中所述计算机可执行指令进一步包含执行下列动作的指令：

识别用于渲染所述场景的所述第一视觉呈现和渲染所述场景的所述第二视觉呈现的处理器。

11.如权利要求10所述的计算机可读存储媒介，

其中对所述场景的所述第一视觉呈现的所述渲染由第一组处理器执行；及

其中对所述场景的所述第二视觉呈现的所述渲染由第二组处理器执行，所述第一组处理器与所述第二组处理器不同。

12.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，其中所述计算机可执行指令进一步包含执行下列动作的指令：

接收对所述光源配置的调整；

根据所述光源的调整对所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现进行渲染；及

在显示屏幕上显示所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

13.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，

其中所述调整是指对所述光源的一个或多个位置、方向、强度和/或颜色进行调整。

14.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，其中所述计算机可执行指令进一步包含执行下列动作的指令：

接收代表额外光源位置的第四用户输入；

根据所述多个光源对所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现进行渲染；及

在显示屏幕上显示所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

15.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，

其中所述第一视觉呈现和第二视觉呈现分别包含计算机动画帧。

16.如权利要求9所述的计算机可读存储媒介，

其中所述第一视觉呈现和第二视觉呈现分别包含镜头，其中每个镜头包括多个计算机动画帧。

17.一种计算机动画系统，所述系统包括：

一个或多个与显示屏幕和输入装置连接的处理器，

其中所述输入装置经过配置，可以执行下列动作：

接收代表第一摄像机视角的第一用户输入，其中所述第一摄像机视角提供用于创建计算机动画场景的第一透视角度；

接收代表第二摄像机视角的第二用户输入，其中第二摄像机视角提供场景的第二透视角度，其中所述第一透视角度和所述第二透视角度不同；

接收代表光源配置的第三用户输入，其中所述光源影响计算机动画场景的视觉特征；及

其中所述一个或多个处理器经过配置，可以执行下列动作：

根据光源位置，从所述第一摄像机视角渲染所述场景的第一视觉呈现；

根据光源位置，从所述第二摄像机视角渲染所述场景的第二视觉呈现；及

指示在显示屏幕上显示所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

18.如权利要求17所述的系统，其中一个或多个处理器经过进一步配置，可以执行下列动作：

识别用于渲染所述场景的所述第一视觉呈现和渲染所述场景的所述第二视觉呈现的处理器。

19.如权利要求18所述的系统，

其中对所述场景的所述第一视觉呈现的所述渲染由第一组处理器执行；及

其中对所述场景的所述第二视觉呈现的所述渲染由第二组处理器执行，所述第一组处理器与所述第二组处理器不同。

20.如权利要求17所述的系统，

其中所述输入装置经过进一步配置，可接收对所述光源配置的调整；及

其中所述一个或多个处理器经过进一步配置，可以执行下列动作：

根据所述光源的调整对所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现进行渲染；及

指示在显示屏幕上显示所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

21.如权利要求17所述的系统，

其中所述调整是指对所述光源的一个或多个位置、方向、强度和/或颜色进行调整。

22.如权利要求17所述的系统，

其中所述输入装置经过进一步配置，可接收代表额外光源位置的第四用户输入；及

其中所述一个或多个处理器经过进一步配置，可以执行下列动作：

根据所述多个光源对所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现进行渲染；及

指示在所述显示屏幕上显示所述场景的所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现。

23.如权利要求17所述的系统，

其中所述第一视觉呈现和所述第二视觉呈现分别包含计算机动画帧。

24.如权利要求17所述的系统，

其中所述第一视觉呈现和第二视觉呈现分别包含镜头，其中每个镜头包括多个计算机动画帧。