CN108765530A - 一种制作漫画和/或二维动画的方法 - Google Patents

Abstract

一种制作漫画和/或二维动画的方法,包括下述步骤：步骤1，制作3D模型；步骤2，为所述3D模型制作贴图材质；步骤3，对步骤2中具有贴图材质的3D模型实时渲染以形成漫画和/或二维动画。还涉及使用所述方法的系统，包括引擎渲染器，材质渲染器，AE自动合成系统和根据二维原画提供制作手绘动画节奏的系统。高效实现了三传二的效果。

Description

一种制作漫画和/或二维动画的方法

技术领域

本发明涉及动画和/或漫画的制作领域，特别是一种制作漫画和/或二次元动画的方法以及相应的系统。

背景技术

现有的手绘技术是漫画和动画创作的固有流程。现有技术为传统的手绘技术流程,通过人工手绘，在纸上或者通过电脑软件作画。主要中期环节为设计稿，原画，二原，动画，上色，摄影等环节全部由作画监督总控负责.如图1所示，示出目前的手绘制作漫画和/或二维动画的方法，主要中期环节为设计稿，原画，二原，动画，上色，摄影等环节全部由作画监督总控负责。其中也示出了制作前期的环节，如编写剧本，然后分别进行镜头设计和概念设计，其中镜头设计包括分镜设计和动态分镜设计以及设计稿，概念设计中包括人物设定和场景设定，人物设定还包括道具设定和色指定，场景设定包括背景样稿和气氛图。图1中给出了前期中将设计稿和背景样稿进行了预合成

发明内容

现有技术中存在如下缺点：

1.流程线性单一，不能并行作业，无法在同一时间开始更多部门工作，有产能瓶颈。

2.对于工作人员的个人美术素养要求较高，工作无法拆分，特别是作画监督等机要岗位，一旦出现人员变更会导致美术风格突变，对项目的打击是毁灭性的。

3.完成后的成果是否合格取决于制作人员个人水准，一旦完成无法复用，无法返修，返修即重做，修改成本很高。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种制作漫画和/或二维动画的方法,包括下述步骤：

步骤1，制作3D模型；

步骤2，为所述3D模型制作贴图材质；

步骤3，对步骤2中具有贴图材质的3D模型实时渲染以形成漫画和/或二维动画。

优选地，在所述步骤3中使用GPU。

最好，在所述步骤3中，使用DirectX11图形架构，通过C++，CG，HLSL语言编写基于GPU的图像运算程序。

优选地，在所述步骤3中，建立用于实现GPU高速访问三维及动画数据的三维数据接口层，三维数据缓冲层，用于实现手绘风格的三维图像运算层，用于风格化图像的图像参数操作层，用于以操作二维图像结合后期影片处理的方式进行操作的用户操作界面层和图像输出层。

最好，在所述步骤3中，包括步骤3-1，对光照效果进行去真实化。

最好，在步骤3-1中，对常规光源的取值进行逐一像素计算并投射到独立的明暗区域上。

优选地，步骤3还包括步骤3-2，渲染出比物体大的黑色边线；步骤3-3，关闭背面探测，将朝后的面用黑色绘制。

最好，在所述步骤3中还包括步骤3-4：分别处理静态阴影和动态阴影。

优选地，在所述步骤3-4中，包括在物体表面产生连续递增或者递减的散射值，使用所述散射值切割所述物体表面。

本发明还涉及实现上述的制作漫画和/或二次元动画的方法的系统，包括引擎渲染器，材质渲染器，AE自动合成系统和根据二维原画提供制作手绘动画节奏的系统。

与现有技术的方式相比，本专利具有以下至少一种优点：1.使用3D流程替代了原来手绘角色和背景的工艺，流程资产变得可以量化，并最大限度的可以复用，保证了动画造型准确，提升质量并节省人力成本；2.使用CG流程，保证了在动画制作过程中，我们可以在任何流程修改阶段性的成果，而不必到最终成品阶段审核，返修。减少了返修时间和成本；3.各个流程工种可以细化拆分，一旦工艺成熟可就可实现流水线作业，降低了对于单一环节制作人员的个人素质要求，有利于更多的团队成员批量生产。并且不会因为主创或者个别岗位只要负责人的缺失而导致项目无法推进。4.所见既所得的工作模式，缩短了流程审核时间。

附图说明

图1为现有技术的流程图；

图2为本发明的制作漫画和/或二维动画的方法的流程图；

具体实施方式

如图2，为本发明的三转二制作流程简示图，所述三转二是从对3D图像转化为2D图像的简称，最终实现漫画和/或二维动画。

其中分前期1，中期2，和后期3，所述前期与现有技术类似，就不再赘述。在中期2中可以看到，先进行了模型制作，所述模型可以手工制作也可以电脑捕捉技术进行制作；然后进行贴图，所述贴图包括选择配饰、衣服、道具以及各种图案的设置；然后进行实时渲染，从而通过3D技术实现2D效果。

在本发明的方法中，申请人特别利用GPU实现三转二渲染技术。使用DirectX11图形架构，使用C++、CG，HLSL等语言编写基于GPU的图像运算程序，使最终图像尽可能逼近传统二维手绘动画视觉效果。具体实现由三维数据接口层，三维数据缓冲层，三维图像运算层，图像参数操作层，用户操作界面层，图像输出层6层组成。其中三维数据接口层，三维图像运算层及图像参数操作层为本方案的核心，明显区别于现有离线渲染器，三维数据接口层主要指实现GPU可以高速访问三维及动画数据的算法，三维图像运算层主要以实现手绘风格为目标的算法，对手绘边界线，高光，阴影层次等做独特视觉处理，图像参数操作层主要是风格化图像生成算法(赛璐璐风格，水彩画风格，水墨画风格，油画风格等)，以及针对这些算法设计一系列的参数进行精细的调节，并记录各种参数不同的最佳匹配方式，来匹配不同画面风格的视觉效果。另外用户操作界面层的设计方面也与传统离线渲染器有很大的区别，用近似于操作二维图像处理结合后期影片处理的方式实现了原来三维软件中渲染处理的及合成工作，大大简化了操作复杂度。综上所述，本方案在大幅提升渲染后期运算速度的同时节约了软件操作时间。

另外本申请人也通过3T sytoons使用CPU方法实现三转二渲染效果。sytoons是一套基于Cel shading理论的材质套件，包括卡通材质syToons，调色节点syRemap和轮廓线材质syOutline。

卡通渲染(Cel-shading或者Toon Shading)是一种去真实感的渲染方法，旨在使电脑生成的图像呈现出手绘般的效果。为了使图像可以与漫画或者卡通达到形似的效果，专业人员通常使用卡通渲染着色器进行处理。

sytoons卡通渲染过程从一个普通的3D模型开始。与常规渲染不同的是，卡通渲染的光照效果是经过去真实感处理的。常规光源(明暗间有平滑过渡)的取值被逐一像素计算并投射到一小片独立的明暗区域上，以产生卡通式的单调色彩。

生成“黑线勾边”效果和轮廓线条可以用多种方法。常用方法之一是先渲染出比物体略大的黑色的边线，之后关闭背面探测(Backface

culling)，将朝后的面被用黑色绘制出来。为了扩大轮廓，这些背面会多次以线框模型绘制，且每次都有微小的改变。另一种方法是，背面先以固实方式渲染，并且其顶点均由顶点着色器沿着其顶点法线进行转译。在绘制边线后，重启背面探测来绘制物体的明暗和附属材质。最后，由于场景中的背面比正面所处位置更深远，图像会由深度缓冲组合。最终我们看到的就是，物件拥有黑色的勾边以及内部的轮廓线条。普遍的观点认为，这种用在动画和游戏上使用的“勾边”效果就是卡通渲染，但是实际上，卡通渲染指的是这种渲染方式，而无关是否拥有勾边效果。

sytoons的卡通渲染中处理阴影，一般将阴影分成两个部分。第一部分是静态阴影的部分，这部分阴影使用静态阴影的贴图来表现。第二部分是动态阴影，阴影会跟据场景中的灯光变换而改变形态，我们使用一个lambert

shading mode来产生物体表面连续递增或者递减的diffuse值，使用它来切割物体表面，使之产生过渡明显的动态阴影。

最后的效果叠见公式如下：最终效果＝(主色贴图+静态阴影)*动态阴影+高光。从而最终实现三转二效果。

在本发明中，三转二系统在核心模块一致的情况下，可以通过不同的模块流程组接适应漫画和动画的制作流程，得益于动画资产的精度和引擎技术的所见所得，3T(3T指的是：Three Translate into Two)三转二系统可以制作出比传统方法更加精良的画面。

本发明使用了如下系统：1.3T引擎渲染器，2.3T材质渲染系统，3.3TAE自动合成系统，4.3T Retas系统。下面分别就上述系统进行说明：

1.3T引擎渲染器

关键保护核心是3T引擎渲染器部分，利用GPU延迟渲染技术来及时渲染漫画和二次元动画风格的视觉效果。

技术难点为如何基于三维模型呈现二次元风格动画风格的基于GPU的实时渲染及实时后期合成技术，此部分虽然使用的是和游戏引擎一样的CG语言，但会呈现与离线渲染器相同的高品质二次元风格动画项目。解决了利用离线渲染方式无法完成的所见即所得效果，并且保持了无品质损失，同时还可以缩短制作周期。

目前一般研发的方向都是CPU计算的软件开发方向，但是流程的要求都需要更加的实时化，不断地追求高效率GPU实现方法通过项目实践可以直接提升70％的渲染效能和带来实时显示效果。CPU和GPU基于的硬件条件不同，算法架构也不一样，要想最终实现实时化，只能采用GPU的硬件解决方案为最佳选择。

2.3T材质渲染系统

目前市面上的主流渲染器都是针对的PBR物理渲染(Physically basedrendering)，而三转二效果需要使用NPR非真实渲染(Non Photorealistic Rendering)渲染来实现，3T材质渲染系统是专利的第二个重要组成部分，这个部分是使用的CPU渲染原理实现的画面渲染，基于Arnold渲染器基础开发，针对NPR渲染的插件系统。本插件集合了时下主流渲染器的操作模式和工作流程，为声影动漫定制，由于是基于arnold开发，所以保证了材质和流程通用性.本工具主要为专属二维效果渲染器材质，可以把二维材质按照高光，阴影，轮廓光，环境阴影，描线，法线。菲涅尔，反射等多种属性分层渲染调节。

3T材质系统分两部分

1.材质预览部分，主要实现原理是利用DX11硬件材质技术实现在maya中实时显示2d效果材质并产生和灯光的交互；

2.材质渲染部分使用的基于arnold渲染器开发的sytoons三转二材质渲染系统。

3.3TAE自动合成系统

3TAE自动合成系统为与3T材质渲染系统配套的AE后期合成工具，主要功能为输出渲染层素材，根据输出层在AE中自动适配素材进行预合成，并根据制作内容风格要求适配风格模板。可以最大化实现合成标准化，节省重复工作时间，提升效率。ShengYing3T使三维制作的中后期流程(渲染设定-渲染农场渲染-合成)的更加合理化，减少化，大幅度提高工作效率。

具体的用途是如下：

1、所有的工作人在自己的电脑上把渲染job能发送渲染服务器。

2、每个渲染层的合成模式可以预先设置在maya上渲染之前。

3、渲染开始的时候自动生成了AE的合成文件。

开发之后对于每个镜头导入AE里很多的渲染序列弄合成模式的烦恼都消失了。

插件分为3个部分。

-确定选择3T渲染分层的合成及import模式

-自动发送渲染job给渲染服务器的部分。

-自动创造AE合成文件的部分

4.3T Retas系统

3T Retas系统是基于maya平台专门为制作手绘风格原动画开发的动作插件。在一般的3D软件中没有手绘动画的原话和动画的概念，基本只有关键张和中间自动结算张，更多的是使用动画曲线编辑器来调节动画。但是在三转二类型动画中除了画面需要还原手绘，动作表演也是关键环节，三维动画师在用一般动画工具制作动画时无法达到真正手绘动画的节奏，于是我们在制作过程中开发了这套3T Retas系统，帮助三维动画师可以根据二维原画提供的草原制作手绘动画节奏的动画插件。

上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种制作漫画和/或二维动画的方法,包括下述步骤：

步骤1，制作3D模型；

步骤2，为所述3D模型制作贴图材质；

步骤3，对步骤2中具有贴图材质的3D模型实时渲染以形成漫画和/或二维动画。

2.根据权利要求1所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，在所述步骤3中使用GPU。

3.根据权利要求2所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，在所述步骤3中，使用DirectX11图形架构，通过C++，CG，HLSL语言编写基于GPU的图像运算程序。

4.根据权利要求3所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，在所述步骤3中，建立用于实现GPU(实时编辑模型着色器)及动画数据的三维数据接口层，三维数据缓冲层，用于实现手绘风格的三维图像运算层，用于风格化图像的图像参数操作层，用于以操作二维图像结合后期影片处理的方式进行操作的用户操作界面层和图像输出层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制作漫画和/或二次元动画的方法，其特征在于，在所述步骤3中，包括步骤3-1，对光照效果进行去真实化。

6.根据权利要求5所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，在步骤3-1中，对常规光源的取值进行逐一像素计算并投射到独立的明暗区域上。

7.根据权利要求6所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，步骤3还包括步骤3-2，渲染出比物体大的黑色边线；步骤3-3，关闭背面探测，将朝后的面用黑色绘制。

8.根据权利要求7所述的制作漫画和/或二维动画的方法，其特征在于，在所述步骤3中还包括步骤3-4：分别处理静态阴影和动态阴影。

9.根据权利要求8所述主题名称，其特征在于，在所述步骤3-4中，包括在物体表面产生连续递增或者递减的散射值，使用所述散射值切割所述物体表面。

10.实现根据权利要求1-9中任一项所述的制作漫画和/或二维动画的方法的系统，其特征在于，包括引擎渲染器，材质渲染器，AE自动合成系统和根据二维原画提供制作手绘动画节奏的系统。