CN110033504A - 一种3d动画制作系统及动画制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D动画制作系统及动画制作方法。所述系统包括包括存储模块、验证模块、场景模型库、物体模型库、搜索匹配模块、模型拼接模块、人物角色模型库、人物角色动作库、界面模块等。本发明可在短时间内满足非专业人员制作一场情景动画的需求，动画效果逼真，具较好的使用前景。

Description

一种3D动画制作系统及动画制作方法

技术领域

本发明涉及动画制作技术领域，特别涉及一种3D动画制作系统及动画制作方法。

背景技术

现有3D动画制作，需要用专业的软件3D Max、Maya进行人物建模、场景建模，还需要经过专业培训的专业人员，进行逐帧制作，这种方式应用在新闻媒体行业时，有如下缺点：

①时效性差。时效性是新闻传媒行业的特性。现况，现有制作动画需要的时间很长，每分钟短视频动画完成时间要2人4-7天左右才能完成。成本造价在2万元以上。

②传播特性差。由于新闻传媒行业的传播特性，通过监控等手段取得的视频往往没有好的角度，或是视频画面过于血腥或暴力，不易于传播。

③专业程度高。动画制作必须是经过专业学习的专业人员，非专业人员无法操作。

④动画制作成本高。每秒的造价在300-500元，一分钟要2-3万元左右。

如果能提供一种快速、便捷、成本低的动画制作方案，将是十分有意义的。

发明内容

为达到上述目的，本发明提供了一种3D动画制作系统及动画制作方法。所述系统包括存储模块、验证模块、场景模型库、物体模型库、搜索匹配模块、模型拼接模块、人物角色模型库、人物角色动作库、界面模块；

所述存储模块内存储有用户信息和/或用户正在编辑的动画事件项目；

所述场景模型库设置有若干生活场景3D模型，用于模拟或者虚拟生活场景。所述物体模型库设置有若干常见物品模型。

所述搜索匹配模块用于在接收到用户选中对应模型后匹配到对应模型，使其能够调用模型。

所述模型拼接模块用于自定义场景搭建，实现场景模型和/或物体模型和在界面上的拼接，并通过界面模块进行展示搭建的场景。

所述人物角色模型库设置有若干不同年龄、不同类型的人物模型。

所述人物角色动作库设置有人物不同动作的模型，用于在选定人物角色模型后为该人物角色模型设定相应的动作。

所述界面模块用于显示场景搭建界面、显示选中的模型、显示相关功能按键，并能够直观的调整模型的参数。

进一步的，所述软件系统设置有登录模块、搜索模块、验证模块。

所述登录模块用于用户在系统启动时输入账号、密码。

所述验证模块用于将用户登录时输入的账号、密码信息传输到后台服务器，由后台服务器对账号、密码进行匹配验证。

所述搜索模块用于通过关键词搜索和/或列表选择模型。

进一步的，所述模型的参数包括位置、大小、角度。

进一步的，软件系统还设置有人物行走路径编辑模块，用于为动画场景中为人物角色设定行走路径，使得所选定人物模型沿着所设定路径运动。

进一步的，软件系统设置有物体运动轨迹编辑模块，用于为动画场景中的物体进行运动轨迹设定或编辑。

进一步的，软件系统设置有摄像机编辑模块，用于在设定好的动画场景中进行多角度、多方位的动画展示。

进一步的，软件系统设置有混合时间线编辑模块，用于支持人物、物体、字幕、音轨及摄像机运动的混合时间线操作和展现，直观调整或编辑时间线中的单组或多组人物、物体、音轨、字幕、摄像机运动的各轨道动画序列，以完成整组动画输出与展示。

进一步的，采用基于隐马科夫链模型的笔画与模型匹配算法来建立人体轮廓与人体模型的对应关系算法，进而实现人物角色适用人物动作库的动作。

进一步的，人物行走路径编辑定义方法为：确定若干路径点及其在场景中的位置座标，将各个路径点连接起来形成人物行走路径。

进一步的，物体运动轨迹的编辑是利用寻址算法实现。

本发明所述的场景制作方法，包括如下步骤：

步骤一：用户进入登录界面，输入账号及用户名；

步骤二：后台服务器验证登录信息，如果验证不通过就向用户发送匹配错误的通知，并不再进行后续步骤，否则则允许登录。

步骤三：场景搭建：如不需要进行场景拼接，则用户进入场景编辑界面，通过列表搜索或者关键词搜索选中预设的场景模型，直接导入；如果需要进行场景拼接，则按此步骤对各个模型进行导入、调整。

步骤四：场景布置：用户根据需要选择人物角色模型和/或物体模型对场景进行布置。

步骤五：进行人物和/或物品的动作设计；对人物模型进行动作选择及路径绘制，对物体动画进行路径绘制和运动方式选择。

步骤六：编辑相机进行运动轨迹绘制。

步骤七：通过混合时间线编辑模块对动画中人物、物体、字幕、音轨及相机运动进行整体编辑。

步骤八：对动画视频进行录制、保存。

本发明的有益效果为：

1.时效性好。由于预先设置好了元素的模型，可在短时间内完成一场情景动画，使用在新闻传媒领域更具时效性，快速还原事件真相，避免舆情事件传播。

2.效果逼真。由于使用的专业的3D渲染引擎，使得动画效果更接近真实。

3.可传播强。快速的动画事件描述，传播画面自行控制，更利于新闻传播。

4.操作性。操作界面友好，无需专业人员操作，简单搜索后即可获取相关模型，并能够进行模型，专业性要求低，成本也更低。

附图说明

图1为制作动画时，本系统的工作流程图。

图2为场景拼接实例视图。

图3为混合时间线编辑模块使用时的界面。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明所述软件系统用于时效需求较强的新闻类、公安窗口行业的事件描述动画,用于存储并验证用户的账户信息、为3D动画制作提供模型素材、支持模型库在线更新、存储用户制作的动画和/或个人场景。为了实现这些功能，软件系统平台设置了存储模块、验证模块、场景模型库、物体模型库、搜索匹配模块、模型拼接模块、人物角色模型库、人物角色动作库、人物行走路径编辑模块、物体运动轨迹编辑模块、摄像机编辑模块、登录模块、界面模块、搜索模块、混合时间线编辑模块。

1.存储模块

所述存储模块内存储有各个用户对应的账号、密码的映射表，并可存储用户的其他信息(如真实姓名、身份证号码等)。优选的，还能存储用户正在编辑的事件(项目)场景和/或正在制作的动画视频。

2.验证模块

所述验证模块用于在用户登录软件系统时，将账号、密码信息传输到后台服务器，由后台服务器对账号、密码进行匹配验证，验证通过的则允许登录，否则就向用户发送匹配错误的通知。

3.场景模型库

场景模型库设置有若干常见生活场景的3D模型，且支持360度展示，用于模拟或者虚拟大型生活场景，为动画中的基础场景搭建提供元素。所述大型生活场景泛指城市、乡村生活区域内常见的自然场景或者大型基础设施或者建筑。

更具体而言，所述大型基础设施是指路口、居民小区、乡村公路、公园、农贸市场、建筑物及类似物。建筑是指超市、地下车库、加油站、游乐场、工厂、房间及类似物。自然场景是指山坡、野外、河流、水塘、草地及类似物。

在本实施例中，生活场景3D模型是使用3DMax、Maya等建模工具进行制作，并优选在每个场景模型中加入防伪标记或标识(防伪标记是指模型多处细节自动生成的logo)，再把场景模型打包成需要的特定格式(比如FBX格式)以便使用或选择。

场景模型分为室内生活场景模型和室外生活场景模型。优选的，每一个场景模型都设置一个或多个关健词，建立了模型库搜索索引，通过模型搜索模块可以输入需要的场景关健词，即可快速准确锁定相应的场景。

不同室外生活场景之间可进行拼接，拼接过程中可以调整各个场景的位置、大小、角度、材质(材质就是物体贴图，颜色，光照，渲染模式的一个集合，更换材质就可以更换物体的上述属性)、颜色，还可添加物体模型、人物模型。选中室内生活场景模型还可以改变房间布局，更改墙体地板颜色(改变颜色通过材质进行更改，布局是指室内家具或室外楼房街道场景位置布局，实现本功能所采用的技术手段采用Unity开发工具中颜色、材质参数和位置参数来预置的)、添加室内物体模型、人物模型，并可调整大小、位置、角度等参数。

4.物体模型库

物体模型库设置有若干常见物品模型，包括生活物品、设施物品、交通设施等。举例，生活物品包括盆栽、沙发、水杯、圆桌子、衣柜、茶几等；设施物品包括路灯、花坛、树木、红绿灯等；交通设施包括小轿车、公交车等。

优选的，为了方便搜索，每个模型设置有对应的搜索关键词。

5.搜索匹配模块

搜索匹配模块用于在接收到用户的搜索指令后根据指令中包含的关键词信息匹配对应的模型，使其能够调用对应的模型。

6.模型拼接模块

模型拼接模块能够批量建立标准尺寸(单位为米)或与实物1：1的场景模型比例的场景模型，具体是将场景模型和/或物品模型和/或人物模型在界面上的拼接，并通过界面模块进行展示。

如图2所示，某个用户要建立一个临江建筑群的模型。步骤为：点开软件系统的场景编辑界面，通过搜索模块搜索选中河流模型，此时，河流图片显示在界面上，采用同样方式，在河流模型两边加入若干建筑物模型、草地模型，此时就形成了初步场景。

优选的，初步场景完成后，可添加人物、路灯、花坛、树木、红绿灯、电线杆等进行场景布置，完成特定场景搭建。

7.人物角色模型库

所述人物角色模型库设置有若干不同年龄、不同类型的人物模型。优选的，每个模型设置有对应的搜索关键词。如，老人、工人、白领、学生等。

8.人物角色动作库

人物角色动作库设置有人物不同动作的模型，用于在选定人物角色模型后为该人物角色模型设定相应的动作，如祈祷、跳跃、中枪、安巴舞、失败、站起来、拳击、老人、坐着哭、喊叫、站立、运球、放回物品、嘲讽等。

制作人物角色动作模型使用了人物动作捕捉技术。每个人物角色可适用所有动作库的动作。实现本功能是基于隐马科夫链模型的笔画与模型匹配算法来建立人体轮廓与人体模型的对应关系算法。

实际使用过程中，在完成一个特定人物的特定动作时，需要选中相应的人物角色，然后在动作库中为人物角色选定动作，最后为动作设定时间、循环等信息。

9.人物行走路径编辑模块

人物行走路径编辑模块用于为动画场景中的人物角色设定行走路径。如，设定路径的两端在两个卧室，中间经过客厅，则所选定的人物角色会沿着该路径所确定的路线，穿过一个卧室、客厅，到达另一个卧室。

选定人物角色后，根据事件情况设定人物角色设定行走路线。本实施例是采用鼠标点击绘制、绘制支持删除或回退。

实现路径编辑的技术手段为：预定确定若干路径点及每个路径点在场景中的位置座标，把所有路径点连接起来形成行走路径。路径坐标将作为指令信息的一部分，使得人物模型按照进行移动。优选的，判断人物模型移动过后自动删除路径点。

优选的，行走路径绘制完成，人物角色进行行走时，经过的路径线消失，不影响动画录制和播放效果。

由于诸类新闻事件都与人息息相关，作为对现有技术的贡献，人物角色模型库、人物角色动作库、人物行走路径编辑模块相互配合，在最大程度上还原了新闻事件发生的过程。

10.物体运动轨迹编辑模块

物体运动轨迹编辑模块用于为动画场景中任意物体进行运动轨迹设定或编辑，并能够为物品设定复杂的旋转轨迹等特技效果。实现本模块的功能所采用的具体手段是：通过Unity引擎的物理引擎可模拟出物体的物理特性，如下坠，滑翔，破碎等，物体的运动轨迹的编辑是通过寻址算法实现。物品运动轨迹编辑工具开发使用C#、Unity完成。

物体运动轨迹编辑分为三维空间内物体运动轨迹编辑、二维平面上的物体运动轨迹编辑两种。

如，选定了一个圆桌模型和一个杯子模型，通过模型拼接模块将杯子置于圆桌上，选中杯子，设定杯子的运动路径是一个从桌面到地面的抛物线，并可对该抛物线进行角度、方向的调整。杯子会在设定的时间内从桌面沿着该抛物线到达地面。

11.摄像机编辑模块

摄像机编辑模块可以在设定好的动画场景中进行多角度、多方位的动画展示，支持为单个或多个摄像机建立序列摄像机动画以完成复杂的镜头特效。实现该功能采取的技术手段是：单个摄像机拍摄序列帧是通过用户创建的摄像机来获取画面进行组合储存，复杂镜头特效用户可以设置多个相机视角切换，切换到哪个相机获取那个相机的画面进行连续储存。

操作方法：

步骤一，在场景中选择摄像机，为摄像机绘制运动路径。

步骤二，把设定好运动路径的摄像机轨道拖拽至时间线编辑工具。

步骤三，预览或导出动画视频，在预览或导出动画视频时摄像机为隐藏属性。

用户可以自己设置摄像机数量，拍摄角度，并可以自由切换任意摄像机达到视角转换的效果。

登录模块、界面模块、搜索模块、混合时间剪辑模块。

12.登录模块

所述登录模块用于输入账号、密码。

13.界面模块

所述界面模块用于显示登录界面、场景创建界面及搜索界面、显示选中的模型，并能够调整模型的参数，所述参数包括位置、大小、角度。应当理解，界面内设置有用于调用软件系统内功能模块的相关功能按键，如保存按钮、模型搜索按钮、上传按钮等，实现个人制作视频的缓存、个人场景的上传。

14.搜索模块

所述搜索模块用于根据关键词搜索或者列表搜索实现各个模型，搜索方式包括列表搜索和/或关键词搜索。关键词搜索是输入模型对应关键词，搜索对应的模型，用鼠标选中搜索结果。列表搜索是通过将各个模型名称以列表的方式进行展示，由鼠标点击进行选中。搜索框显示在软件系统的UI界面上。

15.混合时间剪辑模块

如图3所示，混合时间线编辑模块用于人物、物体、字幕、音轨及相机运动的混合时间线操作和展现。利用该模块直观调整或编辑时间线中的单组或多组人物、物体、音轨、字幕、摄像机运动的各轨道动画序列，方便完成整组动画输出与展示。

本模块提供了统一的时间线编辑，让多组人物动画、多组物体动画在同一个时间座标轴下有序运动，完成动画事件描述；时间线工具同时提供字幕、音轨以及自有的摄像机轨道编辑，真正实现混合编辑，统一输出。

操作方法为：

从编辑轨道中选取一个序列的人物或物体动画，选择或拖动至开始播放的时间。

单组动画播放时间可单独进行微调整，单组预览。

字幕编辑：输入字幕内容，给字幕选择播放时长和开始播放时间，支持拖拽调整方式。

音轨编辑：选择或导入音轨内容，给音轨内容选择开始播放时间，支持拖拽调整方式。

摄像机编辑：选择一个摄像机轨道，给摄像机轨道选择开始播放时间，支持拖拽调整方式。

下面结合图1，以场景制作流程为例，对本系统的工作方法进行举例说明。

步骤一：用户进入登录界面，输入账号及用户名。

步骤二：公司后台服务器根据验证账号密码，如果验证不通过就向用户发送匹配错误的通知，并不再进行后续步骤，否则则允许登录；

步骤三：场景搭建。用户进入场景编辑界面，点击模型搜索按钮，通过列表搜索或者关键词搜索选中预设的场景模型，直接导入，并可调整模型的参数(如大小，角度)等。如果需要进行场景拼接，则按此步骤对各个模型进行导入、调整。

本步骤可以进行多场景的制作，以实现多场景、多角度、多摄像机的动画制作。

步骤四：场景布置。用户根据需要选择人物角色模型、物体模型对场景进行布置。并可根据需要进行模型的增、删、改。

步骤五：进行人物和物品的动作设计。对人物模型进行动作选择及路径绘制，对物体动画进行路径绘制和运动方式选择。

步骤六：编辑相机进行运动轨迹绘制。

相机运动轨迹将决定所展现的动画视角。编辑好相机运动轨迹后将会展现在选定轨迹及角度的情况下的场景、人物及物品。

步骤七：通过混合时间线编辑模块对动画中人物、物体、字幕、音轨及相机运动进行整体编辑。

步骤八：对动画视频进行录制、保存。

步骤八后优选将动画发布到常用的窗口媒体或社交平台。

Claims (10)

1.一种3D动画制作系统，其特征在于，包括存储模块、场景模型库、物体模型库、搜索匹配模块、模型拼接模块、人物角色模型库、人物角色动作库、界面模块；

所述存储模块内存储有用户信息和/或用户正在编辑的动画事件项目；

所述场景模型库设置有若干生活场景3D模型，用于模拟或者虚拟生活场景；

所述物体模型库设置有若干常见物品模型；

所述搜索匹配模块用于在用户选中对应模型后匹配到对应模型，使其能够调用模型；

所述模型拼接模块用于自定义场景搭建，实现场景模型和/或物体模型和在界面上的拼接，并通过界面模块进行展示搭建的场景；

所述人物角色模型库设置有若干不同年龄、不同类型的人物模型；

所述人物角色动作库设置有人物不同动作的模型，用于在选定人物角色模型后为该人物角色模型设定相应的动作；

所述界面模块用于显示场景搭建界面、显示选中的模型、显示相关功能按键，并能够直观的调整模型的参数。

2.如权利要求1所述的3D动画制作系统，其特征在于，所述软件系统设置有登录模块、搜索模块、验证模块；

所述登录模块用于用户在系统启动时输入账号、密码；

所述验证模块用于将用户登录时输入的账号、密码信息传输到后台服务器，由后台服务器对账号、密码进行匹配验证；

所述搜索模块用于通过关键词搜索和/或列表选择模型。

3.如权利要求1或2所述的3D动画制作系统，其特征在于，所述模型的参数包括位置、大小、角度。

4.如权利要求3所述的3D动画制作系统，其特征在于，软件系统还设置有人物行走路径编辑模块，用于为动画场景中为人物角色设定行走路径，使得所选定人物模型沿着所设定路径运动。

5.如权利要求2或3或4所述的3D动画制作系统，其特征在于，软件系统设置有物体运动轨迹编辑模块，用于为动画场景中的物体进行运动轨迹设定或编辑。

6.如权利要求5所述的3D动画制作系统，其特征在于，软件系统设置有摄像机编辑模块，用于在设定好的动画场景中进行多角度、多方位的动画展示。

7.如权利要求6所述的3D动画制作系统，其特征在于，软件系统设置有混合时间线编辑模块，用于支持人物、物体、字幕、音轨及摄像机运动的混合时间线操作和展现，直观调整或编辑时间线中的单组或多组人物、物体、音轨、字幕、摄像机运动的各轨道动画序列，以完成整组动画输出与展示。

8.如权利要求1所述的3D动画制作系统，其特征在于，采用基于隐马科夫链模型的笔画与模型匹配算法来建立人体轮廓与人体模型的对应关系算法，进而实现人物角色适用人物动作库的动作。

9.如权利要求1所述的3D动画制作系统，其特征在于，人物行走路径编辑定义方法为：确定若干路径点及其在场景中的位置座标，将各个路径点连接起来形成人物行走路径。

10.一种场景制作方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求6-9任一项所述的3D动画制作系统，包括如下步骤：

步骤一：用户进入登录界面，输入账号及用户名；

步骤二：后台服务器验证登录信息，如果验证不通过就向用户发送匹配错误的通知，并不再进行后续步骤，否则则允许登录；

步骤三：场景搭建：如不需要进行场景拼接，则用户进入场景编辑界面，通过列表搜索或者关键词搜索选中预设的场景模型，直接导入；如果需要进行场景拼接，则按此步骤对各个模型进行导入、调整；

步骤四：场景布置：用户根据需要选择人物角色模型和/或物体模型对场景进行布置；

步骤五：进行人物和/或物品的动作设计；对人物模型进行动作选择及路径绘制，对物体动画进行路径绘制和运动方式选择；

步骤六：编辑相机进行运动轨迹绘制；

步骤七：通过混合时间线编辑模块对动画中人物、物体、字幕、音轨及相机运动进行整体编辑；

步骤八：对动画视频进行录制、保存。