CN110473276B - 一种高效率三维动漫生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种高效率三维动漫生产方法，包括如下步骤：步骤100、原画设计；步骤200、三维动漫的素材制作；步骤300、基于制作的素材进行Layout镜头预演捕捉角色特征，完成三维动画的制作；步骤400、三维动画的合成和校色，再进行剪辑和混音，并输出成片。本发明基于角色智能生成引擎，同拓扑UV技术，材质贴图技术，一键绑定系统，一键表情系统，动态镜头快照系统，口型智能生成系统，动作捕捉，表情动作捕捉，动力学模拟系统，GPU物理光照等尖端技术，使得三维动画的技术瓶颈大幅降低，大大提高了三维动画的生产效率，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及三维动漫制作技术领域，具体涉及一种高效率三维动漫生产方法。
背景技术
随着计算机技术的迅猛发展，以及人们对生活品质的更高追求，更多的三维数字产品走入了人们日常生活。在娱乐产业，高科技的三维动画影视及电影特技制作越来越得到人们的喜爱和市场的追捧，每年全球在三维动画产业的投入达到数百亿美元。同时，在虚拟现实、增强现实、裸眼三维等技术应用中，人们对三维数字内容的要求越来越多。可是，三维数字内容制作必须由专业人员通过专业设备、专业软件来手工制作，费时、费力、成本高。在影视拍摄制作中，三维数字内容计算机三维制作所占的比例越来越大。现在动画影视大都是利用计算机动画软件，直接在计算机上手工制作出来的。对于一部长达1小时的动画片，则需要手工绘制近十万张图片，需要大量的人力，时间以及资金的投入，而且由于动作是手工绘制的，在视觉上依然给人以“动画”的感觉，缺乏人物动作的真实和自然性。
2009年奥斯卡获奖影片《阿凡达》的成功上映在电影制片史上具有划时代的意义，在《阿凡达》电影中大量使用先进的三维动作捕捉技术，通过将真人表演的动作和表情准确地匹配到动画角色中，开创了动画电影制作一个新的里程，从根本上改变了现有的影视动画制作乃至特技制作方法,大大增加电影中人物动作的真实性，增加了视觉的观赏性，给世界观众带来了一个全新的感觉和享受。也取得了巨大的商业成功，成为世界电影史上第一个票房价值超出20亿美元电影巨作。目前在国外电影大片制作中，基于动作捕捉的三维数字内容制作已被广泛使用。
另一方面，现有的三维动漫制作主要通过造型技术来建立人物角色的模型，就是以曲线、曲面等模型为基元，通过人工操作和组合，绘制出人物的模型。它涉及到大量枯燥复杂的人工操作，成本高，制作时间长，难以模拟人物的细节以及一些复杂的光照效果，并且模型的真实感较差，与真实人物相去甚远，普通人一眼就能分辨出二者的差异。
综上所述，传统的三维动漫制作方法在面向个人用户时制作成本高昂，制作时间长，真实感差，难以进入个人消费领域。对于国内三维动画制作行业而言，角色模型生产需要预留大量时间。因此，急需一种低成本、高效率、自动化的三维动漫制作方法。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种高效率三维动漫生产方法，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种高效率三维动漫生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、原画设计；
步骤200、三维动漫的素材制作；
步骤300、基于制作的素材进行Layout镜头预演捕捉角色特征，完成三维动画的制作；
步骤400、三维动画的合成和校色，再进行剪辑和混音，并输出成片。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤200的素材制作方法包括如下步骤：
步骤201、对设计好的原画进行三维建模并创建角色模型；
步骤202、在三维软件中将三维材质数据、贴图数据以及角色模型数据序列化，并以文本类型文件输出到maya软件中；
步骤203、基于同拓扑UV技术在maya软件中对三维动画模型进行材质贴图；步骤204、分析判断出人体的关节和面部结构，并添加骨骼和控制器，自动完成人体身体和面部的绑定。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤300具体包括如下步骤：
步骤301、将绑定的角色、道具、场景文件导入到三维场景，在制作过程中通过使用开发的大量插件，快速制作三维分镜；
步骤302、依托动作捕捉技术，在表情捕捉技术的辅助下完成三维动画的制作；
步骤303、对完成的三维动画增添三维特效；
步骤304、基于GPU物理光照技术结合实时渲染引擎对三维动画进行真实三维渲染，输出序列文件。
步骤305、在后期软件中使用制作好的模板为渲染序列指认配音、配乐、片头片尾和字幕，完成成片制作。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤301还包括如下步骤：
步骤3011、制作人员导入需要的三维资产，通过使用智能选择摄像机软件按照剧本制作摄像机动画
步骤2012、制作人员在提交时会使用三维分镜提交软件进行提交，保证三维文件在制作流程中传递时数据的简洁性。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤303三维特效是利用粒子动力学、流体动力学、真实毛发、布料解算完成真实特效效果。
作为本发明一种优选的方案，所述三维动画模型符合同拓扑模型标准，具有一致的模型点信息，相同的贴图UV信息。
作为本发明一种优选的方案，所述模型点信息包括数量和序号，所述贴图UV信息包括切割边界和数量。
作为本发明一种优选的方案，还包括：基于物理的渲染技术和基于物理的材质着色器对三维动画模型的材质贴图进行物理渲染。
作为本发明一种优选的方案，在三维材质数据、贴图数据以及角色模型数据序列化之前，还包括贴图数据预处理匹配步骤：
步骤2021、预处理贴图数据，根据同类型动漫的需求，裁剪获取基础贴图元素和常规贴图元素；
步骤2022、依据所有预处理后的贴图元素在三维软件中创建多重组合形态的贴图立体载体，以贴图立体载体的几何中心为球心建立球坐标系，并以贴图元素的集合中心为元素点生成球坐标，并以该球坐标为索引生成贴图元素标签，将对应贴图元素的参数信息存储在贴图元素标签中，并生成包含索引以及对应贴图元素参数信息的列表文件；
步骤2023、启动maya引擎，将三维材质数据、贴图立体载体、贴图元素标签导入到maya的工程文件中，并在maya引擎中进行对角色模型UV展开，根据需求通过列表文件以及索引在贴图立体载体上提取对应的贴图元素完成材质贴图。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明基于角色智能生成引擎，同拓扑UV技术，材质贴图技术，一键绑定系统，一键表情系统，动态镜头快照系统，口型智能生成系统，动作捕捉，表情动作捕捉，动力学模拟系统，GPU物理光照等尖端技术，使得三维动画的技术瓶颈大幅降低，大大提高了三维动画的生产效率，降低了制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施方式的方法流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种高效率三维动漫生产方法，包括如下步骤：
步骤100、原画设计；
步骤200、三维动漫的素材制作；
步骤300、基于制作的素材进行Layout镜头预演捕捉角色特征，完成三维动画的制作；
步骤400、三维动画的合成和校色，再进行剪辑和混音，并输出成片。
所述步骤200的素材制作方法包括如下步骤：
步骤201、对设计好的原画进行三维建模并创建角色模型；
步骤202、在三维软件中将三维材质数据、贴图数据以及角色模型数据序列化，并以文本类型文件输出到maya软件中
步骤203、基于同拓扑UV技术在maya软件中对三维动画模型进行材质贴图；
步骤204、分析判断出人体的关节和面部结构，并添加骨骼和控制器，自动完成人体身体和面部的绑定。
三维动画模型主要依托于角色智能生成引擎实现，主要是在保证高质量的前提下，流程化、定制化的输出角色，旨在通过使用AI和大数据采样得到的数据，按照用户自定义的人种、年龄和性别等设定进行一键化式制作。实现以保证高质量的前提下，流程化、定制化的输出角色。
引擎制作完成后，制作人员通过简单的人种，年龄和性别的设定就能输出具有定制化数据对应的人体。
优选地，所述步骤300具体包括如下步骤：
步骤301、将绑定的角色、道具、场景文件导入到三维场景，在制作过程中通过使用开发的大量插件，达到快速制作三维分镜的任务；
具体包括：
步骤3011、制作人员导入需要的三维资产，通过使用智能选择摄像机软件按照剧本制作摄像机动画。
步骤2012、制作人员在提交时会使用三维分镜提交软件进行提交，保证了三维文件在制作流程中传递时数据的简洁性。
步骤302、依托动作捕捉技术，在表情捕捉技术的辅助下完成三维动画的制作。
步骤303、对完成的三维动画增添三维特效；
步骤304、基于GPU物理光照技术结合实时渲染引擎对三维动画进行真实三维渲染，输出序列文件；
步骤305、在后期软件中使用制作好的模板为渲染序列指认配音、配乐、片头片尾、字幕等，完成成片制作。
角色绑定主要依托于一键蒙皮绑定模块实现，绑定模块紧挨着模型模块儿，在三维动画制作的流程中占有承前启后的作用。绑定模块儿主要是为骨骼架设骨骼，添加蒙皮、融合变形等变形器，然后添加正、反相动力学，最后装配控制器来达到控制模型运动的目的。
GPU渲染技术在人物真实皮肤还原程度上，SSS皮肤质感更加真实，细腻，通透；在金属、玻璃、皮革、毛发、植被、流体特效等不同物质上体现的更加真实自然。同时，GPU渲染技术在物质的高光、折射、反射、阴影、灯光雾等效果上体现的也是淋漓尽致，在环境效果上，真实物理光照技术可以使环境渲染更加绚丽、真实、大气、更具备唯美的艺术性。
所述步骤303三维特效是利用粒子动力学、流体动力学、真实毛发、布料解算完成真实特效效果。
所述三维动画模型符合同拓扑模型标准，具有一致的模型点信息，相同的贴图UV信息。
所述模型点信息包括数量和序号，所述贴图UV信息包括切割边界和数量。
本实施方式中，对于三维动漫的制作还包括：基于物理的渲染技术和基于物理的材质着色器对三维动画模型的材质贴图进行物理渲染的步骤。
在三维材质数据、贴图数据以及角色模型数据序列化之前，还包括贴图数据预处理匹配步骤：
步骤2021、预处理贴图数据，根据同类型动漫的需求，裁剪获取基础贴图元素和常规贴图元素；
步骤2022、依据所有预处理后的贴图元素在三维软件中创建多重组合形态的贴图立体载体，以贴图立体载体的几何中心为球心建立球坐标系，并以贴图元素的集合中心为元素点生成球坐标，并以该球坐标为索引生成贴图元素标签，将对应贴图元素的参数信息存储在贴图元素标签中，并生成包含索引以及对应贴图元素参数信息的列表文件；
步骤2023、启动maya引擎，将三维材质数据、贴图立体载体、贴图元素标签导入到maya的工程文件中，并在maya引擎中进行对角色模型UV展开，根据需求通过列表文件以及索引在贴图立体载体上提取对应的贴图元素完成材质贴图。
通过贴图数据预处理匹配步骤将基础贴图元素和常规贴图元素存储于贴图立体载体上，并且每次使用系统三维制作动漫后，可以继续在立体载体上存储所使用的贴图模型，形成一个强大的数据库。由于索引是采用立体载体的立体坐标系为依据的，因此，在提取数据的时候，只需要立体坐标的三个数值即可快速的提取到需要的数据。从而进一步提高三维材质/贴图数据到maya软件中制作材质和贴图的效率，从而缩短制作周期，降低成本。
三维软件导出数据至maya软件中具体为：
使用三维软件提供的二次开发接口，获取场景所有的材质对象；
根据材质对象获取对象的属性和对应的属性值，如果属性值的类型属于对象，那么用同样的方法继续获取属性和属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；如果属性值的类型是数组，那么遍历数组，根据数组里的值，再次获取属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；
根据上一步骤，得到材质节点的父子关系和父子节点的属性值，把这些属性值序列化到文本类型文件的数据结构里，就输出了所有三维材质数据和贴图数据。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种高效率三维动漫生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、原画设计；
步骤200、三维动漫的素材制作；
所述素材制作的方法包括：
对设计好的原画进行三维建模并创建角色模型；
预处理贴图数据，根据同类型动漫的需求，裁剪获取基础贴图元素和常规贴图元素；
依据所有预处理后的贴图元素在三维软件中创建多重组合形态的贴图立体载体，以贴图立体载体的几何中心为球心建立球坐标系，并以贴图元素的几何中心为元素点生成球坐标，并以该球坐标为索引生成贴图元素标签，将对应贴图元素的参数信息存储在贴图元素标签中，并生成包含索引以及对应贴图元素参数信息的列表文件；
启动maya引擎，将三维材质数据、贴图立体载体、贴图元素标签导入到maya的工程文件中，并在maya引擎中进行对角色模型UV展开，根据需求通过列表文件以及索引在贴图立体载体上提取对应的贴图元素完成材质贴图；
在三维软件中将三维材质数据、贴图数据以及角色模型数据序列化，并以文本类型文件输出到maya软件中；
基于同拓扑UV技术在maya软件中对三维动画模型进行材质贴图，所述三维动画模型符合同拓扑模型标准，具有一致的模型点信息，相同的贴图UV信息；
分析判断出人体的关节和面部结构，并添加骨骼和控制器，自动完成人体身体和面部的绑定；
步骤300、基于制作的素材进行Layout镜头预演捕捉角色特征，完成三维动画的制作；
步骤400、三维动画的合成和校色，再进行剪辑和混音，并输出成片；
其中，三维软件导出数据至maya软件中具体为：
使用三维软件提供的二次开发接口，获取场景所有的材质对象；
根据材质对象获取对象的属性和对应的属性值，如果属性值的类型属于对象，那么用同样的方法继续获取属性和属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；如果属性值的类型是数组，那么遍历数组，根据数组里的值，再次获取属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；
根据上一步骤，得到材质节点的父子关系和父子节点的属性值，把这些属性值序列化到文本类型文件的数据结构里，就输出了所有三维材质数据和贴图数据。
2.如权利要求1所述的一种高效率三维动漫生产方法，其特征在于，所述步骤300具体包括如下步骤：
步骤301、将绑定的角色、道具、场景文件导入到三维场景，在制作过程中通过使用开发的大量插件，快速制作三维分镜；
步骤302、依托动作捕捉技术，在表情捕捉技术的辅助下完成三维动画的制作；
步骤303、对完成的三维动画增添三维特效；
步骤304、基于GPU物理光照技术结合实时渲染引擎对三维动画进行真实三维渲染，输出序列文件；
步骤305、在后期软件中使用制作好的模板为渲染序列指认配音、配乐、片头片尾和字幕，完成成片制作。
3.如权利要求2所述的一种高效率三维动漫生产方法，其特征在于，所述步骤301还包括如下步骤：
步骤3011、制作人员导入需要的三维资产，通过使用智能选择摄像机软件按照剧本制作摄像机动画；
步骤3012、制作人员在提交时会使用三维分镜提交软件进行提交，保证三维文件在制作流程中传递时数据的简洁性。
4.如权利要求3所述的一种高效率三维动漫生产方法，其特征是在于，所述步骤303三维特效是利用粒子动力学、流体动力学、真实毛发、布料解算完成真实特效效果。
5.如权利要求1所述的一种高效率三维动漫生产方法，其特征是在于，所述模型点信息包括数量和序号，所述贴图UV信息包括切割边界和数量。
6.如权利要求1所述的一种高效率三维动漫生产方法，其特征是在于，还包括：基于物理的渲染技术和基于物理的材质着色器对三维动画模型的材质贴图进行物理渲染。
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