CN112258621A - 一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机图形/图像处理技术领域，公开一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法，包括如下步骤，获取导出观测模型表面体信息，导出通用格式资产；创建观测模型；渲染着色包括模型着色、质感着色、阴影着色、材质着色、光线信息着色，光线信息着色后3D模型再进行后期着色；输出成片图像，输出保留alpha通道的图片，并生成高动态图像；其中后期着色，用于提前预览后期合成后的最终效果。能够已所见即所得方式，快速，高效，无延迟，精准的渲染二次元动画最终帧画面，节省视觉效果试错时间。

Description

一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法

技术领域

本发明属于计算机图形/图像处理技术领域,涉及用于实时观测三维渲染二维动画的方法。

背景技术

现代图形学架构有以下几种，DirectX,OpenGL,OpenGL SE,Metal等，他们实现的原理基本相同，但是定义和架构各有不同，所以在不同设备的GPU上进行移植通用性很高。不过大部分基于此原理的预软件工具都是嵌套在大型的三维制作软件内部的工具，安装复杂，使用和学习成本高，功能冗余并没有针对三维渲染二维效果进行定向优化。

为了脱离不同平台各个三维软件的格式限制，可以用最直观简洁的方式实时预览模型三维渲染二维效果，及预览二维材质贴图三维渲染二维效果，需要设计实时观测三维渲染二维动画的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种便捷高效的跨平台，模型贴图的实时观测三维渲染二维动画的方法。能够已所见即所得方式，快速，高效，无延迟，精准的渲染二次元动画最终帧画面，节省视觉效果试错时间。具有跨系统平台移植能力，可以用于二次元动画前期动态分镜制作，也可以融入传统流程应用与二次元动画成品的渲染，校色，合成，效果的制作工程中，也可以广泛应用在二次元动画行业的生产流程中。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，包括如下步骤，获取导出模型表面体信息，导出通用格式资产；

构建观测模型；

渲染着色包括模型着色、质感着色、阴影着色、材质着色、光线信息着色，光线信息着色后3D模型再进行后期着色；

输出成片图像，输出保留alpha通道的图片，并生成高动态图像；

其中后期着色，用于提前观测后期合成后的最终效果。

优选地，所述通用格式资产是指外部资源软件中导出FBX模型或OBJ模型通用格式资产。

优选地，分析所述构建观测模型表面体，即导出模型，根据导出的FBX和OBJ文件信息，3T制作系统API接口层读取物体的观测模型表面mash信息创建观测模型。

优选地，构建观测模型表面体之后进行渲染着色，所述渲染着色，设置风格定义基础；风格定义基础包括构图、材质、灯光、特效、色指、校色、后期、标注；3T制作系统应用层模型进行视频预览输出、视频渲染输出，或3T制作系统应用层进行模型序列帧输出、图片分层输出。

优选地，所述质感着色包含有材质表面着色、贴图着色、模型勾线、灯光照明或AO阴影着色，设定创建模型材质初始状态，材质表面赋值，默认赋予灰色NPR材质；模型表面体材质接受光照信息产生阴影，以实现手绘赛璐璐单色平涂。

优选地，所述材质表面着色后贴图着色，控制沙滩贴图，以产生必要的结构性固态灯光和阴影；并计算出偏转法线贴图着色的强度，通过调节滑竿控制显示材质贴图叠加程度。此功能可以直观地看到最接近于的三渲二贴图材质最终成品的效果。

优选地，贴图着色后模型勾线，通过调试线控开关，识别模型mash表面法线偏转特征，分别进行轮廓勾线和结构勾线的粗细款式调节，包括线段的压感笔触，判断线段的闭合情况，最终完成模型勾线。

优选地，模型勾线后接受灯光贴图光子照射信息，通过调节滑竿分出模型表面亮暗区域和投影，及模型阴影分布的大小。

优选地，灯光照明后AO阴影着色，通过调节滑竿环境光遮蔽效果，用于检测模型柔性阴影层次的分布；打开颜色浸染着色，利用次表面漫反射透射信息作为着色权重划分，模拟手绘笔触和颜料产生的颜色浸染晕化效果；次表面漫反射中模拟版透明物体的穿透性光能传递效果。

优选地，所述光线信息着色，添加光能发射器进行动态调节，mash通过接受表面光子照射信息，产生动态灯光和阴影，通过交互操作完成主光的角度调整和完成背光轮廓光调整，直至完成灯光效果。

与现有技术相比较，本发明具有如下的有益效果：

本发明主要目标是更高效的审核三渲二资产。保留了在三渲二动画流程资产制作部分最重要的审核节点，即轮廓线，结构线，模型表面，贴图效果，阴影效果，后期效果。并开发独立易用的模块，而不像大型三维软件采取的是功能高度集中的整体设计，三渲二效果审核不能模块化，制作学习成本高，特别是大范围团队合作的时候。硬件要求很低，不必安装，不必有工作站级别的电脑也可以在集成显卡GPU上运行，大大减轻了工作的硬件负担，对美术审核很友好。可以方便的集成在大型项目管理软件中，作为独立审核的模块。

附图说明

图1为本发明用于实时观测三维渲染二维动画的方法的流程示意图。

图2为本发明用于实时观测三维渲染二维动画的方法的结构框示意图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

三维转二维技术即3D转2D技术，是利用3D技术制作动画，通过渲染实现传统二维手绘效果。三转二技术根据传统二维人物设定做出3D模型和材质，进行渲染后完美还原二维人设造型，且精度极高，无论是动画番剧还是荧幕上的动画电影都能完美适配。所有模块都可以所见即所得的看到最终画面结果，通过不同模块的流程化运作，很容易得到影片当前进度画面与期待的完成画面的差距，方便及时深化工作及明确改进方案。3T是(Three)3DTransformation Technology简称，3T也称呼Three To Two。本发明渲染方法322Engine叫做实时引擎软件，322Engine是3T制作系统的一个软件模块。

参照图1、图2所示，一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法，包括如下步骤，获取导出模型表面体信息，导出通用格式资产；

其中，该通用格式资产是指外部资源软件中导出FBX模型或OBJ模型通用格式资产。该资产是目前针对固定的模型贴图绑定素材包的合成，如场景角色道具都可以叫做资产。外部资源软件为在平面里显示三维图形的3D软件，如Maya或者3DMax或者Bland等。

或所述通用格式资产是指外部资源软件2D序列帧或2D静态帧中导出FBX模型或OBJ模型通用格式资产；2D序列帧或2D静态帧是序列图像和单张图像。

或所述通用格式资产是指外部资源软件音乐音效软件中导出FBX模型或OBJ模型通用格式资产。FL Studio或者Pro Tools等音频制作软件。

构建观测模型，分析所述构建观测模型表面体，即导出模型，根据导出的FBX和OBJ文件信息，3T制作系统API接口层读取物体的观测模型表面mash信息创建观测模型。Mash为多边形，是指有具体模型表面信息的物体，包含点、线、面表面主色等基础属性。

构建观测模型表面体之后进行渲染着色，所述渲染着色，设置风格定义基础；风格定义基础包括构图、材质、灯光、特效、色指、校色、后期、标注；3T制作系统应用层模型进行视频预览输出、视频渲染输出，或3T制作系统应用层进行模型序列帧输出、图片分层输出。

渲染着色包括模型着色、质感着色、阴影着色、材质着色、光线信息着色，光线信息着色后3D模型再进行后期着色；其中后期着色，用于提前观测后期合成后的最终效果。提供次表面漫反射和辉光效果。

上述质感着色包含有材质表面着色、贴图着色、模型勾线、灯光照明或AO阴影着色，设定创建模型材质初始状态，自动执行材质表面赋值，默认赋予灰色NPR材质；模型表面体材质接受光照信息产生阴影，以实现手绘赛璐璐单色平涂。

材质表面着色后贴图着色，控制沙滩贴图，以产生必要的结构性固态灯光和阴影；并计算出偏转法线贴图着色的强度，通过调节滑竿控制显示材质贴图叠加程度，叠加程度实施的对象是贴图着色。此功能可以直观地看到最接近于的三渲二贴图材质最终成品的效果。

贴图着色后模型勾线，通过调试线控开关，识别模型mash表面法线偏转特征，分别进行轮廓勾线和结构勾线的粗细款式调节，包括线段的压感笔触，判断线段的闭合情况，最终完成模型勾线。查看模型结构及硬边处理是否合理。

模型勾线后接受灯光贴图光子照射信息，通过调节滑竿分出模型表面亮暗区域和投影，及模型阴影分布的大小。此功能可以用于观察模型表面结构阴影是否合理。

灯光照明后AO阴影着色，通过调节滑竿环境光遮蔽效果，用于检测模型柔性阴影层次的分布；颜色浸染着色，打开颜色浸染着色，利用次表面漫反射透射信息作为着色权重划分，模拟手绘笔触和颜料产生的颜色浸染晕化效果；次表面漫反射中模拟版透明物体的穿透性光能传递效果。AO是Ambient Occlusion简称，中文名称为环境光遮蔽，采用滑竿调节方式效果强弱。此功能可以检测模型柔性阴影的分布情况，进一步明确模型结构，并辅助实现软阴影三渲二效果。

上述光线信息着色，添加光能发射器进行动态调节，mash通过接受表面光子照射信息，产生动态灯光和阴影，通过交互操作完成主光的角度调整和完成背光轮廓光调整，直至完成灯光效果。可以通过再按住Ctrl+鼠标左键移动完成主光的角度调整。Shitf+鼠标左键移动完成背光轮廓光调整。

该输出成片图像，输出保留alpha通道的图片，并生成DPX格式高动态图像。图片为二维的二次元png图片。

该方法运行的计算机硬件设备如下：

该方法保留了在三渲二动画流程资产制作部分最重要的审核节点，即轮廓线，结构线，模型表面，贴图效果，阴影效果，后期效果。并开发独立易用的模块。软件系统要求很低，不必有工作站级别的电脑也可以在集成显卡GPU上运行，大大减轻了工作的硬件负担，对美术审核很友好。可以方便的集成在大型项目管理软件中，作为独立审核的模块。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，包括如下步骤，获取导出模型表面体信息，导出通用格式资产；

构建观测模型；

渲染着色包括模型着色、质感着色、阴影着色、材质着色、光线信息着色，所述光线信息着色后3D模型再进行后期着色；

输出成片图像，输出保留alpha通道的图片，并生成高动态图像；

其中后期着色，用于提前观测后期合成后的最终效果。

2.根据权利要求1所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述该通用格式资产是指外部资源软件中导出FBX模型或OBJ模型的通用格式资产。

3.根据权利要求1所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，分析所述构建观测模型表面体，即导出模型，根据导出的FBX和OBJ文件信息，3T制作系统API接口层读取物体的观测模型表面mash信息创建观测模型。

4.根据权利要求1所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，构建观测模型表面体之后进行渲染着色，所述渲染着色，设置风格定义基础；风格定义基础包括构图、材质、灯光、特效、色指、校色、后期、标注；3T制作系统应用层模型进行视频预览输出、视频渲染输出，或3T制作系统应用层进行模型序列帧输出、图片分层输出。

5.根据权利要求1所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述质感着色包含有材质表面着色、贴图着色、模型勾线、灯光照明或AO阴影着色，设定创建模型材质初始状态，材质表面赋值，模型表面体材质接受光照信息产生阴影，以实现手绘赛璐璐单色平涂。

6.根据权利要求5所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述材质表面着色后所述贴图着色，控制沙滩贴图，以产生结构性固态灯光和阴影；并计算出偏转法线贴图着色的强度，通过调节滑竿控制显示材质贴图叠加程度。

7.根据权利要求6所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述贴图着色后模型勾线，通过调试线控开关，识别模型mash表面法线偏转特征，分别进行轮廓勾线和结构勾线的粗细款式调节，包括线段的压感笔触，判断线段的闭合情况，最终完成模型勾线。

8.根据权利要求7所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述模型勾线后接受灯光贴图光子照射信息，通过调节滑竿分出模型表面亮暗区域和投影，及模型阴影分布的大小。

9.根据权利要求8所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，灯光照明后所述AO阴影着色，通过调节滑竿环境光遮蔽效果，用于检测模型柔性阴影层次的分布；打开颜色浸染着色，利用次表面漫反射透射信息作为着色权重划分，模拟手绘笔触和颜料产生的颜色浸染晕化效果，次表面漫反射中模拟版透明物体的穿透性光能传递效果。

10.根据权利要求1所述的用于实时观测三维渲染二维动画的方法，其特征在于，所述光线信息着色，添加光能发射器进行动态调节，mash通过接受表面光子照射信息，产生动态灯光和阴影，通过交互操作完成主光的角度调整和完成背光轮廓光调整，直至完成灯光效果。

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