CN1406771A - 一种立体动画的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种柱镜光栅立体动画的制作方法，抽样图(T)与立体成像柱镜光栅(L1)匹配成含有动画帧信息的立体图像，使图像检出柱镜光栅(L2)作缓慢的移动，检出立体帧图像，从而形成立体动画。本发明在广告，美术画等领域有比较可观的应用前景。

Description

一种立体动画的制作方法

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种能直接观看的柱镜光栅立体动画的制作方法。

中国专利CN2373867Y公开了一种演示立体动态图象的装置，它是由运动的水平狭缝光栅和含有动画帧信息的柱镜光栅立体抽样图，再配合自带的背射光源形成立体动态效果的。这种立体动态画明显有一些局限，首先，由于必须利用自带的背射光源来产生动态效果，因此这种动态画基本是应用于室内或夜晚；其次，动画的效果简单，运动的方式有限，应用的范围较窄，动画的画面多为喷泉、波浪、瀑布、云彩等流动感强的场景。

本发明目的就是要克服上述立体动态画的缺点，充分利用柱镜光栅的光学原理制作出形式多样，应用广泛，能直接观看的立体动画。

本发明的立体效果和动画效果都是分别利用柱镜光栅实现的，实际上是柱镜光栅立体画和柱镜光栅动态画的结合体。基本步骤如下：

1.先根据动画效果的要求和柱镜光栅的大小确定动画帧的数量，一般为2至7幅。

2.制作几幅含有动画帧信息的柱镜光栅立体图。可用立体相机连续拍摄，或计算机合成等方法制作。由于制作柱镜光栅立体画的技术已为许多人所熟知，这里就不作重复叙述。

3.根据柱镜光栅的光线折射原理，将这几幅还没有覆盖柱镜光栅成为立体图像之前的原图分别再抽取抽样条，然后按次序合成为一张包含全部动画帧信息的总抽样图(T)。这是很关键的一步，会在附图说明中作详细叙述。

4.将用于形成立体效果的柱镜光栅(L₁)粘合在最后完成的总抽样图(T)上，这时通过这片柱镜光栅(L₁)可看见全部立体效果的动画帧。

5.再将另一片用于形成动画效果的柱镜光栅(L₂)置于形成立体效果的柱镜光栅(L₁)上，这两片柱镜光栅的小柱镜的轴向互相垂直。由分散的抽样条组成的立体动画帧通过图像检出柱镜光栅(L₂)后，反射到观看者的眼睛就形成一幅完整的立体图像。

6.通过驱动装置或其它方法使图像检出柱镜光栅(L₂)与立体成像柱镜光栅(L₁)之间发生缓慢的相对移动，让由抽样条组成的各立体动画帧先后通过图像检出柱镜光栅(L₂)反射到观看者的眼睛，各动画帧先后被人看见，就形成了动画的效果。

本发明实质上就是利用移动的柱镜光栅检出具有立体效果的帧图像，从而形成立体动画的效果。

立体成像柱镜光栅(L₁)与图像检出柱镜光栅(L₂)之间的移动是相对移动，可以是抽样图(T)与柱镜光栅(L₁)的整体固定，只是柱镜光栅(L₂)沿其表面移动；或者柱镜光栅(L₂)固定，只是抽样图(T)与柱镜光栅(L₁)一起移动；还可以是两者以不同的速度在各自所在的平面或曲面移动，速度差同样可以产生相对移动。两者相对移动的方向不能完全跟图像检出柱镜光栅(L₂)的轴向相同，如果相同，出射光线就不会改变，则看不见动画效果。柱镜光栅(L₁)与柱镜光栅(L₂)之间相对移动时两者的透镜轴心方向必须一直保持垂直。

另外还可以将立体成像柱镜光栅(L₁)和图像检出柱镜光栅(L₂)的位置调换，由抽样图(T)先与移动的图像检出柱镜光栅(L₂)匹配，检出非立体帧图像，再跟立体成像柱镜光栅(L₁)匹配成立体图像，也能形成立体动画。

柱镜光栅是由许多结构参数和性能完全相同的小圆柱透镜组成，每两条小圆柱透镜轴心之间的距离即栅距都是一样的，每当柱镜光栅(L₁)与柱镜光栅(L₂)之间正常移动一个栅距的距离时，动画就完成了一个运动变化周期。

本发明充分利用柱镜光栅动画技术的优点，结合柱镜光栅立体画，可以制作出形式多样，应用广泛的立体动画，在广告、工艺美术等领域会有不错的应用前景。

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

图1是总抽样图(T)的制作合成的示意图。

图2是柱镜光栅立体动画两个不同方向上的横切面示意图。

图3是圆柱透镜的光线出射示意图。

图4-1、4-2、4-3、4-4是本发明形成动画的横切面示意图。

图1中A、B、C是利用立体相机摄制或计算机合成的还没粘合柱镜光栅的由许多微小的抽样条排列成的帧图象(此时粘上匹配的柱镜光栅即形成立体图像)。把各帧图象分割成条状，条的大小由所用的图像检出柱镜光栅的规格决定，分割的方向与原各帧图像上抽样条的方向垂直，这样就得到新的抽样条A₁、A₂、A₃、A₄…，B₁、B₂、B₃、B₄…，C₁、C₂、C₃、C₄…。然后把这些抽样条重新排列成A₁、B₁、C₁、A₂、B₂、C₂、A₃、B₃、C₃、A₄、B₄、C₄…，就形成了总抽样图(T)。虽然是把几幅画分割排列在一起，但由于柱镜光栅具有“隔离原理”和“压缩原理”，透过合适的柱镜光栅仍能分别看见完整的图像，而且移动柱镜光栅就能看见不同的帧图像。同一抽样图中，帧图象的数量是由动画的效果和小圆柱透镜的大小决定，为方便起见，图1中只用3幅帧图象作例子，图4也是如此。

图2中，图2-1是垂直于图像检出柱镜光栅(L₂)上小圆柱透镜轴心方向的横切面图。立体成像柱镜光栅(L₁)的透镜轴心与图像检出柱镜光栅(L₂)的透镜轴心互相垂直。图2-2是垂直于立体成像柱镜光栅(L₁)上小圆柱透镜轴心方向上的横切面图。如有需要，也可以将图像检出柱镜光栅(L₂)置于立体成像柱镜光栅(L₁)和抽样图(T)之间，只是在抽样图(T)的制作上需要根据距离的变化作相应的调整。

图3中O是圆柱透镜(Y)的轴心。圆柱透镜(Y)使平面上不同点的像的出射光线方向在一个特定的范围以内，而且出射的光线都必须经过圆柱透镜的轴心(O)。a点的像只能沿aOa′出射，偏离aO方向的反射光线因为柱面的折射而无法出射到柱镜外面被人眼看见。同样，b点的像只能沿bOb′出射，c点的像只能沿cOc′出射，d点的像只能沿dOd′出射。

图4中，图4-1、4-2、4-3、4-4都是垂直于柱镜光栅(L₂)上柱镜轴心的的横切面示意图。O是柱镜的轴心，为方便起见，每条柱镜的轴心都用圆点作出标示。由于观看者的眼睛与图像检出柱镜光栅(L₂)的轴心平行，所以图中只用一只眼睛(E)表示。为方便说明，在图4中抽样图(T)和眼睛(E)的位置视之为固定的。图4-1是图像检出柱镜光栅(L₂)与抽样图(T)初始时的状态，帧图象A的各抽样条A1、A2、A3、A4的反射光线先经过立体成像柱镜光栅(L₁)，形成立体效果，再经过图像检出柱镜光栅(L₂)上各自所对应的柱镜轴心，出射到观看者的眼睛(E)。此时，其它帧图象的抽样条的反射光线因为图像检出柱镜光栅(L₂)柱面的折射而无法被眼睛(E)看见，因此眼睛(E)只能看见立体帧图像A。图4-2、4-3、4-4是图像检出柱镜光栅(L₂)沿柱镜光栅(L₁)的表面以垂直于其本身柱镜轴心的方向移动时的情形。图4-2是图像检出柱镜光栅(L₂)的移动使帧图象B的抽样条B1、B2、B3、B4的反射光线经过各自所对应的轴心出射到眼睛(E)，此时，眼睛(E)看见的只是立体的帧图象B。同样，图4-3中眼睛(E)只能看见立体的帧图象C。图4-4是图像检出柱镜光栅(L₂)的移动距离等于栅距时的情形，这时每条小圆柱透镜都移动到它旁边那条小圆柱透镜移动前的位置。这时帧图象A的各抽样条A1、A2、A3、A4都各自经过另外条柱镜的轴心，出射到观看者的眼睛(E)。眼睛(E)又重新看见帧图象A，表示这个动画已经完成了一个运动变化周期，如果图像检出柱镜光栅(L₂)以合适的速度继续移动下去，那么眼睛(E)就能重复地看见这个动画。

实施案例1：

利用立体相机摄制几幅含有动画帧信息的120mm×80mm立体相，在这几幅图像还没覆盖柱镜光栅形成立体像之前，再分别抽取抽样条(抽样条的大小必须与所用的图像检出柱镜光栅相匹配)，并合并成一张总抽样图。总抽样图正面贴上一片形成立体效果的同等大小的柱镜光栅片，形成立体效果。将这块具有立体效果的含有动画帧信息的抽样图正面朝上固定在一块板上，将图像检出柱镜光栅置于立体成像柱镜光栅的表面，两者轴心互相垂直。使图像检出柱镜光栅沿着立体成像柱镜光栅地表面，按照与立体成像柱镜光栅轴心平行的方向缓慢移动，即可看见立体的动画效果。

柱镜光栅立体动画不但可以实现所有形式的平面动画，还可以实现立体动画所特有的前后远近等纵深运动。因此，本发明有相当可观的应用前景。

Claims (2)

1.一种柱镜光栅立体动画的制作方法，其特征在于，抽样图(T)与立体成像柱镜光栅(L1)匹配成含有动画帧信息的立体图像，使图像检出柱镜光栅(L2)作缓慢的移动，检出立体帧图像，从而形成立体动画。

2.一种柱镜光栅立体动画的制作方法，其特征在于，可以将立体成像柱镜光栅(L1)和图像检出柱镜光栅(L2)的位置调换，由抽样图(T)先与移动的图像检出柱镜光栅(L2)匹配，检出非立体帧图像，再跟立体成像柱镜光栅(L1)匹配成立体图像，也能形成立体动画。

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