[发明专利]一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及二维角色动画技术领域，尤其是涉及一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法。

背景技术

随着数字媒体技术的发展，产生了诸多的数字娱乐应用，如电影、网络、游戏等。角色动画是这些应用中的一个重要内容。因此，为了进一步推动并普及这些应用，需要设计并提供相应的工具，以让一般普通用户能够直观容易地制作角色动画。

二维形状变形是计算机动画领域中的一项重要技术。给定一个二维角色，该技术通过改变角色形状可以为角色创造出丰富的姿势效果，进而制作出相应的角色动画序列。在计算机二维商业动画软件中，常见的形状变形工具有：自由变形方法（Free form deformation）、基于骨架的变形方法、基于几何能量优化的直接操作方法。其中，自由变形方法需要为角色对象配置包围控制网格，然后通过编辑控制网格的顶点来实现角色的变形，这需要用户具备一定的专业动画技术知识，并且需要投入较多的时间和精力，因而不适合普通用户。基于几何能量优化的直接操作方法仅需用户在对象形状上指定并移动若干个约束点，即可为对象实施相应的形状变形。但是，该方法没有考虑角色的自然运动方式，可能产生不符合角色运动规律的变形姿势结果，最后得到的角色身体骨架弯曲。

在实际应用中，例如卡通动画制作，动画师常常通过绘制骨架图来描述角色的运动。因此，骨架为角色变形提供了一种自然的控制方式：用户首先为角色配置骨架，然后通过操作骨架使角色发生变形而产生相应的姿势效果。但是，在传统的骨架变形方法中，为了通过骨架带动角色发生变形，需要把角色几何形状上的顶点绑定到对应的骨架段上；在变形过程中，需要调节每条骨架段相对于所绑定的各个形状顶点的影响权值，以产生自然光滑的变形效果。对于用户而言，上述两个过程均非常复杂且繁琐。此外，传统骨架变形方法完全通过骨架子空间来确定角色的变形位置，而没有考虑角色自身的几何或结构特性，因而无法避免角色变形结果中的局部扭曲。因此，为了使基于骨架的变形方法更加简单、直观、适用，需要为传统骨架变形方法中的上述缺点提供一个完善的解决方案。

中华人民共和国国家知识产权局于2010年09月22日公开了公布号为CN101840584A的专利文献，名称是基于交互显示屏的二维数字角色操作方法，具体为：首先建立二维角色框架骨架,包括计算各条曲线上特征点,将每条曲线上的特征点连接,连接分离曲线间距离最短的特征点;然后通过交互显示屏,用户使用手指或者触控笔在角色形状上指定并移动若干个约束点,以操作角色并使之发生相应变形。此方法过程较为复杂，并且完全通过骨架子空间来确定角色的变形位置，不够简单直观。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的变形处理过程复杂、不能考虑角色自身的几何或结构特性等的技术问题，提供一种简单、直观、考虑角色几何形状特征的二维数字角色骨架操作方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种考虑形状的二维数字角色骨架操作方法，包括以下步骤：

步骤一、建立二维数字角色；

步骤二、绘制二维数字角色的轮廓边界；

步骤三、在轮廓边界内部生成三角形网格；

步骤四、用户在二维数字角色上指定关节节点，根据关节节点创建控制骨架；

步骤五、用户通过移动关节节点的位置使骨架位置发生改变，并使三角形网格随骨架发生形变；

步骤六、三角形网格将变形映射到二维数字角色上，得到二维数字角色的新姿态。

本方法操作的对象为一个二维数字角色，可以来自于位图图片或者二维矢量图。首先，用户输入一个简单多边形来表示该角色的轮廓边界。然后，通过标准的Delaunay三角化（三角剖分）方法，在角色轮廓的内部生成一个三角形网格，该三角形网格即为二维数字角色的几何表示。在操作过程中，可以通过该三角形网格考虑角色的几何形状特性，从而避免角色变形时发生局部扭曲。

与传统的骨架变形方法不同，本方法只需用户为角色创建一个控制骨架，而无需绑定骨架和角色并为之配置相应的绑定权值。