专利名称：一种基于虚拟现实的动漫设计引擎的制作方法
技术领域：
本发明属于计算机动漫设计引擎，属于虚拟现实技术特别是利用虚拟现实 技术实现动漫设计领域。
背景技术：
动漫以其独特的视角和趣味性，深受广大观众的喜爱，人们通过不同的卡 通人物和故事，去经历和体验各种不同的人生旅程或奇幻经历。为人们提供了 超出现实生活的广阔的虚拟想像空间，在看过很多动漫作品后，许多动漫迷都 不再仅仅满足于一个观众的身份，而会思考动漫是如何制作的，并且打算制作
一个自己的动漫短片，网上的各种flash制作小组更是如雨后春笋般涌现。
现有的动漫制作基本离不开绘画制作的思路，其沿用的是以人物、场景构 筑画面，以无数画面构成动漫的形式。其相关的软件也是基于二维或三维的绘 画软件，如PHOTOSHOP、 3DMAX等。动漫制作者首先利用上述软件，按照 剧本构建动漫人物及场景素材，之后再利用MAYA、 FALSH等软件制成动漫。 这样的做法重复性大，画面连贯性差。另外，就我国而言，动漫产业存在着"衍 生产品多，国产品牌少；动漫园区多，原创作品少；原创叫好不叫座"三大怪
圈。中国的漫画作者大部分住在家里，仍是手工作坊式的生产方式，全凭个人 对动漫的热爱坚持创作。而在一些动漫大国，动漫出版，特别是商业性的故事 动漫出版，早已进入到"专业的市场评估、大量人员和精力投入、高成本运作、 多行业经营赚取回报、长线投资"这样的出版模式。现阶段而言，我国动漫行业 的发展瓶颈是缺乏原创的动漫设计工具和动漫产品。
发明内容
本发明的目的在于突破现有的动漫制作技术提供一种基于虚拟现实的动漫 设计引擎。
一种基于虚拟现实的动漫设计引擎，其特征在于包括
用户图形界面编辑器，用于动漫作品的创建、编辑、生成，操控引擎各模 块运行，为用户提供可视化的操作界面；
个性化人脸模块，用于制作具有个性化特征的虚拟动漫角色，通过提取真 人照片中的关键人脸特征并融合到卡通形象中，生成具有真人特征的卡通形象，
并保存至动漫素材库或输入到虚拟动漫角色构建模块；
动漫素材库，用于存储动漫制作素材，被个性化人脸模块、虚拟动漫角色 构建模块、虚拟动漫场景构建模块、角色动作支配体系以及虚拟摄像机调用-
虚拟动漫角色构建模块，用于虚拟动漫角色的设计，包括但不限于角色的 眼睛、衣服以及头发特征的设计；
虚拟动漫场景构建模块，用于虚拟动漫场景的设定；
角色动作支配体系，用于编辑和组织连续动作和关键动作，解决分镜头间 的连续问题；
虚拟摄像机，用于拍摄由虚拟动漫角色构建模块、虚拟动漫场景构建模块 以及角色动作支配体系构建的动漫作品，结合电影的拍摄手法，利用电影拍摄 技术来实现动漫制作；
后期制作模块，用于剪辑虚拟摄像机拍摄所得的片源，编辑形成完整的影片。
进一步的，所述动漫素材库包括卡通形象库、服装道具库、场景库、动作 体系库以及摄影手法库。卡通形象库，存有各种动漫角色，包括各类人物，动植物，及其喜怒哀乐 等面部表情。个性化人脸模块通过调用卡通形象库以生成含真人特征的卡通头像。
服装道具库，存有多种动漫服装道具。虚拟动漫角色构建模块通过调用卡 通形象库以及服装道具库，能依照剧情弹性修改角色的服睛、衣服、头发等特 征，可适当夸张角色形象的特征，能程序化地制作有趣的卡通造型。
场景库，存有多种动漫场景，包括一维的或者三维的，还包括光源，天气 等场景。虚拟动漫场景构建模块通过调用场景库，由一个或多个二维或三维的 场景素材组成场景，用户通过虚拟动漫场景构建模块可调整场景内光线的变化、 天气的变化。
动作体系库，存有多种动作，如跳跃、跑步等，以及用户已经安排好的动 漫角色活动动作或交互动作。角色动作支配体系，通过调用动作体系库实现编 辑和组织连续动作和关键动作，从而使制作出的角色之间可以拿着各种道具产 生交互作用，完成动作串联，解决分镜头间的连续问题，能实现角色的挤压伸 展等形变，表现出夸张的喜剧效果来传达角色的动作本质。
拍摄手法库，存有多种虚拟摄像机的拍摄手法，主要包括固定拍摄手法和 运动拍摄手法。虚拟摄像机，通过调用摄影手法库，结合电影的拍摄手法，利 用电影拍摄技术来实现动漫制作，使动漫画面更加流畅。
进一步的，所述个性化人脸模块包括人脸特征识别模块和合成输出模块， 所述人脸特征识别模块用于对真人人脸照片识别出关键人脸特征，合成输出模 块用于将关键人脸特征与卡通形象库的某一卡通形象匹配合成为含真人特征的 卡通头像。
进一步的，所述关键人脸特征包括但不限于人脸的五官特征。本发明能显著地縮短动漫制作周期，节约大量的劳动力和劳动时间，减少 制作成本，保证画面的连贯性，提高动漫的观赏性。该引擎的出现将大大降低 动漫制作的门槛，使得一般计算机使用者能自主创作动漫内容，不仅仅是被动 观看动漫而是作为主体参与动漫创造，成为动漫主动的生产者、使用者、传播 者，能充分调动个人创造激情，制作出具有个性的动漫短片。该引擎加入动漫 中常用、通用的功能部分，用户可以利用现有的动漫素材库，以"自由组合" 的方式简单地完成创作任务。只需使用该引擎的所见即所得用户图形界面编辑 器对动漫素材库中的素材进行简单选择，就能完成动漫制作中的大部分流程。
基于虚拟现实的动漫设计引擎可以实现以下功能
(1) 构建虚拟场景。该引擎可依动漫剧情构建场景，其场景是由多个二维或三 维场景素材所组成。场景素材可通过其他软件或者在该引擎内制作。制作 完毕后再依据要求安放在场景内。此外，在拍摄的过程中用户可以自由地 实现各种天气的变化，如朗朗晴天、漂泊大雨、绵绵阴天、鹅毛大雪等等。 同时用户还可以通过控制场景中的光影效果来设置白天夜晚的不同场景。
(2) 制作具有真人特征的卡通头像。该引擎能识别人物照片中的五官特征并将 其同卡通形象匹配生成具有人脸特征的卡通形象；'
(3) 构建虚拟角色。使用者可通过该引擎根据动漫设计原稿构建角色模型。可
以上下、左右、前后全方位改变视角来进行调整和优化角色模型以达到自 己满意的效果。能设置角色模型的面部表情，如微笑、哭泣、愤怒、尴尬等等。
(4) 构建虚拟摄像机。这是该动漫引擎最主要的特点。该引擎所设置的虚拟摄
像机可以实现或远或近、或前或后、或上或下、或左或右的全方位视角的 拍摄，以及角色的跟踪拍摄。结合电影的拍摄手法，利用电影拍摄技术来实现动漫制作，使动漫画面更加流畅。
(5) 角色动作支配体系编排。使用者能编辑角色模型的组织连续动作和关键动 作，来解决分镜头间的连续问题。
(6) 后期制作能剪辑虚拟拍摄的作品，配音，添加个性化素材。后期制作模块
可在制作的动漫短片中嵌入其他动漫短片或图片，实现画屮画功能，并能 在动漫画面中加入文本对白，丰富剧情。 本发明基于计算机或手机通用操作系统开发，能在各类计算机和手机的硬
件平台下运行；用户能从网络素材库下载更新动漫制作素材，用户设计的本地 动漫素材库能上传到网络素材库上保存，实现资源共享；用户最终生产的动漫 作品能保存在本地计算机硬盘，也可以通过互联网或移动网络发送给观众。
本发明的基于虚拟现实的动漫设计引擎能够为日后构建虚拟现实的动漫交 流平台提供设计基础，具有重要的社会意义和经济意义。就技术而言，基于虚 拟现实的动漫设计引擎也是对动漫制作技术的一大突破，该技术的实现能提高 我国在动漫界的国际地位，从而推动我国动漫产业的发展。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明基于虚拟现实的动漫设计引擎的系统框图2是个性化人脸模块的流程图3是本发明基于虛拟现实的动漫设计引擎的制作流程图。
具体实施例方式
步骤一动漫制作者根据自己的创意可使用个性化的动漫素材或调用动漫 素材库制作动漫作品。通过输入数码相机拍摄的真人正面，侧面照片，用人脸 识别模块提取人脸关键特征，通过人脸合成输出模块得到含真人特征的卡通形象。亦可在动漫素材库中的卡通形象库中选择需要的形象，例如熊猫、老虎、 绵羊等动物卡通头像，再通过虚拟动漫角色模块调整动漫角色全身特征，依照 剧情弹性修改其面部五官、四肢、服饰等，支持适当夸张角色的形象特征，该 引擎能程序化地制作卡通造型。
步骤二构建虛拟动漫场景，按照手稿或剧本的要求添加动漫中所需的场 景或物件。用户亦可以从动漫素材库中提取所需的场景或物件。能按需要实现 场景内光暗的变化、天气的变化，如白天黑夜、朗朗晴天、漂泊大雨、鹅毛大 雪等等。
步骤三角色动作支配体系编排。用户能编辑组织连续动作和关键动作， 来解决分镜头间的连续问题。制作出的角色之间可以拿着各种道具产生交互作 用，完成动作串联。利用该引擎能实现角色挤压伸展等形变，表现出夸张的喜 剧效果来传达角色的动作本质。使用者能从动漫素材库中的角色动作支配体系 中调出想表达的角色动作，比如鼓掌，作揖，跳跃，奔跑等角色动作。
步骤四使用虚拟摄像机拍摄。设置虚拟摄像机的参数调整拍摄效果，如 拍摄距离、方向、角度、焦距和轨迹等。在虚拟拍摄场景中，对虚拟摄像机的 控制有两种方式，'是编写程序来控制摄像机，二是人手通过操作键盘和鼠标 来控制虚拟摄像机。
步骤五后期制作。编辑虚拟摄像机所拍摄的动漫视频和静态照片，并加 入配音，可插入个性化内容如视频或图像文件在短片中，例如用户能把自己的 DV作品或摄影作品合成到动漫作品中，并能在视频中添加文本对话框作为字幕， 编排满意后可演示最终的动漫作品。
步骤六输出保存。可将制作好的动漫作品以多种文件格式输出，包括 bmp，gif， avi， flv等格式。文件可保存到本地计算机硬盘，亦可通过互联网或移动网络发送给观众。
本发明的方法及系统可应用于互联网和移动网络中。
以上所述，仅为木发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，木发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种基于虚拟现实的动漫设计引擎，其特征在于包括用户图形界面编辑器，用于动漫作品的创建、编辑、生成，操控引擎各模块运行，为用户提供可视化的操作界面；个性化人脸模块，用于制作具有个性化特征的虚拟动漫角色，通过提取真人照片中的关键人脸特征并融合到卡通形象中，生成具有真人特征的卡通形象，并保存至动漫素材库或输入到虚拟动漫角色构建模块；动漫素材库，用于存储动漫制作素材，被个性化人脸模块、虚拟动漫角色构建模块、虚拟动漫场景构建模块、角色动作支配体系以及虚拟摄像机调用；虚拟动漫角色构建模块，用于虚拟动漫角色的设计，包括但不限于角色的眼睛、衣服以及头发特征的设计；虚拟动漫场景构建模块，用于虚拟动漫场景的设定；角色动作支配体系，用于编辑和组织连续动作和关键动作，解决分镜头间的连续问题；虚拟摄像机，用于拍摄由虚拟动漫角色构建模块、虚拟动漫场景构建模块以及角色动作支配体系构建的动漫作品，结合电影的拍摄手法，利用电影拍摄技术来实现动漫制作；后期制作模块，用于剪辑虚拟摄像机拍摄所得的片源，编辑形成完整的影片。
2、 根据权利要求l所述的基于虚拟现实的动漫设计引擎，其特征在于所述 动漫素材库包括卡通形象库、服装道具库、场景库、动作体系库以及摄影手法 库。
3、 根据权利要求2所述的基于虚拟现实的动漫设计引擎，其特征在于所述 个性化人脸模块包括人脸特征识别模块和合成输出模块，所述人脸特征识别模块用于对真人人脸照片识别出关键人脸特征，合成输出模块用于将关键人脸特 征与卡通形象库的某一卡通形象匹配合成为含真人特征的卡通头像。
4、根据权利要求3所述的基于虚拟现实的动漫设计引擎，其特征在于所述关键人脸特征包括但不限于人脸的五官特征。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟现实的动漫设计引擎，该引擎包括用户图形界面编辑器，个性化人脸模块，虚拟动漫角色构建模块，虚拟动漫场景构建模块，角色动作支配体系，虚拟摄像机，动漫素材库，后期制作模块等组件。该引擎通过虚拟摄像机拍摄虚拟角色表演过程，并保存为数字格式短片，可将用户个性化的文字，音频和视频嵌入该短片中，最终合成一个完整的动漫作品。本发明可以大大缩短动漫的开发周期，降低制作成本，提高效率，其动漫素材库中的素材可不断添加和反复使用。
文档编号G06T13/00GK101504774SQ200910037620
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者郑力明 申请人:暨南大学