通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，首先分层绘制背景图片，测量每个背景图片在镜头居中、景深居中时在画面中的坐标，随后根据镜头在不同焦距、不同运动状态下，计算得出各层背景图片的缩放比例和拼接坐标，缩放各层背景图片后，逐层将各层背景图片，叠放在相应的坐标上，得到一个二维背景的过渡帧，连续播放过渡帧得到动态的背景动画。本发明专利技术计算得出镜头在不同的推、拉、摇、移等运动状态中的各个时间点下所有各层背景图片的缩放比例和拼接坐标，据此缩放和拼接得到的二维背景的过渡帧，连续播放这些过渡帧时通过二维图片实现了镜头移动时的三维动画的视觉效果。

Method for simulating visual effect of three-dimensional animation by layering background movement of lens

The invention discloses a camera motion background layer processing method for simulating 3D animation visual effect by first measuring each stratification drawing background picture, background pictures in the lens center, coordinates in the picture in the center depth, then according to the lens at different focal length, different motion state, calculated each layer of background picture zoom the proportion of each layer and coordinate, zoom background image, background image layer of each layer, stacked in the corresponding coordinate, the transition frame to obtain a 2D background, continuous playback of transition frames with dynamic background animation. Each time point of the present invention calculates the lens in different push and pull, shake and shift motion in all layers of the background image zoom and coordinate transition frames, two-dimensional background and zoom accordingly spliced, continuous playback of these transition frames by two-dimensional images to achieve the 3D animation camera moves the visual effect.

【技术实现步骤摘要】
通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法
本专利技术属于动画制作
，具体涉及一种在电脑动画中通过背景分层处理模拟三维视觉效果的方法。
技术介绍
卡通动画有着广泛的应用领域，包括教育，广告，娱乐等。传统的卡通画制作分为：情节设计、细节设计、声音的录制、关键帧绘制、过渡帧绘制、背景绘制等主要步骤。传统2D卡通动画的背景制作流程决定了卡通动画的特点是：背景画面直接叠放，在表现摄像机的运动时，整体缩放背景图片、整体移动背景图片，由此产生背景图片的缩放、滑动效果，即：常规动画背景在镜头运动过程中均为2D视觉效果。如用3D渲染等技术来实现三维效果则会导致制作周期长、制作成本高昂，无法大规模推广应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种通过镜头运动时背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，在镜头各种焦距、各种运动状态中，通过计算不同背景层的各个背景景物的图片在不同时间点上的大小、位置而拼接得到各层图片的过渡帧，连续播放后实现三维视觉效果。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，包括如下步骤：步骤A，分层绘制背景图片，背景图片至少为两层；步骤B，测量每个背景图片在镜头居中、景深居中时在画面中的坐标；步骤C，根据镜头在不同焦距、不同运动状态下，通过下述公式计算得出各层、各坐标的背景图片的缩放比例和拼接坐标，拼接得到各层背景图片：步骤a，焦距为全景、镜头以VyPix/S的速度由左向右平移，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为Ai，该背景图片的坐标为：X＝Xi-Vy*t*Ai％Y＝YiXi，Yi为该背景图片在上一帧的拼接坐标；在镜头反向即由右向左平移时，Y轴坐标公式不变，X轴坐标公式为：X＝Xi+Vy*t*Ai％步骤b，初始焦距为全景、镜头以Vt％/S速度由远向近、朝画面中心点推进，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为：An＝Ai％*(100％+Vt*t)该背景图片在该区域对应的拼接坐标：在镜头反向即由近向远拉出时，缩放比例公式为：An＝Ai％*(100％-Vt*t)；该背景图片在该区域对应的拼接坐标：步骤c，镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由由右向左平移，同时以Vt％/S(百分之一/秒)速度由远向近、朝画面中心点推进，在t秒时各层背景图片的缩放比例为：An＝Ai％*(100％+Vt*t)该背景图片在该区域对应的拼接坐标：镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由左向右平移，同时以Vt％/S(百分之一/秒)速度由远向进推进时该背景图片在该区域对应的拼接坐标：镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由左向右平移，同时以Vt％/S(百分之一/秒)速度由近向远拉出时该背景图片在该区域对应的拼接坐标：镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由右向左平移，同时以Vt％/S(百分之一/秒)速度由近向远拉出时该背景图片在该区域对应的拼接坐标：步骤D，在每一帧下，将步骤C计算得到的各层背景图片，叠放在相应的坐标上，得到一个二维背景的过渡帧；步骤E，得到镜头运动起止的所有过渡帧后，连续播放过渡帧，得到在三维空间中、镜头运动时产生的三维视觉效果。进一步的，各层背景图片包括以下类型中的至少两种：无限远景、远景、全景、中景、近景。进一步的，无限远景≥100KM，远景≥1KM，全景≥100M，中景≥50M，近景≥10M。进一步的，无限远景背景图片的拼接坐标为：X＝0，Y＝0。进一步的，无限远景背景图片的缩放比例始终为固定值。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：首先对背景图片进行分层，为不同焦距、不同运动状态的镜头提供相应的计算公式，结合各层背景图片下缩放比例、原始坐标，得到不同的推、拉、摇、移等运动状态中的各个时间点下所有各层背景图片的缩放比例和拼接坐标，据此缩放和拼接得到的二维背景的过渡帧，连续播放这些过渡帧时，通过二维图片实现了镜头移动时的三维动画的视觉效果。附图说明图1为包括远景和近景两层背景的背景图片。图2为包含有近景、远景两层景物的背景图片在镜头进行由左向右平移运动时得到的经过多层拼接后的各帧背景图片。图3为包含有近景、远景两层景物的背景图片在镜头由远向近推进时得到的各帧经过多层拼接后的各帧背景图片。图4为包含有近景、远景两层景物的背景图片在镜头由右向左平移、同时由远向近推进时得到的各帧经过多层拼接后的各帧背景图片。图5为现有技术中在镜头平移时得到的各帧背景图片。具体实施方式以下将结合具体实例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术提出的通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，包括以下步骤：步骤A，分层绘制背景图片，本专利技术中将各层背景图片由远到近命名为无限远景、远景、全景、中景、近景，并设定屏幕高：长比为h：w，在实际拍摄中各层背景距离镜头的大致距离为：无限远景≥100KM，远景≥1KM，全景≥100M，中景≥50M，近景≥10M。本专利技术中将背景分成五层，在应用时可以根据需要减少层数或分成更多层数。此外，需要说明的是，屏幕长宽比、背景与镜头距离、各层背景距离镜头的实际距离等参数和数值仅仅作为优选示例，不作为本专利技术的限制，在实际应用中可以根据需要调整数值与参数。图1为包含远景、近景两层的背景的动画案例截图。步骤B，测量每层背景图片在镜头居中、景深居中时在画面中的坐标，该坐标系初始坐标，镜头移动后不同时间点的连续坐标均由此坐标作为起点数值计算而得。坐标系采用通用图片处理软件的竖轴(Y轴)反向、第一象限为原第四象限的坐标体系。例如：无限远景层的背景图片坐标(0，0)、远景层的背景图片坐标(X1，Y1)、全景层的背景图片坐标(X2，Y2)、中景层的背景图片坐标(X3，Y3)、近景层的背景图片坐标(X4，Y4)。所有坐标均以像素点(Pix)为单位。本专利技术每层、每个背景图片均应有不同的、相应的缩放比例和拼接坐标，实例图1为包括远景和近景两层背景的背景图片，远景景物(剧院)的缩放比例设定为20％，镜头居中时在画面中的坐标为(175,391)，近景景物(路灯)的缩放比例设定为40％，镜头居中时在画面中的坐标为(10，461)。步骤C，根据镜头在不同焦距、不同运动状态下，通过相应的公式计算得出各层、各坐标的背景图片的缩放比例和拼接坐标，得到新的各层背景图片：步骤a，焦距为全景、镜头以VyPix/S(像素/秒)的速度由左向右平移，在t秒时各层背景图片的缩放比例、坐标分别为：无限远景层的背景图片的缩放比例：A0％拼接坐标：X＝0Y＝0考虑到该层图片的拼接坐标、缩放比例的变动非常细微、可以忽略，因此本专利技术针对无限远层的图片，均将拼接坐标设置为0。在需要时也可以采用与其他层图片相同的方法计算运动后的拼接坐标。无限远景背景图片的缩放比例始终为固定值(如：10％，即不进行缩放)。远景层背景图片的缩放比例：A1％拼接坐标：X＝X1-Vy*t*A1％Y＝Y1A1为远景层背景图片的缩放比例，X1，Y1为远景层背景图片上一帧的拼接坐标，下同；在镜头反向即由右向左平移时，Y轴坐标公式不变，X轴坐标公式为：X＝X1+Vy*t*Ai％。全景层背景图片的缩放比例：A2％拼接坐标：X＝X2-Vy*t*A2％Y＝Y2A2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，分层绘制背景图片，背景图片至少为两层；步骤B，测量每个背景图片在镜头居中、景深居中时在画面中的坐标；步骤C，根据镜头在不同焦距、不同运动状态下，通过下述公式计算得出各层、各坐标的背景图片的缩放比例和拼接坐标，缩放、拼接得到的各层背景图片：步骤a，焦距为全景、镜头以Vy Pix/S的速度由左向右平移，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为Ai，该背景图片在该区域对应的拼接坐标为：X＝Xi‑Vy*t*Ai％Y＝YiXi，Yi为该背景图片在上一帧的拼接坐标；在镜头反向即由右向左平移时，Y轴坐标公式不变，X轴坐标公式为：X＝Xi+Vy*t*Ai％步骤b，初始焦距为全景、镜头以Vt％/S速度由远向近、朝画面中心点推进，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为：An＝Ai％*(100％+Vt*t)该背景图片在该区域对应的拼接坐标：

【技术特征摘要】
1.一种通过镜头运动背景分层处理模拟三维动画视觉效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A，分层绘制背景图片，背景图片至少为两层；步骤B，测量每个背景图片在镜头居中、景深居中时在画面中的坐标；步骤C，根据镜头在不同焦距、不同运动状态下，通过下述公式计算得出各层、各坐标的背景图片的缩放比例和拼接坐标，缩放、拼接得到的各层背景图片：步骤a，焦距为全景、镜头以VyPix/S的速度由左向右平移，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为Ai，该背景图片在该区域对应的拼接坐标为：X＝Xi-Vy*t*Ai％Y＝YiXi，Yi为该背景图片在上一帧的拼接坐标；在镜头反向即由右向左平移时，Y轴坐标公式不变，X轴坐标公式为：X＝Xi+Vy*t*Ai％步骤b，初始焦距为全景、镜头以Vt％/S速度由远向近、朝画面中心点推进，在t秒时，某层背景图片的缩放比例为：An＝Ai％*(100％+Vt*t)该背景图片在该区域对应的拼接坐标：在镜头反向即由近向远拉出时，缩放比例公式为：An＝Ai％*(100％-Vt*t)；该背景图片在该区域对应的拼接坐标公式分别为：步骤c，镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由由右向左平移，同时以Vt％/S(百分之一/秒)速度由远向近、朝画面中心点推进，在t秒时各层背景图片的缩放比例为：An＝Ai％*(100％+Vt*t)该背景图片在该区域对应的拼接坐标为：镜头以VyPix/S(像素/秒)速度由左向右平移，同时以V...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涵，
申请(专利权)人：南京偶酷软件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32