一种基于元表情的三维动画角色的表情生成方法技术

本发明专利技术公开了一种三维动画角色的表情动画生成方法，其包括：步骤1，根据三维动画制作特点和现代情绪理论确定表达情绪的多种元表情；步骤2，针对每个元表情建立程度最大时的表情模型，再单独建立1个无表情时的表情模型；步骤3，根据所需表现的复杂表情，分解构成该复杂表情的一种以上元表情，确定其程度值，将程度值作为权重混合各元表情，获得该复杂表情的表情模型；步骤4，设置元表情程度的关键帧动画，从而得到表情动画。本发明专利技术能快速、一致的生成角色表情动画，并能在不同角色间复用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维动画领域，尤其一种三维动画角色的表情动画的生成方法，用以提供一种利用元表情驱动快速生成三维角色表情动画的方法。
技术介绍
三维动画技术，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一种新兴技术，可以方便快捷地制作出满足导演需求的三维动画或影视特效镜头。三维动画片的制作原理一般为：首先，利用三维软件(比如3ds Max、Maya或Houdini)在计算机中建立一个虚拟的世界；然后，在这个虚拟的三维世界中添加场景和三维卡通角色等三维模型；最后，设定模型的动画曲线、虚拟摄影机的运动轨迹和其它动画参数，渲染得到表情动画。由于三维动画技术具备可精确模拟真实景象、几乎无创作限制等特点，目前被广泛应用于娱乐、教育、军事等诸多领域。针对娱乐领域的应用，通常需要根据设计师提供的卡通人物造型，制作出具备相应外形的三维动画角色和骨骼绑定系统，使之具备丰富细腻的表情动画，表现出喜悦、伤心或生气等等情绪，从而推动故事发展。目前生成表情动画的方法主要有：融合变形器方法，骨骼绑定动画方法，动作捕捉方法。融合变形器方法的缺陷是需要针对每一种所需的表情或过渡状态制作相应的目标模型，工作量较大，而且缺乏细节调控。骨骼绑定动画方法直接控制面部的多边形变形，无需大量的目标模型，但它的缺点是需要绑定师精细调节各个关节点对周围顶点的影响权重范围和动画师设置诸多参数和动画曲线，才能完成表情动画制作。动作捕捉的方法，是在真人演员脸上布上几百个跟踪点，精确记录下脸部在每个时刻的形态模型，它的缺陷是数据量巨大，并且得到的表情动画数据只能用在与真人脸相近的脸部模型上。上述三种方法各有优劣，目前并没有完善的面向大众的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于元表情的三维动画角色的表情动画的生成方法，该方法不是从直接通过融合变形器方法或骨骼绑定动画方法来驱动面部模型形变从而组合出所需的表情，而是根据角色的情绪出发来组合基本的元表情，从而有效克服了现有表情动画制作方法制作费时、技术难度大的缺点，使不同动画师所制作的表情动画接近一致，并能为不同角色提供情绪含义大体一致的表情动画。为解决上述技术问题，本专利技术具体方法如下：该基于元表情的三维动画角色的表情动画生成方法，包括如下步骤：步骤1、根据三维动画制作特点和现代情绪理论确定表达情绪的所需元表情；所述元表情是指由表达情绪的复杂表情拆分而来、不可再分的单位表情，一种元表情对应一种情绪；步骤2、针对每个元表情建立程度最大时的表情模型，再单独建立1个无表情时的表情模型；步骤3、根据所需表现的复杂表情，分解构成该复杂表情的一种以上元表情，确定其程度值，将程度值作为权重混合无表情和各元表情的表情模型，获得该复杂表情的表情模型；步骤4、根据表情动画需要，在各关键帧时刻重复步骤3，获得各关键帧时刻的复杂表情及其对应的各元表情的属性值；在表情动画期间的其他帧时刻对关键帧动画数据进行插值，得到连续的动画。其中，所述元表情包括喜悦、惊讶、愤怒、悲伤、恐惧、疲倦和轻蔑7种元表情。优选地，根据面部表情肌分布设置对应的控制器，每个控制器具有一个以上的属性值；所述步骤2中，针对程度最大时的元表情和无表情建立表情模型时，根据不同表情影响的面部表情肌位置对相应位置上的控制器的属性值进行设置；不同元表情影响的控制器会有不同。优选地，基于元表情的制作方法是驱动根据面部表情肌分布设置的控制器，控制器再控制融合变形器或骨骼变形制作出所需的表情模型，所以基于元表情的制作方法既可以适用于融合变形器方法，也可以适用于骨骼绑定方法。优选地，根据不同角色的面部形态特征，有针对性的设置控制器的位置和属性值。优选地，步骤3中，所述将程度值作为权重混合各元表情的表情模型，获得该复杂表情的表情模型具体为：针对每个控制器中的每个属性值，计算属性值在复杂表情下的混合值P’，从而获得该复杂表情的表情模型；其中，针对任一控制器P，其某一属性q在复杂表情下的混合值P’的计算方式为：假设复杂表情由N种元表情组成，已知控制器P属性q在无表情情况下的属性值为p0，控制器P属性q在元表情i程度最大时的属性值为pi，设定元表情i在复杂表情中的程度值为wi；首先，计算控制器P属性q在元表情i的程度为wi时的属性值：Pi＝wi×p0+(1-wi)×pi然后，计算控制器P属性q在该复杂表情下的混合值P’：P′=ΣiNPiwiΣiNwi.]]>优选地，步骤3中所使用的程度值wi是通过在三维动画制作工具中的统一控制界面上设置的；该控制界面由多个正方形的控件组成，每个控件代表一种元表情；每个控件中含有1个控制点；通过移动各元表情对应控件中的控制点位置，来设定元表情的程度值；以控件底边中点为坐标原点，水平方向为X轴、垂直方向为Y轴建立二维坐标系；Y轴表示元表情的程度值，X轴表示元表情偏向于左右侧脸的程度；设定的元表情对应的控制点位置为(x，y)，则y为元表情程度值，x为偏向于左右侧脸的程度值；根据控制点的x值和y值确定左右脸控制器所使用的表情程度，即wi。优选地，所述正方形的控件边长为1；1)如果x＝0，则左、右侧脸的表情程度均为y；那么，左、右侧脸上所有控制器使用的wi均等于y；2)如果-0.5≤x<0，则左侧脸的表情程度为y，右侧脸的表情程度为2×(0.5+x)×y；那么，左侧脸上的控制器使用的wi＝y，右侧脸上的控制器使用的wi＝2×(0.5+x)×y；3)如果0<x≤0.5，则右侧脸的表情程度为y，左侧脸的表情程度为2×(0.5-x)×y；那么，右侧脸上的控制器使用的wi＝y，左侧脸上的控制器使用的wi＝2×(0.5-x)×y。有益效果：1、本专利技术根据三维动画制作特点和现代情绪理论确定提取出7种具备情绪含义且不可再分的元表情，通过将复杂表情分解为不同程度的元表情的组合，能够描述动画制作中90％以上的表情形态。2、本专利技术并非直接利用现有的融合变形器方法或骨骼绑定动画方法来制作关键帧动画，能够使不同动画师所制作的表情动画接近一致，并能在不同角色间复用，提供情绪含义大体一致的表情动画。附图说明图1为本专利技术基于元表情的三维动画角色的表情动画的生成方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图来说明本专利技术的实施例。本专利技术提供了一种基于元表情的三维动画角色的表情动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于元表情的三维动画角色的表情动画生成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据三维动画制作特点和现代情绪理论确定表达情绪的所需元表情；所述元表情是指由表达情绪的复杂表情拆分而来、不可再分的单位表情，一种元表情对应一种情绪；步骤2、针对每个元表情建立程度最大时的表情模型，再单独建立1个无表情时的表情模型；步骤3、根据所需表现的复杂表情，分解构成该复杂表情的一种以上元表情，确定其程度值，将程度值作为权重混合无表情和各元表情的表情模型，获得该复杂表情的表情模型；步骤4、根据表情动画需要，在各关键帧时刻重复步骤3，获得各关键帧时刻的复杂表情及其对应的各元表情的属性值；在表情动画期间的其他帧时刻对关键帧动画数据进行插值，得到连续的动画。

【技术特征摘要】
1.一种基于元表情的三维动画角色的表情动画生成方法，其特征在于，包
括如下步骤：
步骤1、根据三维动画制作特点和现代情绪理论确定表达情绪的所需元表
情；所述元表情是指由表达情绪的复杂表情拆分而来、不可再分的单位表情，
一种元表情对应一种情绪；
步骤2、针对每个元表情建立程度最大时的表情模型，再单独建立1个无表
情时的表情模型；
步骤3、根据所需表现的复杂表情，分解构成该复杂表情的一种以上元表情，
确定其程度值，将程度值作为权重混合无表情和各元表情的表情模型，获得该
复杂表情的表情模型；
步骤4、根据表情动画需要，在各关键帧时刻重复步骤3，获得各关键帧时
刻的复杂表情及其对应的各元表情的属性值；在表情动画期间的其他帧时刻对
关键帧动画数据进行插值，得到连续的动画。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元表情包括喜悦、惊讶、
愤怒、悲伤、恐惧、疲倦和轻蔑7种元表情。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据面部表情肌分布设置对应
的控制器，每个控制器具有一个以上的属性值；所述步骤2中，针对程度最大
时的元表情和无表情建立表情模型时，根据不同表情影响的面部表情肌位置对
相应位置上的控制器的属性值进行设置；不同元表情影响的控制器会有不同。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，驱动根据面部表情肌分布设置
的控制器，控制器再控制融合变形器或骨骼变形制作出所需的表情模型。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据不同角色的面部形态特征，
有针对性的设置控制器的位置和属性值。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述将程度值作为
权重混合各元表情的表情模型，获得该复杂表情的表情模型具体为：
针对每个控制器中的每个属性值，计算属性值在复杂表情下的混合值P’，
从而获得该复杂表情的表情模型；其中，针对任一控制器P，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李然，
申请(专利权)人：北京科艺有容科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11