一种基于矢量数据的二维阴影生成方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于矢量数据的二维阴影生成方法，通过在二维平面内定义内阴影点光源，根据光源发射的直线和造型轮廓之间的交点来判断内阴影附着边，进而生成内阴影的过程，包括如下步骤：1）定义内阴影点光源;2）确定内阴影附着边；3）中心投影，得到内阴影附着边的缩小图形；4）将缩小图形投影到造型平面上，得到它和原始内阴影附着边的闭合多边形；5）填充闭合多边形，得到内阴影区域。本发明专利技术有效提高了二维动画中的阴影制作效率，有效节约了人力成本，有效保证动动画质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了，通过在二维平面内定义内阴影点光源，根据光源发射的直线和造型轮廓之间的交点来判断内阴影附着边，进而生成内阴影的过程，包括如下步骤：1）定义内阴影点光源;2）确定内阴影附着边；3）中心投影，得到内阴影附着边的缩小图形；4）将缩小图形投影到造型平面上，得到它和原始内阴影附着边的闭合多边形；5）填充闭合多边形，得到内阴影区域。本专利技术有效提高了二维动画中的阴影制作效率，有效节约了人力成本，有效保证动动画质量。【专利说明】
本专利技术涉及光线跟踪算法领域，具体涉及。
技术介绍
二维动画中的阴影分为外阴影和内阴影两种，其中外阴影是指在光线照射情况下，造型实体在地面或墙壁上的投影，这种阴影能有效地表示图形实体在空间中的位置，以及和其他实体之间的相互关系，在三维图形处理中得到大量的应用；内阴影则是指在光线照射条件下，造型实体背光方向所形成的阴暗面，这种阴影能够体现出光源照射的方向以及图形实体的景深信息，在二维图形处理中应用广泛。当前在计算机图形学领域，对外阴影的研究非常广泛，集中于三维图形领域，成果也很多，但在二维图形领域则研究较少；内阴影方面则一直都是二维图形处理过程中的难点问题，国内外相关的研究也很少，在二维动画制作过程中也只能通过手绘来完成，因此为了减少工作量，降低成本，国内动画制作人员都采取了规避阴影的做法，即在动画作品中不进行阴影处理，这不可避免地造成了画面没有层次感、视觉效果差的结果。当前，在二维图形的阴影处理方面主要依靠手工绘制完成，但近年来，在图像处理领域已经提出了许多对图像进行素描风格处理的算法，这一类算法可以通过图像来生成素描图。因为光影处理是素描画绘制过程中的重要内容，因此当前的图像素描化算法中也就不可避免的要对原始图像进行阴影处理，而这里的阴影处理主要是针对边界的内阴影处理，对于二维动画中的外阴影则还需通过手绘方法生成。因此目前在二维图形的阴影生成技术研究中主要解决的还是内阴影的问题，即基于图像处理得到内阴影，其一般步骤如图1所示: 通过对当前基于图像处理的 阴影生成算法进行研究，我们认为其缺陷主要在于以下几占-^ \\\ ? 1、图像因为是栅格数据，只能逐像素的赋值来实现阴影效果，因此在设定光照方向的时候只能设定自左向右、自右向左、自上而下以及自下而上等四种情况，而对于带角度的光照方向只能通过明暗区域的分隔线来实现，所以在光照的模拟上和实际的效果要求存在一定的差异。2、图像主要通过像素的灰度来确定内阴影的附着边和内阴影的区域像素，因此当图像中的图像灰度不均匀时，会出现脏区域，就如同墨迹一般，必须通过后期处理加以清除。3、在图像上一旦对内阴影区域内的像素进行赋值操作后，再要对其修改就变得比较困难，必须通过图像处理软件逐像素进行处理，工作量比较大，而且对于修改的效果也很难掌控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高动画的制作效率、有效节约成本、有效保证动动画质量的基于矢量数据的二维阴影生成方法。本专利技术的技术方案是，，通过在二维平面内定义内阴影点光源，根据光源发射的直线和造型轮廓之间的交点来判断内阴影附着边，进而生成内阴影的过程，包括如下步骤: 1)定义内阴影点光源； 2)确定内阴影附着边； 3)中心投影，得到内阴影附着边的缩小图形； 4)将缩小图形投影到造型平面上，得到它和原始内阴影附着边的闭合多边形； 5)填充闭合多边形，得到内阴影区域。在本专利技术一个较佳实施例中，通过在三维空间定义内阴影点光源，然后根据光线直射的原理，结合二维动画的五面造型，应用光照投影算法求得造型外阴影的过程，包括如下步骤: 1)以造型为中心，定义外阴影的点光源，设定点光源的运动球面； 2)根据点光源的位置，确定造型的向光面； 3)调入向光面的数据，并对其进行旋转，以正对点光源位置； 4)从点光源出发，将造型外轮廓投影到地面上，得到其外阴影。在本专利技术一个较佳实施例中，定义内阴影点光源后，采用光线求交的方式求得点光源发射的光线和造型外轮廓的交点`，进而确定背光面和向光面的过程为确定内阴影附着边技术，包括如下步骤: 1)初始化计算过程，【权利要求】1.，其特征在于:通过在二维平面内定义内阴影点光源，根据光源发射的直线和造型轮廓之间的交点来判断内阴影附着边，进而生成内阴影的过程，包括如下步骤: . 1)定义内阴影点光源； .2)确定内阴影附着边； . 3)中心投影，得到内阴影附着边的缩小图形； . 4)将缩小图形投影到造型平面上，得到它和原始内阴影附着边的闭合多边形； . 5)填充闭合多边形，得到内阴影区域。2.根据权利要求1所述的基于矢量数据的二维阴影生成方法，其特征在于:通过在三维空间定义内阴影点光源，然后根据光线直射的原理，结合二维动画的五面造型，应用光照投影算法求得造型外阴影的过程，包括如下步骤: . 1)以造型为中心，定义外阴影的点光源，设定点光源的运动球面； . 2)根据点光源的位置，确定造型的向光面； .3)调入向光面的数据，并对其进行旋转，以正对点光源位置； . 4)从点光源出发，将造型外轮廓投影到地面上，得到其外阴影。3.根据权利要求1所述的基于矢量数据的二维阴影生成方法，其特征在于:定义内阴影点光源后，采用光线求交的方式求得点光源发射的光线和造型外轮廓的交点，进而确定背光面和向光面的过程为确定内阴影附着边技术，包括如下步骤: .1)初始化计算过程，令k=0，、.k€,从光源向多边形第k个顶点引一条直线，记为 SPk; .2)求解直线SPk和多边形上每一线段(由多边形的两个顶点组成，设为4.根据权利要求1所述的基于矢量数据的二维阴影生成方法，其特征在于:确定附着边以后，根据附着边的形状来确定内阴影的区域和形状的过程为内阴影绘制技术，包括如下步骤: . 1)取图形对象的中心点沿Z轴正向平移M得到的点为视点，从该视点出发，求其和附着边轮廓上每个顶点所连的直线和某一个平面的交点； .2)把平面户‘上的顶点再投影到平面P中，实际上就得到了附着边的一个缩小图形，就可以把这些投影后的顶点作为内阴影的区域顶点； .3)增加一个权值，用于标识附着边顶点上阴影的深度，以便于更好地表现内阴影的圆弧效果；. 4)把附着边的顶点数组和新的顶点数组合并组成一个新的多边形，并填色，此多边形即为内阴影区域。5.根据权利要求1所述的基于矢量数据的二维阴影生成方法，其特征在于:定义了点光源之后，结合二维动画的五面造型，根据光线方向和物体轮廓，求解地面阴影的过程为外阴影绘制技术，包括如下步骤:1)定义光线方向；2)确定向光面；3)坐标转换:①得到造型的中轴线；②以中轴线为旋转轴，按照造型面对应的角度对其进行旋转，得到点位的三维坐标；③对造型外轮廓的每一个点，根据光照方向，计算其在地面的投影点；④所有的投影点连接成阴影区域；4)光照投影， 得到地面阴影。【文档编号】G06T13/80GK103745492SQ201310734151【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日 【专利技术者】沈学如, 张宝印, 张韶华, 郭连惠 申请人:江苏如意通动漫产业有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈学如，张宝印，张韶华，郭连惠，
申请(专利权)人：江苏如意通动漫产业有限公司，
类型：发明
国别省市：