• 这些符号在不同画面中的变化与我们直觉中它 们应该如何变化要保持一致
2020/3/22
CAD&CG国家重点实验室
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在时间上分解手工绘画过程
对于一个动画序列画面我们做如下分解 1. Drawing Frame: 对应于每个画面 2. Drawing Step: 在每一Drawing Step中动画家一般倾向于画出 某物体中具有相同特征的部分，结果该物体的 结构信息通过这些绘画步骤反映出来。
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卡通流水
《Animator’s handbook, step by step》, White T. 1986.
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卡通流水要素分解
• 静态要素： 流水路径。
• 动态要素：
• 水波沿流水路径流动， • 水波流动速度基本保持不变， • 水波形状则在运动过程中随机变化。
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浙江大学
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卡通流水模型
流水路径边线
人工指定两组控制点，插值得到 LBDi和RBDi，(i=1,…BdN)
波速与波距
波速WSpeed控制水波在两相邻画 面之间的沿边线的位移，用流水路径 边线上一些点所跨的距离来近似。
水面上两相邻水波之间的距离我们 称为波距，用WaveD表示。
A Cartoon Water Model for Stereo Animation 软件学报，2001，12(7)
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卡通动画中避免频闪效应方法
• 频闪效应时电影机械装置的 一种效应，一个物体中一些 相像的部分等距离分布时就 容易发生这种效应。最常见 的是电影中高速旋转的汽车 轮子看起来好像向后转似的 。
• 解决的方法是避免它发生的 条件。圆轮的辐条要尽可能 的分开，或是用一个折断的 辐条，或是在轮子中间部分 画一些表现速度的线。
• 这类技术通过绘制实现流体风格化，但是在形状 以及动态上都是真实的。看上去也不像卡通流体。
A Method for Cartoon-Style Rendering of Liquid Animations, Graphics Interface 2007,
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卡通Effects运动规律
• 由于卡通Effects是动画家对自然现象的艺术再 现，所以它们的运动仍有规律可循。
• 这为我们用计算机建模自动生成这些效果提供
了可能。
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动画家如何绘制卡通Effects
• 对该物体的空间结构和运动方式等已有一定的 知识
• 把这些知识转化成一系列二维画面上的视觉符 号(不同的视觉符号构成不同的艺术风格)
Directable simulation of stylised water splash effects in 3D space, SIGGRAPH 2009
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用物理模型模拟结果
• 07年国外学者在流体模型基础上添加线条，色 块，纹理等实现卡通风格，如图所示。
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提取物体结构信息
• 静态结构 物体不同部分的空间关系
• 动态结构 物体不同部分如何随时间变化(即哪部分运
动，如何运动)
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计算机建模及控制
• 利用静态结构信息我们可以用计算机重建所绘 物体的结构
• 利用动态结构信息我们可以对物体的不同部分 进行动态自动控制
• 由于卡通Effects的运动具有随机成分，破坏了 动画相邻画面间的对应关系，所以关键画面插 值方法在这种情况下完全失效。
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处理卡通Effects的困难
• 卡通Effects是手工绘制的具有艺术风格的二维画面。
• 用粒子系统模拟有很强的粒子感，不像卡通溅水。
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卡通流水底层模型
• 把卡通流水模型的底层结构想象成一个梯子：
其两边的竖支撑可看作限制流水路径的边线， 中间的横支撑可看作水波并匀速向前移动。
• 这是一个最简单的流水模型， 只是在形状上与卡通流水相差 甚远。
• 故我们需要在该结构上绘制 出像卡通流水的水波形状。
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卡通流水着色-方案2
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频闪效应
• 如果等间隔物体从t1到t2移动了1/3间隔（左图蓝色箭头）， 则大脑感觉运动方向和移动方向一致（左图红色箭头）。
• 如果等间隔物体从t1到t2移动了2/3间隔（右图蓝色箭头）， 则大脑感觉运动方向和移动方向相反（右图红色箭头）。
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Hale Waihona Puke 2020/3/22CAD&CG国家重点实验室
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横向水波基线
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水波形状模型
• 水波形状控制点可用一个简单的随机函数表示
SCURi= c + rand(v) (i=1,…sn)
这里c是常数，控制水波形状和水波基线的距离，i是 水波控制点index，sn是点的数量 • 对上述控制点用样条曲线插值得到水波形状曲线。 • 下面是控制点间隔不一样的两组水波形状.
卡通Effects动画
• Effects是指流水，火焰、烟雾、雨、雪等自然 现象
• 作为我们的生活环境，在卡通动画中需要表现 它们
• 在传统卡通动画制作中需要雇用特殊的Effects 绘制人员
• 重复机械感
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处理卡通Effects的困难
• 传统的计算机辅助制作卡通动画系统主要采用 关键画面(Keyframe)插值方法，它要求两个被 插值关键画面中物体各个部分建立一一对应关 系。
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添加水波形状到水波基线
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卡通流水着色—方案1
• 在两个水波基线之间用浅蓝色填充。 • 用构造水波形状同样方式，在水波基线上画出一族近
乎平行的短弧线，颜色为深蓝色,表示水波纹理。 • 最后添加水波形状，用白色填充，表示白色浪花。