專利名稱：一種基于游戲引擎的動漫制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動漫制作方法，特別涉及一種基于游戲引擎的動漫制作方法。
背景技術(shù)：
目前動漫制作的主要方法是“關(guān)鍵幀”方法，即由制作人員使用繪圖/建模工具逐個完成動漫片中所有的關(guān)鍵幀畫面，再由計算機(jī)自動添加中間幀畫面，離線渲染，形成動漫作品。一部90分鐘的動漫片，有16萬幀(按每秒30幀計算)，保守的估計，也有I萬個關(guān)鍵幀。而每一個關(guān)鍵幀中的每一個人物、道具都需要藝術(shù)人員手工地設(shè)置。這種生產(chǎn)方式的效率很低，費用大，制作周期長。動作捕捉儀方法雖然能夠提高效率，但是價格昂貴，不適合普及。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于游戲引擎的動漫制作方法，只需建立各個元素的關(guān)鍵幀，數(shù)量不到現(xiàn)有技術(shù)“關(guān)鍵幀”方法的10%，而動漫故事的演繹則是實時完成的，靈活而且快捷，因此具有生產(chǎn)效率高、制作成本低、畫面質(zhì)量高的特點。
技術(shù)方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于游戲引擎的動漫制作方法，包括元素建模階段和拍攝階段，其中元素建模階段包括建立人物角色(簡稱“角色”)和道具等元素的靜態(tài)模型與基本動作(不是所有的動作)。這里把所有的動作分成兩大類，即基本動作和復(fù)合動作。其中基本動作是指無法用其它動作組合出來的動作，基本動作必須在建模階段由美術(shù)人員建立；而復(fù)合動作是可以用基本動作組合出來的動作， 因此，復(fù)合動作不需要由美術(shù)人員建立，而可以由操作人員在拍攝階段快速地自由組合出來。建立基本動作所使用的工具仍然是傳統(tǒng)的建模軟件，例如Maya、3DS Max、Photoshop、 Flash等等，沒有特殊之處。拍攝階段包括如下步驟
(I)建立場景由操作員將元素布置到至少一臺角色操作機(jī)的屏幕(舞臺)上，所述角色操作機(jī)將操作員的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器，所述角色操作機(jī)調(diào)用游戲引擎實時渲染本機(jī)看到的場景；
(2)表演和拍攝所述表演和拍攝是同步進(jìn)行的，其中表演包括由操作員(根據(jù)導(dǎo)演和劇本的要求)操作具體的角色表演動作，所述角色操作機(jī)將本機(jī)上的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器，所述角色操作機(jī)調(diào)用游戲引擎實時渲染本機(jī)看到的場景；拍攝包括攝影師(根據(jù)導(dǎo)演和劇本的要求)通過至少一臺攝影師專用機(jī)操作虛擬相機(jī)(選擇合適的角度、距離、 鏡頭等參數(shù))拍攝角色的表演動作，攝影師專用機(jī)將當(dāng)前場景的角色表演和虛擬相機(jī)操作記錄成中間文件，發(fā)送給動漫服務(wù)器，并由攝影師專用機(jī)的游戲引擎實時渲染生成畫面。
進(jìn)一步地，還包括看片機(jī)，所述看片機(jī)根據(jù)動漫服務(wù)器下發(fā)的中間文件，自動選擇一臺虛擬相機(jī)的鏡頭，由看片機(jī)的游戲引擎實時渲染生成畫面，供看片師查看虛擬相機(jī)拍攝的畫面。如果有多個攝影師同時拍攝，則切換鏡頭，選擇不同的攝影師。
進(jìn)一步地，還包括后期渲染階段由后期渲染機(jī)器根據(jù)所述拍攝過程中記錄的中間文件采用GPU加速技術(shù)渲染某一時刻的畫面。后期渲染是非實時的，速度較慢，但質(zhì)量較聞。
進(jìn)一步地，所述角色操作機(jī)的數(shù)量為至少兩臺；所述步驟⑴中，所述動漫服務(wù)器接受各個角色操作機(jī)發(fā)送的操作，匯總成總的場景，并下發(fā)給各個角色操作機(jī)，這樣各操作員能以自己的視角看到總的場景。
進(jìn)一步地，所述角色操作機(jī)的數(shù)量為至少兩臺；所述步驟(2)中，所述動漫服務(wù)器接受各個角色操作機(jī)發(fā)送的操作，匯總成總的場景，并下發(fā)給各個角色操作機(jī)、攝影師專用機(jī)和看片機(jī)，這樣各操作員、攝影師、看片師都可以看到角色表演的動作。
進(jìn)一步地，所述角色操作機(jī)以每秒30次的頻率將本機(jī)上的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器。
進(jìn)一步地，所述后期渲染采用幀級并行渲染算法。
進(jìn)一步地，在建立場景之前，還包括用戶登錄的步驟操作員和攝影師使用各自的賬戶經(jīng)過賬戶服務(wù)器驗證之后，登錄各自的角色操作機(jī)和攝影師專用機(jī)。
注這里的“拍攝”是指用計算機(jī)提供的“虛擬相機(jī)”來“拍攝”，而不是用物理的攝影機(jī)，這里的“虛擬相機(jī)”也簡稱為“相機(jī)”。
上述操作都是在游戲引擎及其配套的“舞臺”工具中進(jìn)行的。
有益效果本發(fā)明將動漫的中期制作分為“元素建?！焙汀芭臄z”兩部分，不僅更符合影視產(chǎn)品的制作工藝，更使得制作難度大大降低，表現(xiàn)手法和表現(xiàn)力大大提高，為動漫的制作帶來了巨大價值。其技術(shù)工藝的合理性突出表現(xiàn)在
(a)極大地提高了制作效率，降低了制作成本和制作難度。利用本發(fā)明制作的動漫產(chǎn)品是在導(dǎo)演的指導(dǎo)下實時交互地演繹故事情節(jié)，再由攝影師系統(tǒng)實時攝影的方式獲得的。一方面它提供了專業(yè)的、高效的表演平臺來完成故事劇情的演繹發(fā)展，另一方面它也提高了場景、人物、道具、以及動作的使用效率和最終動漫作品的圖形品質(zhì)。使用本發(fā)明，一般可提高制作率3(Γ70%，而且集數(shù)越多，效果就越明顯。
(b)提高了動漫人員的創(chuàng)造力。本發(fā)明能夠通過操作人員的交互式操作表演實時快速地表演故事情節(jié)，立即直觀地將視覺效果反饋給導(dǎo)演創(chuàng)造人員，而不是等幾小時甚至幾天的渲染時間，從而能夠幫助他們快速地表達(dá)和修改其創(chuàng)作思維和靈感，解放思維，創(chuàng)造出更好的產(chǎn)品。
(C)細(xì)分了動漫制作的專業(yè)化過程，促進(jìn)了動漫零部件的生產(chǎn)和銷售。本方法劃分“建模”和“演繹(拍攝)”的一個正面效果就是讓“建?！杯h(huán)節(jié)可以獨立存在，它將催生一大批中小型公司專門制作和經(jīng)營數(shù)字化的場景、角色、道具，甚至是“拍”片基地和數(shù)字明星。為大型的動漫制片企業(yè)提供零配件。這些高質(zhì)量元素的再利用，不僅能夠降低制片成本，加快上市時程，而且能夠提高動漫片的質(zhì)量，提高整個動漫行業(yè)的總產(chǎn)出量。如果說電影行業(yè)的提升得益于大量拍攝基地的建設(shè)和大量明星的涌現(xiàn)，那么，本方法的推廣將促進(jìn)這種效果在動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
d)高質(zhì)量地解決了畫面渲染問題。它采用先進(jìn)的計算機(jī)陣列、最新的GPUShader 技術(shù)和大顆粒并行計算方法，設(shè)計開發(fā)出了速度快、畫面好的“渲染集群”。就像攝影師實際拍攝的結(jié)果要比當(dāng)初從鏡頭看到的更精彩一樣，“渲染集群”是對攝影師鏡頭的精加工，是實現(xiàn)聞品質(zhì)畫面的最核心系統(tǒng)。
e)大幅度降低了動漫產(chǎn)品的制作難度。專業(yè)繪圖人員從此可以將工作集中在高質(zhì)量的建模上，而將演繹部分交由動漫表演操作員或角色操作員按照劇情“玩游戲”來完成。
f)解決了 2D與3D的兼容問題。它既迎合目前國內(nèi)大多數(shù)二維動漫制作的現(xiàn)狀， 又可以幫助創(chuàng)作者跨進(jìn)三維動漫制作的新時代。
g)極大的提高了圖像質(zhì)量和表現(xiàn)力。它是實時攝影的，而不是抓拍；它是從攝影師的角度來拍攝的，而不是從某個“動漫表演操作員”的角度拍攝的，就如同真正的影視作品一樣。


圖I為本發(fā)明的原理圖2為角色操作機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)圖3為攝影師專用機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)圖4為后期渲染機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)圖5為看片機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
如圖I所示，游戲引擎(未圖示)主要用于渲染畫面可以選用Unreal，Bigworld 等商業(yè)引擎，也可以是自制的引擎。具有較強(qiáng)的通用性，適合于拍攝多種題材的片子
舞臺(未圖示)是主要屏幕區(qū)域，是用于布置場景和表演的地方。
賬號服務(wù)器用于驗證操作員和攝影師的身份。操作員和攝影師在登錄各自的角色操作機(jī)和攝影師專用機(jī)時，分別通過動漫服務(wù)器訪問賬號服務(wù)器，若賬號和密碼正確，則登錄成功，否則無法登錄。可以采用MySQL和PHP來實現(xiàn)。
動漫服務(wù)器是主服務(wù)器，擁有整個動漫場景，對全部使用人員提供服務(wù)，接收每一個操作員的操作結(jié)果，接收攝影師的鏡頭操作，并向所有人員發(fā)送本場景中發(fā)生的事情。同時，指定一臺渲染機(jī)準(zhǔn)備渲染下一幀。可以采用MySQL和C++或者Php來實現(xiàn)
角色操作機(jī)每一臺角色操作機(jī)由一個操作員操作。一個角色操作機(jī)在同一時刻只能操作一個角色，但是，它可以切換到不同的角色。建議采用C++實現(xiàn)。角色操作機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
攝影師專用機(jī)由攝影師操作，控制虛擬相機(jī)的位置、角度、焦距等參數(shù)，以拍攝舞臺上的所有表演，并將當(dāng)前場景的元素操作和相機(jī)操作記錄成中間文件，發(fā)送給動漫服務(wù)器，建議采用C++實現(xiàn)。攝影師專用機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。中間文件包括兩大部分元素部分和相機(jī)部分。其中元素部分的每一個元素的描述都采用相同的格式，包括元素模型的編號和動畫信息；元素模型的編號是在元素建模階段給定的，每一個元素的編號是唯一的。動畫信息記錄每一個時刻元素位置、比例、角度、透明度等信息的變化；例如下面的記錄表明元素I在tl時刻的位置是x=10，y=10;在t2時刻的位置是x=200，y=10(從tl到t2是一段水平直線運動)；在t3時刻的位置是x=200，y=100;(從t2到t3是一段水平豎直運動)
兀素1，[X] : tl: 10_t2:200_t3:200 ; [y] : tl: 10_t2:10_t3:100。
后期渲染機(jī)動漫服務(wù)器將收到的中間文件發(fā)送給后期渲染機(jī)，后期渲染機(jī)采用 GI3U加速技術(shù)，渲染某一時刻的畫面。采用幀級并行渲染算法。即一幀畫面只由一臺機(jī)器渲染?？梢圆捎肅++和OpenGL的方式實現(xiàn)。后期渲染機(jī)的實現(xiàn)方法如下
每臺后期渲染機(jī)從動漫服務(wù)器收到中間文件；
后期渲染機(jī)向動漫服務(wù)器請求一個需要渲染的幀的編號；
后期渲染機(jī)開始調(diào)用游戲引擎渲染該幀；
后期渲染機(jī)完成該幀的渲染，上傳給動漫服務(wù)器；
重復(fù)以上過程，直到全部完成全部幀的渲染。
備注每一臺渲染機(jī)在同一時刻只需要渲染一個中貞。
后期渲染機(jī)可以通過修改下列參數(shù)調(diào)整畫面質(zhì)量
enabIeShadow :運行生成陰影；
enableRayTrace :允許光線追蹤；
width, height :設(shè)置畫面的寬度和高度。
后期渲染機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
看片機(jī)看片機(jī)根據(jù)動漫服務(wù)器下發(fā)的中間文件，自動選擇一臺虛擬相機(jī)的鏡頭， 即接收該虛擬相機(jī)對應(yīng)的攝影師專用機(jī)發(fā)送給動漫服務(wù)器的中間文件，由看片機(jī)的游戲引擎實時渲染生成畫面，供看片師查看虛擬相機(jī)拍攝的畫面。如果有多個攝影師同時拍攝，則切換鏡頭，選擇不同的攝影師?？雌瑱C(jī)的軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種基于游戲引擎的動漫制作方法，包括元素建模階段和拍攝階段，其中元素建模階段包括建立人物角色和道具元素的靜態(tài)模型與基本動作，拍攝階段包括如下步驟 (1)建立場景由操作員將元素布置到至少一臺角色操作機(jī)的屏幕上，所述角色操作機(jī)將操作員的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器，所述角色操作機(jī)調(diào)用游戲引擎實時渲染本機(jī)看到的場景； (2)表演和拍攝所述表演和拍攝是同步進(jìn)行的，其中表演包括由操作員操作具體的角色表演動作，所述角色操作機(jī)將本機(jī)上的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器，所述角色操作機(jī)調(diào)用游戲引擎實時渲染本機(jī)看到的場景；拍攝包括攝影師通過至少一臺攝影師專用機(jī)操作虛擬相機(jī)拍攝角色的表演動作，攝影師專用機(jī)將當(dāng)前場景的角色表演和虛擬相機(jī)操作記錄成中間文件，發(fā)送給動漫服務(wù)器，并由攝影師專用機(jī)的游戲引擎實時渲染生成畫面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于還包括看片機(jī)，所述看片機(jī)根據(jù)動漫服務(wù)器下發(fā)的中間文件，自動選擇一臺虛擬相機(jī)的鏡頭，由看片機(jī)的游戲引擎實時渲染生成畫面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于還包括后期渲染階段由后期渲染機(jī)器根據(jù)所述拍攝過程中記錄的中間文件采用GPU加速技術(shù)渲染某一時刻的畫面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于所述角色操作機(jī)的數(shù)量為至少兩臺；所述步驟(I)中，所述動漫服務(wù)器接受各個角色操作機(jī)發(fā)送的操作，匯總成總的場景，并下發(fā)給各個角色操作機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于所述角色操作機(jī)的數(shù)量為至少兩臺；所述步驟(2)中，所述動漫服務(wù)器接受各個角色操作機(jī)發(fā)送的操作，匯總成總的場景，并下發(fā)給各個角色操作機(jī)和攝影師專用機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于所述角色操作機(jī)以每秒30次的頻率將本機(jī)上的操作發(fā)送給動漫服務(wù)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于所述后期渲染采用幀級并行渲染算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于游戲引擎的動漫制作方法，其特征在于在建立場景之前，還包括用戶登錄的步驟操作員和攝影師使用各自的賬戶經(jīng)過賬戶服務(wù)器驗證之后，登錄各自的角色操作機(jī)和攝影師專用機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于游戲引擎的動漫制作方法，包括元素建模階段和拍攝階段，其中元素建模階段包括建立人物和道具的靜態(tài)模型元素和基本動作元素，拍攝階段包括如下步驟建立場景、表演和拍攝。本發(fā)明只需建立各個元素的關(guān)鍵幀，數(shù)量不到現(xiàn)有技術(shù)“關(guān)鍵幀”方法的10%，而動漫故事的演繹則是實時完成的，靈活而且快捷，因此具有生產(chǎn)效率高、制作成本低、畫面質(zhì)量高的特點。
文檔編號G06T13/00GK102930582SQ20121039228
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者郅剛鎖, 雷瀟雨 申請人:郅剛鎖, 雷瀟雨