数字动画创作与后期视频处理技术

 

【基本信息】：

作者：马利庄，盛斌，谢志峰等　著

出版社：上海交通大学出版社

ISBN：9787313108258

出版时间：2014-8-1

版次：1

页数：196

字数：312000

开本：16开

用纸：胶版纸

包装：平装

【推荐】：

　　《数字动画创作与后期视频处理技术》可供计算机动画、数字媒体及数字图像处理等领域的研究人员参考。

【内容简介】：

　　动漫产业被称为21世纪知识经济的核心产业之一，已逐渐成为许多国家经济发展的重要支柱和新的经济增长点。其中，动画创作技术及后期视频制作技术是重要的核心内容。《数字动画创作与后期视频处理技术》阐述数字媒体领域研究的一系列成果，对相关领域的研究现状、发展趋势以及在动画和影视制作中的应用作详细的介绍。

【目录】：

第l章  计算机动画与视频处理综述

  1.1  计算机动画的概念

  1.2  计算机动画的应用

  1.3  动画视频的后期制作处理

  1.4  计算机动画的制作流程

  1.5  计算机动画的趋势展望

  1.6  习题

第2章  动画创作技术

  2.1  前言

  2.2  剧本

  2.3  场景

  2.4  分镜头

  2.5  习题

  参考文献

第3章  角色

  3.1  前言

  3.2  骨骼动画简介

  3.3  场景建模管理

  3.4  习题

  参考文献

第4章  场景建模

  4.1  前言

  4.2  三维空间中的定性空间描述和推理.

  4.3  定性三维空间推理

  4.4  场景的集成、调度管理和优化

  4.5  基于四叉树和BSP树的虚拟场景管理的实现

  4.6  小结

  4.7  习题

  参考文献

第5章  角色动画

  5.1  前言

  5.2  研究现状及基础知识

  5.3  基于运动捕获的复杂人物动作规划技术

  5.4  群体动画

  5.5  习题

  参考文献

第6章  渲染与合成

  6.1  前言

  6.2  动画中色彩和光线运用的自动设计技术

  6.3  风格化绘制

  6.4  多源视频融合

  6.5  习题

  参考文献

第7章  素材库构建

  7.1  素材库构建的意义

  7.2  素材库实施方案

  7.3  素材库技术路线

  7.4  习题

第8章  图像处理技术

  8.1  研究现状

  8.2  图像预处理

  8.3  边缘提取

  8.4  纹理合成

  8.5  研究展望

  8.6  习题

  参考文献

第9章  视频后期制作与编辑技术

  9.1  综述

  9.2  视频分割

  9.3  视频纹理合成

  9.4  风格化和视频特效

  9.5  总结

  9.6  习题

  参考文献

第lO章  虚拟现实

  10.1  虚拟现实技术基础

  10.2  虚拟现实技术介绍

  10.3  虚拟现实系统

  10.4  增强现实概述

  10.5  增强现实仪器分类

  10.6  增强现实基本概念

  10.7  网络虚拟环境

  10.8  MR项目实例

  10.9  习题

第11章  动画创作系统

  11.1  动画创作系统概述

  11.2  分镜头剧本生成子系统

  11.3  场景和角色建模子系统

  11.4  动画生成子系统

  11.5  渲染与合成系统

  11.6  动画创作系统总结

  11.7  习题

索引

【书摘】：

在渲染合成技术中，前景的抠取技术是后期处理的基础，虽然蓝屏抠像技术已经广泛地应用在影视制作中，但是其仍要受到环境的限制，例如，对动物如飞鸟的拍摄就难以在蓝屏下进行，因此自然场景下的前景抽取技术仍然是研究的热点。

　　最常见的前景抠取算法[45-47]都需要对前景和背景的颜色模型进行建模，但是视频处理中，前景和背景都在变化之中，因此如何建立合理的数学模型，并利用多摄像头技术是进行高精度的前景抠取问题的关键。

　　6.2动画中色彩和光线运用的自动设计技术

　　在动画中，色彩和光线的运用格外重要，是影响画面真实感的重要因素，也是营造环境和气氛的关键要素。

　　从光照的方向和角度来说，光线的运用分为顺光、侧光、逆光、顶光、脚光、散射光。

　　不同的光照方向有不同的艺术效果，顺光的效果在于其可以均匀地照亮被摄体，这一特性使得被摄体与我们心目中理想的景物特色一样。这种光线不擅长突出被摄体的质感和轮廓，散色光的效果比较柔和，没有阴影，可以呈现被摄物的细节，但在轮廓线条的描写方面较为平淡。与顺光的特性基本相反，侧光非常强调被摄体的轮廓和表面质感，因为它会在凹凸处留下浓重的阴影。顶光和脚光用于特殊场合，例如描写反面角色。

　　光线除了有照射角度的变化，本身的色彩也不同。以阳光为例，清晨的阳光柔和而温暖，随着太阳的升起，越来越强烈，光线变成刺眼的光芒；到了黄昏，阳光又恢复到温暖的状态。所以针对不同场合的创作，我们需要利用光线的不同色彩进行渲染。

　　而从光照的色温来说，又分为低色温和高色温。低色温使得光线的色彩偏暖，使物体的边缘加上特殊的色彩效果，例如：傍晚的日落会使物体的边缘加上金边。高色温使得光线尽可能地反映真实物体的属性。根据光源色温的高低，制造出来的气氛也随之有冷暖之分。色温越高气氛越冷，使人感到冰凉、明净、高贵；色温越低则气氛越暖，给人亲切、舒适、温暖的感觉。

　　不同的色调用于描述不同的场景，例如，对于一些怀旧的影片，可以使用淡黄色调模仿老照片的效果。对于一些喜庆场合，使用偏红的色调以加强喜庆效果。

　　6.2.1基于图像的色彩及光线运用

　　当前计算机图像处理的研究方向之一为图像或视频的重着色，色调改变，重光照处理，这些都可以应用于动画的光线与环境融合中去。

　　色彩的着色和重着色已经过长时间研究，Levin等[53]使用一些简单的交互操作，将色彩根据灰度图像的色彩，并使用图像分割的技术，将色彩准确的着色到灰度图像上。Liscliinskic[54]提出了改变高清图像色调色温的方法，该方法可以使一副图像的色温由暖变冷，并改变物体的曝光属性。Cohen_Or[ss]提出了色彩和谐的观点，将一系列和谐的色彩定义为模板，在重着色问题中考虑色彩和谐问题，优化着色并使得色彩看上去更真实。McMillan等[56]提出了一个全光照模型，使得基于图像的渲染更加真实。Madsen等[57]提出了重光照的一个实时算法，可以将某光照条件下的图像改变为另一光照条件下的图像，实现图像的重光照渲染。Agarwala等[58]通过关键帧的技术，根据定义的能量公式，实现帧之间线条的自动跟踪和调整。

　　6.2.2基于图形的色彩及光线运用

　　光照的快速实时渲染是计算图形学的重要研究方向，其中重要的一方面是，按照动画设计者要求的实时光照设计渲染，目的在于使得动画设计者在光照设计过程中可以实时得到光线渲染的效果，提高工作效率。Gershbein等[59]提出了一种适用于复杂场景下的电影光照技术，使用深度帧缓存可视图像表面的光学和几何信息，并用BRDF表示光学信息，其特点在于将其建立的物理反射模型转化为OPENGL图形管道，这样就利用了硬件的加速功能。Ragan-Kelley[60]提出了一种光照设计过程中的高质量预览技术，并使用高速缓存压缩技术减少深度缓存大小、使用间接帧缓冲技术以解决运动模糊和透明物体问题，使得渲染的效果更为真实。

　　光照的快速渲染也体现为间接光、多光源的处理，这些光源的计算需要耗费大量的时间，如何加速也是今后研究需要解决的问题。Sun等[61]应用了PTT（pre'computabletransfertensors）技术，并使用BRDF的张量表现形式以调整光照、视点及BRDF参数，并最终实现间接光照渲染。Hasan[62]提出了多光源下的高速渲染算法，将多光源下的渲染问题理解为光源矩阵下的光源相互作用之和，根据此矩阵，并不需要考虑所有的光源之间的相互作用，而只需要考虑部分光源就可以计算出近似整体光照。

　　此外，分层渲染及合成是目前广为流行的动画设计技术，渲染分层根据项目要求基本分为两种。一种是根据物体的类别进行粗略分层，比如根据镜头内容分为角色层、道具层、背景层等；另外一种是根据景别分为前景层、中景层、背景层。这种分层方式主要用于长篇剧集，由于整体工作量大，不需要调整细节，只要把握整体效果。采用这种分层方式便于后期制作人员整体控制。

　　另一种分层方式是按物体的视觉属性精细分层，比如分为颜色层、高光层、阴影层、反射层、折射层、发光层等。当把一个物体视觉属性分为如此多的层次后，后期控制的可能性大大增强，可以调节出非常丰富的效果。这种分层方式适用于比较精细的作品制作，比如广告、电影或动画长片。在CG生产中，最终渲染输出的时候必须要用到分层渲染。合理的分层渲染不仅能提高速度，而且可以方便地在后期软件中调节出各种效果，因此分层渲染是生产流程中必不可少的一步。

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