计算机辅助动画造型绘制方法

摘要

本发明将计算机图形方法所绘制的“关节”通过骨骼连接形成骨架，并通过“关节”上依附的“定位球”定位动画造型各部位的位置及朝向，模拟动画造型绘制过程中的“造型结构图”，以此实现平面上的动画造型绘制依据。该方法保证了造型在多角度下的结构、透视、夸张、变形等各视觉要素的统一，提高了设计的艺术及生产质量。

权利要求

1.一种计算机辅助动画设计方法，通过计算机、打印机、扫描设备、图像识别设备作为辅助输入、输出工具，基于动画设计师设计的初始动画角色造型实现多个与初始动画角色造型风格统一的动画角色造型，其特征在于包括以下步骤：A、在动画设计稿中，在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球，所述定位球的初始位置由动画角色的关节位置或活动位置决定，所述定位球的初始大小由动画角色的造型大小、各部位与整体之间的比例决定，所述定位球的初始朝向由动画角色的造型朝向决定；所述定位球的初始三维属性和初始状态根据公知的动画动作规范予以定义；

B、隐含设计画稿，通过调节定位球的位置、大小和朝向，生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化，该步骤遵守如下规则：（a）设定动画角色骨架中骨骼长度和角度的规则；

（b）设定动画角色正常运动范围的约束条件；

(c) 调整规则（b）设定动画角色夸张运动范围的约束条件；

C、新动画角色的骨架可利用计算机、打印机输出，设计人员根据新动画角色骨架及其所依附的定位球造型的特点可绘制出新的造型画稿，步骤A～C多次重复，可以得到多张风格统一的动画角色设计画稿。

2.根据权利要求1所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；

将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

利用计算机在动画角色的实际关节位置定位关节点；

连接关节点，形成动画角色的一套骨骼；

在关节点处摆放定位球。

3.根据权利要求1所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；

将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

根据动画角色造型在空白处定位角色造型的关节点；

将定位球摆放在关节点处；

将动画角色的造型覆盖叠加于定位球上；

连接定位球，形成动画角色的一套骨骼。

4.根据权利要求1所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：使用传感器或图像识别设备识别已有的动画角色的动作姿势，自动定位关节点，并产生一套骨骼；

将定位球加载在相应部位的关节点处。

5.根据权利要求2或3或4所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤A中所述定位球的三维属性和状态根据公知的动画动作规范予以定义是指在计算机数据库中对人物造型和动物造型的动作进行数字化描述。

6.根据权利要求5所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述人物造型动作定义包括人的走路、奔跑、跳跃动作的计算机数据库对应数字化描述；

动物造型动作定义包括：

走兽类的走路、奔跑、扑跳动作的计算机数据库中的对应数字化描述；

禽类动物的走路、飞翔、跳跃动作的数据库中的对应数字化描述；

爬行类动物的爬行动作的数据库中的对应数字化描述。

7.根据权利要求6所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤（a）设定动画角色骨架中骨骼之间长度和角度的规则包括：预设坐标系定义：动画纸的水平位置为X轴，重心的铅垂线于X轴成90度 ；

预设基准长度：基准长度就是一个标准长度；

首先找到动画造型处于立姿时的重心，通过该重心的铅垂线设定为基准骨骼，即一级父骨骼；

其次，以一级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为一级子骨骼，一级子骨骼同时也即二级父骨骼；

再次，以二级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为二级子骨骼，二级子骨骼同时也即三级父骨骼，以此类推，将动画造型的骨骼形成一种分级的树状结构结构图；

设定每一根骨骼相对于X轴的夹角为θ，子骨骼的长度为基准长度乘以系数a，再设定θ及a的取值范围；

骨骼和骨骼的连接处就是摆放定位球的位置。

8.根据权利要求7所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤（b）设定动画角色正常运动范围的约束条件包括：根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定参数，通过对参数取值约束动作的幅度与范围。

9.根据权利要求8所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述步骤（c）设定动画角色夸张运动范围的约束条件包括：根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定调整参数，通过对调整参数取值扩大动画角色运动幅度与范围。

10.根据权利要求9所述的计算机辅助动画设计方法，其特征在于：所述的公知的动画动作规范定义数字化处理后存储于数据库中，新动画角色骨架的约束基于数据库中的记录自动生成。

说明书

计算机辅助动画造型绘制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种计算机辅助动画设计方法，更具体的说是涉及一种动画角色设计的计算机辅助动画设计方法。

背景技术

[0002] 在传统的二维动画中,要完成角色造型的动态造型设计、镜头原画造型等的绘制,基本是由动画师依据相应角色设计,凭其对于角色的理解、动画功底和经验来完成。对
于动画经验不是很足和角色理解不是很到位的动画师来说,所绘制造型、原动画产生“走
形”（形状偏离原有的造型）在所难免。

[0003] 下边的一系列图为现有的手工绘制造型的过程：

[0004] a、如图18，勾勒身体主要部分的位置，臀部、胸腔和头部，然后使用线条透视表现出人物的身体头部和臀部朝向。

[0005] b、如图19，在胸腔和臀部的位置标注四肢的位置和连接处关节大小。

[0006] c、如图20，在b确定的关节位置上画出四肢的形状，以及四肢的关节位置。

[0007] d、如图21，在b确定的关节位置上画出四肢的形状，以及四肢的关节位置。

[0008] 合并abcd的步骤，为图22所示，一般情况下，造型设计师和原画师会在一张纸上完成这4个步骤，交由清稿的人员进行接下来的步骤。

[0009] e、如图23，由造型设计者或者清稿人员把上面所画的造型在另外一张动画纸上进行清稿，就是把设计过程中多余的毛刺和线条清除，只留下人物的主轮廓线和朝向标识。

[0010] f、如图24，使用笔尖较细的铅笔进行再一次的清稿，这样清理出来的稿子线条颜色比较深，比较清晰。

[0011] g、如图25，把f中一些没有用的线条（朝向线条和定位线条）清除，最终成为一张设计稿，用于动画生产的下一个环节中去。

[0012] 如上面的图所示，完成造型的设计过程需要多人参与，并且实际动画生产中所画的造型远比例子中的造型复杂的多，而这多人对于造型的理解、设计的水平和其他的一些
因素影响，在设计阶段就已经有一些造型的线条脱离了设计者的本意。在二维动画生产中，
一般来说做造型设计的人员艺术水平高，但是对于动画人物动作的理解相对较差，如果需
要设计出一些非标准需要用于大幅动作的设计稿，那么造型设计人员比较难设计的到位，
而对于动画人物动作理解比较深的原画人员在造型设计中艺术水平又达不到要求，于是就
出现了二维动画生产中常见“跑型”现象。

[0013] 而目前计算机技术广泛应用于动画制作过程中,一些其他的辅助造型绘制方法（如：3DMax、Maya等）不能很好的适合二维动画设计和生产的实际需求。由于二维动画所具
有的艺术夸张的特点，使用现有这些辅助造型的绘制方法绘制不能够很好的满足造型设计
和制片的需要。

发明内容

[0014] 本发明为动画造型师提供一个专业而系统的动画造型方法,该方法以动画造型师所熟悉的“造型结构球”的设计图形式，用打印机打印纸张(或屏绘)提供给动画造型
师,其中包括人/动物的关节和骨骼，用它们对造型的各关键点做出定位，动画造型师仍使
用含定位尺孔的动画纸进行创作,创作过程中由于关节和骨骼的定位使得创作的人/动物
保持最初设计时的艺术风格和特点。创作完成以后使用扫描仪等图像扫描设备扫描动画纸
形成图像文件输入计算机。该方法保证了造型在多个造型面（正面、背面、左侧面、右侧面、
左3/4面、右3/4面、左背3/4面、右背3/4面等）、角度（仰视、正视、俯视等）、姿势（走、跑、
跳、蹲等）下的结构关系、透视角度、夸张程度、变形幅度等各视觉要素的统一,提高了设计
的艺术及生产质量。

[0015] 本发明的技术方案是：设计一种计算机辅助动画设计方法，通过计算机、打印机、扫描设备、图像识别设备作为辅助输入、输出工具，基于动画设计师设计的初始动画角色造
型实现多个与初始动画角色造型风格统一的动画角色造型，其特征在于包括以下步骤：

[0016] A、在动画设计稿中，在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球，所述定位球的初始位置由动画角色的关节位置或活动位置决定，所述定位球的初始大小由动画角色的造型
大小、各部位与整体之间的比例决定，所述定位球的初始朝向由动画角色的造型朝向决定；
所述定位球的初始三维属性和初始状态根据公知的动画动作规范予以定义；

[0017] B、隐含设计画稿，通过调节定位球的位置、大小和朝向，生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化；

[0018] C、新动画角色的骨架可利用计算机、打印机输出，设计人员根据新动画角色骨架及其所依附的定位球造型的特点可绘制出新的造型画稿，步骤A～C多次重复，可以得到多
张风格统一的动画角色设计画稿。

[0019] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0020] 由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；

[0021] 将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

[0022] 利用计算机在动画角色的实际关节位置定位关节点；

[0023] 连接关节点，形成动画角色的一套骨骼；

[0024] 在关节点处摆放定位球。

[0025] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0026] 由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；

[0027] 将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

[0028] 根据动画角色造型在空白处定位角色造型的关节点；

[0029] 将定位球摆放在关节点处；

[0030] 将动画角色的造型覆盖叠加于定位球上；

[0031] 连接定位球，形成动画角色的一套骨骼。

[0032] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0033] 使用传感器或图像识别设备识别已有的动画角色的动作姿势，自动定位关节点，并产生一套骨骼；

[0034] 将定位球加载在相应部位的关节点处。

[0035] 所述步骤A中所述定位球的三维属性和状态根据公知的动画动作规范予以定义是指在计算机数据库中对人物造型和动物造型的动作进行数字化描述。

[0036] 所述人物造型动作定义包括人的走路、奔跑、跳跃动作的计算机数据库对应数字化描述；

[0037] 动物造型动作定义包括：

[0038] 走兽类的走路、奔跑、扑跳动作的计算机数据库中的对应数字化描述；

[0039] 禽类动物的走路、飞翔、跳跃动作的数据库中的对应数字化描述；

[0040] 爬行类动物的爬行动作的数据库中的对应数字化描述。

[0041] 所述步骤B中“生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化”遵守如下规则：

[0042] （a）设定动画角色骨架中骨骼长度和角度的规则；

[0043] （b）设定动画角色正常运动范围的约束条件；

[0044] (c) 调整规则（b）设定动画角色夸张运动范围的约束条件。

[0045] 所述步骤（a）设定动画角色骨架中骨骼之间长度和角度的规则包括：

[0046] 预设坐标系定义：动画纸的水平位置为X轴，重心的铅垂线于X轴成90度 ；

[0047] 预设基准长度：基准长度就是一个标准长度；

[0048] 首先找到动画造型处于立姿时的重心，通过该重心的铅垂线设定为基准骨骼，即一级父骨骼；

[0049] 其次，以一级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为一级子骨骼，一级子骨骼同时也即二级父骨骼；

[0050] 再次，以二级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为二级子骨骼，二级子骨骼同时也即三级父骨骼，以此类推，将动画造型的骨骼形成一种分级的树状结构结构
图；

[0051] 设定每一根骨骼相对于X轴的夹角为θ，子骨骼的长度为基准长度乘以系数a，再设定θ及a的取值范围；

[0052] 骨骼和骨骼的连接处就是摆放定位球的位置。

[0053] 所述步骤（b）设定动画角色正常运动范围的约束条件包括：

[0054] 根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定参数，通过对参数取值约束动作的幅度与范围。

[0055] 所述步骤（c）设定动画角色夸张运动范围的约束条件包括：

[0056] 根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定调整参数，通过对调整参数取值扩大动画角色运动幅度与范围，角色动作夸张变形。

[0057] 所述的公知的动画动作规范定义数字化处理后存储于数据库中，生成新动画角色骨架的约束基于数据库中的记录自动生成。

[0058] 技术方案中的 “所述定位球的三维属性和状态根据公知的动画动作规范予以定义”是基于造型艺术的公知常识，例如人的奔跑即有如下规律：

[0059] ---胯部关节带动左右腿部和脚部骨骼和关节交替向前运动，带动躯干骨骼和关节向前运动;

[0060] ---左腿和左脚骨骼和关节向运动前方时，右臂骨骼和右臂关节同时朝行走后方摆动；右腿和右脚骨骼和关节向运动前方时，左臂骨骼和左臂关节同时朝行走后方摆动;

[0061] ---左右臂在运动中前后摆动时从肘关节为点上臂和前臂的骨骼成弯曲状;

[0062] ---向前运动过程中，头部骨骼和定位球的高低成波浪状，当支撑身体骨架的和地面接触的腿部骨骼和关节成直的状态时，头部骨骼和定位球顶端略高，当支撑身体骨架的
和地面接触的腿部骨骼和关节成弯曲的状态时，头部骨骼和定位球顶端略低;

[0063] ---向前运动的过程中，跨步的那条腿的骨骼和关节，从离地到向前伸展落地，中间的膝关节成弯曲状，脚踝部位关节中心与地面成弧形运动线。膝关节屈伸的角度大于走
路动作;

[0064] ---在奔跑运动中，双脚的骨骼和关节没有同时着地的过程

[0065] 如图12即是奔跑中的一幅或者一帧。

[0066] 技术方案中所述的“生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化”遵守将人及动物的动作规律进行数字化处理后得出的一整套步骤及技术
标准和数据：

[0067] 第一步： 设定骨架

[0068] 预设坐标系定义：动画纸的水平位置为X轴，重心的铅垂线于X轴成90度

[0069] 预设基准长度：基准长度就是一个标准长度

[0070] a．首先找到动画造型处于初始稳定姿势时的重心，通过该重心的铅垂线设定为基准骨骼，即一级父骨骼；

[0071] b．以一级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为一级子骨骼，一级子骨骼同时也即二级父骨骼；

[0072] c．与b类似，以二级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为二级子骨骼，二级子骨骼同时也即三级父骨骼，以此类推，将动画造型的骨骼形成一种分级的树状结构
结构图；

[0073] d．设定每一根骨骼相对于X轴的夹角为θ，子骨骼的长度为基准长度乘以系数a，以普通人身材为例，则所有骨骼的参数如表1所示：

[0074]父骨骼名 骨骼名 a θ(度)
重心线 腹骨骼 0.7 90
腹骨骼 腰骨骼 1 90
腰骨骼 胸骨骼 0.5 90
胸骨骼 颈骨骼 0.5 90
颈骨骼 头骨骼 1 90
胸骨骼 右肩胛骨骼 0.8 160
右肩胛骨骼 右上臂 1.2 245
右上臂 右下臂 1.3 245
右下臂 右手掌 0.5 270
胸骨骼 左肩胛骨骼 0.8 20
左肩胛骨骼 左上臂 1.2 -65
左上臂 左下臂 1.3 -65
左下臂 左手掌 0.5 270
腹骨骼 右胯骨 0.8 225
右胯骨 右上腿 1.65260
右上腿 右下腿 2 260
右下腿 右脚 0.5 200
腹骨骼 左胯骨 0.8 315
左胯骨 左上腿 1.65280
左上腿 左下腿 2 280
左下腿 左脚 0.5 -20

[0075] 表1

[0076] e．一类动画造型骨架构建完成，骨骼和骨骼的连接处就是摆放定位球的位置。如图16、17所示，图中除了重心线以外的虚线部分是表示此处为一个骨骼组，由几片骨骼或
者几根骨骼组成，但是它们活动是一起活动的，所以可以当作一根骨骼去处理。从上到下分
别是右肩胛骨骼、左肩胛骨骼右胯骨、左胯骨。

[0077] 第二步：动画角色正常运动范围约束

[0078] 根据第一步的骨架创建，每一根骨骼都有自己唯一的父骨骼。我们可以根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向等参数约束动作，以达到我们所需要的规范。子骨骼相对
于父骨骼可以前后左右（前后为空间的纵深约束，左右为平面的约束）的进行动作，对于一
类动画造型而言，在约束的范围之内，子骨骼可以根据造型的需要自由摆放，延伸到整个骨
架，就可以约束骨架中的所有骨骼的运动。正常的动作不会超出这个范围，但是存在非常规
动作和夸张动作，这部分动作在第三步中描述。

[0079] 下表中是一个正常的人物造型确定的子骨骼相对于父骨骼前后左右的动作幅度

[0080] 单位：度

[0081]度
幅
向
右
骼
骨
父
于
对相 05 05 52 57 03 06 081 21 09 06 021 061 09 03 081 21 06 03 54 57 06
度
幅
向
左
骼
骨
父
于
对相 05 05 52 57 03 06 021 061 09 06 081 21 09 03 54 57 06 03 081 21 06
度
幅
向
后
骼
骨
父
于
对相 09 021 06 021 03 06 081 0 09 06 081 0 09 03 021 081 09 03 021 081 09
度
幅
向
前
骼
骨
父
于
对相 021 081 06 021 03 06 081 081 09 06 081 081 09 03 081 0 021 03 081 0 021
骼 骼
骨 骨
名 骼 骼 骼 骼 骼 胛 臂 臂 掌 胛 臂 臂 掌 骨 腿 腿 骨 腿 腿
骼 骨 骨 骨 骨 骨 肩 上 下 手 肩 上 下 手 胯 上 下 脚 胯 上 下 脚
骨 腹 腰 胸 颈 头 右 右 右 右 左 左 左 左 右 右 右 右 左 左 左 左
骼 骼
名 骨 骨
骼 线 骼 骼 骼 骼 骼 胛 臂 臂 骼 胛 臂 臂 骼 骨 腿 腿 骼 骨 腿 腿
骨 心 骨 骨 骨 骨 骨 肩 上 下 骨 肩 上 下 骨 胯 上 下 骨 胯 上 下
父 重 腹 腰 胸 颈 胸 右 右 右 胸 左 左 左 腹 右 右 右 腹 左 左 左

[0082] 表2

[0083] 第三步：动画角色夸张运动范围约束

[0084] 第二步表中描述的是子骨骼相对于父骨骼的运动幅度，在这个幅度以内子骨骼可以根据实际的需要自由摆放，在做艺术夸张的时候，这套约束条件可能在局部范围内不适
应，不会出现对于整个造型骨架不适用，一般来说是骨架的几个关键的关节处存在夸张的
需要，那么我们可以在第二步约束的度数范围内增加一个夸张变量，我们设定这个变量为
γ，正常范围加减γ，用于实现夸张的需要，而γ数值的设定需要动画设计师和造型师根
据动画造型的实际特点和行业对此类造型的共识决定。

[0085] 我们还拿一个普通的人做出例子，第二步中的表格中一般可以做出夸张变形动作的部位有颈、左右臂、左右腿和左右脚，那么表格可以修正为

[0086] 单位：度度
幅
向
右
骼
骨
父于 γ γ γ γ γ± γ γ± γ γ± γ γ
对相 ±05 ±05 52 ±57 03 ±06 081 21 09 ±06 021 061 09 ±03 081 21 06 ±03 ±54 57 06
度
幅
向
左
骼
骨
父 γ γ γ
于对相 γ±05 γ±05 52 γ±57 03 γ±06 ±021 061 09 γ±06 ±081 21 09 γ±03 γ±54 57 06 γ±03 ±081 21 06度
幅
向
后
骼
骨
父于对相 γ±09 γ±021 06 γ±021 03 γ±06 γ±081 0 09 γ±06 γ±081 0 09 γ±03 γ±021 081 09 γ±03 γ±021 081 09度
幅
向
前
骼
骨
父于 γ γ γ γ γ γ γ γ γ γ γ
对相 ±021 ±081 06 ±021 03 ±06 ±081 081 09 ±06 ±081 081 09 ±03 ±081 0 021 ±03 ±081 0 021骼 骼
骨 骨
名 骼 骼 骼 骼 骼 胛 臂 臂 掌 胛 臂 臂 掌 骨 腿 腿 骨 腿 腿
骼 骨 骨 骨 骨 骨 肩 上 下 手 肩 上 下 手 胯 上 下 脚 胯 上 下 脚
骨 腹 腰 胸 颈 头 右 右 右 右 左 左 左 左 右 右 右 右 左 左 左 左
骼 骼
名 骨 骨
骼 线 骼 骼 骼 骼 骼 胛 臂 臂 骼 胛 臂 臂 骼 骨 腿 腿 骼 骨 腿 腿
骨 心 骨 骨 骨 骨 骨 肩 上 下 骨 肩 上 下 骨 胯 上 下 骨 胯 上 下
父 重 腹 腰 胸 颈 胸 右 右 右 胸 左 左 左 腹 右 右 右 腹 左 左 左

[0087] 表3

[0088] 可能存在一个造型中每一根骨骼的修正变量γ不一样的情况，所以γ可能需要分为γ1、γ2、γ3、γ4等

[0089] 以上举例都为人体，动物体和其他的造型都可以按照这套规则进行约束；

[0090] 这些规范定义经过数字化处理后存储于数据库中，生成新动画角色骨架的约束基于数据库中的记录自动生成。

[0091] 而整个技术方案可以利用计算机、打印机、扫描设备、图像识别设备作为辅助工具，来提高造型工作的效率。

附图说明

[0092] 图1是常规造型设计图例；

[0093] 图2、图3是骨骼图例；

[0094] 图4、图5是隐藏了标准造型的骨骼图；

[0095] 图6、图7、图8、图12是加入了定位球的骨骼图；

[0096] 图9、图10、图11是恢复了标准造型的设计图；

[0097] 图13、图14、图15是经过修饰的设计图；

[0098] 图16、图17是动画造型骨架构建完成图；

[0099] 图18-图25是现有的手工绘制造型的过程。

具体实施方式

[0100] 下面结合说明书附图来说明具体实施方式。

[0101] 设计一种计算机辅助动画设计方法，通过计算机、打印机、扫描设备、图像识别设备作为辅助输入、输出工具，基于动画设计师设计的初始动画角色造型实现多个与初始动
画角色造型风格统一的动画角色造型，其特征在于包括以下步骤：

[0102] A、在动画设计稿中，在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球，所述定位球的初始位置由动画角色的关节位置或活动位置决定，所述定位球的初始大小由动画角色的造型
大小、各部位与整体之间的比例决定，所述定位球的初始朝向由动画角色的造型朝向决定；
所述定位球的初始三维属性和初始状态根据公知的动画动作规范予以定义； 如图6，图7，
图8，图12；

[0103] B、隐含设计画稿，通过调节定位球的位置、大小和朝向，生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化；

[0104] C、新动画角色的骨架可利用计算机、打印机输出，设计人员根据新动画角色骨架及其所依附的定位球造型的特点可绘制出新的造型画稿，步骤A～C多次重复，可以得到多
张风格统一的动画角色设计画稿，如图9，图10，图11；可以进一步画出所需要的造型画稿，
如图13，图14，图15。

[0105] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0106] 由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；如图1，

[0107] 将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

[0108] 利用计算机在动画角色的实际关节位置定位关节点；如图2、图3、图4、图5；

[0109] 连接关节点，形成动画角色的一套骨骼；

[0110] 在关节点处摆放定位球。

[0111] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0112] 由设计师完成一个或数个动画角色造型设计，设计画稿以平视正面造型为主,也可以按需设计成其它视角的造型；如图1，

[0113] 将上述设计画稿通过扫描设备扫描输入计算机，如果设计师是直接在计算机上完成的设计画稿则可以忽略该步骤；

[0114] 根据动画角色造型在空白处定位角色造型的关节点；如图2、图3、图4、图5；

[0115] 将定位球摆放在关节点处；

[0116] 将动画角色的造型覆盖叠加于定位球上；

[0117] 连接定位球，形成动画角色的一套骨骼。

[0118] 所述步骤A中“在动画角色造型骨骼间摆放或生成定位球”包括以下步骤：

[0119] 使用传感器或图像识别设备识别已有的动画角色的动作姿势，自动定位关节点，并产生一套骨骼；如图2、图3、图4、图5；

[0120] 将定位球加载在相应部位的关节点处。

[0121] 所述步骤A中所述定位球的三维属性和状态根据公知的动画动作规范予以定义是指在计算机数据库中对人物造型和动物造型的动作进行数字化描述。

[0122] 所述人物造型动作定义包括人的走路、奔跑、跳跃动作的计算机数据库对应数字化描述；

[0123] 动物造型动作定义包括：

[0124] 走兽类的走路、奔跑、扑跳动作的计算机数据库中的对应数字化描述；

[0125] 禽类动物的走路、飞翔、跳跃动作的数据库中的对应数字化描述；

[0126] 爬行类动物的爬行动作的数据库中的对应数字化描述。

[0127] 所述步骤B中“生成新的造型姿势，连接定位球的骨骼长短根据定位球之间的距离自然变化”遵守如下规则：

[0128] （a）设定动画角色骨架中骨骼长度和角度的规则；

[0129] （b）设定动画角色正常运动范围的约束条件；

[0130] (c) 调整规则（b）设定动画角色夸张运动范围的约束条件。

[0131] 所述步骤（a）设定动画角色骨架中骨骼之间长度和角度的规则包括：

[0132] 预设坐标系定义：动画纸的水平位置为X轴，重心的铅垂线于X轴成90度 ；

[0133] 预设基准长度：基准长度就是一个标准长度；

[0134] 首先找到动画造型处于立姿时的重心，通过该重心的铅垂线设定为基准骨骼，即一级父骨骼；

[0135] 其次，以一级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为一级子骨骼，一级子骨骼同时也即二级父骨骼；

[0136] 再次，以二级父骨骼为基准，将与之关联最接近的骨骼设定为二级子骨骼，二级子骨骼同时也即三级父骨骼，以此类推，将动画造型的骨骼形成一种分级的树状结构结构
图；

[0137] 设定每一根骨骼相对于X轴的夹角为θ，子骨骼的长度为基准长度乘以系数a，再设定θ及a的取值范围；

[0138] 骨骼和骨骼的连接处就是摆放定位球的位置。

[0139] 所述步骤（b）设定动画角色正常运动范围的约束条件包括：

[0140] 根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定参数，通过对参数取值约束动作的幅度与范围。

[0141] 所述步骤（c）设定动画角色夸张运动范围的约束条件包括：

[0142] 根据子骨骼相对于父骨骼的摆动幅度、方向设定调整参数，通过对调整参数取值扩大动画角色运动幅度与范围，角色动作夸张变形。

[0143] 所述的公知的动画动作规范定义数字化处理后存储于数据库中，生成新动画角色骨架的约束基于数据库中的记录自动生成。

[0144] 本发明针对传统的二维动画角色造型的动态及原画设计所不可避免的“走形”问题, 在由艺术家操作并产生高质量动画设计图的基础上，模拟传统动画造型及其原画设计
方法，指导及纠正造型及其原画设计过程,尽可能产生正确的设计稿，提高了动画设计领
域的生产率。