簡介
那些在錄像帶或電影膠帶上的卡通片,他們產生娛樂效果並且使觀眾有可接受的真實感,電腦製作出來的動畫篇一般是以每秒25幅畫面的速率放映,半小時的節目就包含45000幅畫面,雖然有些畫面可以反覆利用,但需要大部分人力勞力,一般來講,人工製作卡通卡通片是按照一個事先規劃好的劇本一步一步進行的。
作用
畫面輸入
首先是畫面的輸入,在用電腦輔助製作卡通卡通片時,卡通卡通片中的許多基本角色的特徵,姿態以及關鍵畫面的繪製、背景的設計與繪製等任務,都仍是動畫製作藝術家的任務,很難真正取代藝術家在這一方面的創造性勞動。因此,我們就需要充分地利用這些人工繪製的東西,必須使它們轉換成計算機可以接受的形式存儲在機器內部。這一轉換任務可以利用掃描裝置或利用互動式的圖形輸入設備來完成。
典型的掃描裝置是平板掃瞄器或電視攝像機。在電腦中可以用一個二維的矩陣來表示一副或圖像,其矩陣的每一個元素即像素代表畫面上相應位置的色彩和灰度。利用掃描設備輸入時,電腦可以起到各種控制作用。列入圖像反差、增益以及動態範圍等參數的選擇,也能實現諸如濾波、定位等操作。對於線條畫,若只關心哪些部分代表線條,那么那要一次掃描整個畫面後,就可以得到二值得像素矩陣。對於已著色的畫面,往往需要加上濾色鏡,分別對紅、綠、藍三基色掃描三次,才能完成畫面的轉換和輸入。
此外,若計算機上還配有一定的模式識別及圖像處理軟體包的話,我們還可能以點、線、折線、多邊形、各種曲線等方式來表示同一畫面。兩種不同的存儲方式各有其優缺點。配合起來使用,會大大提高后期製作的效率。
在 互動式圖形輸入設備中,數位化儀恐怕是完成這一轉換的最理想工具了,因為畫家甚至可以直接在其上作畫,通過螢幕觀察並利用互動軟體隨時修改所作的畫,直接完成並存儲起來。互動式圖形輸入的另一個好處就是方便動畫藝術家著色處理,當然系統設計的好壞與用戶是否能提高效率、是否願意使用它、是否能獲得必要的精度是密切相關的。這種互動軟體包應當具有以下的功能:
1.互動地制定各種特徵點,如線段的兩個端點、多邊形的諸頂點、樣條曲線的控制點等;
2.各種 擬合算法,它能從給定的控制點得到具有一定光滑性的曲線表示;
3.對各種形狀構成的形狀庫的存取,這種庫里即有如矩陣、圓、橢圓等基本形態;
4.能選擇或建立各種畫筆,也就是說可以對畫筆賦予不同的顏色、形狀、模式等特徵,並能用它來方便地畫出各種基本圖形,畫圖形時還應包括能消除階梯狀的處理;
5.能對各種形狀進行多種操作,例如複製或移動、各種幾何變換、對某一區域形狀可縮放,以進行更精緻的觀察等;
6.區域填充及輪廓掃描轉換,也就是說能以不同的顏色及文理模式,對不同方式表示的區域著色或填充,使該區域成為實心區域。這裡還應該包括對卡通片中連續的畫面有一定的自動填色的功能;
7.各種調整功能,主要是對連續圖形的離散化而引起的各種不一致的調整。
動畫質量的快速檢查
當動畫序列已經建立,動畫製作人員一般要在初步畫好的諸畫面的基礎上,大致確定卡通片中主要角色的動作質量,這些初步畫出的畫面通常是線條形式的尚未著色前景角色與背景。利用計算機,可以更方便地實現這一任務,常稱之為試播(preview)。利用這個功能,可實時的播出這些畫面,以檢查是否符合設計要求,其視覺效果是否滿意,如果不滿意,再進行修改。實時的檢查需要有很快的處理速度,要占很大的記憶體,因此一般能檢查到數秒的卡通片已是相當不錯的了。除了這實時檢查方式以外,另一途徑是把電腦中存儲的畫面,逐幀地記錄在錄像帶上。利用這種方法也可以避免人工實現時的拍攝等階段,達到快速檢查的目的。
生產管理
卡通動畫篇的生產過程中,自然有大量的數據,這些數據不僅僅是圖片,還有對各個製作生產還價的管理監督與計畫的信息。因此,在動畫製作過程中利用計算機來輔助管理這些數據,將會有很大的幫助,這樣的一個輔助系統不僅應當能對動畫製作過程進行控制與管理,特別對攝像頭的運動、分鏡頭、動畫序列可能的多次利用,攝製表的形式等加以控制,而且還應能在主要角色模型庫管理、生產規劃、成本核算及控制等方面的作用。
中間畫面的生成
這一點可能比上面提及的三點更重要也更難於實現。中間畫面的生成是指,在動畫繪製人員並輸入關鍵畫面後,希望電腦能自動生成關鍵畫面之間的各箇中間畫面,以形成表示連續活動所必須的畫面序列。對此,電腦可以用插值和變換兩種方法來完成這一任務,要注意的是由於這兩種方法都依賴於各種幾何算法,因此要求關鍵畫面應當以各種幾何圖形為元素來構成。
用插值來得到中間畫面的方法是多種多樣的,但是一般均包括以下三方面的內容,第一,在兩個或多個關鍵畫面上,確定要被插值元素之間的一一對應關係,並且選出每個元素中的若干個控制點,這些控制點將能決定幾何元素在不同畫面的不同形狀,也即變形過程。第二,確定一種插值方法,例如以線性方式、樣條曲線方式等等。最後,定義插值節奏或稱為動畫分時,具體地說就是制定在不同的時刻,中間畫面應當在已成型的插值路徑上的哪個位置。這是一個以動畫製作人員成年積累起來的經驗為基礎的一個步驟,不同的分時方式,即使對同一個幾何元素同一路徑,也會產生十分不同的動畫效果。
用變化方式來得到中間畫面,幾乎也要經歷類似的幾個階段,第一,要把關鍵畫面分解為個別的要作變換的幾何形狀,例如直線、曲線、多邊形等。第二,定義對每個元素要作何種變化如旋轉、拉伸壓縮等以及與變化有關的參數值,決定是以固定的還是可變的方式來制定參數等,要決定變化軌跡或者平移的參數。最後,定義插值節奏或動畫分時,這一點與上面的插值方式是一致的。
需要指出的是,中間畫面生成這個任務的難度比人們想像的要困難得多,其主要原因是因為丟失了必要的信息,由於動畫繪製人員所畫的關鍵畫面,實際上是利用二維信息,通過繪製人員的想像做了二維投影儀後才畫出來的,這勢必丟失很多必要的信息。例如假設輸入的兩幅關鍵畫面分別是人的側面和正面,在側面的那副關鍵畫面中,只繪製了一隻手,另外一隻手被身體遮擋了,正面的那副畫中繪出了一隻手,另外一隻手被身體遮擋了,正面的那幅畫中繪出了兩隻手,在這兩幅關鍵畫面之間的中間畫面,當繪製人員繪製的時候,很容易判斷當人轉身到某一個角度時在何處顯露出另外一隻手來,但這一推斷任務如果交給電腦來完成的畫,就要利用人工智慧的某些方法了,而不是一般的方法所能解決的。
目前也已經有了一些解決中間畫面的具體技術或方法,例如,讓動畫繪製人員或程式操作員通過編輯方式來指出畫面中丟失的信息;或對角色進一步的分解;或利用角色的骨架形式作為輸入和插值的基礎;或避免某些可能產生麻煩的位置或姿態等等。但這些技術或方法仍很難令人滿意,一是因為這些方法往往增加時間方面開銷,其二是這些方法多多少少限制了角色變化或運動的方式,甚至於禁止某些動作等,從而影響了繪製人員的工作效率。