發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 04:25

【摘要】：作為造型藝術(shù)的分支之一，動(dòng)漫一直深受世界各地人們的喜愛(ài)。在動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，隨著動(dòng)漫與3D技術(shù)的緊密結(jié)合，3D動(dòng)漫已然成為了推動(dòng)動(dòng)漫及其衍生產(chǎn)品發(fā)展的重要力量。從現(xiàn)有的優(yōu)秀3D動(dòng)漫作品不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是《玩具總動(dòng)員》中那些精靈古怪的卡通玩具，還是《功夫熊貓》中那些身懷絕技的武林高手，創(chuàng)意新穎的3D動(dòng)漫造型是決定一部動(dòng)漫作品成功與否的關(guān)鍵要素。成功設(shè)計(jì)的動(dòng)漫造型不但能得到觀眾的喜愛(ài)和推崇，提升動(dòng)漫作品的票房號(hào)召力，而且對(duì)于整個(gè)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)及其衍生產(chǎn)品的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。 傳統(tǒng)的3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)大多是通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)軟件，如Maya、3D Max等完成的，雖然這種方法繪制出的造型精致美觀，但是卻面臨著造型創(chuàng)意性不足、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、制作成本高等諸多問(wèn)題。就造型創(chuàng)意性不足來(lái)說(shuō)，原因是由于造型設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)受到已有造型和設(shè)計(jì)觀念的限制，無(wú)法設(shè)計(jì)出足夠吸引人眼球、讓人過(guò)目不忘的創(chuàng)新造型；就造型設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、制作成本高來(lái)說(shuō)，雖然Maya等三維動(dòng)畫(huà)軟件功能強(qiáng)大，但是熟練掌握它不僅需要用戶兼具計(jì)算機(jī)和美術(shù)的相關(guān)知識(shí)，還需要一個(gè)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)過(guò)程，不僅如此，每一個(gè)造型從設(shè)計(jì)、繪制到完成都需要耗費(fèi)設(shè)計(jì)師大量的時(shí)間精力，這無(wú)疑在一定程度上延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期、提高了制作成本。因此，如何快速且自動(dòng)地生成創(chuàng)意新穎的3D動(dòng)漫造型成為當(dāng)下計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。 本文以激發(fā)造型設(shè)計(jì)師創(chuàng)作靈感、輔助其高效完成造型制作為目標(biāo)，針對(duì)傳統(tǒng)3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)面臨的以上問(wèn)題開(kāi)展研究。本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)概括如下： 1.將元胞遺傳算法引入計(jì)算機(jī)輔助3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)中。 元胞遺傳算法(Cellular GeneticAlgorithm, CGA)具有收斂速度快、尋優(yōu)性能好和能夠豐富種群多樣性的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)思想和進(jìn)化計(jì)算技術(shù)，本文將CGA應(yīng)用于3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)中，以期借助其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)快速高效地生成大量創(chuàng)意新穎的3D動(dòng)漫造型。為了較好地將CGA應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)中，對(duì)CGA進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于樹(shù)結(jié)構(gòu)的元胞遺傳算法(Cellular Genetic Algorithm based on Tree-structure coding,TCGA)、交互式元胞遺傳算法(Interactive Cellular Genetic Algorithm, ICGA)和引入演化規(guī)則的元胞遺傳算法(Cellular GeneticAlgorithm with Evolutionary Rules, ERCGA)，分別有效地解決了直接應(yīng)用CGA到3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的編碼困難、適應(yīng)度函數(shù)難以確定以及加入人機(jī)交互后，人機(jī)交互次數(shù)過(guò)多的問(wèn)題。 2.提出了一種基于改進(jìn)元胞遺傳算法ETICGA的3D動(dòng)漫造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。 結(jié)合TCGA、ICGA和ERCGA，提出了一種綜合的改進(jìn)元胞遺傳算法——引入演化規(guī)則的樹(shù)結(jié)構(gòu)交互式元胞遺傳算法(Interactive Cellular Genetic Algorithm based onTree-structure coding with Evolutionary rules, ETICGA)，該算法使用樹(shù)結(jié)構(gòu)編碼方式對(duì)規(guī)則表達(dá)式進(jìn)行編碼，利用專家打分的方式對(duì)造型進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)采用基于專家知識(shí)的演化規(guī)則對(duì)造型狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)改變。由于ETICGA繼承了TCGA、ICGA和ERCGA各自在三維造型設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，能夠全面符合3D動(dòng)漫造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求，故本文在其基礎(chǔ)上提出了基于ETICGA的3D動(dòng)漫造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法(M-ETICGA)，有效地解決了傳統(tǒng)造型設(shè)計(jì)方法中造型創(chuàng)意性不足、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)且制作成本高的問(wèn)題。 3.在山東省科技攻關(guān)項(xiàng)目“基于進(jìn)化計(jì)算的協(xié)同三維動(dòng)漫創(chuàng)作系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上，將本文研究?jī)?nèi)容加入了原型系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了基于ETICGA的3D動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)模塊。通過(guò)一系列3D動(dòng)漫造型的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的M-ETICGA方法不僅能夠在一定程度上提高造型的變形進(jìn)化效率，還可以快速高效地設(shè)計(jì)出數(shù)量眾多且創(chuàng)意新穎的3D動(dòng)漫造型，激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感，降低動(dòng)畫(huà)制作成本，，提高工作效率。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP18;TP391.41

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本文編號(hào)：2702537