【摘要】：作為造型藝術的分支之一，動漫一直深受世界各地人們的喜愛。在動漫產業(yè)飛速發(fā)展的今天，隨著動漫與3D技術的緊密結合，3D動漫已然成為了推動動漫及其衍生產品發(fā)展的重要力量。從現有的優(yōu)秀3D動漫作品不難發(fā)現，無論是《玩具總動員》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動漫造型是決定一部動漫作品成功與否的關鍵要素。成功設計的動漫造型不但能得到觀眾的喜愛和推崇，提升動漫作品的票房號召力，而且對于整個動漫產業(yè)及其衍生產品的發(fā)展起著至關重要的作用。 傳統的3D動漫造型設計大多是通過三維動畫軟件，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、設計周期長、制作成本高等諸多問題。就造型創(chuàng)意性不足來說，原因是由于造型設計師在設計過程中往往會受到已有造型和設計觀念的限制，無法設計出足夠吸引人眼球、讓人過目不忘的創(chuàng)新造型；就造型設計周期長、制作成本高來說，雖然Maya等三維動畫軟件功能強大，但是熟練掌握它不僅需要用戶兼具計算機和美術的相關知識，還需要一個長期的學習過程，不僅如此，每一個造型從設計、繪制到完成都需要耗費設計師大量的時間精力，這無疑在一定程度上延長了設計周期、提高了制作成本。因此，如何快速且自動地生成創(chuàng)意新穎的3D動漫造型成為當下計算機輔助創(chuàng)新設計的研究熱點。 本文以激發(fā)造型設計師創(chuàng)作靈感、輔助其高效完成造型制作為目標，針對傳統3D動漫造型設計面臨的以上問題開展研究。本文的主要工作及創(chuàng)新點概括如下： 1.將元胞遺傳算法引入計算機輔助3D動漫造型設計中。 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，結合計算機輔助設計思想和進化計算技術，本文將CGA應用于3D動漫造型設計中，以期借助其獨特的優(yōu)勢快速高效地生成大量創(chuàng)意新穎的3D動漫造型。為了較好地將CGA應用到計算機輔助3D動漫造型設計中，對CGA進行了改進，提出了基于樹結構的元胞遺傳算法(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用CGA到3D動漫造型設計時所遇到的編碼困難、適應度函數難以確定以及加入人機交互后，人機交互次數過多的問題。 2.提出了一種基于改進元胞遺傳算法ETICGA的3D動漫造型創(chuàng)新設計方法。 結合TCGA、ICGA和ERCGA，提出了一種綜合的改進元胞遺傳算法——引入演化規(guī)則的樹結構交互式元胞遺傳算法(Interactive Cellular Genetic Algorithm based onTree-structure coding with Evolutionary rules, ETICGA)，該算法使用樹結構編碼方式對規(guī)則表達式進行編碼，利用專家打分的方式對造型進行評價，同時采用基于專家知識的演化規(guī)則對造型狀態(tài)進行動態(tài)改變。由于ETICGA繼承了TCGA、ICGA和ERCGA各自在三維造型設計上的優(yōu)勢，能夠全面符合3D動漫造型創(chuàng)新設計的要求，故本文在其基礎上提出了基于ETICGA的3D動漫造型創(chuàng)新設計方法(M-ETICGA)，有效地解決了傳統造型設計方法中造型創(chuàng)意性不足、設計周期長且制作成本高的問題。 3.在山東省科技攻關項目“基于進化計算的協同三維動漫創(chuàng)作系統”的基礎上，將本文研究內容加入了原型系統中，實現了基于ETICGA的3D動漫造型設計模塊。通過一系列3D動漫造型的設計實驗表明，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化效率，還可以快速高效地設計出數量眾多且創(chuàng)意新穎的3D動漫造型，激發(fā)設計師的創(chuàng)作靈感，降低動畫制作成本，，提高工作效率。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP18;TP391.41

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本文編號：2702537