[发明专利]基于普通三维模型的皮影模型制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于普通三维模型的皮影模型制作方法。

背景技术

皮影精雕细琢，它的制作具有极高的难度。一个影人的制作要包括制皮，描样，雕镂和上色等十余道工序，这些复杂的工艺足以花去一个手工艺人数星期的时间，还不包括这期间因任何一个小错误而导致无法修改，全功尽弃的可能性。同时，成品的保存也是一个难题，长时间的日晒会使颜料褪色，温度的湿热变化也会造成皮影的变形。而数字化的皮影却能克服上述种种的局限性。然而在现有的非真实感绘制技术中，没有针对传统皮影的非真实感绘制的相关研究。目前国内对于皮影方面的研究也主要停留在皮影的艺术价值研究、制作特色研究等，对于皮影数字化方面的研究几乎没有。

发明内容

鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种基于普通三维模型的皮影模型制作方法，该方法能够在普通PC机上，利用普通的三维模型作为素材，经过模型切割模块、二维化模块、二次编辑模块和模型生成模块的处理，生成具有中国传统风格的皮影模型。

为了在普通PC机上实现的皮影的数字化，体现传统皮影的花纹精美、色彩饱满艳丽、线条清晰等风格特征，本发明采用了以下技术方案：

（1）以普通的三维模型为输入素材；采用网格分割、二次编辑的方式，从模型的外形和纹理两个方面对输入的三维模型进行风格化处理，以模拟传统皮影在造型和色彩方面的艺术特征；对模型网格进行切割采用基于平面的模型剖切方法，根据剖切平面的位置和法线信息，对每个面片进行相交计算，针对不同的相交情况采取不同的处理策略，并更新网格的拓扑信息，从而反映出传统皮影角色由多个具有视觉意义的组件所组成的特征；

（2）采用了矢量化纹样绘制、颜色混合、多次双边滤波、颜色区域划分方式，对皮影模型进行细部的风格化；

（3）采用渲染到纹理的方法对模型进行平面化，再根据平面化的信息进行边缘查找、多边形的三角划分等处理，最后生成有一个厚度的皮影模型；

其皮影模型制作方法具体为：

Ⅰ、三维模型的分割：

a导入一个三维模型素材模型M，用户通过选择方向参数在计算机屏幕上绘制一个平面，并用鼠标控制平面的旋转和平移，最终确定一个剖切平面；

b采用基于平面的三角网格剖分方法对模型进行分割，根据步骤a所确定的剖切平面的位置和法线信息，以该模型M的三角形面片总数为循环条件，遍历模型所有的三角形面片，对每个面片进行相交计算，针对不同的相交情况，进行不同的插入新的点、插入新的面片、更新纹理坐标操作，并更新网格的拓扑信息，处理完成后，模型以平面为界，被拆分为两个部分；

c反复进行步骤a和b，直到三维模型素材M被分割成为具有视觉意义的M1，M2，…,Mi，…,Mn三维模型部件，n=模型被划分的子模型总数，1<=i<=n；

Ⅱ、三维模型部件的二维化：

将各个三维模型部件M1,M2,…分别以用户指定的面向进行渲染，将模型面向用户的一面渲染成为可以进行二次编辑的二维图像P1,P2,…，并计算出皮影模型的初步平面网格数据L1,L2,…, 具体为：

a用鼠标设置摄像机的位置、朝向，使其对准一个模型部件Mi的侧面，采用渲染到纹理技术RTT在此状态下渲染一帧，然后将渲染结果写入内存成为一张可以进行二次编辑的二维图像Pi；

b对二维图像Pi进行边缘查找，找到所有的边缘像素，并计算它们在二维图像中的顶点坐标以及对应的纹理坐标；

c根据上下左右的位置关系，将边缘像素以邻接链表形式组织为带权值的无向图，其中，从右上角开始顺时针方向，权值依次减小；

d对图进行深度优先遍历，先遍历权值较大的弧连接的结点，得到的遍历序列即为边缘多边形的顶点序列；

e采用递归割耳算法对多边形进行三角形剖分，计算出皮影模型的平面网格数据Li；

f反复进行步骤a-e，直到所有子模型部件M1，M2，…都处理完毕；

Ⅲ、皮影部件二次编辑

对模型部件二维化后生成的二维图像P1，P2，…进行二次编辑，有以下几种编辑方法：

a纹样绘制:

①采用GDI+技术，通过与用户的交互在二维化形成的图片上绘制纹样，以模拟在传统皮影上的精美繁复的花纹；

②采用GDI+中的画刷，对所绘制的图形进行填充；

    ③采用GDI+中区域的操作，根据定义好的第一个图形，使后续选择的图形与第一个做intersect和union操作，实现图形的交集或者并集；

b皮质效果：