[发明专利]用于产生动画数据的方法和装置

说明书

                          技术领域

本发明涉及用于产生动画数据的方法和装置，尤其涉及旋转动画数据的产生。

                          背景技术

在利用所谓手工操作(manual works)制作动画片时，通常要执行以下步骤：首先确定从动画片的开头到结束用于平滑想要动画运动(animationmotion)的所需帧数，然后产生该全部所需帧的各个图像。但是，为了产生经确定数目的全部帧的图像需要大量的时间和劳动。

与此同时，目前已普及了通过采用计算机制图学技术制作动画片的方法。这一方法对于三维动画片的制作尤其效果显著。

作为采用这种计算机制图学产生动画数据的方法之一，已有一种关键帧内插的方法。根据这一方法，如图5实线四边形所示，用户将主要变化点的图像看作所需动画片中的关键帧，并只产生这种关键帧的图像。

一般来说，关键帧是由操作者利用在动画片中的各组成单元(此后称为目标)图像的三维布局来产生的。这种目标的图像数据被作为在存储器等中的模型数据来制备，并可由操作者从存储器等中读出以便使用。模型数据可按照二维或三维的方式来表示。

在图5中，关键帧之间的虚线四边形帧(内插帧)是利用在内插帧之前和之后的关键帧中目标间的相关性通过内插处理自动地产生的。具体来说，一旦被包括在内插帧之前或之后的前面和后面关键帧中的目标已被移动或已被旋转，就通过对来自被包括在这些前面和后面关键帧中的目标的数据进行内插处理来计算两个关键帧之间的内插帧中目标的移动位置或旋转变化。对于每一个目标执行这种内插处理。

因此有可能产生在三维空间中连续运动的动画数据。于是在基于上述计算机制图学技术的动画数据产生装置中，通过只对关键帧的图像数据进行管理就能够相当容易地产生一系列动画数据。

在一种制作动画片的方法中，其使在两个关键帧之间目标的任何变化成为两维或三维的目标绕三维空间中的一轴旋转，关于在内插帧中对目标的内插处理有以下公知的相关技术。

通常通过将三维空间中目标的旋转分解成为绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角分量来对其进行描述，X轴、Y轴、和Z轴是表示三维空间的三个坐标轴。即通过将旋转分解成为绕X轴的角分量、绕Y轴的角分量和绕Z轴的角分量来对其进行描述。尽管根据某些应用的目的会利用极坐标来描述旋转，但在相关技术中这种情况非常少。

在此以前，已知相关技术的动画数据产生装置，其通过首先彼此独立地内插绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角分量，然后将这些分量组合来获得内插帧中每一目标的内插数据。

但是，根据相关技术的动画片制作装置，其产生旋转动画数据的方法，是绕X轴、Y轴和Z轴彼此独立地内插旋转旋转角分量的，所以虽然获得了简化计算的优点，但所提供的旋转是与动画片绘制者想得到的旋转不相同的，因此变得不自然。

上述缺点的产生是因为例如目标在绕X轴、Y和Z轴旋转的分量被作为独立和线性旋转分量进行处理时对该目标的旋转进行了内插的缘故。

具体来说，根据内插帧和在该内插帧之前和之后的两个关键帧的位置，确定在该内插帧中的旋转角(在两个关键帧之间的中间位置的旋转角)。如果绕X轴、Y和Z轴的旋转角彼此独立地被确定，则每一内插帧中旋转的变化将使在各个内插帧中目标的旋转轴彼此不相同。因为在X、Y和Z轴之间无相关性，所以即使在绕每一根轴的线性旋转的情形下，在通过组合绕三根轴的彼此独立的旋转分量时其获得的每一内插帧中的旋转在各个帧中也是独立的。

现在假定目标OB是如图6A至6C所示的球形图像，第一关键帧F1中的球形图像OB从图6A的状态被旋转成为在第二关键帧F2中的图6B的图像。在这一情形下，如以上述方式进行旋转时旋转轴被改变，所以第一关键帧F1和第二关键帧F2之间的内插帧若利用相关技术的动画数据产生方法来形成时，将得出如图6C中的实线箭头ARC所示旋转轨迹的动画。

这一旋转是与图6C中虚线箭头ARO所示的在第一关键帧F1和第二关键帧F2之间绕一根轴的自然的旋转运动不相同的，因此是非自然的。

                      发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够实现自然旋转动画的方法和装置，即使在执行旋转内插的情形下，其在关键帧之间利用内插产生动画数据。