[00688938]协同进化计算技术在动漫制作中的应用

“协同进化计算技术在动漫制作中的应用”课题是山东省信息产业发展专项资金项目(项目号：2007R00052)。项目计划的研究时间为2008年1月至2009年12月。目前，项目已经研制完成，所研制开发的软件系统名称是“基于协同进化计算技术的动漫制作系统”(简称为CCADE)。CCADE是为提高动漫设计人员工作效率和水平而开发的一种工具软件。它是具有自主产权的三维CAD软件，能够支持动漫制作及产品创新设计，其最终服务对象是信息时代的动漫制作及创新设计人员。该系统采用进化计算模型和遗传算法，生成各种可以组装为产品的构件，然后利用软构件的管理和组装技术，将生成的构件与人工设计的构件组装在一起，以三维形式演示其外观造型，这些造型包括动漫制作中的景观设计，如建筑体、植物、道具及卡通设计中的人物、动物等。由于各构件是利用数学模型及遗传算法派生的，不是先由人工构思，然后利用计算机工具再现，因此能产生一些新颖的外观造型，而一些原有的设计仍可以重用。由于生成的外型新颖并且效率高，可以大大提高设计人员制作动漫的效率及水平，提高市场竞争力。“基于协同进化计算技术的动漫制作系统”主要功能包括：构件设计：实现了自动读取场景中的模型，并且可以对模型进行优化。优化方式分为“造型优化”和“造型局部调整”，其中造型优化实现了冗余结构线删减，造型局部调整实现了对制作的卡通造型进行局部结构线调整。造型设计：使用遗传算法对动漫造型模型进行进化，包括“初始化种群”、“自动进化”、“交互式进化”三部分。自动进化通过读取种子结构线的比例或者人工输入符合审美观的结构线比例进行自动进化。由于很难找到一个合适的并且符合每个人审美观的标准，因此系统还提供了交互式进化方式，设计人员可以人工对每个个体进行打分，人工引导进化过程和方向。构件管理：实现了构件的管理，同时可以对数据库中的构件进行自动装配或人工装配，并将装配结果回显到场景中。材质管理：为场景中的卡通造型创建相应材质。设计人员可以通过系统中提供的随机材质功能快速创建材质，经过人工微调后可以直接赋给相应造型。同时系统还提供了导入外界贴图的功能，使得设计人员可以将预先设计好的纹理导入场景。群体动画设计：使用微粒群算法进行路径规划，可以创建聚集路径、跟随路径和避障路径，并且可以保证每次创建的路径各不相同。在生成路径的同时采用小球模拟全部效果，让用户对最终的动画有一种直观的认识。该项研究的主要创新之处包括：(1)提出了基于遗传算法的交互式动漫造型生成方法和自动化动漫造型生成方法，实现了动漫造型的进化与优化，并以三维形式演示进化结果。(2)提出了一种基于微粒群算法的群体动画自动生成方法，实现了群体的聚集、扩散、碰撞避免、觅食、动态目标的跟踪等，同时，每次制作生成的画面并不相同，更具趣味性。(3)设计实现了一个集成化、可视化和智能化的动漫设计制作系统，实现了动漫构件、造型、群体动画的设计和管理。