一种实时全模拟动画电影制作方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种建立在实时演算渲染系统上的动画电影制作方法流程和系统，本发明专利技术为动画电影的制作构建了多个实时动态的虚拟世界，并且通过系统配套的虚拟摄像机来拍摄这个实时模拟的动态虚拟世界，从而完成整个动画电影制作。本发明专利技术的方法流程和系统在保证质量的前提下，极大地提升了动画电影的制作效率，降低了成本，并且为导演和摄影师提供了更大的创作空间和自由度，并且从制作开始到最后成片，整个过程都是实时可视和随时灵活可调的。

Real time full simulated animation film making method and system

The invention discloses a real-time rendering system based on the animated film production process and system of the invention, making an animated film of the virtual world more dynamic, and through the virtual camera system supporting the virtual world to shoot dynamic real-time simulation, thus completing the whole animation. The method of the invention processes and systems on the premise of ensuring the quality, greatly enhance the efficiency of the animation film production, reduce the cost, and as the director and photographer provides more creative space and freedom, and from the production start to the final piece, the entire process is real-time visual and flexible and adjustable at any time.

【技术实现步骤摘要】
一种实时全模拟动画电影制作方法和系统
本专利技术提出了一种实时全模拟动画电影制作方法和系统，属于动画电影、游戏和CG影视制作和生产领域。
技术介绍
动画电影是电影工业中非常重要的一种内容表达形式，随着计算机图形学的发展，动画电影的画面质量越来越好，不论儿童还是成人都为此着迷。因此，动画电影的市场规模也越来越大，发展越来越迅速，迪斯尼的动画片是其中的典型代表。大部分人多多少都会看过一些迪斯尼的动画电影或电视剧，例如，《花木兰》，《功夫熊猫》，《白雪公主与七个小矮人》，《疯狂原始人》以及《猫和老鼠》等等，这些优秀的动画影视作品，都给观众留下了深刻的印象。然而，动画作品的制作和生产却需要大量的时间和投资，最快也需要一到两年，慢的甚至需要三到五年，投资当然也很惊人，从数千万美元到数亿美元，即使是国内的制作的动画电影，也需要数千万甚至上亿的人民币投资，才能完成整个动画电影的制作和生产。动画电影的制作和生产如此低效率的主要原因来自其传统的制作模式和方法，现在的动画电影和电视一般的制作流程是这样的，完成剧本后，就开始进入制作周期，导演和创作团队根据剧本和自己想象开始绘制分镜头，每一个镜头都要用示意图画出来，示意图可以简单也可以复杂，每个镜头都有时间轴，长度一般从数十秒到几分钟不等。有了分镜头剧本以后，开始按照分镜头制作每一帧画面，每一秒包含24帧画面，每一帧完成后，再渲染成视频，这个时候（这个流程周期一般是几周或几个月后）导演和创作团队才能看到他们设想中的画面，结果是大多数情况下需要修改、需要重来、需要返工，因此，大量工时和金钱就是被这样的工序浪费掉，想法-执行制作-画面确认-修改-执行制作-画面确认……进入死循环！从逻辑上来看，这样的流程没有问题，但是问题在于从想法（或分镜）到画面确认（合成渲染）之间的时间周期至少需要数天或数周，所以需要为动画工业提供实时画面的新系统和方法来解决这个问题。最近十年，特别是近五年，随着游戏产业的高速发展，特别是PS/Xbox/PC等重型游戏的技术进化，基于实时演算渲染的游戏引擎，取得了巨大的进步，使得游戏的画面质量愈来越高，已经达到或接近了电影的画面质量，这种进步主要是软件和硬件两个方面合力造就的。软件方面，在于各种图形图像算法的优化和进化，如光线追踪算法，各种表面的散射算法，水的算法以及各种特效算法。这些图像算法的进步基本上都体现在游戏引擎的进化当中，商业的游戏引擎请参考，Unreal，Unity和Crytek，开源的游戏引擎请参考，Ogre，Source等，这些游戏引擎是实时演算渲染系统在游戏工业的成功案例。硬件方面，主要的推动力来自CPU和GPU的不断升级，CPU不断地提升多线程和多核的计算能力，请参考Intel和AMD的CPU系列产品。当然实时演算渲染最大推动力来自于GPU的升级，从最初几个计算核心，到几十个计算核心，再到几百个计算核心，以及现在的数千个上万个计算核心，这保证了实时演算渲染需要的计算能力。软件算法的优化和强大的计算能力结合，让实时系统的图像质量得到了极大的提升，达到甚至开始超越传统动画和CG工业带来的视觉水平，而且完全超越了用户的心理预期，请参考综述文章《AGameEngineasaGenericPlatformforReal-TimePreviz-on-SetinCinemaVisualEffects》，文章地址：https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01226184。
技术实现思路
因此，本专利技术针对上述传统动画电影和CG工业的制作和生产困境，基于最新的实时演算系统，重新构建了新的动画电影和CG工业的生产流程，为此提供了全新的方法和系统。1.一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，包括如下步骤。a)根据剧本描述和导演要求，构建起一个或若干个实时动态的3D虚拟世界，这些虚拟世界包含了剧本描述的和导演想要的所有故事环境和事件细节，而且是完全实时动态的。b)搭建完成a）描述的动态虚拟世界后，导演和摄影师根据剧本使用一个或多个虚拟摄影机来拍摄这些虚拟世界，直到完成剧本要求的所有镜头，当然如果导演和摄影师对虚拟世界有修改要求，可以随时回到a）进行虚拟世界搭建。c)导演和剪辑针对b）描述的这些镜头进行剪辑，最终剪辑成片，当然如果导演和剪辑对于已经拍摄的镜头不满意，可以随时回到b），进行重新拍摄。d)从虚拟世界搭建到拍摄再到剪辑，上述的a),b),c)三个步骤都在一个系统中完成，无需转换系统，从而可以高效率实现完整的动画电影制作生产流程，而且单一系统便于多人进行远程协作共同完成电影制作。2.根据[0010]所述的一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，步骤a）所描述的实时动态虚拟世界，包括如下子特征。1)实时性，通过实时演算渲染系统，实时地为导演呈现可视化的画面，符合直觉的使用习惯，导演可以根据画面实时做出决定。2)动态性，这里所说的3D虚拟世界不是一个静态的世界，是一个带有事件发生的全模拟动态虚拟世界，它包含，场景、灯光、调色、角色、动作、表情、服装、化妆、道具、特效以及符合剧本和物理规律的各种相互作用和相互交互，呈现的是个充满细节的、带有时间轴的全模拟虚拟世界。3)多风格，虚拟世界的实现风格由剧本和导演决定，可以是迪斯尼式的美式卡通，也可以是日漫的二次元风格，还可以是模拟真实的真人故事，总之，这个虚拟世界可以构建成导演想要的风格和模式。4)镜头相关性，整个剧本可以构建一个庞大的虚拟世界，包含所有故事的发生和发展，也可以构建若干个虚拟世界，每个虚拟世界可以包含一个或多个电影镜头，所有虚拟世界加起来将包含剧本涉及的所有镜头和导演设想的所有故事。5)资产复用性，由于采用了实时演算的渲染方式，使得场景、灯光、调色、角色、动作、表情、服装、化妆、道具、特效这些数字资产都是相互独立的，可以被多个动画电影重新使用，从而提升了数字资产的价值，降低了制作成本和周期。3.根据[0010]所述的一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，步骤b)所描述的虚拟摄像机，包括如下子特征。1)灵活性，每个[0015]所述的虚拟世界里，可以配备一个虚拟摄像机，也可以配备若干个虚拟摄像机，从不同角度，按照不同运动轨迹拍摄所在虚拟世界。2)多样性，虚拟摄像机既可以是完全理想的理想摄像机，也可以模拟现有的各种型号真实摄像机的特点，包括焦点、焦距、感光芯片以及镜头畸变，虚拟摄像机既可以是物理的硬件设备，也可以是纯粹程序脚本驱动的软件。3)多题材，运行在[0015]所在的虚拟世界里的虚拟摄像机可以拍摄2D动画电影，也可以使用两台带有视差的虚拟摄像机拍摄3D动画电影，还可以拍摄360度的VR动画电影。根据[0010]所述的一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，步骤c)和d)所描述的制作流程，包括如下子特征：所有效果都在一个系统中实时呈现，导演可以实时确认每个镜头是否可以通过；由于不同阶段的流程在一个系统中，所以随时可以重新再来，直到满意为止；镜头一旦拍摄完成，可以随时剪辑合成，立即看到整体效果。与现有的动画电影和CG工业制作流程相比，本专利技术具有如下有益效果。1、本专利技术采用实时演算系统可以让导演实时看到画面，做出决定，减少了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，包括如下步骤：a)根据剧本描述和导演要求，构建起一个或若干个实时动态的3D虚拟世界，这些虚拟世界包含了剧本描述的和导演想要的所有故事环境和事件细节，而且是完全实时动态的；b)搭建完成a）描述的动态虚拟世界后，导演和摄影师根据剧本使用一个或多个虚拟摄影机来拍摄这些虚拟世界，直到完成剧本要求的所有镜头，当然如果导演和摄影师对虚拟世界有修改要求，可以随时回到a）进行虚拟世界搭建；c)导演和剪辑针对b）描述的这些镜头进行剪辑，最终剪辑成片，当然如果导演和剪辑对于已经拍摄的镜头不满意，可以随时回到b），进行重新拍摄；d)从虚拟世界搭建到拍摄再到剪辑，上述的a),b),c)三个步骤都在一个系统中完成，无需转换系统，从而可以高效率实现完整的动画电影制作生产流程，而且单一系统便于多人进行远程协作共同完成电影制作。

【技术特征摘要】
1.一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，包括如下步骤：a)根据剧本描述和导演要求，构建起一个或若干个实时动态的3D虚拟世界，这些虚拟世界包含了剧本描述的和导演想要的所有故事环境和事件细节，而且是完全实时动态的；b)搭建完成a）描述的动态虚拟世界后，导演和摄影师根据剧本使用一个或多个虚拟摄影机来拍摄这些虚拟世界，直到完成剧本要求的所有镜头，当然如果导演和摄影师对虚拟世界有修改要求，可以随时回到a）进行虚拟世界搭建；c)导演和剪辑针对b）描述的这些镜头进行剪辑，最终剪辑成片，当然如果导演和剪辑对于已经拍摄的镜头不满意，可以随时回到b），进行重新拍摄；d)从虚拟世界搭建到拍摄再到剪辑，上述的a),b),c)三个步骤都在一个系统中完成，无需转换系统，从而可以高效率实现完整的动画电影制作生产流程，而且单一系统便于多人进行远程协作共同完成电影制作。2.根据权利要求1所述的一种实时全模拟的动画电影制作方法和系统，其特征在于，步骤a）所描述的实时动态虚拟世界，包括如下子特征：1)实时性，通过实时演算渲染系统，实时地为导演呈现可视化的画面，符合直觉的使用习惯，导演可以根据画面实时做出决定；2)动态性，这里所说的3D虚拟世界不是一个静态的世界，是一个带有事件发生的全模拟动态虚拟世界，它包含，场景、灯光、调色、角色、动作、表情、服装、化妆、道具、特效以及符合剧本和物理规律的各种相互作用和相互交互，呈现的是个充满细节的带有时间轴的全模拟虚拟世界；3)多风格，虚拟世界的实现风格由剧本和导演决定，可以是迪斯尼式的美式卡通，也可以是日漫的二次元风格，还可以是模拟真实的真人故事，总之，这个虚...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京华严世界影业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11