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參數化的臉部模型

在動畫製作中,電腦繪圖技術往往需要大量的美工技巧;在早期 的 2-D 電腦動畫製作是以演算法產生影像;而在由 2-D 動畫往 3-D 動 畫的發展上,key frame animation 面臨了資料量龐大的缺點。有別於 key frame animation 需要完整地訂定資料庫;參數化的臉部模型只需要改變 一些參數設定,就可產生豐富變化的動畫。同樣地,一個完善的臉部 模型,可以讓繪圖者只靠著適當的參數調配,給定適當的數值,就可 以產生任何想要的臉部影像,而這些成果,只需要幾個參數的改變。

2.1.1 參數模型的基本概念

如果在一群組中的各個成員,都有著可辨識的不同,而這些差異 可以找出一組相關聯的變數來表示,那麼,將變數轉換成可操控的參 數,群組中的各成員,也都將有新的變化。一組完整的參數要使群組 中的各個成員都有適切的參數值,這可能是離散的,也可能是有界的 或是無界的連續數值。而最重要的,是要表現參數的唯一性,不同的 參數組合,要排除有共同結果的可能性。

2.1.2 臉部參數

臉部模型的參數建立,也是依循相同的模式。最理想的情況,是 找出一組完整的參數,可以產生不同的臉,而每一張臉孔都有著各式 各樣的表情。但事實上卻不是如此盡善盡美,退而求其次,尋求品質 上的適切及效率性即可。

參數的建立方式,最單純的方式是觀察臉部的表層特徵,進而將 這些特徵數值化,做簡單的類比工作。其次,可以從臉部的解剖,由 功能的觀點,瞭解每一臉部肌肉對表情變化的影響,建立表情變化的 依據。混合以上兩種方式,結合外層和內部的結構,綜合出具有外觀 及功能性的模型。如此,外在特徵的改變以及臉部的表情變化,均有 相當的發揮空間。

以下,就參數的分類做介紹。

表情參數:最主要的部分在眼睛和嘴巴

‧ 眼睛部分—瞳孔擴張、眼瞼張開、眉毛擺動及視線。

‧ 嘴巴部分—嘴巴張開、嘴巴寬度、嘴角變化。

結構參數:

‧ 脖子的長度及形狀。

‧ 下巴、額頭、臉頰及顴骨的形狀。

‧ 眼瞼、眼球、虹膜及眼睛的位置。

‧ 鼻子長度、鼻梁寬度、鼻頭樣式。

‧ 各部位的比例關係。

藉由這個概念設計出的臉部模型,具有五類功能操作。

(1) 眼球、瞳孔、虹膜的大小,虹膜的顏色,眼睛的位置等部位的 參數操作,產生想要的眼睛。

(2) 前額、顴骨、嘴巴及脖子等部位都有獨立的建構空間。

(3) 下巴部位可以沿一軸線做轉動動作。

(4) 臉部特徵的比例調控,下巴的突出,鼻子、嘴巴的大小等。

(5) 嘴角、嘴唇的動作變化。

藉由以下幾張圖片,為這個模型做清楚的介紹[1]。

圖 2-1 眼瞼闔上的自然狀態 圖 2-2 眼瞼開張

圖 2-3 不滿的表情 圖 2-4 眼瞼張得更開、眉毛上揚、

嘴寬縮窄、上唇抬起及瞳孔放大

圖 2-5 年輕化的臉 圖 2-6 較短的鼻子

圖 2-7 較短的下巴 圖 2-8 以改變後的模樣,重複圖 2-4 的操作

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