動漫產業被稱為21世紀知識經濟的核心產業之一，已逐漸成為許多國家經濟發展的重要支柱和新的經濟增長點。其中，動畫創作技術及後期視頻制作技術是重要的核心內容。《數字動畫創作與後期視頻處理技術》闡述數字媒體領域研究的一繫列成果，對相關領域的研究現狀、發展趨勢以及在動畫和影視制作中的應用作詳細的介紹。
《數字動畫創作與後期視頻處理技術》可供計算機動畫、數字媒體及數字圖像處理等領域的研究人員參考。

第1章 計算機動畫與視頻處理綜述
1.1 計算機動畫的概念
1.2 計算機動畫的應用
1.3 動畫視頻的後期制作處理
1.4 計算機動畫的制作流程
1.5 計算機動畫的趨勢展望
1.6 習題

第2章 動畫創作技術
2.1 前言
2.2 劇本
2.3 場景
2.4 分鏡頭
2.5 習題
參考文獻

第3章 角色
3.1 前言
3.2 骨骼動畫簡介
3.3 場景建模管理
3.4 習題
參考文獻

第4章 場景建模
4.1 前言
4.2 三維空間中的定性空間描述和推理
4.3 定性三維空間推理
4.4 場景的集成、調度管理和優化
4.5 基於四叉樹和BSP樹的虛擬場景管理的實現
4.6 小結
4.7 習題
參考文獻

第5章 角色動畫
5.1 前言
5.2 研究現狀及基礎知識
5.3 基於運動捕獲的復雜人物動作規劃技術
5.4 群體動畫
5.5 習題
參考文獻

第6章 渲染與合成
6.1 前言
6.2 動畫中色彩和光線運用的自動設計技術
6.3 風格化繪制
6.4 多源視頻融合
6.5 習題
參考文獻

第7章 素材庫構建
7.1 素材庫構建的意義
7.2 素材庫實施方案
7.3 素材庫技術路線
7.4 習題

第8章 圖像處理技術
8.1 研究現狀
8.2 圖像預處理
8.3 邊緣提取
8.4 紋理合成
8.5 研究展望
8.6 習題
參考文獻

第9章 視頻後期制作與編輯技術
9.1 綜述
……
第10章 虛擬現實
第11章 動畫創作繫統

在渲染合成技術中，前景的摳取技術是後期處理的基礎，雖然藍屏摳像技術已經廣泛地應用在影視制作中，但是其仍要受到環境的限制，例如，對動物如飛鳥的拍攝就難以在藍屏下進行，因此自然場景下的前景抽取技術仍然是研究的熱點。
最常見的前景摳取算法[45-47]都需要對前景和背景的顏色模型進行建模，但是視頻處理中，前景和背景都在變化之中，因此如何建立合理的數學模型，並利用多攝像頭技術是進行高精度的前景摳取問題的關鍵。
6.2動畫中色彩和光線運用的自動設計技術
在動畫中，色彩和光線的運用格外重要，是影響畫面真實感的重要因素，也是營造環境和氣氛的關鍵要素。
從光照的方向和角度來說，光線的運用分為順光、側光、逆光、頂光、腳光、散射光。
不同的光照方向有不同的藝術效果，順光的效果在於其可以均勻地照亮被攝體，這一特性使得被攝體與我們心目中理想的景物特色一樣。這種光線不擅長突出被攝體的質感和輪廓，散色光的效果比較柔和，沒有陰影，可以呈現被攝物的細節，但在輪廓線條的描寫方面較為平淡。與順光的特性基本相反，側光非常強調被攝體的輪廓和表面質感，因為它會在凹凸處留下濃重的陰影。頂光和腳光用於特殊場合，例如描寫反面角色。
光線除了有照射角度的變化，本身的色彩也不同。以陽光為例，清晨的陽光柔和而溫暖，隨著太陽的升起，越來越強烈，光線變成刺眼的光芒；到了黃昏，陽光又恢復到溫暖的狀態。所以針對不同場合的創作，我們需要利用光線的不同色彩進行渲染。
而從光照的色溫來說，又分為低色溫和高色溫。低色溫使得光線的色彩偏暖，使物體的邊緣加上特殊的色彩效果，例如：傍晚的日落會使物體的邊緣加上金邊。高色溫使得光線盡可能地反映真實物體的屬性。根據光源色溫的高低，制造出來的氣氛也隨之有冷暖之分。色溫越高氣氛越冷，使人感到冰涼、明淨、高貴；色溫越低則氣氛越暖，給人親切、舒適、溫暖的感覺。
不同的色調用於描述不同的場景，例如，對於一些懷舊的影片，可以使用淡黃色調模仿老照片的效果。對於一些喜慶場合，使用偏紅的色調以加強喜慶效果。
6.2.1基於圖像的色彩及光線運用
當前計算機圖像處理的研究方向之一為圖像或視頻的重著色，色調改變，重光照處理，這些都可以應用於動畫的光線與環境融合中去。
色彩的著色和重著色已經過長時間研究，Levin等[53]使用一些簡單的交互操作，將色彩根據灰度圖像的色彩，並使用圖像分割的技術，將色彩準確的著色到灰度圖像上。Liscliinskic[54]提出了改變高清圖像色調色溫的方法，該方法可以使一副圖像的色溫由暖變冷，並改變物體的曝光屬性。Cohen_Or[ss]提出了色彩和諧的觀點，將一繫列和諧的色彩定義為模板，在重著色問題中考慮色彩和諧問題，優化著色並使得色彩看上去更真實。McMillan等[56]提出了一個全光照模型，使得基於圖像的渲染更加真實。Madsen等[57]提出了重光照的一個實時算法，可以將某光照條件下的圖像改變為另一光照條件下的圖像，實現圖像的重光照渲染。Agarwala等[58]通過關鍵幀的技術，根據定義的能量公式，實現幀之間線條的自動跟蹤和調整。
6.2.2基於圖形的色彩及光線運用
光照的快速實時渲染是計算圖形學的重要研究方向，其中重要的一方面是，按照動畫設計者要求的實時光照設計渲染，目的在於使得動畫設計者在光照設計過程中可以實時得到光線渲染的效果，提高工作效率。Gershbein等[59]提出了一種適用於復雜場景下的電影光照技術，使用深度幀緩存可視圖像表面的光學和幾何信息，並用BRDF表示光學信息，其特點在於將其建立的物理反射模型轉化為OPENGL圖形管道，這樣就利用了硬件的加速功能。Ragan-Kelley[60]提出了一種光照設計過程中的高質量預覽技術，並使用高速緩存壓縮技術減少深度緩存大小、使用間接幀緩衝技術以解決運動模糊和透明物體問題，使得渲染的效果更為真實。
光照的快速渲染也體現為間接光、多光源的處理，這些光源的計算需要耗費大量的時間，如何加速也是今後研究需要解決的問題。Sun等[61]應用了PTT（pre'computabletransfertensors）技術，並使用BRDF的張量表現形式以調整光照、視點及BRDF參數，並最終實現間接光照渲染。Hasan[62]提出了多光源下的高速渲染算法，將多光源下的渲染問題理解為光源矩陣下的光源相互作用之和，根據此矩陣，並不需要考慮所有的光源之間的相互作用，而隻需要考慮部分光源就可以計算出近似整體光照。
此外，分層渲染及合成是目前廣為流行的動畫設計技術，渲染分層根據項目要求基本分為兩種。一種是根據物體的類別進行粗略分層，比如根據鏡頭內容分為角色層、道具層、背景層等；另外一種是根據景別分為前景層、中景層、背景層。這種分層方式主要用於長篇劇集，由於整體工作量大，不需要調整細節，隻要把握整體效果。采用這種分層方式便於後期制作人員整體控制。
另一種分層方式是按物體的視覺屬性精細分層，比如分為顏色層、高光層、陰影層、反射層、折射層、發光層等。當把一個物體視覺屬性分為如此多的層次後，後期控制的可能性大大增強，可以調節出非常豐富的效果。這種分層方式適用於比較精細的作品制作，比如廣告、電影或動畫長片。在CG生產中，最終渲染輸出的時候必須要用到分層渲染。合理的分層渲染不僅能提高速度，而且可以方便地在後期軟件中調節出各種效果，因此分層渲染是生產流程中必不可少的一步。
……