專利名稱：一種立體動(dòng)畫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能直接觀看的柱鏡光柵立體動(dòng)畫的制作方法。
中國專利CN2373867Y公開了一種演示立體動(dòng)態(tài)圖象的裝置，它是由運(yùn)動(dòng)的水平狹縫光柵和含有動(dòng)畫幀信息的柱鏡光柵立體抽樣圖，再配合自帶的背射光源形成立體動(dòng)態(tài)效果的。這種立體動(dòng)態(tài)畫明顯有一些局限，首先，由于必須利用自帶的背射光源來產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果，因此這種動(dòng)態(tài)畫基本是應(yīng)用于室內(nèi)或夜晚；其次，動(dòng)畫的效果簡單，運(yùn)動(dòng)的方式有限，應(yīng)用的范圍較窄，動(dòng)畫的畫面多為噴泉、波浪、瀑布、云彩等流動(dòng)感強(qiáng)的場景。
本發(fā)明目的就是要克服上述立體動(dòng)態(tài)畫的缺點(diǎn)，充分利用柱鏡光柵的光學(xué)原理制作出形式多樣，應(yīng)用廣泛，能直接觀看的立體動(dòng)畫。
本發(fā)明的立體效果和動(dòng)畫效果都是分別利用柱鏡光柵實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是柱鏡光柵立體畫和柱鏡光柵動(dòng)態(tài)畫的結(jié)合體。基本步驟如下1.先根據(jù)動(dòng)畫效果的要求和柱鏡光柵的大小確定動(dòng)畫幀的數(shù)量，一般為2至7幅。
2.制作幾幅含有動(dòng)畫幀信息的柱鏡光柵立體圖。可用立體相機(jī)連續(xù)拍攝，或計(jì)算機(jī)合成等方法制作。由于制作柱鏡光柵立體畫的技術(shù)已為許多人所熟知，這里就不作重復(fù)敘述。
3.根據(jù)柱鏡光柵的光線折射原理，將這幾幅還沒有覆蓋柱鏡光柵成為立體圖像之前的原圖分別再抽取抽樣條，然后按次序合成為一張包含全部動(dòng)畫幀信息的總抽樣圖(T)。這是很關(guān)鍵的一步，會(huì)在


中作詳細(xì)敘述。
4.將用于形成立體效果的柱鏡光柵(L1)粘合在最后完成的總抽樣圖(T)上，這時(shí)通過這片柱鏡光柵(L1)可看見全部立體效果的動(dòng)畫幀。
5.再將另一片用于形成動(dòng)畫效果的柱鏡光柵(L2)置于形成立體效果的柱鏡光柵(L1)上，這兩片柱鏡光柵的小柱鏡的軸向互相垂直。由分散的抽樣條組成的立體動(dòng)畫幀通過圖像檢出柱鏡光柵(L2)后，反射到觀看者的眼睛就形成一幅完整的立體圖像。
6.通過驅(qū)動(dòng)裝置或其它方法使圖像檢出柱鏡光柵(L2)與立體成像柱鏡光柵(L1)之間發(fā)生緩慢的相對(duì)移動(dòng)，讓由抽樣條組成的各立體動(dòng)畫幀先后通過圖像檢出柱鏡光柵(L2)反射到觀看者的眼睛，各動(dòng)畫幀先后被人看見，就形成了動(dòng)畫的效果。
本發(fā)明實(shí)質(zhì)上就是利用移動(dòng)的柱鏡光柵檢出具有立體效果的幀圖像，從而形成立體動(dòng)畫的效果。
立體成像柱鏡光柵(L1)與圖像檢出柱鏡光柵(L2)之間的移動(dòng)是相對(duì)移動(dòng)，可以是抽樣圖(T)與柱鏡光柵(L1)的整體固定，只是柱鏡光柵(L2)沿其表面移動(dòng)；或者柱鏡光柵(L2)固定，只是抽樣圖(T)與柱鏡光柵(L1)一起移動(dòng)；還可以是兩者以不同的速度在各自所在的平面或曲面移動(dòng)，速度差同樣可以產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。兩者相對(duì)移動(dòng)的方向不能完全跟圖像檢出柱鏡光柵(L2)的軸向相同，如果相同，出射光線就不會(huì)改變，則看不見動(dòng)畫效果。柱鏡光柵(L1)與柱鏡光柵(L2)之間相對(duì)移動(dòng)時(shí)兩者的透鏡軸心方向必須一直保持垂直。
另外還可以將立體成像柱鏡光柵(L1)和圖像檢出柱鏡光柵(L2)的位置調(diào)換，由抽樣圖(T)先與移動(dòng)的圖像檢出柱鏡光柵(L2)匹配，檢出非立體幀圖像，再跟立體成像柱鏡光柵(L1)匹配成立體圖像，也能形成立體動(dòng)畫。
柱鏡光柵是由許多結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能完全相同的小圓柱透鏡組成，每兩條小圓柱透鏡軸心之間的距離即柵距都是一樣的，每當(dāng)柱鏡光柵(L1)與柱鏡光柵(L2)之間正常移動(dòng)一個(gè)柵距的距離時(shí)，動(dòng)畫就完成了一個(gè)運(yùn)動(dòng)變化周期。
本發(fā)明充分利用柱鏡光柵動(dòng)畫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合柱鏡光柵立體畫，可以制作出形式多樣，應(yīng)用廣泛的立體動(dòng)畫，在廣告、工藝美術(shù)等領(lǐng)域會(huì)有不錯(cuò)的應(yīng)用前景。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是總抽樣圖(T)的制作合成的示意圖。
圖2是柱鏡光柵立體動(dòng)畫兩個(gè)不同方向上的橫切面示意圖。
圖3是圓柱透鏡的光線出射示意圖。
圖4-1、4-2、4-3、4-4是本發(fā)明形成動(dòng)畫的橫切面示意圖。
圖1中A、B、C是利用立體相機(jī)攝制或計(jì)算機(jī)合成的還沒粘合柱鏡光柵的由許多微小的抽樣條排列成的幀圖象(此時(shí)粘上匹配的柱鏡光柵即形成立體圖像)。把各幀圖象分割成條狀，條的大小由所用的圖像檢出柱鏡光柵的規(guī)格決定，分割的方向與原各幀圖像上抽樣條的方向垂直，這樣就得到新的抽樣條A1、A2、A3、A4…，B1、B2、B3、B4…，C1、C2、C3、C4…。然后把這些抽樣條重新排列成A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4…，就形成了總抽樣圖(T)。雖然是把幾幅畫分割排列在一起，但由于柱鏡光柵具有“隔離原理”和“壓縮原理”，透過合適的柱鏡光柵仍能分別看見完整的圖像，而且移動(dòng)柱鏡光柵就能看見不同的幀圖像。同一抽樣圖中，幀圖象的數(shù)量是由動(dòng)畫的效果和小圓柱透鏡的大小決定，為方便起見，圖1中只用3幅幀圖象作例子，圖4也是如此。
圖2中，圖2-1是垂直于圖像檢出柱鏡光柵(L2)上小圓柱透鏡軸心方向的橫切面圖。立體成像柱鏡光柵(L1)的透鏡軸心與圖像檢出柱鏡光柵(L2)的透鏡軸心互相垂直。圖2-2是垂直于立體成像柱鏡光柵(L1)上小圓柱透鏡軸心方向上的橫切面圖。如有需要，也可以將圖像檢出柱鏡光柵(L2)置于立體成像柱鏡光柵(L1)和抽樣圖(T)之間，只是在抽樣圖(T)的制作上需要根據(jù)距離的變化作相應(yīng)的調(diào)整。
圖3中O是圓柱透鏡(Y)的軸心。圓柱透鏡(Y)使平面上不同點(diǎn)的像的出射光線方向在一個(gè)特定的范圍以內(nèi)，而且出射的光線都必須經(jīng)過圓柱透鏡的軸心(O)。a點(diǎn)的像只能沿aOa′出射，偏離aO方向的反射光線因?yàn)橹娴恼凵涠鵁o法出射到柱鏡外面被人眼看見。同樣，b點(diǎn)的像只能沿bOb′出射，c點(diǎn)的像只能沿cOc′出射，d點(diǎn)的像只能沿dOd′出射。
圖4中，圖4-1、4-2、4-3、4-4都是垂直于柱鏡光柵(L2)上柱鏡軸心的的橫切面示意圖。O是柱鏡的軸心，為方便起見，每條柱鏡的軸心都用圓點(diǎn)作出標(biāo)示。由于觀看者的眼睛與圖像檢出柱鏡光柵(L2)的軸心平行，所以圖中只用一只眼睛(E)表示。為方便說明，在圖4中抽樣圖(T)和眼睛(E)的位置視之為固定的。圖4-1是圖像檢出柱鏡光柵(L2)與抽樣圖(T)初始時(shí)的狀態(tài)，幀圖象A的各抽樣條A1、A2、A3、A4的反射光線先經(jīng)過立體成像柱鏡光柵(L1)，形成立體效果，再經(jīng)過圖像檢出柱鏡光柵(L2)上各自所對(duì)應(yīng)的柱鏡軸心，出射到觀看者的眼睛(E)。此時(shí)，其它幀圖象的抽樣條的反射光線因?yàn)閳D像檢出柱鏡光柵(L2)柱面的折射而無法被眼睛(E)看見，因此眼睛(E)只能看見立體幀圖像A。圖4-2、4-3、4-4是圖像檢出柱鏡光柵(L2)沿柱鏡光柵(L1)的表面以垂直于其本身柱鏡軸心的方向移動(dòng)時(shí)的情形。圖4-2是圖像檢出柱鏡光柵(L2)的移動(dòng)使幀圖象B的抽樣條B1、B2、B3、B4的反射光線經(jīng)過各自所對(duì)應(yīng)的軸心出射到眼睛(E)，此時(shí)，眼睛(E)看見的只是立體的幀圖象B。同樣，圖4-3中眼睛(E)只能看見立體的幀圖象C。圖4-4是圖像檢出柱鏡光柵(L2)的移動(dòng)距離等于柵距時(shí)的情形，這時(shí)每條小圓柱透鏡都移動(dòng)到它旁邊那條小圓柱透鏡移動(dòng)前的位置。這時(shí)幀圖象A的各抽樣條A1、A2、A3、A4都各自經(jīng)過另外條柱鏡的軸心，出射到觀看者的眼睛(E)。眼睛(E)又重新看見幀圖象A，表示這個(gè)動(dòng)畫已經(jīng)完成了一個(gè)運(yùn)動(dòng)變化周期，如果圖像檢出柱鏡光柵(L2)以合適的速度繼續(xù)移動(dòng)下去，那么眼睛(E)就能重復(fù)地看見這個(gè)動(dòng)畫。
實(shí)施案例1利用立體相機(jī)攝制幾幅含有動(dòng)畫幀信息的120mm×80mm立體相，在這幾幅圖像還沒覆蓋柱鏡光柵形成立體像之前，再分別抽取抽樣條(抽樣條的大小必須與所用的圖像檢出柱鏡光柵相匹配)，并合并成一張總抽樣圖。總抽樣圖正面貼上一片形成立體效果的同等大小的柱鏡光柵片，形成立體效果。將這塊具有立體效果的含有動(dòng)畫幀信息的抽樣圖正面朝上固定在一塊板上，將圖像檢出柱鏡光柵置于立體成像柱鏡光柵的表面，兩者軸心互相垂直。使圖像檢出柱鏡光柵沿著立體成像柱鏡光柵地表面，按照與立體成像柱鏡光柵軸心平行的方向緩慢移動(dòng)，即可看見立體的動(dòng)畫效果。
柱鏡光柵立體動(dòng)畫不但可以實(shí)現(xiàn)所有形式的平面動(dòng)畫，還可以實(shí)現(xiàn)立體動(dòng)畫所特有的前后遠(yuǎn)近等縱深運(yùn)動(dòng)。因此，本發(fā)明有相當(dāng)可觀的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種柱鏡光柵立體動(dòng)畫的制作方法，其特征在于，抽樣圖(T)與立體成像柱鏡光柵(L1)匹配成含有動(dòng)畫幀信息的立體圖像，使圖像檢出柱鏡光柵(L2)作緩慢的移動(dòng)，檢出立體幀圖像，從而形成立體動(dòng)畫。
2.一種柱鏡光柵立體動(dòng)畫的制作方法，其特征在于，可以將立體成像柱鏡光柵(L1)和圖像檢出柱鏡光柵(L2)的位置調(diào)換，由抽樣圖(T)先與移動(dòng)的圖像檢出柱鏡光柵(L2)匹配，檢出非立體幀圖像，再跟立體成像柱鏡光柵(L1)匹配成立體圖像，也能形成立體動(dòng)畫。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種柱鏡光柵立體動(dòng)畫的制作方法，抽樣圖(T)與立體成像柱鏡光柵(L1)匹配成含有動(dòng)畫幀信息的立體圖像，使圖像檢出柱鏡光柵(L2)作緩慢的移動(dòng)，檢出立體幀圖像，從而形成立體動(dòng)畫。本發(fā)明在廣告，美術(shù)畫等領(lǐng)域有比較可觀的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B44D2/00GK1406771SQ01127739
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者劉少賢 申請(qǐng)人:劉少賢