跪求海绵宝宝英文全集_百度宝宝知道[发明专利]用链码编码彩色动画图像的方法在审
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【说明书】：
技术领域本发明涉及一种彩色动画图像的编码方法，尤其是一种用链码编码彩色动画图像的方法。背景技术计算机动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化的图画。计算机动画的制作过程主要包括产生关键帧（原画）、生成中间画面、着色等步骤。目前关键帧以及背景画面基本上都是通过人手工绘制原图，用摄像机、扫描仪、数字化仪实现数字化输入，再用计算机生产流水线后期制作，也有的用相应软件人工直接绘制；之后，利用计算机对两幅关键帧进行插值计算，自动生成中间画面；最后是动画着色，动画软件一般都会提供许多绘画颜料效果，如喷笔、调色板等。电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄播放，电视采用了每秒25幅（PAL制）或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄播放，按每秒24幅画面计算，一部25分钟的动画片包括36000幅画面。以往，对于彩色动画图像大多采用的是一般图像的编码方法，其中，无损压缩编码方法主要有哈夫曼编码、算术编码、行程编码、预测编码和变换编码等。2004年，中国专利（CN1555198）公开一种高压缩比的动画快速压缩方法，将动画文件内所有图形转换为低色阶图形并遮蔽该低色阶图形中相同的部分，然后对经过遮蔽的图形进行剪切，保留其有效部分，再根据输出设备的特点生成对应的调色板，根据该有效部分的色阶，通过字典压缩获取动画压缩文件。2006年，Tsai Y C等人提出了用四叉树分解方法压缩动画图像的方法（Tsai Y C, Lee M S, Shen M, et al. A quad-tree decomposition approach to cartoon image compression. Multimedia Signal Processing, 2006 IEEE 8th Workshop on. IEEE, 0.），即根据动画图像由人工绘制，并且由许多具有相同颜色值的大块区域构成的特点，采用了基于四叉树分解的颜色和形状描述的方法实现了动画图像的压缩编码。但是，现有方法均存在着编码/解码操作复杂及数据量大问题，如动画质量最好的是采用未压缩的AVI格式，需存储空间300M左右；次之是采用压缩的RM格式，需存储空间60M左右；最差的是采用压缩的MP4或3GP格式，需存储空间20M左右。操作复杂直接导致效率低下，数据量大则存储占用巨大空间，不仅浪费设备资源，而且进行传输时对带宽有极高要求，否则将严重影响其传输速度。链码技术是图像处理中的表示区域边界的一个基本方法，也是一种描述由边界轮廓构成的二进制图像的有效手段。该方法最初是由Freeman（Freeman H. On the encoding of arbitrary geometric configurations. IRE Transactions on Electronic Computers, -268.）在1961年提出来的，该链码沿着数字曲线或边界像素以8邻接的方式移动，每一个移动方向由数字集{i | i=0,1,2,……7}进行编码，表示与X轴正向的45o×i夹角，一个链码可被看做是由一系列具有固定方向和长度的小直线段组成。由于链码技术能以较少的数据来贮存较多的信息，目前已被广泛应用。但是，迄今为止还没有关于用链码编码彩色动画图像的相关报道。发明内容本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种用链码编码彩色动画图像的方法。本发明的技术方案是：一种用链码编码彩色动画图像的方法，其特征在于按照如下步骤进行：a. 对彩色动画图像进行预处理，将彩色动画图像分解为红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B三个独立部分；b. 每一独立部分单独采用链码进行编码；c. 把分立的链码链接在一起并进行关联存储，所述链码结点存储表如下：。本发明是基于动画图像颜色值的统计特征（由轮廓包围的区域具有相同的颜色值），采用相同颜色区域用一条链码编码的方式，实现对动画的无损压缩。不仅使彩色动画图像的编码所需的数据量减小，使编码及解码的过程简便化，为动画的跨设备传输提供便利，节省设备系统资源，而且可提取真实景物作为动画图像的原图，使动画图像并不局限于人工绘制，节省大量人力物力，显著提高工作效率。附图说明图1是本发明实施例链码数据结构示意图。具体实施方式按照如下步骤进行：a. 输入待编码的彩色动画图像，对彩色动画图像进行预处理，将彩色动画图像分解为红色分量R、绿色分量G和蓝色分量B三个独立部分；b. 每一独立部分单独采用链码进行编码：
链码将待编码图像根据颜色的不同划分成多个区域，每个区域内部再根据颜色的不同划分成多个子区域，每个子区域又进一步根据颜色的不同划分成多个子区域，以此类推。假设待编码图像包括m个区域，则编码后图像的链码可包括区域链码1、区域链码2至区域链码m；区域链码1又可包括子区域链码11、子区域链码12至子区域链码1p，区域链码2又可包括子区域链码21、子区域链码22至子区域链码2q，区域链码m又可包括子区域链码m1、子区域链码m2至子区域链码mr；每一子区域链码又可继续包括多个子区域，直到其内部没有进一步可划分的子区域为止。c. 把分立的链码链接在一起并进行关联存储，即把分立的链码链有效链接在一起，最终形成编码字节流数据。为了实现上述各区域链码及各子区域链码之间的关联存储，本发明定义了链码结点存储表如下：。该存储表包括存放相应区域链码或子区域链码的起始点坐标、相应区域或子区域的区域或线条颜色值、相应区域或子区域的首个链码地址、相应区域或子区域是否封闭的标识符（定义0表示封闭区域，1表示不封闭区域）、相应区域或子区域的下一链码结点的指针。同时设定不同层次的结点所定义的颜色以下层结点（内区域）优先。由于需要设计链码的是分叉结构而不是传统的线性结构，因此需要增加一个码值来表示分叉点，后面跟随分叉链码指针，相应地，系统在处理分叉链码时要使用递归调用程序。
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在了解动画基础之前我们先了解一下动画发展的历史：
　　早在1831年，法国人Joseph Antoine Plateau把画好的图片按照顺序放在一部机器的圆盘上，圆盘可以在机器的带动下转动。这部机器还有一个观察窗，用来观看活动图片效果。在机器的带动下，圆盘低速旋转。圆盘上的图片也随着圆盘旋转。从观察窗看过去，图片似乎动了起来，形成动的画面，这就是原始动画的雏形。
　　1906年，美国人J Steward制作出一部接近现代动画概念的影片，片名叫「滑稽面孔的幽默形象」（Houmoious Phase of a Funny Face）。他经过反复地琢磨和推敲，不断修改画稿，终于完成这部接近动画的短片。
　　1908年法国人Emile Cohl首创用负片制作动画影片，所谓负片，是影像与实际色彩恰好相反的胶片，如同今天的普通胶卷底片。采用负片制作动画，从概念上解决了影片载体的问题，为今后动画片的发展奠定了基础。
　　1909年，美国人Winsor Mccay用一万张图片表现一段动画故事，这是迄今为止世界上公认的第一部象样的动画短片。从此以后，动画片的创作和 制作水平日趋成熟，人们已经开始有意识的制作表现各种内容的动画片
　　1915年，美国人Eerl Hurd创造了新的动画制作工艺，他先在塑料胶片上画动画片，然后再把画在塑料胶片上的一幅幅图片拍摄成动画电影。多少年来，这种动画制作工艺一直被沿用着。
　　从1928年开始，世人皆知的Walt Disney逐渐把动画影片推向了颠峰。（参考《迪斯尼传》）他在完善了动画体系和制作工艺的同时，把动画片的制作与商业价值联系了起来，被人们誉为商业动画之父。直到如今，他创办的迪斯尼公司还在为全世界的人们创造出丰富多彩的动画片。「迪斯尼」----20世纪最伟大的动画公司。
　　如今的动画，计算器的加入使动画的制作变简单了，所以网上有好多的人用FLASH做一些短小的动画。为了大家也了解一下正统的动画制作，这里我稍稍讲一下动画的基础。
　　一、动画基础
　　1、对于动画
　　我们大家都不会陌生，「米老鼠」、「唐老鸭」等动画形象肯定已深深印在你的脑海中。动画，可以说是一种老少咸宜的艺术形式。动画有着悠久的历史，像我国民间的走马灯和皮影戏，就可以说是动画的一种古老形式。当然，真正意义的动画，是在电影摄影机出现以后才发展起来的，而现代科学技术的发展，又不断为它注入了新的活力。
　　2、什么是动画
　　动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化的图画。它的基本原理与电影、电视一样，都是视觉原理。医学已证明，人类具有「视觉暂留」的特性，就是说人的眼睛看到一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失。利用这一原理，在一幅画还没有消失前播放出下一幅画，就会给人造成一种流畅的视觉变化效果。因此，电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄播放，电视采用了每秒25幅（PAL制）(中央电视台的动画就是PAL制)或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄播放。如果以每秒低于24幅画面的速度拍摄播放，就会出现停顿现象。
　　动画的分类没有一定之规。从制作技术和手段看，动画可分为以手工绘制为主的传统动画和以计算器为主的计算机动画。按动作的的表现形式来区分，动画大致分为接近自然动作的「完善动画」（动画电视）和采用简化、夸张的「局限动画」（幻灯片动画）。如果从空间的视觉效果上看，又可分为平面动画（《小虎还乡》）和三维动画（《最终幻想》）。从播放效果上看，还可以分为顺序动画（连续动作）和交互式动画（反复动作）。从每秒放的幅数来讲，还有全动画（每秒24幅）（迪斯尼动画）和半动画（少于24幅）（三流动画）之分，中国的动画公司为了节省资金往往用半动画做电视片。
3、传统动画的制作过程
　　对于不同的人，动画的创作过程和方法可能有所不同，但其基本规律是一致的。传统动画的制作过程可以分为总体规划、设计制作、具体创作和拍摄制作四个阶段，每一阶段又有若干个步骤：
　　1、总体设计时间
　　1）剧本。任何影片生产的第一步都是创作剧本，但动画片的剧本与真人表演的故事片剧本有很大不同。一般影片中的对话，对演员的表演是很重要的，而在动画影片中则应尽可能避免复杂的对话。在这里最重的是用画面表现视觉动作，最好的动画是通过滑稽的动作取得的，其中没有对话，而是由视觉创作激发人们的想象。
　　2）故事板。根据剧本，导演要绘制出类似连环画的故事草图（分镜头绘图剧本），将剧本描述的操作表现出来。故事板有若干片段组成，每一片段由系列场景组成，一个场景一般被限定在某一地点和一组人物内，而场景又可以分为一系列被视为图片单位的镜头，由此构造出一部动画片的整体结构。故事板在绘制各个分镜头的同时，作为其内容的动作、道白的时间、摄影指示、画面连接等都要有相应的说明。一般30分钟的动画剧本，若设置400个左右的分镜头，将要绘制约800幅图画的图画剧本--故事板。
　　3）摄制表。摄制表是导演编制的整个影片制作的进度规划表，以指导动画创作集体各方人员统一协调地工作。
　　2、设计制作阶段
　　1）设计。设计工作是在故事板的基础上，确定背景、前景及道具的形式和形状，完成场景环境和背景图的设计、制作。对人物或其他角色进行造型设计，并绘制出每个造型的几个不同角度的标准页，以供其他动画人员参考。
　　2）音响。在动画制作时，因为动作必须与音乐匹配，所以音响录音不得不在动画制作之前进行。录音完成后，编辑人员还要把记录的声音精确地分解到每一幅画面位置上，即第几秒（或第几幅画面）开始说话，说话持续多久等。最后要把全部音响历程（或称音轨）分解到每一幅画面位置与声音对应的条表，供动画人员参考。
　　3、具体创作阶段
　　1）原画创作。原画创作是由动画设计师绘制出动画的一些关键画面。通常是一个设计师只负责一个固定的人物或其他角色。
　　2）中间插画制作。中间插画是指两个重要位置或框架图之见的图画，一般就是两张原画之间的一幅画。助理动画师制作一幅中间画，其余美术人员再内插绘制角色动作的连接画。在各原画之间追加的内插的连续动作的画，要符合指定的动作时间，使之能表现得接近自然动作。
　　3)誉清和描线。前几个阶段所完成的动画设计均是铅笔绘制的草图。草图完成后，使用特制的静电复印机将草图誉印到醋酸胶片上然后。再用手工给誉印在胶片上的画面的线条进行描墨。
　　4）着色。由于动画片通常都是彩色的。这一步是对描线后的胶片进行着色（或称上色）。
　　4、拍摄制作阶段
　　1）检查。检查是拍摄阶段的第一步。在每一个镜头的每一幅画面全部着色完成之后，拍摄之前，动画设计师需要对每一场景中的各个动作进行详细的检查。
　　2）拍摄。动画片的拍摄，使用中间有几层玻璃层、顶部有一部摄像机的专用摄制台。拍摄时将背景放在最下一层，中间各层放置不同的角色或前景等。拍摄中可以移动各层产生动画效果，还可以利用摄像机的移动、变焦、旋转等变化和淡入等特技上的功能，生成多种动画特技效果。
　　3）编辑。编辑是后期制作的一部片。编辑过程主要完成动画各片段的连接、排序、剪辑等。
　　4）录音。编辑完成之后，编辑人员和导演开始选择音响效果配合动画的动作。在所有音响效果选定并能很好地与动作同步之后，编辑和导演一起对音乐进行复制。再把声音、对话、音乐、音响都混合到一个声道上，最后记录在胶片或录像带上。
　　传统的动画制作，尤其是大型动画片的创作，是一项集体性劳动，创作人员的集体合作是影响动画创作效率的关键因素。一部长篇动画片的生产需要许多人员，有导演、制片、动画设计人员和动画辅助制作人员。动画辅助制作人员是专门进行中间画面添加工作的，即动画设计人员画出一个动作的两个极端画面，动画辅助人员则画出它们中间的画面。画面整理人员把画出的草图进行整理，描线人员负责对整理后画面上的人物进行描线，着色人员把描线后的图着色。由于长篇动画制作周期较长，还需专职调色人员调色，以保证动画片中某一角色所着色前后一致。此外还特技人员、编辑人员、摄影人员及生产人员和行政人员。
　　4、二维计算机动画制作
　　一般来说，按计算机软件在动画制作中的作用分类，计算机动画有计算机辅助动画和造型动画两种。计算机辅助动画属二维动画，其主要用途是辅助动画师制作传统动画，而造型动画则属于三维动画。二维计算机动画制作，同样要经过传统动画制作的四个步骤。不过计算机的使用，大大简化了工作程序，方便快捷，提高了效率。这主要表现在以下几方面。
　　&关键帧（原画）的产生
　　关键帧以及背景画面，可以用摄像机、扫瞄仪、数字化仪实现数字化输入，（中央电视台动画技术部）是用扫瞄仪输入铅笔原画，再用计算机生产流水线后期制作）也可以用相应软件直接绘制。动画软件都会提供各种工具、方便你的绘图。这大大改进了传统动画画面的制作过程，可以随时存储、检索、修改和删除任意画面。传统动画制作中的角色设计及原画创作等几个步骤，一步就完成了。
　　&中间画面的生成
　　利用计算机对两幅关键帧进行插值计算，自动生成中间画面，这是计算机辅助动画的主要优点之一。这不仅精确、流畅，而且将动画制作人员从烦琐的劳动中解放出来。
　　&分层制作合成
　　传统动画的一帧画面，是由多层透明胶片上的图画迭加合成的，这是保证质量、提高效率的一种方法，但制作中需要精确对位，而且受透光率的影响，透明胶片最多不超过4张。在动画软件中，也同样使用了分层的方法，但对位非常简单，层数从理论上说没有限制，对层的各种控制，像移动、旋转等，也非常容易。
　　动画着色是非常重要的一个环节。计算机动画辅助着色可以解除乏味、昂贵的手工着色。用计算机描线着色界线准确、不需晾干、不会窜色、改变方便，而且不因层数多少而影响颜色，速度快，更不需要为前后色彩的变化而头疼。动画软件一般都会提供许多绘画颜料效果，如喷笔、调色板等，这也是很接近传统的绘画技术。
　　在生成和制作特技效果之前，可以直接在计算机屏幕上演示一下草图或原画，检查动画过程中的动画和时限以便及时发现问题并进行问题并进行修改。
　　&库图的使用
　　动画中的各种角色造型以及它们的动画过程，都可以存在图库中反复使用，而且修改也十分方便。在动画中套用动画，就可以使用图库来完成。
　　二、动画制作应注意的问题
　　动画所表现的内容，是以客观世界的物体为基础的，但它又有自己的特点，决不是简单的模拟。为此，我们就所需要注意的问题加以讨论，以引起你的重视。
　　1、速度的处理
　　动画中的处理是指动画物体变化的快慢，这里的变化，含义广泛，既可以是位移，也可以是变形，还可以是颜色的改变。显然，在变化程度一定的情况下，所占用时间越长，速度就越慢；时间越短，速度就越快。在动画中这就体现为帧数的多少。同样，对于加速和减速运动来说，分段调整所用帧数，就可以仿真出速度的变化。
　　一般来说，在动画中完成一个变化过程，比真实世界中的同样变化过程要短。这是动画中速度处理的一个特点。例如，以每秒25帧的速度计算，真人走路时，迈一步需14帧，在动画中就只需12帧来达到同样的效果。这样做的原因有两个：第一，动画中的造型采用单线平涂，比较简洁，如果采用与真实世界相同的处理时间，就会感到速度较慢；第二，为了取得鲜明强烈的效果，动画中的动作幅度处理得比真实动作幅度夸张些。如果你注意看电视动画片，很快就会发现这一特点。
　　一个物体运动得快时，你所看到的物体形象是模糊的。当物体运动速度加快时，这种现象更加明显，以致你只看到一些模糊的线条，如电风扇旋转、自行车运动时的辐条等。因此从视觉上讲，你只要看到这样一些线条，就会有高速运动的感觉。在动画中表现运动物体，往往在其后面加上几条线，就是利用这种感觉来强化运动效果，这些线称之为速度线。速度线的运用，除了增强速度感之外，在动画的间隔比较大的情况下，也作为形象变化的辅助手段。一般来说，速度线不能比前面的物体的外形长。但有时为了使表现的速度有强烈的印象，常常加以夸张和加强。甚至在某种情况下，只画速度线在运动，而没有物体本身。这也是漫画中的效果用法。
　　2、循环动画
　　许多物体的变化，都可以分解为连续重复而有规律的变化。因此在动画制作中，可以尽制作几幅画面，然后像走马灯一样重复循环使用，长时间播放，这就是循环动画。
　　循环动画由几幅画面构成，要根据动作的循环规律确定。但是，只有三张以上的画面才能产生循环变化效果，两幅画面只能起到晃动的效果。在循环动画中有一种特殊情况，就是反向循环。比如鞠躬的过程，可以只制作弯腰动作的画面，因为用相反的循序播放这些画面就是抬起的动作。掌握循环动画制作方法，可以减轻工作量，大大提高工作效率。因此在动画制作中，要养成使用循环动画的习惯。
　　动画中常用的虚线运动、下雨、下雪、水流、火焰、烟、气流、风、电流、声波、人行走、动物奔跑，鸟飞翔，轮子的转动，机械运动以及有规律的曲线运动、圆周运动等等，都可以采用循环动画。但事情总是一分为二的，循环动画的不足之处就是动作比较死板，缺少变化。为此，长时间的循环动画，应该进一步采用多套循环动画的方式进行处理。
　　3、夸张与拟人
　　夸张与拟人，是动画制作中常用的艺术手法。许多优秀的作品，无不在这方面有所建树。因此，发挥你的想象力，赋予非生命以生命，化抽像为形象，把人们的幻想与现实紧密交织在一起，创造出强烈、奇妙和出人意料的视觉形象，才能引起用户的共鸣、认可。实际上，这也是动画艺术区别于其他影视艺术的重要特征。
　　实际上你要真正认识动画，你不得不用心去体会。用孩子的心+动画手绘技法+计算机动画软件操作技术==新世纪的动画
　　「动作的变化是动画的本质」----John Halas
　　「动画的制作是何其慎重且值得珍惜的事业」----Hayao Miyazaki
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