在CG角色中实现更好眼线的系统与方法

摘要

本申请公开了在CG角色中实现更好眼线的系统与方法。提供了为CG角色创建看起来更好的动画眼睛的系统与方法。所述系统与方法设定每只眼睛的套索，不是精确地汇聚到一个目标位置，而是汇聚可以旋转或角度偏移某个量，以便模拟正确的物理眼睛定位与运动。此外，通过考虑角膜的屈光属性，例如，这会使瞳孔看起来比实际的更大，所述系统与方法提供甚至更逼真的眼睛外观。所述系统与方法还可以考虑由于眉毛、眼睫毛和上眼睑造成的上眼睛遮蔽效果（及由于从眼睫毛下侧反射造成的效果）。眼睛上部的这种变暗解决了由于不正确照明的视觉和光学错觉造成的垂直眼线差异。

说明书

技术领域

本申请涉及在CG角色中实现更好眼线的系统与方法。

背景技术

在计算机图形中，例如对于电影和视频游戏，总是难以产生看起 来很生动的角色眼睛动作（“眼线”（eyeline））。角色的眼睛常常表 现得无生气，没有逼真的感觉。因而，比较动画设计者在构造图像时 所设想的和最终渲染的图像常常会产生显著不同的结果。

由于在社会当中更多时间是用来与别人讲话而且大部分这种时间 是花在进行眼睛接触的事实，这个问题被复杂化了。相应地，大部分 人基本上都是眼睛“专家”而且如果被注视的人的眼睛是否有问题很快 就能注意到。据称，Walt Disney曾经说过，观众通常注视角色的眼 睛，因此必须在这些目标上花很大的努力，以便让角色可以令人信 服。

在一种眼线模型中，眼球建模为部分球面，具有包括构成瞳孔、 虹膜和眼白的多边形的同心带。然后，利用纹理贴图给多边形加阴 影。例如，眼睛的半球模型可以通过多个四边形构成，加阴影成看起 来像瞳孔、虹膜和眼白。通过包括光源在眼睛上的反射，可以增强逼 真度。

在眼睛跟踪中，用于把眼睛指向一个物体的角度通常是使得每只 眼睛的光轴汇聚到该物体上的一个目标。即使具有这样增强的逼真 度，计算机生成的眼睛常常还是不能令人满意。

因而，存在对计算机动画设计眼睛的更好模型的需求。

发明内容

在此所公开的系统与方法总体上来说为CG角色创建看起来更好 的动画眼睛。所述系统与方法认识到，由于头骨变圆（rounding）， 人（和其它动物）的眼睛趋于“向外指”几度，例如4°。尽管来自每 只眼睛的线可以稍有汇聚，但是它们通常不会精确地汇聚到物体上给 定的目标位置。物理眼睛仍然能够以立体视觉观看物体的原因是因为 每只眼睛的小窝或“视觉中心”偏离眼睛与光轴相交的几何后部，或者 等效地说，视轴偏离光轴称为“Kappa角”的角度。

因此，某些系统与方法设定每只眼睛的套索（rigging），不是 精确地汇聚到一个目标位置，而是不管怎样都旋转或角度偏离以上提 到的量，从而模拟正确的物理眼睛定位与运动。

某些实现的一种增强是考虑角膜的屈光属性，例如，这种属性会 使瞳孔看起来比实际的更大。另一种增强可以是考虑由眉毛、眼睫毛 和上眼睑造成的上眼睛的典型遮蔽效果（及由来自眼睫毛下侧的反射 造成的照明效果）。眼睛上部的这种变暗解决了由于不正确照明的视 觉和光学错觉造成的垂直眼线差异。

另一种增强可以是稳定眼线的运动。当聚焦到在例如脸部18-30 英寸，例如24英寸，内的目标时，眼线的汇聚与发散变得尤其突 出。换句话说，眼睛的角度变化在这个距离内非常突出。在这个距离 之外，变化更加稳定而且不太突出。这一方面可以在UI中采用，这 可以包括保持汇聚点的模式、经受旋转偏移、正确设定的离角色的距 离，但是其方向是在更靠近脸部的一个点，即，对脸部方便的距离 （“看透”点），其由动画设计者控制的。

在一方面，本发明针对一种对角色眼睛进行动画设计的方法，包 括：当角色的眼睛要注视或者凝视一个目标时，为每只眼睛定义一个 光轴，该光轴是由瞳孔的中心和眼睛后部与该瞳孔几何相对的一个点 定义的；并且把角色的眼睛指向所述目标，其中指向包括旋转偏移光 轴，使得光轴不与目标相交而是从目标转向2°和15°之间的一个角 度。

本发明的实现可以包括以下一个或多个。眼睛的个数可以是二， 包括第一只眼睛和第二只眼睛。如果角色是人，那么这个角度可以设 置在4°和8°之间，例如，4°和6°之间。光轴可以由与瞳孔中心的垂 线来定义。该方法还可以包括定义两只眼睛中心之间的第一线片段、 平分所定义的第一线片段并且定义从第一线片段的中心到目标的第二 线片段。每只眼睛的光轴及第一和第二线片段可以定义一个平面。每 只眼睛的旋转偏移可以在远离第二线片段的方向中。该方法还可以包 括当把眼睛设定在注视距离时通过移动控制手柄来动画设计眼睛，该 控制手柄沿与第二线片段共线的线离第一线片段小于注视距离。

在相关的一方面，本发明针对非临时性计算机可读介质，包括用 于使计算环境执行以上方法的指令。

另一方面，本发明针对一种用于创建具有两只眼睛的计算机生成 角色的计算环境，该计算环境包括：用于存储关于角色第一只眼睛的 数据的存储器，包括关于第一光轴的数据，该光轴是由瞳孔的中心和 第一只眼睛后部与该瞳孔几何相对的一个点定义的；用于存储关于角 色第二只眼睛的数据的存储器，包括关于第二光轴的数据，该光轴是 由瞳孔的中心和第二只眼睛后部与该瞳孔几何相对的一个点定义的； 及用于配置第一只和第二只眼睛注视或凝视一个目标的存储器，用于 配置的该存储器包括用于把光轴指向目标的指令并且包括旋转偏移光 轴，使得光轴不与目标相交而是从目标转向2°和15°之间的一个角 度。

本发明的实现可以包括以下一个或多个。计算环境还可以包括配 置成定义控制手柄的存储器，该控制手柄用于在维持恒定注视距离的 同时通过移动眼睛所指的方向来动画设计眼睛，控制手柄位于目标和 眼睛之间。所述计算环境还可以包括配置成定义控制手柄的存储器， 该控制手柄用于通过移动眼睛所指的方向来动画设计眼睛，其中注视 距离与控制手柄离眼睛的距离相称，控制手柄位于目标和眼睛之间。

另一方面，本发明针对一种对角色眼睛进行动画设计的方法，包 括：存储关于角色眼睛的数据，眼睛是通过至少部分表面建模的；并 且阴影处理该部分表面的至少顶部，其中阴影处理是相对于所述部分 表面剩余部分的阴影值的。

本发明的实现可以包括以下一个或多个。部分表面可以由多个连 续的多边形或者部分或完整的球面或椭圆形定义。阴影可以在该部分 表面剩余部分的阴影值的40%到60%之间。顶部的面积可以等于剩 余部分的面积至+/-25%内。

在相关的一方面，本发明针对一种非临时性计算机可读介质，包 括用于使计算环境执行以上方法的指令。

在还有另一方面，本发明针对一种对角色眼睛进行动画设计的方 法，包括：存储关于角色的至少一只眼睛的数据，眼睛是通过至少部 分表面建模的；并且存储关于在照相机位置该眼睛外观的数据，所存 储的数据至少包括对应于由于部分表面的角膜屈光造成的眼睛瞳孔或 虹膜部分放大或位置改变或者二者的数据。

本发明的实现可以包括以下一个或多个。部分表面可以由多个连 续的多边形或者由部分或完整的球面或椭圆形定义。放大可以在未放 大量的0到15%之间。位置变化可以在未放大量的0到45度之间。

在相关的一方面，本发明针对一种非临时性计算机可读介质，包 括用于使计算环境执行以上方法的指令。

本发明的优点可以包括以下一个或多个。利用根据在此所述布置 的系统与方法，角色眼睛的方向最初是以正确的方式定义的并且在实 线索具（rig）中描述，这种索具允许在动画设计过程中维持正确的 对准。此外，建模物理目视标志（visual cue），更改眼睛的感知对 准并且确保动画设计与最终渲染之间的一致性。利用在此所述的某些 系统与方法，通过以包括正确旋转偏移的眼睛的索具开始，并且在根 据场景需求移动眼睛以便凝视不同目标的时候维持该旋转偏移，可以 创建看起来更好的动画眼睛。看起来更好的动画眼睛也可以通过提供 上眼睛的变暗程度及通过包括由眼睛角膜造成的屈光效果来创建，变 暗是由于眼睛周围的结构的遮蔽造成的，而且由于趋于使上眼睛进一 步变暗的遮挡反射复杂化。通过允许动画设计者控制“看通”点，而不 是“注视”点，更方便的UI可以在本发明某些实现的背景下创建，其 中“注视”点通常是一个设定的离角色的距离，例如注视距离。通过添 加动画时间特征，动画设计者可以更直接地接收反馈，使得他们能够 更直接地看到当场景渲染时他们有可能得到的东西。

附图说明

图1说明了其中计算机生成角色的眼睛指向一个目标的现有技术 示意性说明。

图2说明了根据本发明一种实施例的示意性布置，其中计算机生 成角色的眼睛注视着无穷远的一个目标。

图3说明了根据本发明一种实施例的示意性布置，其中计算机生 成角色的眼睛注视着离眼睛有限距离的一个目标。

图4是说明根据本发明一种实施例的方法的流程图。

图5说明了一种结合了存储数据与指令的存储器的示例性计算环 境，所述数据与指令在执行这里所公开的某些方法，包括图4方法的 实现，时是有用的。

图6说明了一种示意性布置，其中在照相机位置接收计算机生成 角色的眼睛，而且其中瞳孔和/或虹膜被放大，以便说明角膜的屈 光。

图7是说明根据本发明另一种实施例的方法的流程图。

图8说明了一种示意性布置，其中作为可以是球面的部分表面建 模的眼睛的顶部变暗，以便说明阴影与照明效果。

图9说明了与图8相似的一种示意性布置，其中眼睛是作为多个 连续的多边形建模的。

图10是说明根据本发明另一种实施例的方法的流程图。

图11说明了对用于执行根据本发明一种实施例的方法有用的计 算环境。

贯穿所有附图，相同的标号指相同的元件。

具体实施例

首先应当指出，在CG人中，或者具有“正常双眼视力”的任何角 色中，其中两只眼睛都朝前看并且汇聚到单个物体，常常不正确地假 设眼睛的缺省朝向应当是他们的眼轴或光轴，即，沿着眼睛中心并且 与瞳孔中心相交的轴，汇聚到该角色前面的单个点。因而，这个汇聚 点必须位于角色鼻子和遥远的一个点（即，无限远）的桥之间的某个 地方。当看无限远时，眼睛对准是平行的，而当看离脸非常近的物体 时，形成斗鸡眼。

例如，参考现有技术图1，说明了关于角色脸部12的自顶向下 的视图的系统10。角色具有左眼14和右眼16。分别示出了汇聚到目 标24的光轴18和22。光轴从瞳孔，例如瞳孔的中心（分别是15和 17），延伸到眼球后部与瞳孔几何相对的一个点（分别是19和 21）。因而，利用上述错误模型，对于有限距离的目标，眼睛有点斗 鸡眼。

但是，在现实当中，由于头骨的曲线，人和其它眼睛稍向外指， 例如，平均大约4°，而且因此现有模型不能正确地建模角色眼睛的 外观。本发明的某些实现利用这种理解来为计算机生成的角色创建看 起来更逼真的眼睛。

这种创建中应当注意的一个因素是瞳孔的位置。观众分析瞳孔位 置的一种途径是通过注意在眼睛的视觉成分之间存在通常良好的平 衡。换句话说，当一个人直接朝前看时，虹膜和瞳孔在眼睛打开的中 心，在任一侧都能看到大约相同数量的眼白（巩膜）（当从前面看 时，尽管在从不发生阻挡的大多数角度看时通常也同样应当成立）。 眼睛位于脸的正面，但稍微在侧面一点，这导致外侧眼角比内侧眼角 的位置进一步朝后。为了获得这种视觉平衡，给定眼眶的朝向，解释 为什么眼睛需要稍微向外指。

即使眼睛稍微向外指，但是，按以下方式，人仍然可以获得立体 视觉。参考图2的系统20，眼睛26和28使用像照相机一样的晶状 体把来自现实世界中目标56的光聚焦到眼睛的后部。在图2中，眼 睛26和28看起来凝视，集中到，或者注视着无穷远的一个注视距 离。

眼睛的后部被称为视网膜。视网膜具有两个主要部分。一个大的 区域用于周围视觉。这个大区域中的图像是模糊的但对于在低光照下 看到和检测运动非常有效。在这个区域的中心分别是小窝32和38。 小窝通常是大约1mm宽但是包含大约50%的眼睛光受体。眼睛的这 个部分用于锐聚焦并且允许阅读和其它精细细节确定。

通常，小窝32和38不是分别位于沿光轴46或54，其中光轴定 义为直接沿着眼睛的中心从前到后并且穿过瞳孔的轴。换句话说，光 轴从瞳孔延伸到眼睛后部与瞳孔几何相对的一个点，在图2中分别称 为几何中心34和36。该几何中心也称为光学中心“OC”。相反，小 窝稍向外移位。特别地，小窝32和38位于沿各自的视轴48和52， 其中视轴与光轴不同而且是从小窝开始并且穿过瞳孔的中心。小窝在 图中标记为视觉中心“VC”。

视轴与光轴之间的角度称为“Kappa角（k）”。Kappa角通常在 0°或2°至15°之间变化。在许多情况下，对于人或者像人的角色来 说，k在4°和8°之间，例如，4°和6°之间。

通过这种分析，在仍然维持立体视觉的同时，现在眼睛可以稍向 外旋转。应当指出，Kappa角旋转偏移不总是水平的，例如，该偏 移也可以垂直地偏移一个小的量。不是两只眼睛都必须具有同量或者 对称的偏移。相应地，在不模糊立体视觉的同时，不对称的眼睛位置 可以仍然有效。另外，Kappa角可以为负，这导致角色看起来是斗 鸡眼。

图3说明了图2的系统20，其中角色88具有注视位于有限距离 的目标82的眼睛58和62。这个注视距离由标号82指示。这个注视 距离可以作为从瞳孔到目标的平均距离、任一瞳孔到目标的距离，或 者经其它测量获得。但是，由于同目标距离比较起来通常瞳孔的接近 性，测量的选择常常是无关紧要的。

如图中所说明的，第一只眼58具有关联的光轴64和视轴68。 第二只眼62具有关联的光轴66和视轴72。每个对应的光轴与视轴 之间的角度由Kappa角k来指示，但是，如以上所指出的，这些角 度可以不同。光轴的角度74在“远离”视轴的方向，而且还远离第二 线片段和另一只眼睛。

第一线片段76被图示为在瞳孔之间，而第二线片段78被图示为 平分第一线片段并向目标延伸。控制手柄75被图示为位于第一线片 段与目标之间的第二线片段上。以下更具体地描述控制手柄。

套索（Rigging）

一旦眼睛正确地定位，下一步就是确信它们被正确地套索。这主 要是通过在套索模型中采用视轴而不是光轴来执行的。因此，建立维 持使眼睛保持在中性立位置的旋转偏移的汇聚模型。套索过程通常不 应当改变眼睛的位置。尽管，对于给定的演员，光轴与视轴之间的角 度可能不是已知的或者可能难以获得，但是眼睛可以简单地初始定位 成匹配一个参考值或者与期望的视觉平衡，例如虹膜与瞳孔每一侧巩 膜的常见量，相符。即，给定视觉平衡的需求，演员脸部的结构通常 导致某个量的“向外指”，而且，只要（对于处于某个常见注视距离的 目标）维持眼睛之间的角度，眼睛看起来就将是正确的。随着物体变 得相对更近或更远，眼睛将分别汇聚或发散。

基础套索的汇聚距离应当正确地估计。当开始（on set）捕捉参 考图像时，在任何可能的时候，通常是把照相机放在离被摄体设定距 离的位置。由于演员一般是被指示看前面的照相机，因此可以假设， 如果索具建立成在那个距离汇聚，那么就可以直接计算Kappa角偏 移。现在，动画设计那个汇聚点应当正确地动画设计眼睛，同时维持 角色的外观。然后，可以依靠“注视”目标是否放在该场景中一个特定 的物体上，不管它在动画设计中看起来是什么样子，角色都应当以演 员在相同照明条件下的实际场景中执行相同任务时将产生的相同眼线 来渲染。

理想地，眼线的稳定性和正确性应当维持，而不论注视距离如 何。如所指出的，当看近处目标时，眼睛应当汇聚更多，即，更加斗 鸡眼，而当看很远时，应当发散成平行。在实践当中只有当焦点在脸 部大约24英寸之内时，观众才能看到汇聚与发散。目标越近，这越 占主导性。在这个区域之外，汇聚的变化变得非常稳定。为此，在动 画UI中提供一种模式，保持汇聚点离眼睛有恒定的注视距离，但是 允许动画设计者经以上指出的控制手柄的使用来控制眼睛所指的方 向。基本上，控制手柄充当“看透”目标，而不是“注视”目标。在这种 模式中，由于位于更长注视距离的稳定性，动画设计者可以改变眼睛 所指的方向，而不关心汇聚，从而允许动画设计者把控制保持在到脸 部的方便距离内。

图4说明了根据本发明一种实施例的方法的流程图30。在第一 步中，动画设计者期望让角色的眼睛注视、凝视或以别的方式指向一 个目标（步骤88）。为每只眼睛定义光轴（步骤92）。光轴指向一 个目标但是从该目标旋转偏移0°或2°至15°（步骤94）。等效地， 定义从光轴旋转偏移0°或2°至15°的视轴，而且视轴直接指向目标。 可选地，第一线片段定义在瞳孔之间，例如在瞳孔的中心之间，被平 分，而且第二线片段被定义在平分点，例如第一线片段的中心，与目 标之间（步骤96）。然后，动画设计者可以通过移动控制手柄动画 设计眼睛（步骤98），该控制手柄沿第二线片段位于离该平分点小 于所述注视距离的位置。该注视距离是如上定义的，例如，第二线片 段的长度、眼睛与目标之间的平均距离、给定的一只眼睛与目标之间 的特定距离，等等。

图5说明了用于创建或动画设计CG角色眼睛的计算环境40。 可以是分布式计算环境的该计算环境包括存储器102，用于存储关于 包括光轴或视轴或者两者的第一只眼睛的数据。该计算环境还包括存 储器104，具有所存储的关于第二只眼睛的数据，同样第二只眼睛也 包括光轴或视轴。该计算环境还包括存储器106，用于配置第一只或 第二只眼睛注视、凝视或指向一个目标。存储器106可以包括用于把 光轴指向目标但旋转偏移这种轴0°或2°至15°的指令。等效地，存储 器106可以包括存储器，通过包括用于把视轴直接指向目标的指令用 于配置第一只和第二只眼睛指向一个目标，其中视轴与对应的光轴偏 移了以上的量。计算环境40可以进一步包括存储器108，配置成定 义位于眼睛和目标之间的控制手柄。以上提到的任何一个或者全部存 储器都可以包括非临时性的计算机可读介质。

影响眼线的另一方面是屈光。特别地，为了让眼睛工作，它必须 把来自环境的光聚焦到视网膜的后部，在那里处理图像。为了执行这 个任务，晶状体用于汇聚进入眼睛的光。尽管控制变化的聚焦的晶状 体就位于瞳孔后面，但是眼睛的大约2/3屈光力，即，其折射光的能 力，出现在角膜中。不像晶状体，角膜的屈光通常是固定的。在大多 数情况下，不必复制内部晶状体的动作，但是角膜屈光所产生的视觉 效果对眼线会是重要的。

例如，当看一个戴着厚眼镜（strong eyeglasses）的人时，他们 的眼睛看下去比实际的要大。类似地，当通过角膜的弯曲表面看虹膜 与瞳孔时，瞳孔看起来比实际的要大。这在动画设计与最终渲染之间 产生瞳孔尺寸的差异，而且，当从一个角度观看时，与未屈光的模型 相比，虹膜及瞳孔的位置与大小可以有显著变化。因而，动画设计中 可视化屈光是一个重要的因素。角膜的屈光力是大约43屈光度，这 意味着角膜可以在1/43米，或者说大约23毫米，内聚集平行的光 线。

这种情况在图6的系统50中说明。在这个例子中，只示出了一 只眼睛112。在照相机的位置126观看角色的眼睛112。眼睛包括晶 状体114、还定义了瞳孔119的虹膜116，及角膜118。未屈光的瞳 孔尺寸由标号122说明，而屈光或放大后的瞳孔尺寸由标号124说 明。在图6的系统中，照相机位置126大致迎面指向眼睛。在离轴配 置中，不仅会发生放大，而且虹膜与瞳孔的位置也会改变。对于离 轴，位置通常改变，使得能够看到比未屈光状态下更多的瞳孔与虹 膜。

图7说明了根据本发明实现的另一种方法的流程图60。在流程 图60中，第一步是存储关于角色第一只和第二只眼睛的数据，每只 眼睛都是由一个部分表面建模的（步骤128）。然后，存储关于在照 相机位置看到的第一只和第二只眼睛外观的数据，这种外观包括至少 一只眼睛结构由于角膜屈光造成的放大和/或位置变化（步骤132）。 眼睛结构通常是瞳孔或虹膜，或者这二者，的结构，因为巩膜可能更 难以测定。如该流程图中所示，放大可以在大约0和15%之间（步 骤134）。位置变化可以在大约0和45度之间。

尽管图7说明了关于两只眼睛的方法，但是可以只有一只眼睛接 受屈光，因为，例如，在给定的场景下可以只看到一只眼睛。可选 地，对于某些角色，可以有多于两只眼睛接受该方法。

以上所指出的角膜屈光效果是一种可以在动画场景中再现的现 象，以便在最终渲染的角色视线中获得更好的结果。进一步的增强涉 及照明效果。特别地，当动画设计一个角色时，动画设计者通常看该 角色的表示，允许合理的交互。当动画过程通过生产流水线在中途发 生时，各种成分还没有引入，包括最终的照明、外部纹理细节，及用 于渲染增加的合成。照明对于东西看起来像什么样子可以起到非常重 要的作用。在动画场景中应用最终的照明并且利用在后端利用的相同 的渲染器进行渲染将是理想的，但是这种渲染器不是交互式的，因此 充其量只能用做拍摄日程后期当照明设置变得可用时的离线过程。 即，在动画设计时，通常还不知道照明将是什么样子。即使知道，动 画设计者也没有实际的照明设置可用。一个选项是实现常见的缺省照 明模型。但是，造成大多数眼线差异的不是照明方向，而是在眼睛本 身上缺乏影子。照明方向对影子如何落在眼睛区域上有影响，但是一 个更常见的问题是刚好在上眼睑区域下方缺少暗区。这种暗度是来自 眉毛、眼睫毛和上眼睑的影子的组合，但是也由于来自眼睫毛下侧的 反射而变暗。这种效果在几乎所有情况下都会发生，除例如严重照明 不足的脸部。相应地，对这种效果的校正可以在动画设计眼睛着色器 （shader）中引入。

关于这种校正的一个问题是产生添加暗区的快速途径，同时关于 上眼睑具有正确的相同轨迹。为了提供快速计算，全阴影计算是不期 望的。但是，眼睛有一种行为，可以被充分利用。特别地，上眼睑区 域往往在瞳孔线的上方跟着。因此，眼睛上应当变暗的区域，从刚好 瞳孔线上方一直到大约眼睛的中间，或者等效地说一直到眼睛中具有 与指向向上方向的表面垂直的部分，通常是相当稳定的。当眼睛睁得 很大时，例如在吃惊的表情下，或者在眨眼的过程中，有某些例外。 眨眼可以被忽略，因为反正眼睛被遮挡住了。在吃惊表情的情况下， 有必要调整或消除所述效果。

如果引入给眼球上部加阴影的变暗盖层，使保持暗色直到缺省上 眼睑线过去并随后在缺省上眼睑线延伸到瞳孔的中心而渐渐变少，则 获得眼线中的显著改善。如果眼睛睁得很大或者要适应其它的照明效 果，那么这种效果可以缩减。

更具体地说，参考图8的系统70，说明了具有虹膜138和瞳孔 142的眼睛系统。说明了只在瞳孔142的顶部之上跟踪的上眼睑 144。还说明了下眼睑146。巩膜或眼白136在上下眼睑之间绘出。 变暗的区域148在瞳孔中心与上眼睑144之间眼睛的顶部说明。尽管 变暗的区域148示为具有恒定的阴影值，但是实际上在上眼睑附近有 最大值而在与瞳孔相邻的区域侧面的边缘有最小值。阴影的值可以在 眼睛剩余部分的阴影值，例如巩膜、瞳孔或虹膜的阴影值，即，形成 可以看到的眼睛剩余部分的表面的阴影值，的大约40%与60%之 间。顶部的面积与剩余部分的面积可以具有基本上相等的面积，例如 在大约25%、10%、5%等之内。

构成眼睛模型的表面可以是部分表面，例如部分球面。可选地， 如图9的系统80中所示出的，表面可以是一组连续的多边形。通 常，眼睛模型可以表示为球面或者更准确几何表示的NURBS或者多 边形网。

图10说明了根据本发明实现的另一种方法的流程图90。在流程 图90中，第一步是存储关于角色的第一只和第二只眼睛的数据，每 只眼睛都是通过一个部分表面建模的（步骤142）。然后在第一和第 二部分表面的至少顶部执行阴影处理步骤（步骤144）。如该流程图 中所示，所述阴影处理可以相对于无阴影部分的剩余部分的阴影值， 例如，可以在剩余部分的大约40%与60%之间（步骤146）。如将 理解的，所使用的实际值依赖于动画设计者的期望。就像关于图7， 多于或少于两只眼睛也可以容纳在所述系统和方法中。

已经描述了用于CG角色高度逼真眼睛的方便创建与动画设计的 系统与方法。该系统不仅考虑更准确的眼睛模型来跟踪眼睛指向，而 且考虑例如角膜屈光与上眼睛遮蔽的现象。

还应当理解所述系统与方法的变化。例如，尽管已经对具有两只 眼睛的角色描述了布置，但是具有任意数量眼睛的角色都可以利用所 公开的布置对他们的眼睛进行动画设计。在这种情况下，为每只眼睛 定义光或视轴，而且如所描述的那样指向目标。而且，尽管控制手柄 已经描述为在维持恒定注视距离的同时移动眼睛的指向方向，但是， 它同样可以配置成允许不同的注视距离。例如，注视距离可以与控制 手柄的运动量相称，例如，控制手柄一个单位的运动可以转化成注视 距离中10个单位的运动量。还应当理解其它此类变化。例如，尽管 眼睛模型已经描述为包括部分球面或者连续多边形的表面，但是还应 当理解其它形状，例如椭圆形或者部分椭圆形。

一种实现包括一个或多个可编程的处理器与存储并执行计算机指 令的对应计算系统部件，例如执行提供以上公开并讨论的各种动画功 能的代码。参考图11，说明了一种示例性计算环境的表示，这种表 示可以代表一种或多种计算环境，包括计算环境40。

这种计算环境包括控制器148、存储器152、储存器156、介质 设备162、用户接口168、输入/输出（I/O）接口172和网络接口 174。这些部件是通过公用总线176互连的。可选地，可以使用不同 的连接配置，例如控制器位于中心的星型模式。

控制器148包括可编程的处理器并且控制计算环境及其部件的操 作。控制器148从存储器152或者嵌入式的控制器存储器（未示出） 加载指令并且执行这些指令，以便控制眼线系统150。

可以包括非临时性计算机可读存储器154的存储器152临时存储 由系统其它部件使用的数据。在一种实现中，存储器152实现为 DRAM。在其它实现中，存储器152还可以包括长期或永久性存储 器，例如闪存存储器和/或ROM。

可以包括非临时性计算机可读存储器158的储存器156临时或长 期存储由计算环境其它部件使用的数据，例如用于存储由该系统使用 的数据。在一种实现中，储存器156是硬盘驱动器或者固态驱动器。

可以包括非临时性计算机可读存储器164的介质设备162接收可 移动介质并且从/向所插入的介质读和/或写数据。在一种实现中，介 质设备162是光盘驱动器或者光盘刻录机，例如，可写的盘驱动器166。

用户接口168包括用于接受用户输入的部件，其中的用户输入例 如动画设计的眼睛的用户指示、目标、阴影值、控制手柄的运动，等 等。在一种实现中，用户接口168包括键盘、鼠标、音频扬声器和显 示器。控制器148使用来自用户的输入调整计算环境的操作。

I/O接口172包括连接到对应I/O设备，例如外部储存器或辅助 设备，就像打印机或PDA，的一个或多个I/O端口。在一种实现 中，I/O接口172的端口包括例如USB端口、PCMCIA端口、串行 端口和/或并行端口的端口。在另一种实现中，I/O接口172包括用于 与外部设备无线通信的无线接口。

网络接口174允许与局域网的连接并且包括有线和/或无线网络 连接，例如RJ-45或以太网连接或WiFi接口（802.11）。应当理 解，许多其它类型的网络连接也是可能的，包括WiMax、3G或 4G、802.15协议、802.16协议、卫星、等。

所述计算环境可以包括此类设备典型的附加硬件与软件，例如， 电源与操作系统，虽然，为了简化，这些部件没有在图中具体地示 出。在其它实现中，可以使用不同的设备配置，例如，不同的总线或 储存器配置或者多处理器配置。

本发明已经关于具体的实施例进行了描述，这些实施例仅仅是作 为描述布置的示例性途径给出的。相应地，本发明不限于以上所述的 那些实现。