Applying 2D Japanese Super-Deformed character to traditional American animation

A Thesis Proposal Submitted to the Faculty of

Drexel University by

Junyu Zhu

In partial fulfillment of the requirements for the degree of

Master of Science in Digital Media August 2015

Acknowledgments

I would like to thank my advisor, professor Dave Mauriello, who helped and encouraged me in regards to building the research question and technology of this project. I would like to thank my Committee Members Michael Wagner and Lydia Hunn for their assistance in character design and more important comments. I also thanks to my family who encouraged me during this period of time while I was processing this master thesis.

iii

Table of Contents

List of Tables iii

Abstract vi

1. Research Problem 1
   1. Introduction 1
   2. The Research Statement 4
   3. Subsidiary Questions 4
2. Term 5
3. Literature Review 5
   1. The application of SD style characters in 2D animations 6
      1. Case Study I:Anger 7
      2. Case Study II: Happiness 9
      3. Case Study III: Surprise 11

3.1.3 Case Study III: Fear 13

3.1.3 Case Study III: Sadness 14

3.1.3 Case Study III: Disgust 15

1. Methodology 17
   1. Idea 17
   2. Storyboard 17
   3. Maya Modeling 18
   4. Maya Rigging 20
   5. Animation 20
      1. Facial Expression
2. Conclusion 24
3. Reference 25

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Abstract—This project explores how to apply 2D Super Deformed style character expressions from traditional Japanese 2D animation to 3D animated characters. After analyzing Japanese 2D animations including Naruto, Sailor Moon, Fairy Tail and Dragon Ball Z, specific characteristics for each of the six emotions were determined. These characteristics were used to design 3D SD versions of those emotions and then they were applied to a normal 3D character in six separate animations.

Keywords: Super-Deformed cartoon character, Exaggerated Animation, baby schema, Emotion, Facial expression

THE RESEARCH PROBLEM

Introduction

Manga is the Japanese equivalent of what in Europe and the USA are known as comics, but the scope of manga exceeds that of comics in western countries. Far from being aimed at children, it is also viewed by adults. Manga is a varied and widely read form of storytelling. Manga is a prominent feature in mainstream Japanese culture. It dates back to the 19th century, mostly drawings and sketches by famous artist Hokusai. At that time, manga was typically serialized and printed in black-and-white and started to flourish especially in the period of the Second World War [7]. For example, Astro Boy is the first of many manga to become popular outside of Japan. It was also made into a serial 2D animation [6].

In the mid-1980s, a new genre of 2D animation emerged, as exemplified by works like Cultural Cat Girl, Ranma 1/2, Dirty Pair [5]. These properties feature lsquo; pretty girlsrsquo; whose character images shift from original condition to super-

deformed(SD) version－ taking in references to other 2D animations and live-

action properties [2]. These characters suddenly become “Super-Deformed”- taking a hyper-cartoony or “deformed” style, to show a strong and exaggerated athletic effect in animations.

Figure A – Normal 2D Character

Figure A – Super Deformed Character expressing sadness (or shock)

In recent years, Super-Deformed style characters gradually became a staple in Japanese animation culture [5]. In Japanese animation there are many moments when characters shift from a “normal” appearance to one of an SD cartoon character. This is an obvious transformational storytelling and expression technique intended to enhance and intensify an expression of charactersrsquo; strong emotions [12].

SD versions are transformative. They occur at key moments transforming the normal characters in a single frame to express an exaggerated state of emotion. For example, both Sailor Moon and Naruto are popular Japanese SD 2D animations. This kind of SD style shift enhances the emotional expression of characters and makes characters more exaggerated. After investigating the history of manga and Japanese 2D animations, I have not found any examples of SD for 3D, which is why Irsquo;m doing this project. What I will create is a 3D SD style animation. The challenge will be transitioning from a normal 3D character to a SD 3D character. I will focus

on charactersrsquo; 3D animated facial expressions. I need to explore 3D character pipeline for creating, rigging and animating a 3D character to apply the SD style to the 3D character. I plan to use Mudbox to sculpt and refine the SD style character so that SD style faces can be more flat and smooth. And then, I will put them back to Maya. I plan to use Mayarsquo;s blend shapes and rigging system to build the transformation between 3D normal character and SD style character. These different aspects will cause different results of my characters. I will explore how to apply a 2D SD character as an element in 3D animation and suggest new ways in which 3D animation might be used to express 3D animated charactersrsquo; emotions in the future.

The Research Statement

Based on traditional SD Japanese techniques, I seek to develop techniques to facilitate the application of 2D SD style traits to 3D animated characters. I will create 6 normal 3D animations exhibiting the 6 basic emotions and 6 variations with the SD style applied.

Subsidiary Questions

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研究问题

介绍

漫画是日本的漫画，在欧洲和美国被称为漫画，但在西方国家，漫画的范围超过了漫画的范围。它不仅不针对儿童，而且也被成年人观看。漫画是一种广泛阅读的故事形式。漫画是日本主流文化的一大特色。它的历史可以追溯到19世纪，主要是著名艺术家葛饰北斋的绘画和素描。在那个时候，漫画是典型的连载和印刷的黑白，并开始蓬勃发展，特别是在第二次世界大战期间的。例如，《铁臂阿童木》是第一部在日本之外流行的漫画。它也被制作成一个连续的2D动画。

20世纪80年代中期，出现了一种新的二维动画类型，如文化猫女、Ranma 1/2、Dirty Pair]等作品。这些属性以“漂亮女孩”为特征，她们的角色形象从原始状态变为超级变形(SD)版本,在引用其他2的动画和电视动作的特点。这些角色突然变得“超级变形”——以一种超级卡通或“变形”的风格，在动画中表现出强烈而夸张的动作效果。

图A -普通2D角色

图A -表达悲伤(或震惊)的超级变形角色

近年来，超变形风格的角色逐渐成为日本动漫文化的主打。在日本动画中，有很多时候，角色从一个“正常”的外表变成了一个超变形的卡通角色。这是一种明显的转换性叙事和表达技巧，旨在强化和强化角色强烈情感的表达。

超级变形版本具有变革性。它们发生在关键时刻，把正常的角色转换成一个单一的框架来表达一种夸张的情绪状态。例如，《美少女战士》和《火影忍者》都是日本流行的超级变形 2D动画。这种超级变形风格的转变增强了人物的情感表达，使人物更加夸张。在研究了漫画和日本2D动画的历史之后，我没有发现任何3D的超级变形例子，这就是我做这个项目的原因。我将创建一个3D的超级变形风格的动画。挑战将是从一个普通的3D角色过渡到一个超级变形3D角色。我将专注论人物的三维动画面部表情。我需要探索三维字符管道创建，索具和动画三维字符应用超级变形风格的三维字符。我计划使用Mudbox来雕刻和细化超级变形风格的人物，这样超级变形风格的脸会更加的平整和光滑。然后，我会把它们放回玛雅。我计划使用Maya的混合形状和索具系统来建立三维正常字符和超级变形风格的字符之间的转换。这些不同的方面会导致我性格的不同结果。我将探索如何将2D超级变形角色作为3D动画中的元素，并提出3D动画在表达3D动画角色情感方面的新方法的未来。

研究声明

在传统的SD日本技术的基础上，我寻求开发技术来促进2D SD风格特征在3D动画角色中的应用。我将创建6个正常的3D动画展示6种基本情绪和6种变化的SD风格应用。

子公司的问题

2.一个3D角色在动画中应该如何从普通到SD转换?

术语

超级变形卡通人物:超级变形，又称SD或Chibi，是日本动漫中一种特殊的卡通人物设计风格。它们发生在关键时刻，把正常的角色转换成一个单一的框架来表达一种夸张的情绪状态。这种性格使得动画人物变得更加夸张

日本SD风格的动画:正常的角色在一帧中从现实转向“超变形”的卡通角色，这通常是角色受到强烈情感影响的表现。

超级变形风格角色在二维动画中的应用

如上所述，虽然超级变形风格的角色造型在日本很流行，也很受欢迎，但是在日本，3D动画中超级变形的使用还没有像2D一样被探索。超级变形造型的角色是从普通卡通角色变形而来的一种变形。从故事叙述的角度来看，二维角色从一幅画面中的写实走向“超变形”风格，表现了角色受到强烈情感的影响，有时也用来表达角色内心的情感。

由于超级变形风格的角色是为了突出角色夸张的情绪，所以情绪与面部表情的关系也是这个项目的重要组成部分。保罗·埃克曼博士认为，人类的情绪有六种基本的、普遍的类别:悲伤、愤怒、快乐、厌恶、恐惧和惊讶。但是我们如何正确地识别它们呢?为了做到这一点，我们将通过他们的面部表情来识别每一种情绪。每一个面部表情都是面部各个部位变化的组合，如前额、眉毛、眼睑、脸颊、鼻子、嘴唇和下巴。但不同的情绪会导致面部肌肉或各个部位的细微运动差异。这些情绪的特征，会在方法论部分详细介绍，将被用来帮助设计夸张的面部表情。

案例研究:愤怒

愤怒1

愤怒2

愤怒3

这3个例子展示了愤怒情绪的超变形面部表情。第一个例子是鸣人。主角Uzumaki Naruto受到一个小男孩的挑战。他的威胁如此之大，以至于他变得非常生气。第二个来自《仙尾》第一集。这个女孩收到了一份她非常讨厌的礼物，所以她很生气。第三个是美少女战士第十集。她很生气，因为她不喜欢放在她面前的饮料。根据Ekman的研究，在发怒时，三个主要面部区域都会发生变化。眉毛垂下来，并拢在一起。眉毛可能看起来是向下倾斜的，或者只是平放。其次，眼睛紧张。嘴也是绷紧或分开成方形，嘴应张开。因此，从这三个例子中，可以得到关于超级变形的愤怒情绪的3个主要特征。首先，把眉毛的内眼角往下画，然后连在一起。外角被抬高和拉伸。其次，眼睛非常紧张，变得更大和三角形。第三，嘴巴变得非常大和宽，嘴唇可能会也可能不会分开。嘴部最大的特点是嘴巴有四个尖角，开口呈方形。从这三个例子中可以看出，第一和第二个例子中的眼睑的下眼睑是硬边，第三个例子中的眼睑是圆边，有一点不同，但这并不是超畸形愤怒情绪最重要的特征。

SD愤怒

通过对愤怒情绪的分析，我画了一张超级变形的愤怒表情的图片。

幸福

幸福1

幸福2

幸福3

这3个例子展示了超级变形的幸福情感的面部表情。第一个例子是美少女战士。女孩(Usagi Tsukino)去了一个她非常想去的购物中心。第二个例子是龙珠。照片中的女孩名叫布尔玛，当另一个角色同意和她一起去外面的世界时，她变得很高兴。第三个例子是仙女尾巴。这个女孩对一个她喜欢了很长时间的小男孩做出了反应。根据Ekman的说法，幸福表现在面部的下部和眼皮的下部。嘴角的两边向上向后拉。嘴巴可以张开，也可以不张开。皱纹可能从鼻子一直延伸到嘴角外沿。双颊增加，下眼睑抬高，但不紧张。因此，超变形的幸福情感的主要特征集中在角色的下半脸和下眼睑。这三个女孩有三种风格张开的嘴。嘴角上扬，下唇下垂。这三个女孩的下眼睑是圆的。第三个女孩展示出的脸蛋凸起的部分，可以用粉色圆圈表示。在超变形风格的动画中，幸福的脸上的所有皱纹都是不必要的。

SD幸福

通过对惊喜情绪的分析，我画了一张超级变形的快乐表情的图片。

惊喜

惊喜1

惊喜2

惊喜3

这3个例子展示了惊奇或震惊状态下的极度变形的面部表情。第一个女孩很惊讶，因为她看到一个蘑菇从她朋友的头上长出来。第二个来自美少女战士。这个女孩发现她的猫在偷看她的作业。她很吃惊，想把作业藏起来。第三个女孩很惊讶，因为她看到两个男孩跪下来感谢她的好客。根据Ekman的说法，在惊讶的过程中，三个面部区域都有明显的变化。眉毛高高扬起，显得曲线分明。此外，眉毛下方的皮肤也被眉毛的提升所拉伸。惊讶时眼睛睁得大大的，下眼睑放松，上眼睑抬起。惊讶得下巴都掉了下来，嘴唇和牙齿都张开了。没有拉伸或拉伸口。因此，从这三个例子中可以看出，超变形惊喜情绪的三个主要特征。眉毛向上翘，外角坚硬。第二，眼睛更大更宽;上眼睑向上，下眼睑向下。瞳孔变小或消失。第三，嘴的主要特征是大而放松。下颚没有任何张力地下垂。超变形惊喜的嘴部表现形式不是固定的。嘴巴的形状可以是正方形也可以是椭圆形。

SD惊喜

通过对惊喜情绪的分析，我画了一张超变形惊喜表情的图片。

恐惧

恐惧1

恐惧2

这两个例子显示了极度恐惧或恐慌状态下的超变形面部表情。第一个例子来自龙珠。这个女孩很害怕，因为她在电视上看到了一只可怕的恐龙。第二个来自美少女战士。这个男孩害怕那只蓝色的猫。当他感到非常害怕的时候，他的正常表情就会转换成超级变形的风格。根据Ekman的说法，在恐惧的过程中，面部的三个区域也有三个主要的变化。首先，眉毛扬起并画在一起。眉毛抬起，就像惊讶时的样子，但由于恐惧，眉毛的内角比惊讶时靠得更近。第二，眼睛睁开，紧张，上眼睑向上，下眼睑紧张。第三，嘴巴张开，嘴唇微微绷紧，向后缩。因此，超变形恐惧情绪的特征集中在角色的眉毛、眼睛和嘴巴上。眉毛向上翘，外角弯曲。恐惧比惊讶更能拉近额头的内角。眼睛变大了，瞳孔变小了。嘴巴张开，嘴唇有点紧张。他们可能会也可能不会分开。超变形的恐惧的嘴部没有坚硬的棱角。

SD恐惧

通过对惊奇情绪的分析，我画了一张SD恐惧表情的图片。

悲伤

悲伤1

悲伤2

这两个例子展示了悲伤情绪的极度变形的面部表情。第一个例子来自仙女尾巴。女孩很伤心，因为她丢失了她最喜欢的笔记本之一。第二个例子是美少女战士第九集。女孩突然摔倒了，膝盖很疼，所以她很伤心。根据Ekman的说法，在悲伤的时候，三个面部区域都有一个独特的外观。眉毛的内眼角向上翘起，可以画在一起。上眼睑的内角被拉起，下眼睑也可能被拉起提高。嘴角下垂或嘴唇颤抖。因此，从这两个例子可以看出，超变形悲伤情绪有三个主要特征。眉毛的内角向上，外角向下，内角可以稍微拉在一起。眉毛与上眼睑的距离减小，下眼睑增大。嘴可以张开，也可以不张开，嘴角向下。超变形的悲伤的表情上应该流着眼泪。

SD悲伤

通过对惊喜情绪的分析，我画了一张SD悲伤表情的图片。

厌恶

厌恶

面部动作单元,厌恶

对于厌恶情绪，在日本的2的动画中很难找到已有的参考图像。因此，我使用面部动作单元来支持我的超变形厌恶表情的设计。每一种情绪都是面部动作单元的组合。厌恶由三个面部动作单元组成，分别是鼻皱(动作单元9)、嘴角压板(动作单元15)和唇压板(动作单元16)[19]。此外，在悲伤的时候，也会有同样的面部动作单元——压唇。因此，我将选择悲伤嘴的参考图像作为我的厌恶嘴。根据埃克曼的说法，厌恶主要表现在下脸和下眼睑。上唇抬起，嘴角向下。鼻子起皱了。眉毛低了[19]。我根据面部动作单元和Ekman的概念画了一张图。

SD厌恶

根据对惊喜情绪的分析，我画了一张SD厌恶表情的图片。

因此，超变形风格的角色出现在表达一些强烈的情感或表达他们内心的想法的那一瞬间的表情。这种转换在动画中加入了更多的戏剧性元素，以便更好地呈现2D角色。

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1. How can 2D SD designs be recreated in 3D What functions or 3D software can I use to build and animate transformation of a normal 3D character to 3D SD style character?
   1. 如何在3D中重建2D SD设计?我可以使用什么功能或3D软件来构建和动画化一个普通的3D角色到3D SD风格的角色?

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