CN102521860A - 一种骨骼动画的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机图形技术领域，更具体地说，涉及一种骨骼动画的实现方法。其基于虚拟骨骼的骨骼动画的二次提取，用于统一不同骨骼下的骨骼动画以实现重用的目的，并且把虚拟点根据运动学逻辑分块，最大程度的重用骨骼动画。并且其大部分重用都采用虚拟骨骼的方式来进行存储，通过建立一套标准虚拟骨骼，实现各种不同骨骼的骨骼动画数据链接与重用。增加了骨骼动画的重用率，减少存储骨骼动画所需的内存空间。

Description

一种骨骼动画的实现方法

技术领域

本发明涉及计算机图形技术领域，更具体地说，涉及一种骨骼动画的实现方法。

背景技术

角色动画是计算机动画技术的一个重要组成部分，在计算机辅助动画电影制作和各类广告制作中一直发挥着重要的作用。

随着计算机硬件能力的提升和渲染技术的提升，计算机绘制出来的图像越来越逼真，不仅仅在传统的动画上面有进一步的发展，3D动画电影也越来越受到观众的喜爱。

在骨骼动画中，动画人物由两个部分来表示：一个部分是形成层次的一系列骨胳，即骨架(skeleton)，每一个骨骼数据都包含其自身的动画数据；另一个部分是蒙在骨架上的皮肤(skin)，即网格模型，用于提供动画绘制所需要的几何模型和纹理材质信息。通过对骨架进行动画模拟，再利用骨胳控制皮肤变形就实现了角色动画。

骨骼动画与关键帧动画相比占用空间较小，因为它不需要存储每一帧的各个顶点的数据，而只需存储每一帧的骨骼(骨骼数量相对较少)，并且多个不同的皮肤可以通过使用相同的骨骼共享相同的动画。然而骨骼动画中，所有骨骼都有与之关联的网格模型，模型部件之间的层次结构都必须有真正的几何实体作为依赖基础。

但是骨骼动画本身也有其缺点。他主要体现在动画重用性不高。如果在前期规划的时候，制作的骨骼动画采取的不是同一套骨骼，那么他们之间就不可以重用。

发明内容

鉴于已有方法存在的缺陷，本发明一种骨骼动画的实现方法，针对上述的骨骼动画复用程度不高的问题，提供一种角色动画实现方法及系统，其基于虚拟骨骼的骨骼动画的二次提取，用于统一不同骨骼下的骨骼动画以实现重用的目的，并且把虚拟点根据运动学逻辑分块，最大程度的重用骨骼动画。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种骨骼动画的实现方法，其包括：

(a)由当前所需动画的LOD值，建立虚拟骨骼节点，每一个节点与骨骼动画的原始骨骼绑定；

(b)在虚拟骨骼的坐标系下，对原始骨骼的关键帧数据进行坐标系变换，即把原始的骨骼关键帧数据转换成虚拟骨骼的关键帧数据；

(c)通过统一关键帧的骨骼数据，实现把不同骨骼的骨骼动画之间的重用；

所述步骤(a)和步骤(b)之间进一步包括：将所述绑定虚拟节点的骨骼节点数据与其网格数据的关联转换为所述虚拟节点与所述网格数据的关联。

所述步骤(a)之前还包括根据当前骨骼动画的转换质量，即LOD值，来确认他的虚拟骨骼数目；质量系数越高，虚拟骨骼数越多，其采用公式：

虚拟骨骼数＝原始骨骼数*LOD值。

如下例子：

LOD值	0.1	0.5	1	2
					原始骨骼数	10	10	10	10
虚拟骨骼数	10	5	10	20

本发明中还提供一套虚拟骨骼与原始骨骼的动画数据转换系统；其的工作原理如下：

(1)记录原始骨骼的相对于根骨骼坐标系；

(2)根据骨骼动画指定的LOD值，生成新的虚拟骨骼；该骨骼的坐标系对原始骨骼坐标系下的连接信息进行线性划分来确定虚拟骨骼的位置；

(3)计算出各个原始骨骼坐标系转换到虚拟骨骼坐标下的变化矩阵；

(4)导入原始骨骼动画关键帧数据，由骨骼转换坐标系，把该骨骼动画转化成虚拟骨骼下的骨骼动画。

在上述步骤完成后，我们就可以把完全不同的骨骼动画重用，减少美术的工作量。

本发明的优点在于：其基于虚拟骨骼的骨骼动画的二次提取，用于统一不同骨骼下的骨骼动画以实现重用的目的，并且把虚拟点根据运动学逻辑分块，最大程度的重用骨骼动画。并且其大部分重用都采用虚拟骨骼的方式来进行存储，通过建立一套标准虚拟骨骼，实现各种不同骨骼的骨骼动画数据链接与重用。增加了骨骼动画的重用率，减少存储骨骼动画所需的内存空间。

具体实施方式

一种骨骼动画实现方法，其包括：

(a)由当前所需动画的LOD值，建立虚拟骨骼节点，每一个节点与骨骼动画的原始骨骼绑定；

(b)在虚拟骨骼的坐标系下，对原始骨骼的关键帧数据进行坐标系变换，即把原始的骨骼关键帧数据转换成虚拟骨骼的关键帧数据；

(c)通过统一关键帧的骨骼数据，实现把不同骨骼的骨骼动画之间的重用；

所述步骤(a)和步骤(b)之间进一步包括：将所述绑定虚拟节点的骨骼节点数据与其网格数据的关联转换为所述虚拟节点与所述网格数据的关联。

所述步骤(a)之前还包括根据当前骨骼动画的转换质量，即LOD值，来确认他的虚拟骨骼数目；质量系数越高，虚拟骨骼数越多，其采用公式：

虚拟骨骼数＝原始骨骼数*LOD值。

如下例子：

LOD值	0.1	0.5	1	2
					原始骨骼数	10	10	10	10
虚拟骨骼数	10	5	10	20

本发明中还提供一套虚拟骨骼与原始骨骼的动画数据转换系统；其的工作原理如下：

(1)记录原始骨骼的相对于根骨骼坐标系；

(2)根据骨骼动画指定的LOD值，生成新的虚拟骨骼；该骨骼的坐标系对原始骨骼坐标系下的连接信息进行线性划分来确定虚拟骨骼的位置；

(3)计算出各个原始骨骼坐标系转换到虚拟骨骼坐标下的变化矩阵；

(4)导入原始骨骼动画关键帧数据，由骨骼转换坐标系，把该骨骼动画转化成虚拟骨骼下的骨骼动画；

在上述步骤完成后，我们就可以把完全不同的骨骼动画重用，减少美术的工作量。

本发明的实施过程分为5个模块，现举例说明本发明：取2组完全不同骨骼的模型及其对应的骨骼动画；

模块1：输入原始的骨骼数据和LOD值；

模块2：输入虚拟骨骼信息和原始骨骼信息；输出骨骼数据变换矩阵；

模块3：输入原始骨骼关键帧信息、骨骼数据变换矩阵和原始骨骼信息；输出基于虚拟骨骼的关键帧信息；

对两组模型的骨骼动画分别进入前3个模块的加工作为第四个模块的输出；

模块4：输入基于虚拟骨骼的关键帧信息1和基于虚拟骨骼的关键帧信息2；输出基于虚拟骨骼的模型1于其连接的模型2骨骼；

模块5：输入基于虚拟骨骼的模型1于其连接的模型2骨骼；输出基于模型1的原始骨骼的模型2连接的骨骼动画；

通过以上步骤，可以把骨骼模型2上连接的骨骼动画转化到骨骼模型1上；也可以直接把骨骼模型1与骨骼模型2所连接的都会都转化到虚拟骨骼上，本发明中的大部分重用都采用虚拟骨骼的方式来进行存储。因为这样可以通过建立一套标准虚拟骨骼，实现各种不同骨骼的骨骼动画数据链接与重用。

Claims (4)

1.一种骨骼动画的实现方法，其特征在于：其包括：

(a)由当前所需动画的LOD值，建立虚拟骨骼节点，每一个节点与骨骼动画的原始骨骼绑定；

(b)在虚拟骨骼的坐标系下，对原始骨骼的关键帧数据进行坐标系变换，即把原始的骨骼关键帧数据转换成虚拟骨骼的关键帧数据；

(c)通过统一关键帧的骨骼数据，实现把不同骨骼的骨骼动画之间的重用。

2.根据要求1所述的一种骨骼动画的实现方法，其特征在于：所述步骤(a)和步骤(b)之间进一步包括：将所述绑定虚拟节点的骨骼节点数据与其网格数据的关联转换为所述虚拟节点与所述网格数据的关联。

3.根据要求1所述的一种骨骼动画的实现方法，其特征在于：所述步骤(a)之前还包括根据当前骨骼动画的转换质量，即LOD值，来确认他的虚拟骨骼数目；质量系数越高，虚拟骨骼数越多，其采用公式：

虚拟骨骼数＝原始骨骼数*LOD值。

4.根据要求1所述的一种骨骼动画的实现方法，其特征在于：提供一套虚拟骨骼与原始骨骼的动画数据转换系统；其的工作原理如下：

(1)记录原始骨骼的相对于根骨骼坐标系；

(2)根据骨骼动画指定的LOD值，生成新的虚拟骨骼；该骨骼的坐标系对原始骨骼坐标系下的连接信息进行线性划分来确定虚拟骨骼的位置；

(3)计算出各个原始骨骼坐标系转换到虚拟骨骼坐标下的变化矩阵；

(4)导入原始骨骼动画关键帧数据，由骨骼转换坐标系，把该骨骼动画转化成虚拟骨骼下的骨骼动画。