CN102693091A - 一种三维虚拟角色的实现方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三维虚拟角色的实现方法及其系统，其系统包括设置在舞台上的显示屏，以及通过该显示屏进行三维虚拟角色图像显示的处理系统；其中，与所述处理系统相通讯连接设置有按键输入装置以及一触摸屏，所述按键输入装置用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表情/眼神及肢体动作驱动指令；所述触摸屏用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表演动作驱动指令。本发明三维虚拟角色的实现方法及其系统由于采用了预先设置的动作操控按键和口型模拟处理，方便了舞台主持时由主持人对虚拟三维角色的操控实现，提供一种生动的实时交互娱乐系统和方法，使虚拟三维角色的动作能够逼真模拟真人的动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维虚拟角色的软件图像处理方法和系统，尤其涉及的是一种舞台三维图像的软件实现方法和系统的应用。
背景技术
现有技术的主题公园，如迪斯尼乐园等，实现虚拟角色的动作往往是采用预先录制的视频，并在对应的场景和舞台上进行播放，虚拟角色的动作和形象缺少拟人的智能化，一般是重复预先设置的动作，很难有随意的动作变化，也根本不可能实现虚拟人物与观众的实时互动可能。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维虚拟角色的实现方法及其系统，针对现有技术中舞台场景应用需求，提供一种方便主持人操控的虚拟三维角色软件实现方法和系统。
本发明的技术方案如下：
一种三维虚拟角色的实现系统，其包括设置在舞台上的显示屏，以及通过该显示屏进行三维虚拟角色图像显示的处理系统；其中，与所述处理系统相通讯连接设置有按键输入装置以及一触摸屏，所述按键输入装置用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表情/眼神及肢体动作驱动指令；所述触摸屏用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表演动作驱动指令。
所述的实现系统，其中，所述触摸屏及所述按键输入装置设置在舞台后台中。
所述的实现系统，其中，所述触摸屏还用于向所述处理系统输入预先设置的特效元素图像指令，用于在显示屏上进行显示。
所述的实现系统，其中，所述处理系统还连接设置有麦克风，以及对应的口型驱动模块，用于根据麦克风的输入驱动所述三维虚拟角色的口型变化。
所述的实现系统，其中，所述触摸屏还设置有对舞台灯光进行控制的控制按钮。
所述的实现系统，其中，所述按键输入装置为游戏手柄。
一种所述系统的三维虚拟角色的实现方法，其包括以下步骤：
所述处理系统接收来自于按键输入装置及触摸屏的相应驱动指令，处理并在所述显示屏上显示执行相应表情/眼神及动作的三维虚拟角色图像。
所述的实现方法，其中，所述触摸屏及所述按键输入装置隐藏设置在舞台后台中。
所述的实现方法，其中，通过所述触摸屏还向所述处理系统输入预先设置的特效元素图像指令，用于在显示屏上进行显示。
所述的实现方法，其中，所述处理系统还连接设置有麦克风，以及对应的口型驱动模块，所述口型驱动模块根据麦克风的输入驱动所述三维虚拟角色的口型变化。
本发明所提供的一种三维虚拟角色的实现方法及其系统，由于采用了预先设置的动作操控按键和口型模拟处理，方便了舞台主持时由主持人对虚拟三维角色的操控实现，提供一种生动的实时交互娱乐系统和方法，使虚拟三维角色的动作能够逼真模拟真人的动作。
附图说明
图1为本发明三维虚拟角色的实现系统架构示意图。
图2为本发明三维虚拟角色的实现方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。
本发明提供了一种三维虚拟角色的实现方法及其系统，通过处理系统处理和控制三维虚拟角色的形象显示和动作变化，以实现与观众的实时互动，对话聊天等。本发明所述处理系统可以采用电脑实现，也可以采用其他具有计算处理能力的系统实现，例如嵌入式单片机系统。
本发明三维虚拟角色的实现方法及其系统，其实现通过在处理系统上实现，并一般设置在舞台上，将处理系统安装在舞台的后台，并由该处理系统连接控制一显示屏，该显示屏的实现可以通过目前的平板显示装置实现，例如液晶显示屏，也可以采用投影系统实现，例如将投影机从天花板上悬吊下来，正对舞台上的屏幕；还可以采用激光显示技术，例如进行立体投影，显示出立体虚拟角色的形象。
如图1所示，本发明所述三维虚拟角色的实现方法中，只需一名操作者如主持人通过隐藏在舞台后方的麦克风、游戏手柄和触摸屏等输入装置，就可以完成对三维虚拟角色的说话、表情、眼神和肢体动作的操控；本发明所述三维虚拟角色通过渲染形象形成，采用现有的软件图像生成和处理技术实现。本发明将三维角色，以及背景场景，使用通用三维制作软件进行建模、材质制作以及骨骼的绑定，并制作动作库，编写相关程序，所有三维信息，传输给三维图形实时渲染系统。系统通过调用操作系统的OpenGL接口，将数据传输至高性能的专业三维加速卡上的三维计算加速芯片进行实时的三维渲染计算，实现三维角色及场景的实时绘制。本发明还通过系统中的专业显卡，将图像信号输出至显示设备，如大型LED屏幕、投影机等。同时还对该三维虚拟角色的嘴部运动实现口型识别和处理，通过对从麦克风中捕获到的音频变化去控制该三维虚拟角色的口型变化。
同时设置游戏手柄或键盘等按键输入装置实现对该三维虚拟角色的简单动作控制，例如“习惯性小动作”包括招手、眨眼、喜、怒、哀、乐等脸部表情变化。由于游戏手柄或键盘的组合控制键有限，仅对三维虚拟角色的简单动作进行预先编程和操控实现。操作者如主持人可以通过对相应按键的操作实现三维虚拟角色的简单表情动作操控。
本发明所述三维虚拟角色的实现方法及其系统中，所述处理系统还通讯连接一触摸屏，通过对触摸屏上的对应角色的图形控制，可以实现显示输出到显示屏上的三维虚拟角色复杂动作，这些复杂动作通过预先设置完成，操作者使用触摸屏去启动角色的复杂表演，如唱歌、跳舞、耍杂技等等。这样的分类、分级动作操作设置的解决方案，使得三维虚拟角色的表演能够易于被操作者所控制。
本发明所述三维虚拟角色的实现方法及其系统所控制的虚拟角色是三维的，而以往一些公司做到的是控制二维虚拟角色，一般通过预先准备好的视频，在表演时提前一段一段的连续起来，去实现互动。而本发明实现方法和系统是实时控制，通过处理系统即计算机实时三维虚拟角色的渲染，实时显示图像，不需要预制视频。
另外，本发明所述三维虚拟角色的实现方法及其系统中，所述输入装置的位置端侧还可以设置有监视器，通过对应设置的多个视频摄像头进行对观众的监控，从而可以方便主持人及时发现观众的反应，并对应控制三维虚拟角色做出相应的动作和表情。
本发明控制三维虚拟角色与观众实时互动对话聊天的系统包括以下主要硬件设备：作为处理系统的计算机、与处理系统相连接用于显示三维虚拟角色图像的显示器、用于输入操作命令的触摸屏和游戏手柄、用于输入语音的麦克风、用于对观众席进行监看的监视摄像头以及监视器等；作为一个整体的软件图像处理系统应用，操作者即主持人隐藏设置在舞台后方的操作间内，并通过触摸屏和游戏手柄进行动作指令的操作，以及通过麦克风可以进行表述，所述处理系统中设置有口型驱动模块，根据不同语言设置了对应的口型驱动指令，通过判断来自麦克风的音频识别出口型，并实时处理和通过三维虚拟角色显示出来，从而更真实的使三维虚拟角色口型变化与实际语音口型进行拟合。
本发明所述处理系统中，通过口型驱动模块对于三维虚拟角色的声音控制过程如下：主持人通过麦克风把声音传入电脑，通过电脑中预先设置的声音识别程序，分析出声音所对应的口型，再将口型信息通过口型驱动模块传递给三维虚拟角色，以驱动三维虚拟角色口型的运动。这样可以使虚拟角色说话的声音和本来应有的口型进行匹配。同时，通过计算机可以对主持人的声音进行处理，使其声音在扬声器发声时，发生改变，以匹配三维虚拟角色的形象，例如男性或女性，壮汉或小孩，都可以通过计算机的处理系统对声音进行处理后适配形象。
对于三维虚拟角色的表情、眼神的控制：通过游戏手柄上的模拟信号摇杆的转动和对应按键的操控实现，由于表情和眼神的脸部控制的动作相对简单些，可以通过游戏手柄的少量控制按键实现控制，当然对操作者在实际工作前应进行必要的培训和练习，以便形成迅速而自然的反应，能够控制三维虚拟角色的对应表情反应，通过遥控手柄的模拟信号可以控制出不同的表情变化，例如眼睛转动眨眼等。由于操作者的操作都处于舞台后台对观众不可见的操作间内，观众不会注意到操作者的任何操作延迟，观众所见仅是三维虚拟角色的动作，其一笑一颦都会被操作者主动控制，从而形成模拟真人的特殊娱乐效果。
而本发明系统和方法中，对于三维虚拟角色肢体动作的控制：在处理系统中预先存储有许多的肢体动作库，可以通过电脑键盘按钮、游戏手柄按钮和触摸屏界面按钮，实现实时的调用切换出想要的肢体动作可进行复杂的表演，例如跳一段舞蹈中所需要的各种动作集合。
对于三维虚拟角色表演一些固定的唱歌或跳舞节目时，本发明软件和系统可以通过程序的预先设置，将驱动动作指令进行预先编程，调出预制好动作序列的三维虚拟角色唱歌跳舞过程，并配用相应的音乐。这样，通过对应的程序处理可以实现用游戏手柄操作也无法实现的复杂表演动作。
同时，本发明三维虚拟角色的实现方法及其系统中，如果节目需要添加一些特效元素，如：喷火、淋水或锤击的动画效果，也可以通过程序去调用和添加特效元素，匹配三维虚拟角色的肢体动作表演图像。
另外，本发明三维虚拟角色的实现方法及其系统中，如果节目需要灯光进行配合的，本发明电脑程序也可以通过发指令给控制各个照明灯的工控机，让工控机去开关舞台现场的灯光，以实现不同的灯光效果。
本发明方法和系统，在三维虚拟角色的表演过程中可以随机地调用一些辅助效果，如一些搞怪的声音、搞怪的图片等，复合各种特效元素和三维虚拟角色本身的动作表现，就可以实现一个相对比较真实和自由的虚拟角色图像演示。
如图2所示，本发明三维虚拟角色的实现方法，就是在上述处理系统的功能模块基础上，由所述处理系统接收来自于按键输入装置及触摸屏的相应驱动指令，并处理和在所述显示屏上对应显示执行相应的表情/眼神及动作的三维虚拟角色图案。
本发明所述三维虚拟角色的实现方法及其系统中，由于采用了预先设置的动作操控按键和口型模拟处理等，方便了舞台主持时由主持人对三维虚拟角色的操控实现，提供了一种实时交互娱乐系统和软件实现方法，使虚拟三维角色的动作随时依据操作者的操控进行动作变化，能够逼真模拟真人的动作。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种三维虚拟角色的实现系统，其包括设置在舞台上的显示屏，以及通过该显示屏进行三维虚拟角色图像显示的处理系统；其特征在于，与所述处理系统相通讯连接设置有按键输入装置以及一触摸屏，所述按键输入装置用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表情/眼神及肢体动作驱动指令；所述触摸屏用于向所述处理系统输入三维虚拟角色的表演动作驱动指令。
2.根据权利要求1所述的实现系统，其特征在于，所述触摸屏及所述按键输入装置设置在舞台后台中。
3. 根据权利要求1所述的实现系统，其特征在于，所述触摸屏还用于向所述处理系统输入预先设置的特效元素图像指令，用于在显示屏上进行显示。
4. 根据权利要求1所述的实现系统，其特征在于，所述处理系统还连接设置有麦克风，以及对应的口型驱动模块，用于根据麦克风的输入驱动所述三维虚拟角色的口型变化。
5. 根据权利要求1所述的实现系统，其特征在于，所述触摸屏还设置有对舞台灯光进行控制的控制按钮。
6. 根据权利要求1所述的实现系统，其特征在于，所述按键输入装置为游戏手柄。
7. 一种如权利要求1所述系统的三维虚拟角色的实现方法，其包括以下步骤：
所述处理系统接收来自于按键输入装置及触摸屏的相应驱动指令，处理并在所述显示屏上显示执行相应表情/眼神及动作的三维虚拟角色图像。
8. 根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述触摸屏及所述按键输入装置隐藏设置在舞台后台中。
9. 根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，通过所述触摸屏还向所述处理系统输入预先设置的特效元素图像指令，用于在显示屏上进行显示。
10. 根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述处理系统还连接设置有麦克风，以及对应的口型驱动模块，所述口型驱动模块根据麦克风的输入驱动所述三维虚拟角色的口型变化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120926 |