CN113298917A - 一种人形动画复用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种人形动画复用方法及系统，涉及计算机动画技术领域。所述方法包括剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系；确定目标模型的初始骨骼状态；调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态；根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。本申请的人形动画复用方法及系统，通过对动画数据进行正确的重定向处理，采用流程引导模式，引导用户完成并实现含有人形骨骼的两个模型之间的动画复用功能，有效提高用户场景的生动程度。

Description

一种人形动画复用方法及系统

技术领域

本申请涉及计算机动画技术领域，尤其涉及人形动画复用方法及系统。

背景技术

近年来，随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)，增强现实(Augmented Reality，AR)，混合现实(Mixed Reality，MR)和XR(X Reality，X表示一个未知变量)等技术的迅速发展，可以实现虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、XR等不同场景。目前，随着科技的发展，角色动画在场景重现、影视制作、医学模拟等很多领域发挥越来越重要的作用。骨骼动画是角色动画中的一种，在骨骼动画中，模型具有互相连接的“骨骼”组成的骨架结构，通过改变骨骼的朝向和位置来为模型生成动画。

人形动画复用技术，是基于三维引擎中关于骨骼动画处理的深度扩展，目前对于该技术支持很好的引擎基本只有Unity和Unreal两款非常成熟的商业引擎，关于该技术的细节描述和处理都非常有限，并不是一项可以随意进行复制的技术，需要研究人员对于改技术进行深入的自学和探究，该技术一旦形成成熟的模块后，会对用户制作生动的场景带来巨大的帮助。一个场景的人物模型必须要动起来，整个场景才会更加生动；然而，如果没有人形动画复用技术，当在一个人物模型上有一套好的动画时，而对于另一个新的人物模型却没有动画，用户难以实现复用喜欢的动画到新的模型中。

因此，期望提供一种人形动画复用方法及系统，通过对动画数据进行正确的重定向处理，采用流程引导模式，引导用户完成并实现含有人形骨骼的两个模型之间的动画复用功能，有效提高用户场景的生动程度。

发明内容

根据本申请的一些实施例的第一方面，提供了一种人形动画复用方法，应用于终端(例如，电子设备等)中，所述方法可以包括：剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系；确定目标模型的初始骨骼状态；调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态；根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。

在一些实施例中，所述人形模型包括源模型和目标模型，所述剖析人形模型的骨骼系统包括：剖析骨骼系统在一个动画中的运作机制，包括在每一帧动画中，所述关节节点之间的传递关系，所述关节包括父关节和子关节。

在一些实施例中，所述初始骨骼状态包括T-Pose，A-Pose，0-Pose。

在一些实施例中，所述调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态包括：将目标模型的骨骼状态调整至初始零旋转状态，包括将各关节的旋转调整至零值；根据第一姿势状态的旋转数据，将目标模型的骨骼状态调整至第一姿势状态，所述第一姿势状态包括T-Pose。

在一些实施例中，所述根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据包括：计算各关节在第一姿势状态下基坐标轴的旋转数据；迭代父关节和子关节的数据，得到两个关节点基坐标轴的旋转差值；根据所述旋转差值与源模型动画数据的旋转值和第一姿势状态下的差值乘积，得到目标模型的重定向数据。

在一些实施例中，所述旋转差值为基于四元数的差值。

在一些实施例中，所述目标模型的重定向数据包括引擎关于旋转坐标顺序，所述旋转坐标顺序包括xyz，yxz，zxy，xzy，yzx，zyx。

在一些实施例中，所述骨骼系统的关节节点进行自动映射处理，识别同一关节节点的不同命名并自动映射对应的关节。

在一些实施例中，若不能识别关节节点的命名，通过UI面板获取用户的手动设定；若所述骨骼系统的关节节点的数量或父子关系不同，计算并消除目标模型和源模型之间的差异。

根据本申请的一些实施例的第二方面，提供了一个系统，所述系统包括：一个存储器，被配置为存储数据及指令；一个与存储器建立通信的处理器，其中，当执行存储器中的指令时，所述处理器被配置为：剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系；确定目标模型的初始骨骼状态；调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态；根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。

因此，根据本申请的一些实施例的一种人形动画复用方法及系统，通过对动画数据进行正确的重定向处理，采用流程引导模式，引导用户完成并实现含有人形骨骼的两个模型之间的动画复用功能，有效提高用户场景的生动程度。

附图说明

为更好地理解并阐述本申请的一些实施例，以下将结合附图参考实施例的描述，在这些附图中，同样的数字编号在附图中指示相应的部分。

图1是根据本申请的一些实施例提供的人形动画复用系统的示例性示意图。

图2是根据本申请的一些实施例提供的人形动画复用方法的示例性流程图。

具体实施方式

以下参考附图的描述为便于综合理解由权利要求及其等效内容所定义的本申请的各种实施例。这些实施例包括各种特定细节以便于理解，但这些仅被视为示例性的。因此，本领域技术人员可以理解对在此描述的各种实施例进行各种变化和修改而不会脱离本申请的范围和精神。另外，为简要并清楚地描述本申请，本申请将省略对公知功能和结构的描述。

在以下说明书和权利要求书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本申请。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本申请各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制所附权利要求及其等效定义的本申请。

下面将结合本申请一些实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”、“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相绑定的列出项目的任何或所有可能组合。表达“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”是用于修饰相应元件而不考虑顺序或者重要性，仅仅被用于区分一种元件与另一元件，而不限制相应元件。

根据本申请一些实施例的终端可以是电子设备，该电子设备可以包括个人电脑(PC，例如平板电脑、台式电脑、笔记本、上网本、掌上电脑PDA)、客户端设备、虚拟现实设备(VR)、增强现实设备(AR)、混合现实设备(MR)、XR设备、渲染机、智能手机、移动电话、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(PMP)、音频/视频播放器(MP3/MP4)、摄像机和可穿戴设备等中的一种或几种的组合。根据本申请的一些实施例，所述可穿戴设备可以包括附件类型(例如手表、戒指、手环、眼镜、或头戴式装置(HMD))、集成类型(例如电子服装)、装饰类型(例如皮肤垫、纹身或内置电子装置)等，或几种的组合。在本申请的一些实施例中，所述电子设备可以是灵活的，不限于上述设备，或者可以是上述各种设备中的一种或几种的组合。在本申请中，术语“用户”可以指示使用电子设备的人或使用电子设备的设备(例如人工智能电子设备)。

本申请实施例提供了一种人形动画复用方法及系统。为了便于理解本申请实施例，以下将参考附图对本申请实施例进行详细描述。

图1是根据本申请的一些实施例提供的人形动画复用系统的示例性示意图。如图1所述，人形动画复用系统100可以包括网络110、控制端120、用户端130和服务器140等。具体的，控制端120与用户端130在通过网络建立通信，例如，控制端120与用户端130可以在同一个局域网(比如，同一个路由器的网络环境等)中通信。进一步，控制端120可以通过有线(例如，网线等)或无线(例如，云端服务器等)等方式与网络110连接，用户端130可以通过有线或无线(例如，WIFI等)等方式与网络110建立通信连接。在一些实施例中，用户端130可以向控制端120、服务器140发送手动设定信息等。进一步地，控制端120、服务器140可以向用户端130反馈模型的重定向数据等信息。根据反馈的信息，用户端130可以复用源模型的动画数据，实时自动将源模型的动画数据复用至目标模型中。作为示例，服务器140可以获取用户端130的手动设定信息等，所述手动设定信息可以包括但不限于骨骼系统的关节节点数量设置，骨骼系统的关节节点父子关系，骨骼系统的关节节点命名等。

根据本申请的一些实施例，控制端120、用户端130可以为相同或不同的终端设备等。所述终端设备可以包括但不限于智能终端，移动终端，计算机，渲染机等。在三维场景中，控制端120可以包括计算机等，用户端130可以包括三维引擎装置等。在一些实施例中，控制端120和用户端130可以集成在一个设备中，例如，VR一体机、智能终端(例如，平板、手机)等。在一些实施例中，服务器140是计算机的一种，具有比普通计算机运行更快、负载更高等优势，而相对应的价格更高昂。在网络环境中，服务器可以为其它客户机(例如，PC机、智能手机、ATM等终端，以及交通系统等大型设备)提供计算或者应用服务。服务器具有高速的CPU运算能力、长时间的可靠运行、强大的I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性。所述服务器可以提供的服务包括但不限于承担响应服务请求、承担服务、保障服务的能力等。所述服务器作为电子设备，具有极其复杂的内部结构，包括与普通计算机相近的内部结构等，作为示例，所述服务器的内部结构可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、硬盘、内存，系统、系统总线等。

在本申请的一些实施例中，人形动画复用系统100可以省略一个或多个元件，或者可以进一步包括一个或多个其它元件。作为示例，人形动画复用系统100可以包括多个用户端130，如多个三维引擎设备等。又例如，人形动画复用系统100可以包括多个控制端120。再例如，人形动画复用系统100可以包括多个服务器140等。网络110可以为任意类型的通信网络，所述通信网络可以包括计算机网络(例如，局域网(LAN，Local Area Network)或广域网(WAN，Wide Area Network))、互联网和/或电话网络等，或几种的组合。在一些实施例中，网络110可以为其他类型的无线通信网络。所述无线通信可以包括微波通信和/或卫星通信等。所述无线通信可以包括蜂窝通信，例如，全球移动通信(GSM，Global System forMobile Communications)、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)、第三代移动通信(3G，The 3rd Generation Telecommunication)、第四代移动通信(4G)、第五代移动通信(5G)、第六代移动通信(6G)、长期演进技术(LTE，Long Term Evolution)、长期演进技术升级版(LTE-A，LTE-Advanced)、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code DivisionMultiple Access)、通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile TelecommunicationsSystem)、无线宽带(WiBro，Wireless Broadband)等，或几种的组合。在一些实施例中，用户端130可以为其他具备同等功能模块的电子设备，该电子设备可以包括虚拟现实设备(VR)、渲染机、个人电脑(PC，例如平板电脑、台式电脑、笔记本、上网本、掌上电脑PDA)、智能手机、移动电话、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(PMP)、音频/视频播放器(MP3/MP4)、摄像机和可穿戴设备等中的一种或几种的组合。

在一些实施例中，所述WIFI可以为其他类型的无线通信技术。根据本申请的一些实施例，所述无线通信可以包括无线局域网(WiFi，Wireless Fidelity)、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE，Bluetooth Low Energy)、紫蜂协议(ZigBee)、近场通讯(NFC，Near FieldCommunication)、磁安全传输、射频和体域网(BAN，Body Area Network)等，或几种的组合。根据本申请的一些实施例，所述有线通信可以包括全球导航卫星系统(Glonass/GNSS，Global Navigation Satellite System)、全球定位系统(GPS，Global Position System)、北斗导航卫星系统或伽利略(欧洲全球卫星导航系统)等。所述有线通信可以包括通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)、高清多媒体接口(HDMI，High-Definition MultimediaInterface)、推荐标准232(RS-232，Recommend Standard 232)、和/或简易老式电话服务(POTS，Plain Old Telephone Service)等，或几种的组合。

需要说明的是，以上对于人形动画复用系统100的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例的范围之内。可以理解，对于本领域技术人员，基于本系统的原理，可能在不背离该原理的前提下，对各个元件进行任意组合，或者构成子系统与其他元件连接，对实施上述方法和系统的应用领域进行形式和细节上的各种修正和改变。例如，控制端120和用户端130可以集成在一个设备中等。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。

图2是根据本申请的一些实施例提供的人形动画复用方法的示例性流程图。如图2所述，流程200可以通过人形动画复用系统100实现。在一些实施例中，所述人形动画复用方法200可以自动启动或通过指令启动。所述指令可以包括系统指令、设备指令、用户指令、动作指令等，或几种的组合。

在201，剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系。操作201可以通过人形动画复用系统100的控制端120、用户端130、服务器140实现。在一些实施例中，控制端120和/或服务器140可以剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系。在一些实施例中用户端130可以选取人形模型，所述人形模型可以包括源模型和目标模型。作为示例，所述剖析人形模型的骨骼系统可以通过控制端120和/或服务器140剖析骨骼系统在一个动画中的运作机制，包括在每一帧动画中，所述关节节点之间的传递关系，所述关节包括父关节和子关节。

根据本申请的一些实施例，控制端120和/或服务器140可以剖析源模型的骨骼系统，包括源模型骨骼系统的关节节点的父子关系，关节节点的传递关系等。在一些实施例中，当复用源模型的动画数据时，目标模型可以参考源模型骨骼系统的关节节点的传递关系等。

在202，确定目标模型的初始骨骼状态。操作202可以通过人形动画复用系统100的控制端120、服务器140实现。在一些实施例中，控制端120和/或服务器140可以确定目标模型的初始骨骼状态。作为示例，所述初始骨骼状态可以包括但不限于T-Pose，A-Pose，0-Pose。在一些实施例中，控制端120和/或服务器140可以确定源模型的初始骨骼状态，所述源模型的初始骨骼状态可以包括源模型执行动画数据前对骨骼状态。

在203，调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态。操作203可以通过人形动画复用系统100的控制端120、服务器140实现。在一些实施例中，控制端120和/或服务器140可以调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态。作为示例，控制端120和/或服务器140可以将目标模型的骨骼状态调整至初始零旋转状态，包括将各关节的旋转调整至零值；根据第一姿势状态的旋转数据，将目标模型的骨骼状态调整至第一姿势状态，所述第一姿势状态可以包括T-Pose。在一些实施例中，所述第一姿势状态可以包括但不限于T-Pose，A-Pose，0-Pose。在一些实施例中，所述第一姿势状态可以设置为T-Pose，或设置为源模型的初始骨骼状态等。

在204，根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。操作204可以通过人形动画复用系统100的服务器140和/或控制端120实现。在一些实施例中，服务器140和/或控制端120可以根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。作为示例，用户端130可以根据服务器140和/或控制端120提供的目标模型的重定向数据，实时自动复用源模型的动画数据至目标模型中。

根据本申请的一些实施例，在一些实施例中，所述实时自动复用源模型的动画数据，可以显示在用户端130的UI中，并在特定场景中实现，所述场景可以包括但不限于VR，AR，MR，XR任一场景或组合的场景。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据包括：计算各关节在第一姿势状态下基坐标轴的旋转数据；迭代父关节和子关节的数据，得到两个关节点基坐标轴的旋转差值；根据所述旋转差值与源模型动画数据的旋转值和第一姿势状态下的差值乘积，得到目标模型的重定向数据。所述旋转差值为基于四元数的差值。所述目标模型的重定向数据可以包括引擎关于旋转坐标的顺序，所述旋转坐标的顺序可以包括xyz，yxz，zxy，xzy，yzx，zyx。

根据本申请的一些实施例，流程200可以进一步包括对所述骨骼系统的关节节点进行自动映射处理，识别同一关节节点的不同命名并自动映射对应的关节。在一些实施例中，若不能识别关节节点的命名，通过UI面板获取用户的手动设定。在一些实施例中，若所述骨骼系统的关节节点的数量或父子关系不同，计算并消除目标模型和源模型之间的差异。作为示例，由于各个不同的模型，在建模时的标准或者人员定义不同，导致整体模型的骨骼关节节点的命名不一致，比如肩膀可以包括clavicle或者shoulder等不同的命名，各个不同的关节节点包括不同的命名，人形动画复用系统100通过建立一套命名对应的映射机制，并不断迭代补充对应的映射机制。在用户选择不同的模型时，能够更好的自动帮用户找到所有的关节，若不能识别，人形动画复用系统100通过提供UI面板让用户进行手的设定，以找到缺失的关节。又例如，由于各个不同的模型，在建模时的标准或者人员定义不同，部分人形模型，可能存在区别，比如只有4根手指，脊柱多一块或者少一块，以及整体骨骼的关节父子关系不一致等，人形动画复用系统100可以通过自动计算并消除上述差异。

需要说明的是，以上对于流程200的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例的范围之内。可以理解，对于本领域技术人员，基于本系统的原理，可能在不背离该原理的前提下，对各个操作进行任意组合，或者构成子流程与其它操作组合，对实施上述流程和操作的功能进行形式和细节上的各种修正和改变。例如，流程200可以进一步包括对骨骼系统的关节节点进行自动映射处理等操作。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。

综上所述，根据本申请实施例的一种人形动画复用方法及系统，通过对动画数据进行正确的重定向处理，采用流程引导模式，引导用户完成并实现含有人形骨骼的两个模型之间的动画复用功能，有效提高用户场景的生动程度。

需要注意的是，上述的实施例仅仅是用作示例，本申请不限于这样的示例，而是可以进行各种变化。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存储器(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本申请一些优选的实施例，不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种人形动画复用方法，其特征在于，包括：

剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系；

确定目标模型的初始骨骼状态；

调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态；

根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人形模型包括源模型和目标模型，所述剖析人形模型的骨骼系统包括：

剖析骨骼系统在一个动画中的运作机制，包括在每一帧动画中，所述关节节点之间的传递关系，所述关节包括父关节和子关节。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始骨骼状态包括T-Pose，A-Pose，0-Pose。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态包括：

将目标模型的骨骼状态调整至初始零旋转状态，包括将各关节的旋转调整至零值；

根据第一姿势状态的旋转数据，将目标模型的骨骼状态调整至第一姿势状态，所述第一姿势状态包括T-Pose。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据包括：

计算各关节在第一姿势状态下基坐标轴的旋转数据；

迭代父关节和子关节的数据，得到两个关节点基坐标轴的旋转差值；

根据所述旋转差值与源模型动画数据的旋转值和第一姿势状态下的差值乘积，得到目标模型的重定向数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转差值为基于四元数的差值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标模型的重定向数据包括引擎关于旋转坐标顺序，所述旋转坐标顺序包括xyz，yxz，zxy，xzy，yzx，zyx。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨骼系统的关节节点进行自动映射处理，识别同一关节节点的不同命名并自动映射对应的关节。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若不能识别关节节点的命名，提供UI面板获取用户的手动设定；若所述骨骼系统的关节节点的数量或父子关系不同，计算并消除目标模型和源模型之间的差异。

10.一个系统，其特征在于，包括：

一个存储器，被配置为存储数据及指令；

一个与存储器建立通信的处理器，其中，当执行存储器中的指令时，所述处理器被配置为：

剖析人形模型的骨骼系统，包括获取关节节点的父子关系；

确定目标模型的初始骨骼状态；

调整所述目标模型的骨骼状态至第一姿势状态；

根据所述第一姿势状态，通过源模型的动画数据得到目标模型的重定向数据。

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