CN115393479B - 一种基于三维引擎的车轮转动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及三维引擎技术领域，具体是一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，其特征在于，包括：指定车辆；系统响应后车辆开始行驶，并按照以下方法为车辆匹配相应的车轮旋转值：采集每一帧图像中的车辆位置坐标；通过每一帧图像中的车辆位置坐标计算出相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离；基于设定的车轮半径值及相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离计算后一帧相对于前一帧图像中车辆移动所产生的车轮旋转增量；按帧的顺序依次叠加车轮旋转增量，最终获得车轮旋转值。本发明能够准确模拟车辆向各个方向行驶、上下坡、以及做转弯和加速减速动画时车轮的准确转动值。

Description

一种基于三维引擎的车轮转动控制方法
技术领域
本发明涉及三维引擎技术领域，特别涉及一种基于三维引擎的车轮转动控制方法。
背景技术
随着三维可视化技术日益成熟，市面上有很多专业的三维引擎，可以用于实现三维可视化的展示、互动以及数据处理。
在车辆行驶的可视化场景中，车轮转动的传统制作方法是手动制作动画帧，制作完成车辆移动的初始帧位置和结束帧位置以后，再根据距离和时间手动进行匹配一个车轮的旋转值。目前市场上出现一些用来指定车轮旋转数值的系统是通过车辆的整个位移距离和时间来计算车轮旋转数值，但这种方法只适用于二维坐标系，当车辆出现第三坐标方向移动比如在上下坡、转弯、往返、加减速行驶等复杂地形行驶时，通过该方法计算的车辆返回起点在三维世界中的位移距离为零，最终导致车辆位移距离计算错误，在动画呈现时则表现为车轮和地面打滑或反向转动。对此，现有的弥补措拖是由人工手动在各个关键点进行重新匹配车轮旋转值，由此而浪费大量制作时间，制作成本也会大幅提高。
发明内容
本发明提出了一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，该方法在三维场景里能够精准模拟车辆向各个方向行驶、上下坡、以及做转弯和加减速时的车轮转动状态，不会出现车轮和地面打滑或者反向转动的问题。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
S1、指定车辆，该车辆具有预设的半径R；
S2、系统响应用户的触控操作，车辆按照预定路线开始行驶，并按照方法为车辆匹配相应的车轮旋转值，所述方法包括：
S21、从第一帧图像开始，采集每一帧图像中的车辆位置坐标S；
S22、通过每一帧图像中的车辆位置坐标S，计算出相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L；
S23、基于设定的车轮半径值R及相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L，通过以下公式计算得到后一帧相对于前一帧图像中车辆移动所产生的车轮旋转增量X；
X=（L/（2*3.14*R))*360；
其中，R为车轮半径，由用户自定义设置；由于车辆每一帧都处于位置变化，因此L值为变量值；
S24、从第一帧图像开始，按帧的顺序依次叠加车轮旋转增量X，最终获得每一帧画面车辆移动所匹配的车轮旋转值。
本发明的一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，通过一系列算法能够得到车轮的准确转动值，在三维场景里可以准确模拟车辆向各个方向行驶、上下坡、以及做转弯和加速减速动画时车轮的准确转动值，解决了传统二维坐标计算方法存在的当车辆出现上下坡高度变化也即三维Z方向有位移时，无法准确计算行驶距离以及由此造成的滑步问题；在操作上只需输入车轮半径即可，大幅减少人工制作或调试的时间及工作量，能够简单快捷高效完成车辆动画的车轮转动数值的匹配工作。
附图说明
图1为实施例一的基于三维引擎的车轮转动控制方法流程示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，包括以下步骤：
S1、使用系统自带语言编写程序界面，所述程序界面布局有车轮半径数值填写位置和最终确认按钮；在程序界面中指定需要位移的车辆，并输入相应的半径值R，点击确认按钮。
S2、系统响应用户的确认操作，车辆开始按照预定路线运动，系统按照以下方法为车辆匹配相应的车轮旋转值：
S21、从第一帧图像开始，采集每一帧图像中的车辆位置坐标S，比如当前帧图像的车辆位置坐标S1为（X1，Y1，Z1），下一帧图像的车辆位置坐标S2为（X2，Y2，Z2），再下一帧图像的车辆位置坐标S3为（X3，Y3，Z3）……，直至将每一帧图像中的车辆位置坐标全部采集完成；
S22、通过每一帧图像中的车辆位置坐标S，计算出相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L；比如当前帧图像的车辆位置坐标S1与下一帧图像的车辆位置坐标S2之间的三维空间距离为：
Figure 663823DEST_PATH_IMAGE001
S23、基于设定的车轮半径值R及相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L，通过以下公式计算得到后一帧相对于前一帧图像中车辆移动所产生的车轮旋转增量X；比如当车辆从第一帧图像的位置坐标S1移动至第二帧图像的位置坐标S2所产生的车轮旋转增量X1为：
X1=（L1/（2*3.14*R))*360；
其中，R为车轮半径，由用户自定义设置；由于车辆每一帧都处于位置变化，因此L值为变量值；
S24、从第一帧图像开始，按帧的顺序依次叠加车轮旋转增量X，最终获得每一帧画面车辆移动所匹配的车轮旋转值；
由于X为车轮每移动一帧所产生的旋转增量值，因此，后一帧车轮的旋转值需要在前一帧车轮旋转值的基础上叠加移动所产生的旋转增量值，假设车轮第一帧旋转值为A1，第二帧的旋转值A2则为A1+X1，X1即为车辆从第一帧图像的位置坐标S1移动至下一帧图像的位置坐标S2所产生的车轮旋转增量；其中A和X都是变量，A会根据车辆的每一帧移动一直叠加，X是每帧车辆的移动造成的车轮旋转增量值。
第一帧车轮旋转数值为A1，第二帧为车轮旋转数值为A2，逐帧以此类推，第二帧车轮旋转增量值为X1，第三帧车轮旋转增量值为X2，逐帧以此类推，那么第二帧车轮旋转数值为A2=A1+X1，第三帧车轮旋转数值为A3=A2+X2，以此类推，第n帧车轮旋转值为An=A(n-1)+X(n-1)。
本发明突出的技术效果表现在：
本发明通过帧对车辆行驶距离进行划分（帧是三维动画中最小单位的单幅影像画面，相当于电影胶片上的每一格镜头，一帧就是一副静止的画面，连续的帧就形成动画），计算每一帧车辆行驶距离，两帧之间只存在车辆的单一动势，可以精确匹配车轮每帧的旋转数值，从而使制作的车轮动画效果灵动逼真。在操作方面，本发明只需要输入车轮半径就可以自动计算，不需要人为花时间再处理，大幅缩减了制作的时间成本。当车辆在特写慢镜头或者行驶在颠簸路面时，车轮旋转能够更加精确匹配出在路面行驶的距离，进而提高后续特效路面和轮胎摩擦产生烟尘以及路面石子溅起的特效效果的真实性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、指定车辆，该车辆具有预设的车轮半径R；
S2、系统响应用户的触控操作，车辆按照预定路线开始行驶，并按照方法为车辆匹配相应的车轮旋转值，所述方法包括：
S21、从第一帧图像开始，采集每一帧图像中的车辆位置坐标S；
S22、通过每一帧图像中的车辆位置坐标S，计算出相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L；
S23、基于设定的车轮半径R及相邻帧图像车辆位置坐标之间的三维空间距离L，计算后一帧相对于前一帧图像中车辆移动所产生的车轮旋转增量X；
S24、从第一帧图像开始，按帧的顺序依次叠加车轮旋转增量X，最终获得每一帧画面车辆移动所匹配的车轮旋转值。
2.如权利要求1所述的一种基于三维引擎的车轮转动控制方法，其特征在于，
所述S24通过以下公式计算得到后一帧相对于前一帧图像中车辆移动所产生的车轮旋转增量X；
X=（L/（2*3.14*R))*360；
其中，R为车轮半径，由用户自定义设置；L为变量值。
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