CN1979560A - 一种图形处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图形处理领域，尤其涉及一种图形处理方法及系统。该方法将图形划分为骨骼部分和皮肤部分，形成角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，所述角色运动数据标识骨骼运动轨迹，所述的角色皮肤数据与所述的角色骨骼数据相关联，当显示图形时，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，产生图形画面。本发明方案由于目标对象是三维软件制作的模型，所以其适用对象的范围广，可操作性高。该技术将模型角色的动画和模型数据相分离，所以对模型动画或者模型本身的修改和添加比较方便。

Description

一种图形处理方法及系统

技术领域

本发明涉及图形处理领域，尤其涉及一种图形处理方法及系统。

背景技术

在计算机图形和模型动画设计中，包括2D游戏和3D游戏的相关动画设计。

在2D游戏中，角色的图形显示，是通过将角色按照身体部位划分为不同的部分，并赋予各部分运动数据，将这些数据按照建好的模型，加载到运动场景中，从而实现图形的显示。比如一个角色的贴图有四张：头，身子，腿和装备，通过对这四个部分赋予运动数据，并加载到运动场景中，就实现了图形的显示。在3D游戏中，也采用类似的思路进行图形显示。

在图形处理中，角色的换装是一个较难实现技术点(游戏中为了丰富玩家的表现，提供很多模型部件，比如不同的衣服，装备和角色动画，来让玩家对其进行自由组合以达到让每一个玩家都有独特的表现效果)，在2D游戏中，角色的换装实现是通过替换添加或删除角色在场景中的部件贴图来实现的，比如一个角色的贴图有四张：头，身子，腿和装备，通过替换腿的贴图就能实现角色的裤子的改变。由于2D游戏中的角色换装完全通过贴图的更换来实现，所以实现丰富的换装系统就需要一个庞大的角色部件贴图，这样的代价是比较大的。

目前为了表现更真实的环境效果和更丰富的角色，更多的游戏开始采用三维图形引擎进行游戏的场景表现，其中角色换装已经成为了游戏中的一个重要组成部分。在目前流行的大型网络游戏中魔兽世界的角色模型就已经达到了一万多套。

在3D游戏中目前采用的模型换装主要采用下面两种模式。一种是针对某一类型的模型将其可能出现的模型部件都施加在一个模型上，同时将动画信息直接绑定在这些模型上，通过实现这些模型部件的消隐来达到角色变化的目的。魔兽世界采用的是这一种方法，这种方法适合于模型骨骼变化较大的模型。

另一种是通过将角色的各个部分进行分解，分别对每个分解部分的动画进行设定。再在场景中将这些模型部件进行组合形成一个完整的模型，例如对角色模型的头，身子，腿进行分别建模和动画的设定，在场景中只要将目标模型部件取出后连接，然后对这些部件施加同一类型的动画就可以实现一个完整的角色动画，在换装的时候只要进行模型部件的更换就可以达到目的。

对于第一种角色换装的实现方法，其缺点是模型数据的冗余比较大，如果一个角色身上可有的部件有1000种，那么模型的数据将会相当的大，同时模型的动画是针对模型本身的，所以即使是同一类型的动画，不同的模型也需要一一建立，比如一个跑的动作在魔兽世界的角色上就要制作一万多个。

对于第二种方法，由于将模型的部件进行分离，所以单个模型数据量就比较小，但是这种方法对模型制作的要求比较高，就是对于同一个动画各个模型部件的运动配合要一致。这对于各个模型部件分开来制作的制作人员来说是一个比较高的要求。

由此可见，现有技术中图形显示的不足之处是不够灵活，数据处理量大。而且不能方便灵活地完成角色换装的实现。

发明内容

本发明提供一种图形处理方法，用以解决现有技术中存在的图形显示的不足之处是不够灵活，数据处理量大的问题。

本发明方法包括：

一种图形处理方法，将图形划分为骨骼部分和皮肤部分，形成角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，所述角色运动数据标识骨骼运动轨迹，所述的角色皮肤数据与所述的角色骨骼数据相关联，当显示图形时，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，产生图形画面。

所述的角色皮肤数据，分为多个部分，形成多个角色皮肤模型片。

所述的角色皮肤数据，包括：

角色头部数据、角色身体数据、角色腿部数据。

所述的皮肤数据与骨骼数据的关联，是通过将所述的角色骨骼与角色皮肤模型片进行绑定而完成的。

所述的角色骨骼与角色皮肤模型片进行绑定，是将所述的角色骨骼数据赋予角色皮肤模型片的顶点。

所述的方法，当所述的角色需要换装时，是将新的角色皮肤数据与角色骨骼数据相关联。

所述的角色运动数据，包括角色走、跳或跑动作的数据。

所述的方法，还包括形成角色时间数据，所述的角色时间数据，用于标识所述的角色在时间上的图形信息。

将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，是将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，与角色时间数据相结合，根据角色在各时间点上的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据的组合，形成角色的运动图形画面。

所述的方法，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，可以通过3DMax或MAYA等程序完成。

本发明系统包括：

一种图形处理系统，包括数据加载单元，还包括：

骨骼数据存储单元，用于存储角色骨骼数据；

皮肤数据存储单元，用于存储角色皮肤数据；

皮肤数据与骨骼数据关联信息存储单元，用于存储角色皮肤数据和角色骨骼数据之间的关联关系；

运动数据存储单元，用于存储角色运动数据；

所述数据加载单元，从上述各存储单元中获取数据，并加载到运动场景中，产生图形画面。

所述的系统，还包括：

角色时间数据存储单元，用于存储角色时间数据。

所述的皮肤数据存储单元，进一步包括：

角色头部数据存储单元，用于存储角色头部数据；

角色身体数据存储单元，用于存储角色身体数据；

角色腿部数据存储单元，用于存储角色腿部数据。

所述的数据加载单元，可以为3DMax程序单元或MAYA程序单元。

本发明有益效果如下：

1、由于该技术的目标对象是三维软件制作的模型所以其适用对象的范围广，可操作性高。

2、该技术将模型角色的动画和模型数据相分离，所以对模型动画或者模型本身的修改和添加比较方便。

3、该方法制作的模型运用范围广泛，同一模块可以应用于别的游戏或者有着三维环境的程序。

4、由于该角色可以是模型制作的，因此可以通过DirectX9的shader技术给模型施加不同的渲染方法使模型的表现更加真实。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程示意图；

图2为本发明实施例2的流程示意图；

图3为本发明的系统结构示意图；

图4为本发明角色皮肤数据存储单元的细化结构图。

具体实施方式

下面结合来说明本发明的具体实施方式。

本发明实现的角色图形显示，通过将角色模型分为角色皮肤和角色骨骼部分，并与此相对应形成角色骨骼数据、角色皮肤数据。本发明上述模型中还要形成角色运动数据和角色时间数据，所述角色运动数据标识骨骼运动轨迹，所述角色时间数据用于标识角色在时间点上的图形信息。

上述角色皮肤是指角色在场景中的表现，例如角色的服装、角色的装备等。一个完整的角色，其角色皮肤可以分成若干部分，包括角色的头、身体和腿等。角色皮肤直接和角色骨骼相关联，其显示过程中的位置变化和变形是直接来自于角色骨骼运动。

角色骨骼可以是指角色图形所控制的模型部分，角色骨骼在模型中可以并不直接表现出来，其通过控制依附其上的角色皮肤来达到角色皮肤的运动从而实现运动图形显示。

角色运动是该角色的动作信息，包括跑，走，跳等动作，角色运动是针对骨骼数据来说的，它和角色皮肤可以没有关系。

在具体的角色数据确定时：

首先根据需要确定一个角色的角色骨骼数据，下面所有的角色皮肤都根据该角色骨骼进行制作。

其次在确定了角色骨骼以后确定一个基本的角色皮肤，并按照需要将该角色皮肤分解成若干部分，其中每个角色皮肤的模型片需要和角色骨骼进行绑定。

该绑定的方式有多种，只要能将所述的角色皮肤模型片与角色骨骼数据建立起一一对应关系即可，例如可以在角色皮肤模型片上保存角色骨骼的索引，在具体使用时，角色皮肤模型片可以根据角色骨骼的索引找到角色骨骼节点，从而将角色皮肤模型片与骨骼绑定。

然后根据某个分解出来的角色皮肤制作一系列的对应角色皮肤模型。

最后针对角色骨骼进行角色运动数据的制作。

当显示角色的图形时，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据、角色运动数据和角色时间数据加载到运动场景中，通过在运动场景中整合这几部分数据从而产生连续的运动图形。

在该过程中，将确定基本的角色皮肤数据和角色骨骼数据加载到运动场景中。需要将角色骨骼和角色皮肤进行绑定(该绑定关系在前面已经确定，具体绑定是可以将骨骼的运动数据赋予角色皮肤模型片的顶点，或者其它固定的位置，使角色皮肤和角色骨骼可以确定唯一的对应关系)，然后给角色骨骼加载角色运动数据，进行图形显示。

在上述图形显示过程中，还包括角色时间数据的应用，所述的角色时间数据，用于标识所述的角色在时间上的图形信息。比如在某个时间点上，该角色在做一个什么动作，这样，通过角色时间数据与上述角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据的组合加载，就可以显示出该角色的运动过程图形。

将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，是将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，与角色时间数据相结合，根据角色在各时间点上的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据的组合，形成角色的运动图形画面。

在上述图形显示的过程中，可以根据需要更换模型部件，由于新的模型皮肤是独立制作的模型，所以替换原有角色皮肤后，需要将骨骼数据赋予这新的角色皮肤。这样模型的角色皮肤就被替换了，从而实现了角色换装的效果。

下面看一个具体的实例，如图1所示，是本发明的一个实例的流程示意图，该图中包括以下步骤：

S11、确定角色骨骼数据。

根据在游戏中的角色需要，确定该角色的骨骼数据，比如该角色可以是在游戏中的具体的人物、动物、器件等。根据具体的角色内容，可以设置该角色骨骼数据。

S12、确定角色运动数据。

根据确定的角色骨骼，确定该角色的运动数据，包括跑、跳、走、卧倒、匍匐前进等具体的动作需要，制作出该角色在各种动作下的运动数据。

S13、确定角色皮肤数据。

根据具体的角色需要，为角色选择不同的皮肤数据，比如人物的服装、装备，动物的毛皮，器件的外表等。

S14、将上述数据与角色时间数据加载到运动场景中。

确定了角色骨骼数据、角色皮肤数据、角色运动数据后，将上述数据和角色时间数据一起加载到运动场景中予以显示，即可显示出该角色的运动图形数据。

下面看一个换装的实例，该换装的实例，是在已有的角色图形数据已经存在的基础上，替换角色皮肤数据，使替换后的角色能够产生新的形象，而对于角色运动数据和角色骨骼数据，可以不作变换。

如图2所示，是本发明换装实例的流程示意图，该图中包括以下步骤：

S21、变换角色皮肤数据。

当角色需要换装时，在本发明的方案中，只需要变换角色的皮肤数据即可，将新的角色皮肤数据替换掉旧的角色皮肤数据。

S22、将角色皮肤数据和角色骨骼绑定。

将替换后的新的角色皮肤数据与角色骨骼绑定，形成新的角色皮肤数据和角色骨骼数据的绑定关系，这样在图形显示的过程中，就能够显示新的角色皮肤，达到换装的目的。

S23、将上述角色皮肤数据、角色骨骼数据、角色运动数据与角色时间数据加载到运动场景中。

确定了角色骨骼数据、新的角色皮肤数据、角色运动数据后，将上述数据和角色时间数据一起加载到运动场景中予以显示，即可显示出该新的角色皮肤状态下的运动图形数据。

本发明将角色的皮肤，骨骼和动画数据分别独立出来，根据需要在运动场景中进行整合，这样不仅可以节省系统资源从而也大大扩大了角色换装与动画的自由度。

方案中的运动数据是一系列数据。保存了每一个骨骼在某一个关键帧的变换信息，在某个时间点的变换信息通过这些关键帧上的变换信息的插值得到。

角色皮肤和角色骨骼的绑定通过实现皮肤模型片顶点保存了对其关联的骨骼索引来实现的，其变换信息是和骨骼模型的变换信息相关联的。

在新的角色皮肤转载进来后新的角色皮肤模型顶点上关联的角色骨骼并没有转载进来(这里只转载角色皮肤)，所以没有绑定动作数据，因此这里需要将这些顶点的骨骼索引修改为目前已经施加了角色动作数据的在基本角色身上的角色骨骼索引，这样新的角色皮肤就可以运动起来。

如图3所示，是本发明图形处理系统的结构示意图，从图中可见，包括数据加载单元10，该数据加载单元10，可以为3DMax程序单元或MAYA程序单元。

本发明在上述加载单元基础上，增加设置：

骨骼数据存储单元20，用于存储角色骨骼数据；

皮肤数据存储单元30，用于存储角色皮肤数据；

皮肤数据与骨骼数据关联信息存储单元40，用于存储角色皮肤数据和角色骨骼数据之间的关联关系；

运动数据存储单元50，用于存储角色运动数据。

在具体图形处理应用中，将上述各单元存储的角色数据，加载到所述的数据加载单元，根据角色骨骼数据和角色皮肤数据之间的关联信息，即可产生图形画面。

上述系统，还可以包括：

角色时间数据存储单元60，用于存储角色时间数据。在加载过程中，增加加载所述的角色时间数据，即可让所述的角色进行运动，产生运动效果。

本发明为了进一步方便图形换装方便，可以将所述的皮肤数据存储单元进一步细化，如图4所示，本发明的角色皮肤数据存储单元划分为：

角色头部数据存储单元301，用于存储角色头部数据；

角色身体数据存储单元302，用于存储角色身体数据；

角色腿部数据存储单元303，用于存储角色腿部数据。

本发明方案由于目标对象是三维软件制作的模型所以其适用对象的范围广，可操作性高。该技术将模型角色的动画和模型数据相分离，所以对模型动画或者模型本身的修改和添加比较方便。该方法制作的模型运用范围广泛，同一模块可以应用于别的游戏或者有着三维环境的程序。由于该角色可以是模型制作的，因此可以通过DirectX9的shader技术给模型施加不同的渲染方法使模型的表现更加真实。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1、一种图形处理方法，其特征在于，将图形划分为骨骼部分和皮肤部分，形成角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，所述角色运动数据标识骨骼运动轨迹，所述的角色皮肤数据与所述的角色骨骼数据相关联，当显示图形时，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，产生图形画面。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的角色皮肤数据，分为多个部分，形成多个角色皮肤模型片。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的角色皮肤数据，包括：

角色头部数据、角色身体数据、角色腿部数据。

4、如权利要求3所述方法，其特征在于，所述的皮肤数据与骨骼数据的关联，是通过将所述的角色骨骼与角色皮肤模型片进行绑定而完成的。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的角色骨骼与角色皮肤模型片进行绑定，是将所述的角色骨骼数据赋予角色皮肤模型片的顶点。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述的角色需要换装时，是将新的角色皮肤数据与角色骨骼数据相关联。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的角色运动数据，包括角色走、跳或跑动作的数据。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括形成角色时间数据，所述的角色时间数据，用于标识所述的角色在时间上的图形信息。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，是将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据，与角色时间数据相结合，根据角色在各时间点上的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据的组合，形成角色的运动图形画面。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述的角色骨骼数据、角色皮肤数据和角色运动数据加载到运动场景中，可以通过3DMax或MAYA等程序完成。

11、一种图形处理系统，包括数据加载单元，其特征在于，还包括：

骨骼数据存储单元，用于存储角色骨骼数据；

皮肤数据存储单元，用于存储角色皮肤数据；

皮肤数据与骨骼数据关联信息存储单元，用于存储角色皮肤数据和角色骨骼数据之间的关联关系；

运动数据存储单元，用于存储角色运动数据；

所述数据加载单元，从上述各存储单元中获取数据，并加载到运动场景中，产生图形画面。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

角色时间数据存储单元，用于存储角色时间数据。

13、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述的皮肤数据存储单元，进一步包括：

角色头部数据存储单元，用于存储角色头部数据；

角色身体数据存储单元，用于存储角色身体数据；

角色腿部数据存储单元，用于存储角色腿部数据。

14、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述的数据加载单元，可以为3DMax程序单元或MAYA程序单元。

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