软骨骼动画生成方法

软骨骼动画生成方法
【专利摘要】本发明揭示了一种软骨骼动画生成方法，软骨骼动画生成方法为软骨骼定义和采用曲线和运动方程两者合一的描述方式，具体步骤包括：(1)绘制曲线；(2)选择运动方程；(3)设置时间间隔，生成动作序列。本发明是二维动画制作过程中动作调整手段的有效补充，进一步增强了动画质量，有效节约了成本。
【专利说明】软骨骼动画生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动画领域，具体涉及一种软骨骼动画生成方法。
【背景技术】
[0002]骨骼动画是目前动画领域最流行，也是最复杂的角色动画，与传统的关键帧动画不同，骨骼动画是一种通过运动的“骨骼”来驱动三维顶点网格模型运动的计算机三维动画制作方式，用于在电影和计算机动画中对通过计算机生成的人物自然运动进行描述。骨骼动画的思想起源于对自然界中生物运动特征的观察和总结。众所周知，自然界中几乎所有的动物都有一套骨骼用于支撑整个身体的运动，当骨骼进行运动时，依附于骨骼的皮肉器官等则随骨骼一起运动。因此当人们在进行三维图形处理时，为了能更好地模仿现实世界中的生物动作，就尝试着为组成动画角色模型的网格数据增加一套骨骼，用于设定网格模型的运动状态，骨骼动画也就应运而生。
[0003]骨骼动画把组成造型的骨架作为主要研究对象，通过骨骼的运动来对造型个体的运动特性进行描述，并通过骨架带动肌肉(绑定造型的表皮模型)来实现造型形体的变化过程。由于动画中造型结构复杂多样，不可能由一种骨架的运动来说明所有造型的运动特性，因此必须对骨架运动过程进行抽象和简化，用一种通用的方式来概括骨架运动的一般规律和运动方法，构造基于骨架关节链的运动仿真。关节链是开链结构，由一组刚体(也就是骨骼)通过一定的方式依此相连接而成，刚体与刚体之间的连接点称之为关节，而连接两个相邻关节的刚体则称为链杆，绘图过程中可以将其抽象为一条线段。在计算机动画中一般将关节链中的关节理解为旋转关节，也就是只能围绕关节进行旋转，而不能进行拉伸、延长以及其他变换，从而简化问题的描述和计算过程。在机构运动学中，关节链的起点被称为基结点，而其末端则称为末端效应器。如图1所示。
[0004]在对骨架的控制研究中，运动学法是一种较好的控制技术。通过把运动骨骼作为刚体，改变不同部分的状态，就可以对运动加以控制。考虑一个网格顶点绑定到第i根骨骼上的情况，每根骨骼都可以定义一个关联矩阵Bi，将其从骨骼的本地坐标系转换到骨架的坐标系中，这个变换仅依赖于该骨骼在和其父骨骼之间组成的层次结构中的位置。对于一个给定了旋转角度的骨骼，其在骨架坐标空间中的变换配置可以由另一个骨骼的旋转矩阵来表示。因此，要获得变换后的顶点W，我们首先要把初始点V从网格坐标空间(实际上就是骨架坐标空间)变换到骨骼自身的坐标空间中，然后再通过骨骼的旋转角度将其变换回骨架空间。换句话说，就是首先用Bi的逆矩阵将顶点V变换到骨骼坐标系中，然后通过将其变换回骨架坐标空间。图2说明了这一变换过程。
[0005]方程式可以表示为:
【权利要求】
1.一种软骨骼动画生成方法，其特征在于:软骨骼动画生成方法为软骨骼定义和采用曲线和运动方程两者合一的描述方式，具体步骤包括: (1)绘制曲线:是指通过鼠标控制，绘制bezier曲线的过程，其过程主要采用递推算法实现，设pq、pq2、p2是一条抛物线上顺序三个不同的点，过P。和P2点的两切线交于？:点，在Po2点的切线交PqP1和P2P1于P。1和P11,则如下比例成立:
2.根据权利要求1所述的软骨骼动画生成方法，其特征在于:所述软骨骼定义为:软骨骼是一条通过给定运动方程来控制顶点运动，进而实现连续运动的由若干个顶点组成的曲线。
3.根据权利要求1所述的软骨骼动画生成方法，其特征在于:所述软骨骼包括曲线和运动方程两部分，所述曲线表示软骨骼形状，所述运动方程描述软骨骼的运动状态。
【文档编号】G06T13/80GK103745491SQ201310733924
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】沈学如, 张宝印, 张韶华, 郭连惠 申请人:江苏如意通动漫产业有限公司