动画生成方法、动画生成系统及计算机可读介质与流程

本申请涉及动画，尤其涉及一种动画生成方法、动画生成系统及计算机可读介质。

背景技术：

1、面部动画的生成，可以通过基于虚幻引擎(unreal engine，ue)的metahuman实现。metahuman是一个高保真的数字人开源框架，利用metahuman可以设计出自己想要的数字人形象，进而生成基于数字人的面部动画。基于ue的metahuman数字人，通过对人物头部三维网格体(mesh)进行骨骼绑定，使用骨骼动画来驱动面部表情。

2、目前，骨骼绑定通过绑定师人工进行骨骼层级的创建、骨骼位置的调整、绘制蒙皮权重来实现。

3、然而，通过绑定师人工实现骨骼绑定，耗费时间长。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种动画生成方法、动画生成系统及计算机可读介质，用以解决人工实现骨骼绑定耗费时间长的技术问题。

2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种动画生成方法，该动画生成方法包括：计算从标准顶点数据到目标顶点数据的位移变换量；根据位移变换量和标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的目标旋转量和目标位移量。

4、基于上述本申请实施例提供的动画生成方法，可知，该动画生成方法通过计算位移变换量，在不改变mesh基本形状下，基于标准头部模型(标准顶点数据、标准蒙皮信息)和目标头部结构(目标顶点数据)，根据迭代方法，自动生成对应的骨骼层级结构及每根骨骼的目标旋转量、目标位移量和每个顶点对应骨骼的目标蒙皮信息。这样，极大的节省动画生成的时间，解决骨骼绑定耗费时间长的技术问题。

5、在第一方面可行的实现方式中，在执行根据位移变换量和标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的目标旋转量和目标位移量的步骤时，动画生成方法还包括：根据目标旋转量和目标位移量，得到顶点计算位置；根据目标顶点位置和顶点计算位置，得到顶点距离差；若顶点距离差大于预设距离阈值，则根据最小二乘法，更新目标旋转量和目标位移量。

6、通过限定顶点距离差，缩小顶点计算位置和目标顶点位置的差异，保证目标旋转量和目标位移量的精度，进而保证自动生成的模型精度。

7、在第一方面可行的实现方式中，在执行根据目标顶点位置和顶点计算位置，得到顶点距离差的步骤时，顶点距离差d的计算公式包括：

8、

9、其中，i表示为顶点索引；j表示为骨骼索引；t表示为时间点；vit表示为顶点在t时刻的目标顶点位置；ωij表示为i顶点对应j骨骼的蒙皮权重；表示为j骨骼在t时刻的目标旋转量；tit表示为j骨骼在t时刻的目标平移量；b表示为骨骼的总数量；表示为i顶点的顶点计算位置相对于j骨骼的距离。

10、这样，通过将每个骨骼的权重、平移量和旋转量均纳入计算，所有骨骼对顶点的影响均被考虑到，提升动画生成的精度。

11、在第一方面可行的实现方式中，在执行计算从标准顶点数据到目标顶点数据的位移变换量的步骤之前，动画生成方法还包括：对待生成头部模型的三维网格体拓扑结构预处理，得到目标头部结构；其中，目标头部结构的形态与标准头部结构的形态一致；目标头部结构为目标顶点数据对应的头部结构；标准头部结构为标准顶点数据对应的头部结构。

12、这样，完成基于metahuman标准头部模型在骨骼层级的自动化绑定。将拓扑结构预处理，使得本申请实施例提供的动画生成方法能够适应任意的人型、类人型(如游戏中精灵恶魔角色)三维网格体(mesh)绑定。

13、在第一方面可行的实现方式中，在执行根据位移变换量和标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的目标旋转量和目标位移量的步骤时，标准头部模型包括标准骨骼层级；动画生成方法还包括：将标准骨骼层级赋值给目标头部结构的三维网格体骨骼。

14、将标准骨骼层级赋值给目标头部结构的三维网格体骨骼，在保证精度的同时，简化计算，有效提高动画生成的效率。

15、在第一方面可行的实现方式中，在执行根据位移变换量和标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的目标旋转量和目标位移量的步骤时，标准蒙皮信息包括标准蒙皮权重；动画生成方法还包括：将标准蒙皮权重赋值给目标头部结构的目标蒙皮数据。

16、将标准蒙皮权重赋值给目标头部结构的目标蒙皮数据，在保证精度的同时，简化计算，有效提高动画生成的效率。

17、在第一方面可行的实现方式中，i顶点对应j骨骼的权重值大于等于零。

18、在第一方面可行的实现方式中，

19、

20、其中，|b|表示为骨骼的总数量。

21、在第一方面可行的实现方式中，迭代方法包括最小二乘法。

22、在第一方面可行的实现方式中，将标准头部模型的三维网格体作为顶点动画首帧(即第一帧)数据，将目标头部模型的三维网格体作为顶点动画第二帧数据。根据第一帧和第二帧，得到位移变换量。

23、第二方面，提供一种动画生成系统，该动画生成系统包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如第一方面提供的动画生成方法。

24、本申请实施例提供的动画生成系统能够执行如第一方面提供的动画生成方法，这样，动画生成系统通过计算位移变换量，在不改变mesh基本形状下，基于标准头部模型(标准顶点数据、标准蒙皮信息)和目标头部结构(目标顶点数据)，根据最小二乘法迭代，自动生成对应的骨骼层级结构及每根骨骼的目标旋转量、目标位移量和每个顶点对应骨骼的目标蒙皮信息。这样，极大的节省动画生成的时间，解决骨骼绑定耗费时间长的技术问题。

25、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令可被处理器执行以实现如第一方面提供的动画生成方法。

26、本申请实施例提供的计算机可读存储介质存储有能够执行如第一方面提供的动画生成方法的计算机程序指令，通过计算位移变换量，在不改变mesh基本形状下，基于标准头部模型(标准顶点数据、标准蒙皮信息)和目标头部结构(目标顶点数据)，根据最小二乘法迭代，自动生成对应的骨骼层级结构及每根骨骼的目标旋转量、目标位移量和每个顶点对应骨骼的目标蒙皮信息。这样，极大的节省动画生成的时间，解决骨骼绑定耗费时间长的技术问题。

技术特征：

1.一种动画生成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的动画生成方法，其特征在于，在执行所述根据所述位移变换量和所述标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的所述目标旋转量和所述目标位移量的步骤时，所述动画生成方法还包括：

3.根据权利要求2所述的动画生成方法，其特征在于，在执行所述根据所述目标顶点位置和所述顶点计算位置，得到所述顶点距离差的步骤时，所述顶点距离差d的计算公式包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的动画生成方法，其特征在于，在执行所述计算从所述标准顶点数据到所述目标顶点数据的所述位移变换量的步骤之前，所述动画生成方法还包括：

5.根据权利要求4所述的动画生成方法，其特征在于，在执行所述根据所述位移变换量和所述标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的所述目标旋转量和所述目标位移量的步骤时，所述标准头部模型包括标准骨骼层级；所述动画生成方法还包括：

6.根据权利要求5所述的动画生成方法，其特征在于，在执行所述根据所述位移变换量和所述标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的所述目标旋转量和所述目标位移量的步骤时，所述标准蒙皮信息包括标准蒙皮权重；所述动画生成方法还包括：

7.根据权利要求3所述的动画生成方法，其特征在于，所述i顶点对应j骨骼的权重值ωij大于等于零。

8.根据权利要求3所述的动画生成方法，其特征在于，

9.一种动画生成系统，其特征在于，所述动画生成系统包括：

10.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被处理器执行以实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请实施例提供一种动画生成方法、动画生成系统及计算机可读介质，用以解决人工实现骨骼绑定耗费时间长的技术问题。该动画生成方法包括：计算从标准顶点数据到目标顶点数据的位移变换量；根据位移变换量和标准蒙皮信息，通过迭代方法，得到各个骨骼的目标旋转量和目标位移量。通过计算位移变换量，在不改变三维网格体的基本形状下，基于标准头部模型(标准顶点数据、标准蒙皮信息)和目标头部结构(目标顶点数据)，根据最小二乘法迭代，自动生成对应的骨骼层级结构及每根骨骼的目标旋转量、目标位移量和每个顶点对应骨骼的目标蒙皮信息。这样，极大的节省动画生成的时间，解决骨骼绑定耗费时间长的技术问题。

技术研发人员：康其润
受保护的技术使用者：上海哔哩哔哩科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31