專(zhuān)利名稱：一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種骨骼動(dòng)畫(huà)更新優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
角色動(dòng)畫(huà)是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，在計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫(huà)電影制作和各類(lèi)廣告制作中一直發(fā)揮著重要的作用。隨著計(jì)算機(jī)硬件能力的提升和渲染技術(shù)的提升，計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)的圖像越來(lái)越逼真，不僅僅在傳統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)上面有進(jìn)一步的發(fā)展，3D動(dòng)畫(huà)電影也越來(lái)越受到觀眾的喜愛(ài)。現(xiàn)在使用最廣泛的關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)就是骨骼動(dòng)畫(huà)。在骨骼動(dòng)畫(huà)中，動(dòng)畫(huà)人物由兩個(gè)部分來(lái)表示一個(gè)部分是形成層次的一系列骨胳， 即骨架(skeleton)，每一個(gè)骨骼數(shù)據(jù)都包含其自身的動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)；另一個(gè)部分是蒙在骨架上的皮膚(skin)，即網(wǎng)格模型，用于提供動(dòng)畫(huà)繪制所需要的幾何模型和紋理材質(zhì)信息。通過(guò)對(duì)骨架進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬，再利用骨胳控制皮膚變形就實(shí)現(xiàn)了角色動(dòng)畫(huà)。骨骼動(dòng)畫(huà)與關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)相比占用空間較小，因?yàn)樗恍枰鎯?chǔ)每一幀的各個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而只需存儲(chǔ)每一幀的骨骼(骨骼數(shù)量相對(duì)較少)，并且多個(gè)不同的皮膚可以通過(guò)使用相同的骨骼共享相同的動(dòng)畫(huà)。然而骨骼動(dòng)畫(huà)中，所有骨骼都有與之關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格模型，模型部件之間的層次結(jié)構(gòu)都必須有真正的幾何實(shí)體作為依賴基礎(chǔ)。然而，由于關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)對(duì)于每個(gè)關(guān)鍵幀都必須存儲(chǔ)所有頂點(diǎn)的位置，因此需要較大的存儲(chǔ)空間。而且隨著關(guān)鍵幀的數(shù)量增多，骨骼動(dòng)畫(huà)會(huì)變得更加逼真。但是大量的骨骼動(dòng)畫(huà)幀的存儲(chǔ)雖然可以提到的真實(shí)度，但是它不得不受到電腦幀數(shù)的制約。所謂幀數(shù)，就是程序在單位秒的時(shí)間內(nèi)完成更新的輪回?cái)?shù)。理論上說(shuō)，最逼真的動(dòng)畫(huà)就是每一次更新的獲得的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)都是美工存儲(chǔ)的。但是這個(gè)在理論上是不可能實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，美工存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀數(shù)目是以30幀為單位的。這就要求計(jì)算機(jī)對(duì)每一幀的各個(gè)骨骼進(jìn)行更新，對(duì)骨骼影響的頂點(diǎn)進(jìn)行蒙皮。骨骼動(dòng)畫(huà)無(wú)疑是所欲渲染中最耗費(fèi)的一個(gè)部分。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其針對(duì)當(dāng)前渲染中的骨骼動(dòng)畫(huà)更新耗時(shí)的問(wèn)題，提出了一種在線的幀數(shù)提升技術(shù)，已達(dá)到實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫(huà)中骨骼更新的零計(jì)算，大大提升了渲染的幀數(shù)的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其通過(guò)運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵幀存儲(chǔ)和插值近似技術(shù)，大大的提升了骨骼動(dòng)畫(huà)的更新速度。他的實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)按照正常的方式對(duì)骨骼動(dòng)畫(huà)進(jìn)行更新；
(2)根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的偏移閥值，存儲(chǔ)插值生成的關(guān)鍵幀到內(nèi)存中；
(3)在更新過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的質(zhì)量系數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵幀進(jìn)行近似的骨骼動(dòng)畫(huà)更新；
所述步驟2實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)包括這次存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀不是最原始的骨骼動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀， 而是通過(guò)關(guān)鍵幀計(jì)算后各個(gè)骨骼在世界坐標(biāo)下的變換矩陣。通過(guò)這種方式，跳過(guò)插值計(jì)算和骨骼動(dòng)畫(huà)的矩陣計(jì)算，提高更新效率； 其中，他存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀要滿足公式 當(dāng)前幀數(shù)-原始存儲(chǔ)關(guān)鍵幀 <=存儲(chǔ)閥值幀數(shù)
所述步驟3的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)包括在播放骨骼動(dòng)畫(huà)的同時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前播放的動(dòng)畫(huà)幀數(shù)距離關(guān)鍵幀很小時(shí)，就直接跳過(guò)插值播放關(guān)鍵幀。在加上步驟2中提供的關(guān)鍵幀為最終結(jié)果， 可以跳過(guò)原始的骨骼坐標(biāo)系轉(zhuǎn)世界坐標(biāo)系的過(guò)程。更新條件為 當(dāng)前幀數(shù)-關(guān)鍵幀數(shù) <=質(zhì)量閥值幀數(shù)。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用在線的幀數(shù)提升技術(shù)，通過(guò)犧牲部分的內(nèi)存，設(shè)置存儲(chǔ)閥值幀數(shù)和質(zhì)量閥值幀數(shù)，解決渲染中的骨骼動(dòng)畫(huà)更新耗時(shí)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫(huà)中骨骼更新的零計(jì)算，大大提升了渲染的幀數(shù)，。
具體實(shí)施例方式一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其通過(guò)運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵幀存儲(chǔ)和插值近似技術(shù)，大大的提升了骨骼動(dòng)畫(huà)的更新速度。他的實(shí)現(xiàn)步驟如下
(1)按照正常的方式對(duì)骨骼動(dòng)畫(huà)進(jìn)行更新；
(2)根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的偏移閥值，存儲(chǔ)插值生成的關(guān)鍵幀到內(nèi)存中；
(3)在更新過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的質(zhì)量系數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵幀進(jìn)行近似的骨骼動(dòng)畫(huà)更新。所述步驟2實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)包括這次存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀不是最原始的骨骼動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀，而是通過(guò)關(guān)鍵幀計(jì)算后各個(gè)骨骼在世界坐標(biāo)下的變換矩陣。通過(guò)這種方式，跳過(guò)插值計(jì)算和骨骼動(dòng)畫(huà)的矩陣計(jì)算，提高更新效率；
其中，他存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀要滿足公式 當(dāng)前幀數(shù)-原始存儲(chǔ)關(guān)鍵幀 <=存儲(chǔ)閥值幀數(shù)
所述步驟3的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)包括在播放骨骼動(dòng)畫(huà)的同時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前播放的動(dòng)畫(huà)幀數(shù)距離關(guān)鍵幀很小時(shí)，就直接跳過(guò)插值播放關(guān)鍵幀。在加上步驟2中提供的關(guān)鍵幀為最終結(jié)果， 可以跳過(guò)原始的骨骼坐標(biāo)系轉(zhuǎn)世界坐標(biāo)系的過(guò)程； 其中更新條件為
當(dāng)前幀數(shù)-關(guān)鍵幀數(shù) <=質(zhì)量閥值幀數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其通過(guò)運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵幀存儲(chǔ)和插值近似技術(shù)，大大的提升了骨骼動(dòng)畫(huà)的更新速度；實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)按照正常的方式對(duì)骨骼動(dòng)畫(huà)進(jìn)行更新；(2)根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的偏移閥值，存儲(chǔ)插值生成的關(guān)鍵幀到內(nèi)存中；(3)在更新過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的質(zhì)量系數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵幀進(jìn)行近似的骨骼動(dòng)畫(huà)更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟2實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)包括這次存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀不是最原始的骨骼動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀，而是通過(guò)關(guān)鍵幀計(jì)算后各個(gè)骨骼在世界坐標(biāo)下的變換矩陣；通過(guò)這種方式，跳過(guò)插值計(jì)算和骨骼動(dòng)畫(huà)的矩陣計(jì)算，提高更新效率；其中，他存儲(chǔ)的關(guān)鍵幀要滿足公式當(dāng)前幀數(shù)-原始存儲(chǔ)關(guān)鍵幀 <=存儲(chǔ)閥值幀數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨骼動(dòng)畫(huà)運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟3的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)包括在播放骨骼動(dòng)畫(huà)的同時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前播放的動(dòng)畫(huà)幀數(shù)距離關(guān)鍵幀很小時(shí)，就直接跳過(guò)插值播放關(guān)鍵幀；在加上步驟2中提供的關(guān)鍵幀為最終結(jié)果，可以跳過(guò)原始的骨骼坐標(biāo)系轉(zhuǎn)世界坐標(biāo)系的過(guò)程；更新條件為當(dāng)前幀數(shù)-關(guān)鍵幀數(shù) <=質(zhì)量閥值幀數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種骨骼動(dòng)畫(huà)更新優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)方法。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用在線的幀數(shù)提升技術(shù)，通過(guò)犧牲部分的內(nèi)存，設(shè)置存儲(chǔ)閥值幀數(shù)和質(zhì)量閥值幀數(shù)，解決渲染中的骨骼動(dòng)畫(huà)更新耗時(shí)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫(huà)中骨骼更新的零計(jì)算，大大提升了渲染的幀數(shù)。
文檔編號(hào)G06T13/20GK102521861SQ201110367460
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者劉慧 申請(qǐng)人:大連兆陽(yáng)軟件科技有限公司