基于向量去滑步的運(yùn)動(dòng)編輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

張靖超++常敬++郭林方

摘要：根據(jù)用戶指定的路徑，首先根據(jù)Gleicher[1]的方法得到帶有滑步的運(yùn)動(dòng)序列，滑步現(xiàn)象破壞了運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性。根據(jù)BVH計(jì)算約束腳的位置和方向，利用向量平移旋轉(zhuǎn)約束腳去除滑步。最后利用IUP+OPENGL+LUA搭建運(yùn)動(dòng)編輯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)生成任意角度的拐彎運(yùn)動(dòng)序列，驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)動(dòng)畫； 人體運(yùn)動(dòng)編輯； 向量； 去滑步； BVH

中圖分類號(hào)： TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 2095-2163（2016）06-0036-04

0引言

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、電影、動(dòng)漫、游戲產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，虛擬人動(dòng)畫已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來，基于運(yùn)動(dòng)捕捉的動(dòng)畫由于其高效性、逼真性已成為研究的主流，但由于運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備的昂貴性等因素卻限制了此技術(shù)的大規(guī)模普及推廣。為此如何提高捕捉數(shù)據(jù)的重用性即已成為本次研究的課題內(nèi)容。本文則就用戶指定路徑運(yùn)動(dòng)編輯和利用向量去除滑步的方法展開研究，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)構(gòu)建，從而獲取展示了實(shí)時(shí)生成任意角度的拐彎運(yùn)動(dòng)序列。

1相關(guān)技術(shù)

1.1BVH數(shù)據(jù)

BVH是常用的三維捕捉數(shù)據(jù)格式，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包含2個(gè)部分：[JP]

第一部分，定義了關(guān)節(jié)樹和每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的名稱、通道數(shù)目、關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)之間的相對(duì)位置， 通過各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)位置可以求出人體各部分的骨骼長度。每一個(gè)關(guān)節(jié)， 都有3個(gè)旋轉(zhuǎn)因子（ 相對(duì)于X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)角度）來描述運(yùn)動(dòng)信息。對(duì)于不同的人體模型可以通過各部分骨骼的長度，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度等來做出判斷區(qū)分。Hips 關(guān)節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)人體的根關(guān)節(jié)點(diǎn)還含有三維空間位置參數(shù)， 由此即分析給出了對(duì)人體運(yùn)動(dòng)情況的完整描述。

第二部分，記錄了運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)， 定義了動(dòng)作數(shù)據(jù)持續(xù)的長度以及每幀之間的時(shí)間間隔。按照第一部分構(gòu)造的關(guān)節(jié)順序提供每幀數(shù)據(jù)， 記錄了每一幀中各個(gè)關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)的位置信息和旋轉(zhuǎn)信息。

綜上分析所述，可得BVH樹形層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

5結(jié)束語

本文重點(diǎn)介紹了利用向量平移旋轉(zhuǎn)去除滑步的過程，并搭建系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直線運(yùn)動(dòng)編輯為任意角度的拐彎運(yùn)動(dòng)?；谙蛄康娜コ綍?huì)導(dǎo)致生成的運(yùn)動(dòng)序列根節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生變化，如果運(yùn)動(dòng)過于激烈則會(huì)導(dǎo)致根節(jié)點(diǎn)的路徑發(fā)生 “斷裂”，從而影響運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性?；贗K的去滑步能夠有效解決這一問題，但是由于該方法運(yùn)算復(fù)雜，計(jì)算量大，仍然不能達(dá)到實(shí)時(shí)的要求。如何利用兩者的優(yōu)點(diǎn)實(shí)時(shí)生成逼真的運(yùn)動(dòng)序列即已成為后續(xù)研究的發(fā)展方向。

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