基于向量去滑步的運動編輯系統(tǒng)設(shè)計及實現(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動序列，滑步現(xiàn)象破壞了運動的真實性。根據(jù)BVH計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搭建運動編輯系統(tǒng)實現(xiàn)了實時生成任意角度的拐彎運動序列，驗證了本系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞：計算機動畫； 人體運動編輯； 向量； 去滑步； BVH

中圖分類號： TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 2095-2163（2016）06-0036-04

0引言

隨著虛擬現(xiàn)實、電影、動漫、游戲產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，虛擬人動畫已成為計算機領(lǐng)域的研究熱點。近年來，基于運動捕捉的動畫由于其高效性、逼真性已成為研究的主流，但由于運動捕捉設(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動編輯和利用向量去除滑步的方法展開研究，并實現(xiàn)了系統(tǒng)構(gòu)建，從而獲取展示了實時生成任意角度的拐彎運動序列。

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，其存儲數(shù)據(jù)包含2個部分：[JP]

第一部分，定義了關(guān)節(jié)樹和每個關(guān)節(jié)點的名稱、通道數(shù)目、關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)之間的相對位置， 通過各個關(guān)節(jié)的相對位置可以求出人體各部分的骨骼長度。每一個關(guān)節(jié)， 都有3個旋轉(zhuǎn)因子（ 相對于X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)角度）來描述運動信息。對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)點作為整個人體的根關(guān)節(jié)點還含有三維空間位置參數(shù)， 由此即分析給出了對人體運動情況的完整描述。

第二部分，記錄了運動的數(shù)據(jù)， 定義了動作數(shù)據(jù)持續(xù)的長度以及每幀之間的時間間隔。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關(guān)節(jié)節(jié)點的位置信息和旋轉(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)實現(xiàn)了直線運動編輯為任意角度的拐彎運動。基于向量的去除滑步會導(dǎo)致生成的運動序列根節(jié)點的位置發(fā)生變化，如果運動過于激烈則會導(dǎo)致根節(jié)點的路徑發(fā)生 “斷裂”，從而影響運動的真實性。基于IK的去滑步能夠有效解決這一問題，但是由于該方法運算復(fù)雜，計算量大，仍然不能達(dá)到實時的要求。如何利用兩者的優(yōu)點實時生成逼真的運動序列即已成為后續(xù)研究的發(fā)展方向。

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