[發明專利]二維角色表現三維動作的系統及方法

無效

• 申請號: 201310259777.5
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103514619A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 盧澤人;林文智;吳名珠;謝德全;李仁志;黃勝彥
• 申請（專利權）人: 甲尚股份有限公司
• 主分類號: G06T13/00
• 分類號: G06T13/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

1.一種讓二維角色能表現三維動作的系統，其特征在于，該系統至少包括:

一三維動作載入單元，用以將人體三維動作數據對應至一虛擬骨架，并將所有動作數據以矩陣方式記錄下來以得到一動作骨架世界矩陣；

一虛擬攝影機轉換單元，該單元首先架設虛擬攝影機用以觀察三維動作及其虛擬骨架以定義一個觀察三維動作的觀察視點，該觀察視點可以是三維世界中的任何位置，該單元接著計算動作角度以推算出三維表演動作進行時人體各部位的旋轉及角度資訊，可得到以虛擬攝影機觀察點為視角進行推算的表演動作角度矩陣，該單元接著將三維坐標轉換為二維坐標及深度以取得三維動作及其虛擬體架在表演時各身體部位，即節點的坐標與深度資訊;

一二維動作轉換單元，該單元首先執行Sprite?Angle計算以決定一個Sprite在呈現三維動作時以哪一個角度的圖來顯示，得到Sprite?Angle之后接下來就是決定角度刻度與Sprite圖片組的內所有圖片的對應關系，接著執行一二維旋轉計算步驟，接著執行一二維尺度縮放與自由形變計算步驟，接著執行一深度關系轉換的計算步驟;及

一顯示單元用以處理及輸出呈現一結果。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該虛擬攝影機轉換單元計算動作角度乃在于推算出三維表演動作進行時人體各部位的旋轉及角度資訊，由于三維動作本身并不帶有人體各個部位在運動時的旋轉及角度資訊，因此通過該虛擬攝影機的觀察結果，將虛擬攝影機對人體三維動作及其虛擬骨架的關系，用以看向三維世界中心點的相對方式，做為判斷人體三維動作角度的基準，即得到以虛擬攝影機觀察點為視角進行推算的表演動作角度矩陣Virtual?Camera?Transformation?Matrix;VCM，其公式如下:

其中，Motion?Angle以(Theta,Phi)表示，Theta為水平角度，Phi為垂直角度。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該虛擬攝影機轉換單元將三維坐標轉換為二維坐標及深度的主要目的為取得三維動作及其虛擬體架在表演時各身體部位，即節點的坐標與深度資訊，通過該三維動作載入單元所計算產出的動作骨架世界矩陣及所產出的虛擬攝影機轉換矩陣，即可求得人體各部位，即節點,Joint?Point;JP的三維坐標及深度，其公式如下:

Joint?Position(x,y,z)=[0,0,0]*WM*VCM。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該Sprite?Angle的計算方式是利用由虛擬攝影機視角中觀察到的親節點到子節點的最短距離所形成的向量，即親節點的骨向量，Sprite?Angle的ID分為水平角度及垂直角度，將骨向量投射至與虛擬攝影機射線平行的兩個平面，即Y-Z平面及X-Z平面，再與虛擬攝影機射線計算后即可分別得到此一骨向量的水平及垂直角度，得到Sprite?Angle之后接下來就是決定角度刻度與Sprite圖片組的內所有圖片的對應關系，即何種角度要呈現何種指定圖片，計算時以角度刻度區間做為Sprite換圖依據的換圖方法，將虛擬骨架對應的各個Sprite置于一個虛擬立體環狀球形攝影機空間內，系統根據虛擬立體環狀范圍內，自動建立多臺虛擬攝影機，并在Sprite對應關系表中自動找出相對應的現在表演角度的Sprite圖片并顯示出來，其中，角度刻度區分可自由設定，使用者可根據需求自行定義角度刻度及對角色骨架進行設定。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該二維動作轉換單元執行二維旋轉計算步驟是計算三維動作表演時骨頭的旋轉并產生二維的旋轉資訊，首先設定一個預定骨的軸向，將骨向量投影至虛擬攝影機的平面，再與預定骨的軸向計算角度，此角度即為該骨頭的二維旋轉量，若有骨向量與虛擬攝影機平行的狀況發生，亦即落入上/下區間時，則計算骨頭的X軸投影至X-Y平面與X軸的向量夾角即為該骨頭的旋轉量，若為末端的骨頭，則使用長軸，即Y軸的角度差投影至X-Y平面，計算旋轉量，并要加上親節點的旋轉量，即可得到正確的末端骨頭的旋轉量。