[發明專利]基于Mealy有限狀態自動機的三維動畫流程的組織與控制方法

有效

• 申請號: 201410133273.3
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103927777B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 魏樂愚;貝宇紅;樊新華
• 申請（專利權）人: 北京星航機電裝備有限公司
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 劉東升

技術領域

本發明屬于三維動畫技術領域，具體涉及一種基于Mealy有限狀態自動機的三維動畫流程的組織與控制方法。

背景技術

三維動畫，是隨著計算機硬件技術發展而產生的一項技術。三維動畫由三維模型的運動組成，設計師設計出三維模型構成的場景，以及需要運動的模型，通過定義模型運動的軌跡實現三維的動畫演示。三維動畫一般對模型運動軌跡的關鍵幀進行保存，生產特定的動畫文件，通過對這些動畫文件進行解析構建關鍵幀序列，根據時間節點進行插值運算就可以得到動畫播放中任意節點的模型運動狀態。但當動畫場景十分大，所涉及的運動模型十分多時，很難在一個文件中描述所有的模型的關鍵幀。這就需要一定的方法對這些模型運動進行更好的組織，使得整個動畫流程自動的順利執行。

Mealy有限狀態自動機，是基于它的當前狀態和輸入生成輸出的有限狀態自動機。其具體原理見文獻1—Mealy,G.H..A?Method?for?Synthesizing?Sequential?Circuits.Bell?System?Tech[J].1955,34:1045–1079。有限狀態自動機和計算機可識別的正則語言是等價的，它容易在計算機上進行實現。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的一些局限性，提供一種三維動畫的組織控制方法，該方法可通過組織局部動畫文件，組織三維模型間的綁定關系，可方便的進行大型場景動畫組織，且易于實現對動畫流程的修改。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于Mealy有限狀態自動機的三維動畫流程的組織與控制方法，該方法基于流程控制系統來實施，所述流程控制系統包括：消息路由器、流程控制器、動畫控制器、動畫狀態機、綁定狀態機以及流程文件分析器；所述消息路由器為系統各Mealy有限狀態自動機所涉及的消息的統一收發器，其中消息是各Mealy有限狀態自動機的輸入，每一消息均由消息類型和消息參數構成，消息類型用于決定狀態轉移，消息參數用于指定輸出操作的行為；所述流程控制器為Mealy有限狀態自動機，用于控制整個動畫過程，其狀態包括：準備、運行、暫停、終止，其初始狀態為準備狀態，其接收消息類型包括：開始、結束、暫停、繼續、終止、重置；所述動畫控制器用于描述局部動畫的動畫文件的解析和播放；所述動畫狀態機為Mealy有限狀態自動機，其利用動畫控制器實現動畫控制，其狀態包括：初始、準備、運行、暫停、停止，其初始狀態為初始狀態，其接收消息類型包括：讀取、開始、暫定、繼續、重置、停止；所述動畫狀態機與動畫控制器成組設置，系統中設有多組，每一組用于對某一部分動畫進行操作，所有組所對應的部分動畫組合起來為整體動畫；所述綁定狀態機為Mealy有限狀態自動機，用于指定特定三維模型的父子關系和子模型的局部變換，其狀態包括：準備、已綁定，其初始狀態為準備狀態，其接收消息類型包括：綁定、設置、重置；所述綁定狀態機設有多個，分別對不同的部分動畫進行綁定；所述流程文件分析器用于解析特定的用戶輸入流程文件；

所述基于Mealy有限狀態自動機的三維動畫流程的組織與控制方法，其包括如下步驟：

步驟S1：編寫XML格式的流程描述文件，按層次描述整個動畫流程依次需要播放的動畫文件，以及各個階段模型間的父子綁定關系，確定流程控制器的工作內容；流程描述文件以文字形式描述了由讀取、開始、綁定、設置四種消息信息構成的消息信息樹，消息信息樹是一個樹狀結構，為多叉樹；其中每條消息信息包含消息的編號、消息的內容、消息發送到目標和信息發送的延時、消息的內容及消息的類型和參數；

步驟S2：流程文件分析器解析步驟S1中的所述流程描述文件，在內存層次構造出流程描述文件所描述的消息信息樹；消息信息樹中包含控制動畫狀態機的讀取和開始消息、以及控制綁定狀態機的綁定和設置消息；流程文件分析器將消息層次樹構造完成后傳遞給流程控制器，并指派消息路由器向流程控制器發送重置消息；

步驟S3：流程控制器在任何狀態下接收到步驟S2中的所述重置消息后則轉換為準備狀態，其輸出操作為：令消息路由器向其他狀態機發送重置消息，清空流程控制器自身的運行時表和暫停時表中的信息；動畫狀態機在任何狀態下接收重置消息則轉化為初始狀態；綁定狀態機在任何狀態下接收重置消息則轉化為準備狀態；運行時表是一個線性表，保存發出而未反饋的消息編號，暫停時表是一個隊列，保存暫停時反饋的消息編號，二者用于保證流程控制器正確的按消息信息樹逐層向下傳遞消息；