[發(fā)明專利]一種基于極坐標(biāo)系的三維動畫融合變形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510081189.6
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104658026B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李然;鄭宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京春天影視科技有限公司
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 溫子云,仇蕾安

1.一種基于極坐標(biāo)系的三維動畫融合變形方法，其特征在于，包括：

步驟一、針對運動軌跡為弧線的變形對象，建立2個以上的參考狀態(tài)；

步驟二、以變形對象的轉(zhuǎn)動中心為原點，建立三維極坐標(biāo)系；所述三維極坐標(biāo)系是由極坐標(biāo)系擴展到三維空間中，形成的圓柱坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系；

步驟三、將參考狀態(tài)中變形對象的三維笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維極坐標(biāo)；

步驟四、根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)確定參考狀態(tài)的權(quán)重，基于所述權(quán)重對步驟三中的三維極坐標(biāo)進(jìn)行融合插值；

步驟五、將融合插值后的三維極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換回三維笛卡爾坐標(biāo)，獲得融合結(jié)果；

步驟六、針對角色動畫中的每一幀重復(fù)應(yīng)用上述步驟四～五，即可獲得完整的角色動畫。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于沿球形表面運動的對象的動畫制作，建立起點和終點的2個參考狀態(tài)，以球的中心為原點建立球坐標(biāo)系。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于沿球形表面運動的對象的動畫制作，步驟四中所述融合插值采用球線性插值：

假設(shè)p₀是起點參考狀態(tài)下模型上頂點位置在球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，p₁是終點參考狀態(tài)下模型上頂點位置在球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，Ω為p₀與p₁之間的角度差；t為設(shè)定的取值范圍在[0,1]的狀態(tài)信息，t為0，表示在p₀位置，t為1，表示在p₁位置，t介于0和1之間表示處于p₀位置和p₁位置之間的過渡狀態(tài)；

那么p₀和p₁之間的球線性插值公式如下：

Slerp(p0,p1;t)=sin[(1-t)Ω]sinΩp0+sin[tΩ]sinΩp1]]>

通過上式獲得融合后目標(biāo)狀態(tài)下模型上頂點位置在球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；其中，sin[(1-t)Ω]/sinΩ為起點參考狀態(tài)的權(quán)重，sin[tΩ]/sinΩ為終點參考狀態(tài)的權(quán)重。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于肢體的彎曲變形，建立肢體2個以上的參考狀態(tài)，以肢體的轉(zhuǎn)軸為原點建立圓柱坐標(biāo)系，圓柱坐標(biāo)系的z軸與肢體軸線重合，z軸為圓柱坐標(biāo)系中的高度軸。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對于肢體的彎曲變形，所述步驟四具體包括如下子步驟：

子步驟S401：計算各參考狀態(tài)對當(dāng)前目標(biāo)狀態(tài)的影響值F_i；

子步驟S402：對圓柱坐標(biāo)系進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，使圓柱坐標(biāo)系的z軸與目標(biāo)狀態(tài)下的胳膊軸線重合；

子步驟S403：在經(jīng)過子步驟S402旋轉(zhuǎn)變換后的圓柱坐標(biāo)系中，根據(jù)計算出的影響值F_i來確定權(quán)重，對各參考狀態(tài)下頂點的圓柱坐標(biāo)進(jìn)行融合插值。