[發(fā)明專利]一種基于OpenSceneGraph的三維動畫制作方法

有效

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• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105184843B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒臘梅;高亞紅;楊衛(wèi)東;金留嘉;萬敏;鐘鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20;G06T13/40
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 趙偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于場景圖形模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于OpenSceneGraph的三維動畫制作方法。

背景技術(shù)

OpenSceneGraph(OSG)是一個開源的高性能三維圖像渲染引擎，基于修改的LGPL協(xié)議(OSGPL)免費(fèi)發(fā)布，廣泛用于視覺仿真、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)可視化和建模等領(lǐng)域，它以成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的OpenGL為底層平臺，使用可移植性的ANSI C++編寫而成；解決了使用OpenGVS、Vega等商業(yè)引擎開發(fā)成本過高，不利于產(chǎn)品推廣的問題，從實(shí)用的角度上更有意義，效果不亞于商業(yè)視景渲染軟件。

虛擬視景技術(shù)，是虛擬仿真視景技術(shù)中一個重要分支，其組成部分主要包括仿真建模技術(shù)、動畫仿真技術(shù)和實(shí)時視景生成技術(shù)。在虛擬視景中，動畫的渲染非常重要，可以添加更多的娛樂和互動。目前，OSG中實(shí)現(xiàn)逼真的動畫技術(shù)主要是骨骼動畫，其顯示效果非常逼真。但其技術(shù)難度非常高。在一些場景中，有一部分動畫起到很重要的錦上添花的效果，使得場景更加真實(shí)、絢麗，但這部分動畫效果主要是視覺上的需求，并不需要精確度；這種情況下使用骨骼動畫將會耗費(fèi)大量的資源。

以制作海底魚群運(yùn)動動畫為例，游動的魚群、波動的海草是必不可少的場景成員，若使用骨骼動畫來實(shí)現(xiàn)，需要制作大量三維模型，并進(jìn)行魚類身體游動的計(jì)算，而大量的魚群游動不是簡單的平動，其還具有魚類身體的扭動；但它們大部分并非是場景中的主體目標(biāo)，而是修飾整個場景，使其更具有真實(shí)性；為了實(shí)現(xiàn)真實(shí)動畫效果采用骨骼動畫，計(jì)算工作量巨大，將耗費(fèi)大量資源。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于OpenSceneGraph的三維動畫制作方法，其目的在于利用二維圖片運(yùn)動達(dá)到高度仿真三維動畫視覺效果，克服了傳統(tǒng)模型動畫實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于OpenSceneGraph的三維動畫制作方法，包括以下步驟：

(1)刪除原始圖片中的背景紋理，獲得僅包含目標(biāo)物體紋理信息的第一圖片，將所述第一圖片保存為帶有透明度信息的格式，獲得僅包含目標(biāo)物體紋理信息且?guī)в型该鞫鹊牡诙D片；

(2)設(shè)置第二圖片每一幀的紋理坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系，獲得各幀對應(yīng)的子圖；

(3)對所述子圖添加廣告牌；

(4)采用OpenSceneGraph的路徑動畫類創(chuàng)建路徑動畫對象，并將該路徑動畫對象關(guān)聯(lián)至步驟(3)所述廣告牌的節(jié)點(diǎn)，使得路徑動畫對象成為廣告牌子節(jié)點(diǎn)；

(5)采用OpenSceneGraph的矩陣變換類創(chuàng)建矩陣變換對象和矩陣變化節(jié)點(diǎn)，將步驟(3)所述廣告牌的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)至所述矩陣變換對象下；通過所述矩陣變換對象改變圖片的位置和姿態(tài)信息，產(chǎn)生相對于三維場景參考系的位置和姿態(tài)變化效果；

(6)采用OpenSceneGraph的單視景器類創(chuàng)建單視景器對象，采用OpenSceneGraph的組節(jié)點(diǎn)類創(chuàng)建場景根節(jié)點(diǎn)，將步驟(5)中獲得的矩陣變換對象關(guān)聯(lián)至所述根節(jié)點(diǎn)下，并將單視景器對象的場景數(shù)據(jù)設(shè)置為根節(jié)點(diǎn)；

(7)采用OpenSceneGraph的幀函數(shù)完成各幀的場景數(shù)據(jù)更新并渲染繪制場景，獲得三維動畫。

優(yōu)選地，步驟(2)創(chuàng)建子圖的步驟具體如下：

(2.1)采用OpenSceneGraph的紋理類創(chuàng)建紋理對象，并設(shè)置紋理大小、紋理顏色格式特征；

(2.2)采用OpenSceneGraph的幾何體類創(chuàng)建幾何體對象，且將其設(shè)置為動態(tài)數(shù)據(jù)變量，使得該變量可在每一幀進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，且指定所述幾何體對象局部坐標(biāo)系的笛卡爾坐標(biāo)系；

(2.3)采用OpenSceneGraph的三維數(shù)組類創(chuàng)建三維數(shù)組對象，用以存放紋理，采用OpenSceneGraph的二維數(shù)組類創(chuàng)建二維數(shù)組對象，用以存放紋理坐標(biāo)；進(jìn)行紋理映射，完成幾何體對象與紋理坐標(biāo)綁定；

(2.4)將上述紋理坐標(biāo)對象與幾何體對象進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并設(shè)置幾何體的定點(diǎn)數(shù)組；

(2.5)采用OpenSceneGraph的四維數(shù)組類創(chuàng)建顏色數(shù)組對象，將顏色對象關(guān)聯(lián)到步驟(2.2)中創(chuàng)建的幾何體對象上；并將所述包含目標(biāo)物體紋理信息且?guī)в型该鞫鹊膱D片分為20*20的小格子，將小格頂點(diǎn)坐標(biāo)與顏色坐標(biāo)一對一對應(yīng)，完成紋理映射；

(2.6)創(chuàng)建圖片對象，將步驟(1)獲得的包含目標(biāo)物體紋理信息且?guī)в型该鞫鹊膱D片數(shù)據(jù)存入該圖片對象，并將圖片對象關(guān)聯(lián)至(2.1)中創(chuàng)建的紋理對象上；