[發(fā)明專利]一種骨骼動畫兼容處理方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810476030.8
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108648252A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 程正
• 申請（專利權）人: 成都明鏡視覺科技有限公司
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40;G06T1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種骨骼動畫兼容處理方法，通過cpu運算好骨骼動畫數(shù)據(jù)然后提交給gpu，當骨骼數(shù)所需要的uniform變量小于剩余著色器的uniform變量個數(shù)時，就采用uniform方式提交給著色器。當骨骼數(shù)所需要的uniform變量大于剩余著色器uniform變量個數(shù)時，通過紋理映射的方式傳遞給著色器。采用本發(fā)明方法能夠解決大量骨骼的骨骼動畫運行在gpu上，實現(xiàn)骨骼動畫兼容性處理。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機圖形技術領域，更具體地說，涉及一種骨骼動畫兼容處理的實現(xiàn)方法。

背景技術

骨骼動畫是計算機動畫技術的一個重要組成部分，在計算機輔助動畫電影制作和各類廣告制作中一直發(fā)揮著重要的作用。

隨著計算機硬件能力的提升和渲染技術的提升，計算機繪制出來的圖像越來越逼真，不僅僅在傳統(tǒng)的動畫上面有進一步的發(fā)展，3D動畫電影也越來越受到觀眾的喜愛?，F(xiàn)在使用最廣泛的關鍵幀動畫就是骨骼動畫。在骨骼動畫中，動畫模型由兩個部分來表示：一個部分是形成層次的一系列骨胳，即骨架(skeleton)，每一個骨骼數(shù)據(jù)都包含其自身的動畫數(shù)據(jù)；另一個部分是蒙在骨架上的皮膚(skin)，即網(wǎng)格模型，用于提供動畫繪制所需要的幾何模型和紋理材質(zhì)信息。通過對骨架進行動畫模擬，再利用骨胳控制皮膚變形就實現(xiàn)了骨骼動畫。骨骼動畫與關鍵幀動畫相比占用空間較小，因為它不需要存儲每一幀的各個頂點的數(shù)據(jù)，而只需存儲每一幀的骨骼(骨骼數(shù)量相對較少)，并且多個不同的皮膚可以通過使用相同的骨骼共享相同的動畫。骨骼動畫在蒙皮時通常有兩種計算方式，一種是通過cpu運算好骨架動畫數(shù)據(jù)，然后再通過cpu來進行頂點變換來改變頂點的位置，最后再將變換后的頂點提交給gpu來渲染。另一種是通過cpu運算好骨架動畫數(shù)據(jù)后直接提交給gpu，gpu直接對原始網(wǎng)格的頂點緩沖對象(vbo)在著色器(shader)中進行變化位置后直接繪制在屏幕上。后者不僅有效的利用的gpu的算力來加速了蒙皮的過程，并且不用重復提交不同姿態(tài)(pose)網(wǎng)格頂點數(shù)據(jù)給gpu，大大降低了cpu與gpu通訊所帶來的開銷。然而后者也并不是沒有缺點，雖然不用像前者那種每次都去提交大量頂點數(shù)據(jù)，但是要提交骨骼數(shù)據(jù)(相對較小)。雖然頂點著色器可以同過uniform標示符的變量來接收骨骼數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)代gpu通常都會有uniform變量的容量限制(通常是256*4個浮點精度數(shù))。然后骨骼數(shù)據(jù)中一個骨頭的數(shù)據(jù)就需要占據(jù)16個浮點精度數(shù)，也就是說即使全部使用最多也就64根骨頭數(shù)據(jù)。然而實際渲染過程中著色器中還需要接收諸如燈光，材質(zhì)等等的的數(shù)據(jù)。所以真正能剩下的uniform變量少之又少(大概僅剩下1/3-1/2，依賴于材質(zhì)復雜度和燈光個數(shù)，換算下來就是20-30根骨骼)。所以如何讓大量骨骼的骨骼動畫運行在gpu上就成了一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種骨骼動畫兼容處理方法，通過cpu運算好骨骼動畫數(shù)據(jù)然后提交給gpu，如下步驟：

S1、根據(jù)cpu運算好的骨骼動畫數(shù)據(jù)判斷骨骼數(shù)所需要的uniform變量書是否小于剩余著色器的uniform變量個數(shù)，如果是，轉(zhuǎn)到步驟S2；如果否，轉(zhuǎn)到步驟S3；

S2、直接采用uniform的方式將骨骼數(shù)提交給著色器；

S3、通過紋理映射的方式將骨骼數(shù)傳遞給著色器；

所述步驟S3中通過紋理映射的方式將骨骼數(shù)傳遞給著色器主要包括如下步驟：

S31、判斷硬件是否支持浮點精度紋理，如果是，轉(zhuǎn)到步驟S32；如果否，轉(zhuǎn)到步驟S33；

S32、當硬件支持浮點精度紋理時，將骨骼數(shù)進行更新，并將更新后的骨骼數(shù)據(jù)依次填充進紋理當中，然后和著色器中的紋理采樣器綁定，頂點著色器通過頂點緩沖對象中的骨骼id數(shù)映射成紋理的坐標，紋理采樣器再根據(jù)紋理坐標依次往后采樣4個像素(一個像素有rgba4個浮點精度通道)，總共所采樣處理的16像素通道值就是一個骨骼所需的16個浮點精度數(shù)據(jù)；