運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法和一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]動畫前期的制作工作中包括角色設(shè)定、建立角色模型、裝配(綁定)角色和動畫設(shè)定。其中角色的裝配是流程中的重要環(huán)節(jié)，它是賦予角色個性的重要手段。在角色裝配中一個好的層級(骨骼層級)關(guān)系可以幫助動畫師高效地完成動畫裝配。所謂層級關(guān)系即層級結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它是制作計算機(jī)動畫的一個有力手段。它可以清晰地反映在角色裝配中各骨骼間的關(guān)系，將對象鏈接形成層級是通過將一個對象鏈接到另一個對象上創(chuàng)建一種父子關(guān)系，應(yīng)用到父對象的變換會傳輸?shù)阶訉ο笊稀Ｍㄟ^將多對象鏈接成父子對象可創(chuàng)建復(fù)雜的層級關(guān)系。在角色骨架設(shè)置過程中，動力學(xué)系統(tǒng)占有非常重要的位置，包括正向動力學(xué)(FK)和反向動力學(xué)(IK)。
[0003]Maya軟件作為一個知名的三維建模和動畫軟件，被廣大的動畫公司選擇為自己的基礎(chǔ)制作平臺。許多動畫制作公司的流程很大程度上建立在這個軟件系統(tǒng)上，因此其角色裝配(綁定)部分是動畫制作過程的重要環(huán)節(jié)。Maya軟件的角色裝配是實現(xiàn)動畫的必要手段，而層級關(guān)系又是角色裝配的重要因素。
[0004]角色的裝配，可以理解成將運動捕捉數(shù)據(jù)匹配或疊加到角色模型的過程。運動捕捉數(shù)據(jù)通常包括位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。運動捕捉數(shù)據(jù)通常添加在角色模型的骨骼具體層級(例如大腿骨骼所在層級)的父層級上，角色模型的骨骼的控制器則添加在運動捕捉數(shù)據(jù)所在層級的父層級之上。因而，當(dāng)動畫師在動畫制作后期為角色模型加入關(guān)鍵幀而使用骨骼的控制器的時候，通常會改變所述角色模型的骨骼的運動狀況，使得原始的運動捕捉數(shù)據(jù)與實際的運動出現(xiàn)差錯，而導(dǎo)致最后的動畫效果出現(xiàn)諸如反向折斷等差錯，使得制作效率較為低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，能夠解決上述的制作效率較為低下的缺點。此外，還提供一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)。
[0006]一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，應(yīng)用于運動捕捉數(shù)據(jù)和角色模型綁定的過程，所述運動捕捉數(shù)據(jù)包括位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，所述方法包括:
將所述運動捕捉數(shù)據(jù)分離出所述位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；以及將所述位移數(shù)據(jù)添加到所述角色模型的骨骼層級中的第一層級，將所述旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)添加到所述角色模型的骨骼層級中的第二層級；其中，所述第一層級為所述第二層級的父層級。
[0007]在其中一個實施例中，將所述角色模型的控制器添加到所述角色模型的骨骼層級中的第三層級，所述第三層級為所述第一層級的子層級，所述第三層級為所述第二層級的父層級。
[0008]在其中一個實施例中，所述運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法應(yīng)用于三維建模和動畫軟件。
[0009]在其中一個實施例中，所述三維建模和動畫軟件為Maya軟件。
[0010]上述運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，將運動捕捉數(shù)據(jù)分離出位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，然后將位移數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第一層級，將旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第二層級，其中第一層級為第二層級的父層級。這樣做的好處是，可以將角色模型的控制器添加到第一層級和第二層級之間的層級，當(dāng)動畫師在動畫制作后期為角色模型加入關(guān)鍵幀而使用骨骼的控制器的時候，只會影響第二層級的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并不會影響到第一層級的位移數(shù)據(jù)，從而使得角色模型最后的動畫效果不會出現(xiàn)反向折斷等差錯。
[0011]—種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，應(yīng)用于運動捕捉數(shù)據(jù)和角色模型綁定的過程，所述運動捕捉數(shù)據(jù)包括位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，所述運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)包括:
分離模塊，用于從所述運動捕捉數(shù)據(jù)分離出所述位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；
處理模塊，用于將所述位移數(shù)據(jù)添加到所述角色模型的骨骼層級中的第一層級，將所述旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)添加到所述角色模型的骨骼層級中的第二層級；其中，所述第一層級為所述第二層級的父層級。
[0012]在其中一個實施例中，所述處理模塊還用于將所述角色模型的控制器添加到所述角色模型的骨骼層級中的第三層級，所述第三層級為所述第一層級的子層級，所述第三層級為所述第二層級的父層級。
[0013]在其中一個實施例中，所述運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)應(yīng)用于三維建模和動畫軟件。
[0014]在其中一個實施例中，所述三維建模和動畫軟件為Maya軟件。
[0015]上述運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，分離模塊將運動捕捉數(shù)據(jù)分離出位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，然后處理模塊將位移數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第一層級，將旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第二層級，其中第一層級為第二層級的父層級。這樣做的好處是，處理模塊可以將角色模型的控制器添加到第一層級和第二層級之間的層級，當(dāng)動畫師在動畫制作后期為角色模型加入關(guān)鍵幀而使用骨骼的控制器的時候，只會影響第二層級的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并不會影響到第一層級的位移數(shù)據(jù)，從而使得角色模型最后的動畫效果不會出現(xiàn)反向折斷等差錯。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實施例的附圖。
[0017]圖1為一個實施例的運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法的流程圖；
圖2為一個實施例的骨骼模型的示意圖；
圖3為圖2的骨骼模型的正視圖；
圖4為圖2的骨骼模型的前側(cè)視圖；
圖5為圖2的骨骼模型的正側(cè)視圖； 圖6為采用傳統(tǒng)方法，未Key動畫前骨骼并沒有反向折斷的錯誤的示意圖；
圖7為采用傳統(tǒng)方法，在動畫師Key動畫后骨骼出現(xiàn)反向折斷錯誤的示意圖；
圖8為采用運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，未Key動畫前骨骼并沒有反向折斷的錯誤的示意圖；
圖9為采用運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，在動畫師Key動畫后骨骼出現(xiàn)反向折斷錯誤的示意圖；
圖10為一個實施例的運動捕捉數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實施方式】
[0018]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0019]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0020]運動捕捉系統(tǒng)是一種用于準(zhǔn)確測量運動物體在三維空間運動狀況的高技術(shù)設(shè)備。它基于計算機(jī)圖形學(xué)原理，通過排布在空間中的數(shù)個視頻捕捉設(shè)備將運動物體(運動捕捉演員)的運動狀況以圖像的形式記錄下來，然后使用計算機(jī)對所述圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到不同時間計量單位上不同物體(跟蹤器)的空間坐標(biāo)(X，Y, Z)，這些空間坐標(biāo)就形成運動捕捉數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容。
[0021 ] 得到運動捕捉數(shù)據(jù)后，然后再通過三維建模和動畫軟件(例如Maya軟件)根據(jù)上述運動捕捉數(shù)據(jù)來形成動畫。具體為，通常通過Mot1nBuilder軟件，將運動捕捉數(shù)據(jù)(帶有運動捕捉數(shù)據(jù)的骨骼)轉(zhuǎn)換到三維建模和動畫軟件的角色(軟件中帶有控制器的骨骼)中。采集到的運動捕捉數(shù)據(jù)，可能與實際場景未能很好的結(jié)合；或者有些動作是運動捕捉演員無法企及的，所以在轉(zhuǎn)到Mot1nBuiler軟件中后，需要動畫師再次做細(xì)節(jié)的調(diào)整，即通過控制器為動畫添加關(guān)鍵幀(俗稱的Key動畫)。通常這個調(diào)整都是在Mot1nBuiler中調(diào)整。調(diào)整后的運動捕捉數(shù)據(jù)再形成骨骼動畫曲線，骨骼動畫曲線導(dǎo)出到Maya軟件的最終模型。因此，動畫師在三維建模和動畫軟件(例如Maya軟件)里通常不能自如的Key動畫，并且難以與運動捕捉數(shù)據(jù)完美的結(jié)合。
[0022]以下描述一種運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，使得動畫師可以在三維建模和動畫軟件(例如Maya軟件)中自如的Key動畫，并且使得運動捕捉數(shù)據(jù)與實際的動畫運動更加匹配，避免最后的動畫效果出現(xiàn)諸如反向折斷等差錯，提高動畫制作效率。以下方法應(yīng)用于三維建模和動畫軟件，在以下描述中，三維建模和動畫軟件為Maya軟件。
[0023]圖1為一個實施例的運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法的流程圖。本實施例中的運動捕捉數(shù)據(jù)的處理方法，應(yīng)用于運動捕捉數(shù)據(jù)和角色模型綁定的過程，所述運動捕捉數(shù)據(jù)包括位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，所述方法包括:
步驟SlOO:從運動捕捉數(shù)據(jù)分離出位移數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。通常而言，位移數(shù)據(jù)也可以理解為有關(guān)反向動力學(xué)(IK)的數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)也可以理解為有關(guān)正向動力學(xué)(FK)的數(shù)據(jù)。
[0024]步驟S200:將位移數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第一層級，將旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)添加到角色模型的骨骼層級中的第二層級；其中，第一層級為第二層級的父層級。將角色模型的控制器添加到角色模型的骨骼層級中的第三層級，第三層級為第一層級的子層級，第三層級為第二層級的父層級。
[0025]請參閱圖2~圖5。本實施例中的角色模型是一種在軟件中虛擬的簡單的骨骼模型的圖像。例如可以是人體骨骼的模型圖像，可以包括一些人體主要的骨骼部分以控制模型進(jìn)行相應(yīng)的運動，例如行走、跳躍等等。骨骼模型從髖部(Hips)開始，往上到腰(Spine, Spinel, Spine2)，再到脖子(Neck，Neckl)，到頭(Head)再從胸部分支出骨骼到左/ 右鎖骨(Right/Left Shoulder)，到左 / 右手的上臂(Arm)、前臂(Fore Arm)、手腕(ForeArm