一种实时生成动画数据系统、方法及终端设备技术方案

本发明专利技术公开了一种实时生成动画数据系统、方法及终端设备，包括Bvh(层次包围体)加载模块：播放器模块、关键帧可视化模块和动画合成模块；Bvh加载模块包括Bvh文件读取、Bvh文件解析以及绘图；播放模块包含动画播放、动画暂停、动画拖拽；所述关键帧可视化模块包含关键帧提取、绘图；所述动画合成模块包含贝塞尔插值阶数选择、播放功能。本发明专利技术提高了已有的运动捕捉数据的可复用性，降低了动画制作成本，进而提高创作上的自由度，丰富了创作的数量和质量，进而推动行业的发展和进步。进而推动行业的发展和进步。进而推动行业的发展和进步。

【技术实现步骤摘要】
一种实时生成动画数据系统、方法及终端设备


[0001]本专利技术涉及涉及动画
，尤其是一种实时生成动画数据系统、方法及终端设备。

技术介绍

[0002]动画的概念不同于一般意义上的动画片，动画是一种综合艺术，它是集合了绘画、电影、数字媒体、摄影、音乐以及文学等众多艺术门类于一身的艺术表现形式。作为一门幻想艺术，更容易直观地表现和抒发人们的感情，可以把现实不可能看到的转为现实，扩展了人类的想象力和创造力。动画是能够将可视元素动态展示的可视数据。传统的一种动画生成方式，可以存储每一帧动画图像，每帧动画图像中包含虚拟目标，不同帧的动画图像之间虚拟目标的状态呈现出差异，按时间顺序渲染每一帧动画图像就可以生成动画，但这种动画生成方式所需的存储资源很大。
[0003]但是在现有技术中，有数据捕捉的可复用性差，从而提高了生成动画的成本，不利于提高创作的自由度。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的缺陷，本专利技术通过一种实时生成动画数据系统、方法及终端设备，能够对提高已有捕捉的数据的可复用性，能够降低动画制作成本，从而降低行业门槛，提高创作自由度。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006]一种实时生成动画数据系统、方法，包括Bvh(层次包围体)加载模块：播放器模块、关键帧可视化模块和动画合成模块；Bvh加载模块包括Bvh文件读取、Bvh文件解析以及绘图；播放模块包含动画播放、动画暂停、动画拖拽；所述关键帧可视化模块包含关键帧提取、绘图；所述动画合成模块包含贝塞尔插值阶数选择、播放功能；还包括以下步骤：
[0007]步骤S1、在Bvh加载模块中，用户打开文件位置；
[0008]步骤S2、读取Bvh文件，把文件解析成位置矩阵；
[0009]步骤S3、在开始界面中，将首帧画面加载进入播放器；
[0010]步骤S4、在播放器模块中，对Bvh文件实现播放、暂停、拖拽帧的功能；
[0011]步骤S5、在关键帧可视化模块中，自定义关键帧的帧数，实现关键帧的提取；
[0012]步骤S6、将关键帧逐一绘制；
[0013]步骤S7、在动画合成模块中，提取关键帧的基础上，选择贝赛尔曲线的阶数，实现动画合成，并且播放动画。
[0014]优选的，还包括，数据捕捉的最优分割求解，基本步骤如下：
[0015]步骤S11、定义段的直径；
[0016]步骤S12、定义误差函数；
[0017]步骤S13、生成递推公式；
[0018]步骤S14、迭代求解。
[0019]优选的，还包括，数据捕捉的最优分割建模，具体算法如下：
[0020]运动数据捕捉的每一帧都是63维向量，则运动数据捕捉可以表示为一个n
×
63的矩阵，其中n代表帧数，即一个包含n个数据点的时序数据；
[0021]给定一个包含n帧的运动捕捉数据N，如下所示：
[0022]N＝(m1，m2，
…
，m
n
)
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.1)
[0023]其中T表示矩阵的转置，m
i
代表第i帧数据，可表示成一个63维的向量，N代表由63维向量组成的矩阵；
[0024]其目的是从原始运动捕捉数据中分割成k个段，如下所示：
[0025]A(n，k)＝(α1，α2，
…
，α
k
，α
k+1
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.2)
[0026]其中α
i
代表第i个分段的边界，并且l＝α1<α1<
…
<α
k
<α
k+1
＝n+1，得到第i个分段就是有帧α
i
到帧α
i+1
‑
1构成的，则各个分段中心可以表示成下式：
[0027]B＝(b(α1，α2‑
1)b(α2，α3‑
1)，
…
，b(α
k
，α
k+1
‑
1))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.3)
[0028]需要段内均方误差和L(A(n，k))最小，则可以形式化为：
[0029][0030]其中各个段的中心如下式所示
[0031][0032]优选的，还包括，数据捕捉的最优分割建模，具体算法如下：
[0033]一个从第u帧到第v帧的段的直径dist定义为段中各帧到该段平均值的距离，形式如下式：
[0034][0035]得到：
[0036][0037]将上式带入(3.5)得：
[0038][0039]假设A
*
(n，k)是使得将包含n帧的运动捕捉数据分割成k段的最优分割，即最小化函数L，如果k＝2，也就是说将n帧数据分割成两段，可得下式：
[0040]A*(n，2)＝(1，t，n+1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4.4)
[0041]t为一个在[2,n]的值，该值使得下式去的最小值，即：
[0042]minL(A(n，2))＝dist(1，t
‑
1)+dist(t，n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4.5)
[0043]如果k＞2，则需要将原始的运动捕捉数据分成多余2个段，将其看成是先将前t
‑
1帧分成k
‑
1个段，那么剩下的n
‑
t+1个帧就作为最后一个分段，这样k
‑
1+1＝k，获得k个分段，也就是当n帧动作捕捉数据分成多于2个段时，最优分段如下：
[0044]A*(n，k)＝A*(t
‑
1，k
‑
1)∪(n+1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4.6)
[0045]找到一个t∈[2，n]，使得下式成立
[0046]minL(A(n，k))＝L(A*(t
‑
1，k
‑
1))+dist(t，n)k＞2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4.7)
[0047]得到最优分割算法的递推公式
[0048][0049]优选的，最优分割算法分三步进行：
[0050]步骤S51、计算直径矩阵，即对于每一对i，j，其中i＜j，计算dist(i，j)
[0051]步骤S52、基于步骤S51计算的直径矩阵dist，计算最优2分割A
*
(j，2)的代价L(j，2)，(1＜j≤m)，即将前j帧分割成2段的代价；
[0052]步骤S53、迭代从A
*
(j，k
‑
1)的代价L(j，k
‑
1)中计算A
*
(j，k)的代价L(j，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时生成动画数据系统、方法，其特征在于，包括Bvh(层次包围体)加载模块：播放器模块、关键帧可视化模块和动画合成模块；Bvh加载模块包括Bvh文件读取、Bvh文件解析以及绘图；播放模块包含动画播放、动画暂停、动画拖拽；所述关键帧可视化模块包含关键帧提取、绘图；所述动画合成模块包含贝塞尔插值阶数选择、播放功能；还包括以下步骤：步骤S1、在Bvh加载模块中，用户打开文件位置；步骤S2、读取Bvh文件，把文件解析成位置矩阵；步骤S3、在开始界面中，将首帧画面加载进入播放器；步骤S4、在播放器模块中，对Bvh文件实现播放、暂停、拖拽帧的功能；步骤S5、在关键帧可视化模块中，自定义关键帧的帧数，实现关键帧的提取；步骤S6、将关键帧逐一绘制；步骤S7、在动画合成模块中，提取关键帧的基础上，选择贝赛尔曲线的阶数，实现动画合成，并且播放动画。2.根据权利要求1所述的一种实时生成动画数据系统、方法，其特征在于，还包括，数据捕捉的最优分割求解，基本步骤如下：步骤S11、定义段的直径；步骤S12、定义误差函数；步骤S13、生成递推公式；步骤S14、迭代求解。3.根据权利要求1所述的一种实时生成动画数据系统、方法，其特征在于，还包括，数据捕捉的最优分割建模，具体算法如下：运动数据捕捉的每一帧都是63维向量，则运动数据捕捉可以表示为一个n
×
63的矩阵，其中n代表帧数，即一个包含n个数据点的时序数据；给定一个包含n帧的运动捕捉数据N，如下所示：N＝(m1，m2，
…
，m
n
)
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.1)其中T表示矩阵的转置，m
i
代表第i帧数据，可表示成一个63维的向量，N代表由63维向量组成的矩阵；其目的是从原始运动捕捉数据中分割成k个段，如下所示：A(n，k)＝(α1，α2，
…
，α
k
，α
k+1
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.2)其中α
i
代表第i个分段的边界，并且l＝α1<α1<
…
<α
k
<α
k+1
＝n+1，得到第i个分段就是有帧α
i
到帧α
i+1
‑
1构成的，则各个分段中心可以表示成下式：B＝(b(α1，α2‑
1)b(α2，α3‑
1)，
…
，b(α
k
，α
k+1
‑
1))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.3)需要段内均方误差和L(A(n，k))最小，则可以形式化为：其中各个段的中心如下式所示4.根据权利要求2所述的一种实时生成动画数据系统、方法，其特征在于，还包括，数据捕捉的最优分割建模，具体算法如下：
一个从第u帧到第v帧的段的直径dist定义为段中各帧到该段平均值的距离，形式如下式：得到：将上式带入(3.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈小英，李海冬，
申请(专利权)人：南京英特克数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：