用于生成对动画模型性态进行近似的膨化组件的方法技术

模型组件可被用于对人物模型进行姿态设置以创建各种真实的和艺术的效果。本发明专利技术的一则实施例分析模型组件的性态以确定该模型组件的统计表示，该统计表示非常近似与该模型组件输出。因为该模型组件的统计表示比原始模型组件执行起来更快速，则可用等价的模型组件的统计表示在动画时间中替换用于对人物模型进行姿态设置的模型组件以提高动画性能。通过对使用一组典型的训练姿态处理过的人物模型进行分析可以获得模型组件的统计表示。模型组件的统计表示是由姿态帧位置的加权组合加上由动画变量的非线性组合所控制的姿态误差集而组成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用本申请要求一起于2003年5月14日递交的美国临时专利申请序列号 60/470,590，题为"膨化装置"(Rig Baking)，和序列号60/470， 767，题为"去混淆化"(Defrobulation)的优先权，其结合在此用于各个目的的参考。 本申请还结合递交于_的美国专利代理证明序号21751-000910US，题为"用于人物关节表示的去混淆角"(Defrobulated Angles for Character Joint R印resentat ion )用于各个目的的参考。
技术介绍
本专利技术涉及计算机图形学领域，尤其是用于制作计算机生成人物的动画的 方法和装置。本专利技术涉及计算机图形学领域。许多计算机图形图像是通过从一 个给定的视点对光线与三维场景的交互进行数学建模而生成的。该处理(被称 为呈现)从给定的视点生成场景的二维图像，并类似于对真实世界景色拍摄一 张相片。可通过象场景随着时间逐渐改变那样呈现场景图像的序列来生成动画 序列。已经做出了很多努力来制作有真实视感的呈现图像和动画。人物的计算机生成动画是通过将人物的三维模型处理为在帧序列上的一 系列身体位置、或姿态来完成的。有真实视感的人物模型通常是极度复杂的， 具有几百万个表面元素以及成百上千个属性。由于将如此复杂的模型动画化的 复杂性，动画工具通常依靠骨架结构(armature)和动画变量来定义人物动画。骨架结构是表现人物姿态、或身体位置的"条状图"(stick figure)。 通过移动骨架结构片段(segment)，也即"条状图"中的"条"，骨架结构 可以被处理为所期望的姿态。由于骨架结构是由动画制作者摆设的，动画工具 修改人物模型以使人物的身体姿态粗略地表现出骨架结构的身体姿态。动画变量是另一种定义复杂人物模型的人物动画的方式。动画变量是修改 人物模型外观的函数的参数。动画变量和它们相关联的函数被用于将对人物模型的复杂修改抽象为相对简单的控件。动画变量和它们相关联的函数可以处理 骨架结构片段，从而间接改变人物模型的外观，或跳过骨架结构直接处理人物模型。例如，单个动画变量可定义人物嘴部打开的程度。在这个示例中，动画变 量的值可处理多个不同部分的骨架结构和/或直接修改部分人物模型以创建嘴 部打开至所期望程度的修改后的人物模型。与动画变量相关联的函数(被称为模型组件)可被用于创建各种真实和艺 术效果。例如，模型组件可被用于创建人物模型表面下的骨骼层、肌肉层、以 及脂肪层，这样人物模型的表面或皮肤能真实地按摆出姿态变形。模型组件也 可被用于模拟非刚性特征(诸如毛发和衣物)的运动。除了复制指定物理现象 外，模型组件可被用于根据算法或过程(诸如雕刻整形、球变换、以及物理学 仿真)来处理人物模型。模型组件可以是极度复杂的并且因此其执行是耗时的。为了创建有艺术效 果的人物动画，动画制作者通过创建场景的粗略视图并随后重复微调人物动画 以创建最终场景的预期表演和表现。执行模型组件所需的时间(例如动画制作 者摆设和重复摆设人物模型姿态)阻碍了动画制作者的效率。在最坏的情况下， 动画制作者被迫使用简化的"替身"人物模型来创建最初的动画，并随后等待查看使用最终人物模型的结果动画。在这种情况下，动画制作者本质上是盲目 地在工作并只能猜想最终结果。反之，用合理的时间(即使可能的话)处理模 型组件所需的额外计算机资源实质上增大了创建动画的开销。因此需要一种最优化模型组件性能的系统和方法这样可以用合理的时间 执行它们而不花费过量的计算机资源。还需要能够最优化任何类型的模型组 件，而不考虑它的功能或复杂度。
技术实现思路
模型组件可被用于摆放人物模型姿态以创建各种真实的和艺术的效果。本 专利技术一则实施例分析模型组件的行为以确定模型组件的统计表示，该统计表示 非常近似于模型组件的输出。因为该模型组件的统计表示比原始模型组件执行起来更快速，则可用等价的模型组件的统计表示在动画时间中替换用于对人物 模型进行姿态设置的模型组件以提高动画性能。通过对使用一组典型的训练姿 态处理过的人物模型进行分析可以获得模型组件的统计表示。模型组件的统计 表示是由姿态帧位置的加权组合加上由动画变量的非线性组合所控制的姿态 误差集而组成的。在本专利技术的一则实施例中，使用模型组件将至少一部分人物模型处理为姿 态的方法包括从模型组件创建统计表示(称为膨化组件(baked component))。 该方法识别与膨化组件相关的一部分人物模型并根据姿态确定人物模型中点 集的几何设定姿态的位置集。该方法也根据膨化组件和姿态预测与该人物模型 的点集相关联的姿态误差集。姿态误差集中的每一个指定了点离开几何设定姿 态的位置的位移。随后通过将姿态误差集应用在点集的几何设定姿态的位置集 上来形成己处理的人物模型。在另一则实施例中，通过至少一个影响一部分人物模型的参考帧来识别与 姿态相关联的一部分人物模型。此外， 一则实施例通过动画变量集至少部分地 定义了姿态。在还有一则实施例中，动画变量(诸如关节旋转角)被表示为去 混淆形式。此外，姿态误差集可指定随着时间的经过点离开几何设定姿态的位 置的单个位移或一系列位移。在另一则实雄例中，通过识别与模型组件相关联的至少一部分人物模型从 模型组件创建膨化组件。该实施例随后通过训练姿态集中的每一个来处理人物 模型。训练姿态集由输入集定义并表示人物模型运动的范围。从训练姿态集， 该实施例确定用于人物模型至少一个点的训练姿态误差集并随后分析该训练 姿态误差集以确定输入集与训练姿态误差集之间的关系。在还有一则实施例 中，分析姿态误差集包括对输入集执行训练姿态误差集的回归分析。在另一则创建膨化组件的实施例中，输入集包括动画变量集。动画变量集 的一部分是表示为去混淆形式关节旋转角。此外，训练姿态误差集中的每一个 是人物模型点的位置中从几何设定姿态的位置到至少一个由人物模型所定义 的位置之间的至少一个差值。姿态误差集中的每一个可指定人物模型中的点从 几何设定姿态的位置到由模型组件随着时间所指定的位置集之间的单个位移或随着时间一系列位置差值。 附图说明将结合附图描述本专利技术，其中图1示出适合实现本专利技术一则实施例的计算机系统的框图2示出确定关节连接人物模型上的点的姿态位置的模型组件的现有使用；图3示出根据本专利技术的一则实施例确定关节连接人物模型上的点的姿态 设定位置的膨化组件的使用；图4示出用于根据本专利技术一则实施例创建姿态设定人物模型的方法和两 个阶段；图5示出用于根据本专利技术一则实施例使用与关节连接人物模型相关联的 模型组件创建膨化组件的方法；图6A-6C示出用于根据本专利技术一则实施例使用与示例性关节连接人物模 型相关联的模型组件创建膨化组件的方法的示例性应用；图7示出用于根据本专利技术一则实施例从膨化组件确定关节连接人物模型 上的点的姿态位置的方法；以及图8A-8C示出用于根据本专利技术一则实施例从膨化组件确定关节连接人物 模型上的点的姿态位置的方法的示例性应用。具体实施例方式图1示出适合实现本专利技术一则实施例的计算机系统的框图。图1示出 能够实现本专利技术一则实施例的示例性计算机系统100。计算机系统100通常 包括监视器110、计算机120、键盘130、用户输入设备140、以及网络接 口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种创建对模型组件的形态进行近似的膨化组件的方法，所述膨化组件用于对所述人物模型进行姿态设置，该方法包括：　识别与所述模型组件相关联的至少一部分所述人物模型；　通过训练姿态集的每一个处理所述人物模型，其中，所述训练姿态集表示所述人物模型的位移范围并由输入集所定义；　从用于所述人物模型至少一点的所述训练姿态集确定训练姿态误差集，其中所述训练姿态误差集中的每一个是人物模型点的位置中从几何设定姿态的位置到所述模型组件所指定的至少一个位置差；以及　分析所述训练姿态误差集以确定所述输入集和所述训练姿态误差集之间的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J安德森，
申请(专利权)人：皮克萨公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]