基于向量去滑步的運動編輯系統設計及實現

張靖超++常敬++郭林方

摘要：根據用戶指定的路徑，首先根據Gleicher[1]的方法得到帶有滑步的運動序列，滑步現象破壞了運動的真實性。根據BVH計算約束腳的位置和方向，利用向量平移旋轉約束腳去除滑步。最后利用IUP+OPENGL+LUA搭建運動編輯系統實現了實時生成任意角度的拐彎運動序列，驗證了本系統的可行性。

關鍵詞：計算機動畫； 人體運動編輯； 向量； 去滑步； BVH

中圖分類號： TP393

文獻標志碼： A

文章編號： 2095-2163（2016）06-0036-04

0引言

隨著虛擬現實、電影、動漫、游戲產業的高速發展，虛擬人動畫已成為計算機領域的研究熱點。近年來，基于運動捕捉的動畫由于其高效性、逼真性已成為研究的主流，但由于運動捕捉設備的昂貴性等因素卻限制了此技術的大規模普及推廣。為此如何提高捕捉數據的重用性即已成為本次研究的課題內容。本文則就用戶指定路徑運動編輯和利用向量去除滑步的方法展開研究，并實現了系統構建，從而獲取展示了實時生成任意角度的拐彎運動序列。

1相關技術

1.1BVH數據

BVH是常用的三維捕捉數據格式，其存儲數據包含2個部分：[JP]

第一部分，定義了關節樹和每個關節點的名稱、通道數目、關節與關節之間的相對位置， 通過各個關節的相對位置可以求出人體各部分的骨骼長度。每一個關節， 都有3個旋轉因子（ 相對于X、Y、Z軸的旋轉角度）來描述運動信息。對于不同的人體模型可以通過各部分骨骼的長度，關節旋轉的角度等來做出判斷區分。Hips 關節點作為整個人體的根關節點還含有三維空間位置參數， 由此即分析給出了對人體運動情況的完整描述。

第二部分，記錄了運動的數據， 定義了動作數據持續的長度以及每幀之間的時間間隔。按照第一部分構造的關節順序提供每幀數據， 記錄了每一幀中各個關節節點的位置信息和旋轉信息。

綜上分析所述，可得BVH樹形層次結構如圖1所示。

5結束語

本文重點介紹了利用向量平移旋轉去除滑步的過程，并搭建系統實現了直線運動編輯為任意角度的拐彎運動。基于向量的去除滑步會導致生成的運動序列根節點的位置發生變化，如果運動過于激烈則會導致根節點的路徑發生 “斷裂”，從而影響運動的真實性。基于IK的去滑步能夠有效解決這一問題，但是由于該方法運算復雜，計算量大，仍然不能達到實時的要求。如何利用兩者的優點實時生成逼真的運動序列即已成為后續研究的發展方向。

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