基于Hermite样条曲线的关键帧插值角色动画

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1、万方数据2010年第8期计算机与现代化JISUANJIYUXIANDA】HUA总第180期文章编号：1006-2475(2010)08-0130-05基于Hermite样条曲线的关键帧插值角色动画袁铨1，张建中2，张剑平2(1．电子科技大学软件学院，四川成都611731；2．电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都611731)摘要：针对角色关键帧动画中的运动平滑性问题，以基于运动捕获数据的角色动画为基础，提出以Hermite样条曲线为基本算法结合四元数球面线性插值算法的方法，对虚拟人体骨骼运动的动画关键帧进行插值，实现虚拟人体角色的动作平滑过渡。经实验证明，

2、本方法实现简单高效，获得的关键帧动画平滑流畅．可广泛用于人体类角色动画的研究。关键词：Hermite样条曲线；四元数球面插值；运动捕获数据；关键帧中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1006-2475．2010．08．037KeyFrameInterpolatedCharacterAnimationBasedonHermiteSplineYUANQuanl，ZHANGJian—zhon92，ZHANGJian—pin92(1．SchoolofSoftware，UniversityofElectronicSciencean

3、dTechnologyofChina，Chengdu611731，China；2．SchoolofComputerScienceandEngineering，UniversitydElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China)Abstract：Aimingatthesmoothn∞$probleminl【eyframecharacteranimation，thispaperprop(目瞎眦interpolationmethodwhichisbased011Herafitesplinecurve

4、integratingwithqLl砒erniOllsphericallinearinterpolation，andimplementssmoothnesstransitionofchar-aetermotionviainterpolationinthekeyframesofskeletonmotionbasedonmotioncapturedata．Manyexperimentsdemonstratethatthismethodearbewidelyusedinhumanoidanimationduetothismethodiseasyandtheresult

5、ofthemotionissmooth．Keywords：Hermitesphnecurve；quatemionsphericalhnearinterpolation；motioncapturedata；keyframesO引言当前，基于运动捕获数据的角色动画以其可以生成逼真而自然的角色动作，被广泛用于游戏和电影特技的制作中。但是不可避免地，基于运动捕获的角色动作在某一特定的时刻或者时间范围内，有不尽人意或者不符需求的效果。因此，能够删掉这些动作数据，由用户创建自己需要动作的技术就显得颇为重要了。在此基础上，本文提出在基于运动捕获数据的角色动画中，结合Hermi

6、te样条曲线的关键帧插值技术对指定的时问段进行插值，合成特定的、平滑的角色动作方法。基于样条曲线的插值方法，最常见的是B样条曲线。SandraSudarsky等利用非均匀的B样条曲线提供了一种对运动序列紧凑和有效的描述，从而为运动序列、运动插值等提供平滑的过渡⋯；SeungyongLee采用了多级B样条在离散的数据中插值旧1；Kochanek提出了在关键帧系统中采用三次样条插值技术，给用户提供了控制参数以控制样条的张量、连续性及偏移量，这种方法同时也可以避免在关键帧改变时带来的不连续性旧1；业界著名的动画制作软件MAYA的关键帧系统H1中也采用了曲线编辑器中的动

7、画曲线控制物体的轨迹。采用B样条曲线缺少对插值曲线趋势的控制，因其提供了额外的连续性，因此四元数被引入角色动画，主要用来表达方位角，在两个方位角之间实现平滑插值"J。仅仅采用关键帧的方法制作角色动画，比较麻烦和费时。通过运动捕获数据驱动角色模型运动，是运动编辑的一个重要领域，也是当今研究的一个热点。因为运动捕获数据是通过运动捕获仪采集的表演者的动作，而表演者的骨骼特征只能适合特定的动画模型，如果要用运动捕获数据驱动一个与表演者的骨骼结构及肢体长度完全不一致的角色模型，则这涉及到运动重定向的问题。目前对运动重定向的研究主要有收稿日期：2010-04-07基金项目：

8、国家863计划基金资助项