基于向量去滑步的运动编辑系统设计及实现

张靖超++常敬++郭林方

摘要：根据用户指定的路径，首先根据Gleicher[1]的方法得到带有滑步的运动序列，滑步现象破坏了运动的真实性。根据BVH计算约束脚的位置和方向，利用向量平移旋转约束脚去除滑步。最后利用IUP+OPENGL+LUA搭建运动编辑系统实现了实时生成任意角度的拐弯运动序列，验证了本系统的可行性。

关键词：计算机动画； 人体运动编辑； 向量； 去滑步； BVH

中图分类号： TP393

文献标志码： A

文章编号： 2095-2163（2016）06-0036-04

0引言

随着虚拟现实、电影、动漫、游戏产业的高速发展，虚拟人动画已成为计算机领域的研究热点。近年来，基于运动捕捉的动画由于其高效性、逼真性已成为研究的主流，但由于运动捕捉设备的昂贵性等因素却限制了此技术的大规模普及推广。为此如何提高捕捉数据的重用性即已成为本次研究的课题内容。本文则就用户指定路径运动编辑和利用向量去除滑步的方法展开研究，并实现了系统构建，从而获取展示了实时生成任意角度的拐弯运动序列。

1相关技术

1.1BVH数据

BVH是常用的三维捕捉数据格式，其存储数据包含2个部分：[JP]

第一部分，定义了关节树和每个关节点的名称、通道数目、关节与关节之间的相对位置， 通过各个关节的相对位置可以求出人体各部分的骨骼长度。每一个关节， 都有3个旋转因子（ 相对于X、Y、Z轴的旋转角度）来描述运动信息。对于不同的人体模型可以通过各部分骨骼的长度，关节旋转的角度等来做出判断区分。Hips 关节点作为整个人体的根关节点还含有三维空间位置参数， 由此即分析给出了对人体运动情况的完整描述。

第二部分，记录了运动的数据， 定义了动作数据持续的长度以及每帧之间的时間间隔。按照第一部分构造的关节顺序提供每帧数据， 记录了每一帧中各个关节节点的位置信息和旋转信息。

综上分析所述，可得BVH树形层次结构如图1所示。

5结束语

本文重点介绍了利用向量平移旋转去除滑步的过程，并搭建系统实现了直线运动编辑为任意角度的拐弯运动。基于向量的去除滑步会导致生成的运动序列根节点的位置发生变化，如果运动过于激烈则会导致根节点的路径发生 “断裂”，从而影响运动的真实性。基于IK的去滑步能够有效解决这一问题，但是由于该方法运算复杂，计算量大，仍然不能达到实时的要求。如何利用两者的优点实时生成逼真的运动序列即已成为后续研究的发展方向。

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