[发明专利]一种应用于类人体骨架的反向动力学解算方法及装置

说明书

本发明提供一种应用于类人体骨架的反向动力学解算方法，包括以下步骤：将人体骨架拆分为手臂部件、腿部部件、脊柱部件与颈部部件；对存在输入的手臂部件与腿部部件进行更新，并进行反向动力学计算并判断其是否超限，如果超限，检查脊柱部件的起始端是否有输入，若无，按照手臂部件以及腿部部件的超限偏移量对脊柱部件的起始端进行更新，若有输入，根据脊柱部件的输入对脊柱部件进行更新，对更新后的脊柱部件进行反向动力学计算并判断其是否超限，如果超限，根据超限偏移量同时对腿部部件以及手臂部件的起始输入进行更新，同时再次更新手臂部件以及腿部部件的反向动力学；通过朝向约束或样条反向动力学对颈部部件效果进行计算，从而得到各个部件最接近当前的动画效果。

技术领域

本发明涉及动画捕捉与动画编辑技术领域，具体涉及一种应用于类人体骨架的反向动力学解算方法及装置。

背景技术

在动画捕捉与动画编辑领域全身反向动力学计算是非常重要的，其可以提高整个流程的制作效率，使用全身反向动力学工具后，可以使用少量的输入，处理一个较为复杂的动画效果，并且该过程完全可控，保证了效果的同时提升了效率；

反向动力学的计算目的是当存在一个人物动画时，可以在动画进行过程中，通过少数的控制器输入，按照当前的人物动作以及控制器输入直接计算出新的人物动作，通常反向动力学计算都是处理链状结构，因为树状结构的反向动力学计算不易控制，但是链状结构并不能满足人物动画的计算，因为人物骨骼在CG制作过程中基本都是树状结构，所以为了实现全身反向动力学效果时使用链状反向动力学，就必须对人物骨骼进行拆分；

传统的全身反向动力学拆分都是固定模板，一类角色使用一个固定模板，无法修改，然后设置人物骨骼到固定的模板中后，再进行计算，比如human反向动力学系统，但是这样不利于角色扩展，因为如果现在需要控制一个四足动物，人类的模板实际并不能满足需求,那么传统方式就需要重新开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于类人体骨架的反向动力学解算方法及装置，使用灵活，可扩展不同组件满足不同的需求。

本发明提供了如下的技术方案：

一种应用于类人体骨架的反向动力学解算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将人体骨架拆分为手臂部件、腿部部件、脊柱部件与颈部部件；

S2、确定所述手臂部件与所述腿部部件是否存在输入，如果存在输入则对其进行更新，对更新后的手臂部件以及腿部部件进行反向动力学计算并判断其是否超限，如果超限，检查所述脊柱部件的起始端是否有输入，若没有输入，按照所述手臂部件以及所述腿部部件的超限偏移量对所述脊柱部件的起始端进行更新，如果有输入，则进行下一步骤；

S3、根据脊柱部件的输入对所述脊柱部件进行更新，对更新后的所述脊柱部件进行反向动力学计算并判断其是否超限，如果超限，根据超限偏移量同时对所述腿部部件的起始输入以及所述手臂部件的起始输入进行更新，同时再次更新所述手臂部件以及所述腿部部件的反向动力学；

S4、通过朝向约束或样条反向动力学对所述颈部部件效果进行计算，从而得到各个所述部件最接近当前的动画效果；

优选的，步骤S3在对所述脊柱部件进行更新时，需要将赋予所述手臂部件的超限偏移量全部直接叠加给所述腿部部件，在进行相应的动力学计算；

一种应用于类人体骨架的反向动力学解算装置，包括：

组件模块，用于将人体骨架的不同部件进行拆分，所述人体骨架可拆分为手臂部件、腿部部件、脊柱部件以及颈部部件；

解算器，根据所述组件模块拆分的不同部件，对各个所述部件按照事先设定的算法进行计算，并根据计算结果对各个所述部件进行更新，得到最接近当前的动画效果；