论面向数据融合计算的动画角色处理平台

摘 要：伴随信息网络技术的日新月异，动画角色已被广泛应用于媒体艺术创作当中。文章主要针对动画角色网格和运动数据融合计算构建的动画角色处理平台，此平台支持多格式的模型数据，且集合有效的可扩展算法库模块，创建的经典算法调用和编辑接口完全共享，有利于用户对算法进行更深的研究应用及开发。

关键词：数据融合计算；处理平台；三维动画；动画角色

0 引言

动画行业的发展已成为当今信息科技进步的重要体现。在动画制作过程中，动画角色处理一般应用三维建模软件。当前，各种三维建模软件被广泛运用到行业中，然而此类建模软件更多适用于机械设计和建筑设计领域，对动画角色建模和算法设计不全面。目前，在动画角色处理方面，应积极开发底层平台。本文设计了面向数据融合计算的动画角色处理平台，平台用户拥有较大权限，实现了资源共享，便于用户使用研究。

1 平台的设计结构

数据融合计算的动画角色不止编辑动画角色的数据信息，还要其他图形算法辅助完成。时下存在的动画角色模型编辑的建模软件大多密封了底层实现过程，用户难以直接在其上设计动画角色的处理算法。而动画角色处理平台的设计架构图，基于动画角色数据表现形式，设计了对三维角色动画模型的支持，并开发了储存动画角色信息的格式文件，应用一般建模软件的导出功能，降低了对模型文件格式的依赖，避免了大多数模型软件繁杂的信息，提升了平台的利用率。

目前，在动画角色的处理课题研究中，大部分建模软件采用稳定算法，用户想二次开发自己的算法，实属不易。针对动画角色的融合计算特性，集合可扩展的算法库功能，给予大量经典算法支持，可使用户自行添加，提升算法的开发进度。如图1所示。

2 动画角色的数据表示

此平台主要应用于动画角色的处理，以骨架的角色动画为基础，使网格表面的点连接到骨架结构中，由骨架的运动来带动网格变形。动画角色由以下三个要素组成：第一，三维模型表现角色外形及外表细节。第二，骨骼模型和动作序列表现角色运动结构。第三，表现网格模型及骨骼模型之间的映射关系。

2.1 网格数据表示

三维模型由线框模型、表面网格模型和实体模型组成。网格模型只储存物体主要可视信息，信息存储量较小，绘制和处理速度比实体模型快，但可视信息比线框模型多。动画角色模型应用网格数据形式表达，运营和网格表面顶点集合的绘制结合贴图渲染，获得的画面真实感较强。

2.2 运动数据表示

动画角色模型骨架的数据采用运动数据表达，该运动数据一般由旋转矩阵、欧拉角和四元数表达。动画角色处理平台对这三种结构都给予数据支持，用户可自行挑选想要的运动数据表现形式。这三种表现形式都有各自的优缺点，且彼此可相互转化。矩阵表示底层运动数据，并提供运动数据转化接口，方便用户找到需要的数据。

2.3 蒙皮数据表示

蒙皮数据链接骨架动态信息和静态网格通道。骨架运动随着时间轴的移动经过蒙皮使得每个顶点产生对应的位置变化信息，导致网格变形，进而形成动画。蒙皮数据的重心是权重表，它存储着每根骨架对网格各顶点的约束比重。权重表由权重项构成，它涵盖影响当前顶点的各骨骼信息以及对应的约束权重，如表1所示。

2.4 外部存储形式

网格数据、运动数据、蒙皮约束数据相结合构成动画角色模型，与3DSMAX建模软件有异曲同工之妙，可实现对单一数据的基本处理。但综合来看，其基础数据的隐蔽性会阻碍相应算法的设计。对于强化平台支持动画角色的设计，不止对普通的3D文件提供支持，还设计专用存储动画角色的VCC文件格式，连同3Ds MAX的导出插件也被开发，支持动画角色的数据共享。

3 可扩充算法库

在研究动画角色的过程中，有很多经典的研究分析和算法解决。当下，对动画角色单一基础问题的研究分析很少，且没有什么创造性。例如，一些建模软件融合经典的图形学算法，但底层的数据和算法被封闭，用户不能获得更多的资源，使得计算过程不得不终止，这势必影响最终的研究设计成果。另外，在动画角色的处理过程中，用户还存在对比其他算法、复制其他算法的现象。针对以上情况，此平台推出可扩充算法库，集合大量的算法，如测地线计算、运动系列归一化处理、网络特征计算的曲率计算，满足用户设计研究的需求。

4 动画角色处理平台界面

动画角色处理平台应用MFC作为UI的设计工具，通过Open-GL来渲染场景，多种风格的动画角色模型都可在此平台操作，并支持动画的模型效果。平台的构建为动画角色的处理提供可靠依据，为动画角色的网络和运动融合计算奠定基础，并完成网格分割及运动归一化算法的效果图，从而证实在动画角色处理平台上实现数据融合计算应用设计的可行性。

5 结束语

关于动画角色处理的设计和研究在各个领域如火如荼地进行。为迎合、鼓励更多的设计者积极参与研究动画角色的处理，且针对动画角色模型的数据融合计算应用需求，设计并实现了算法设计的平台。整个平台透明化支持多格式的底层数据表达，设计了可扩展和调用的经典算法库，为用户进行动画角色的处理创造了更多有利条件，有效地促进了动画角色处理和算法设计的进程。

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