運動捕捉角色的逆運動學的製作方法

2023-07-12 00:43:26

專利名稱：運動捕捉角色的逆運動學的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機動畫。更具體地，本發明涉及基於運動捕捉數據的計算機動畫。
背景技術：
在計算機動畫中，被稱為「動畫設計人」的用戶一般在計算機系統上指定對象模型 的姿態。根據相對於時間的特定姿態，對象可表現為一系列渲染圖像的動畫。本發明的發 明人已意識到經由對象模型指定對象的姿態是非常耗時的過程。例如，動畫角色的臉可具 有大約100個單獨可調的參數，這些參數確定了 20000個表面點的位置。因此，例如角色臉 部的動畫是緩慢和艱苦的過程。為了便於在計算機動畫環境中確定對象模型的姿態，本發明的受讓人 ImageMovers Digital已開拓性地使用真人演員的物理運動捕捉技術。例如，ImageMovers 已使用運動捕捉技術和傳統計算機動畫技術兩者的結合來生成故事片長度的電影，包括 "The Polar Express」 (2004)、「Monster House」 (2006)、「Beowulf」(2007)，其中幾部已獲 得奧斯卡獎提名。本發明的發明人已認識到儘管運動捕捉數據可能在動畫過程中為動畫設計人提 供幫助，然而動畫設計人仍然需要用手精製該動畫。其一個原因是運動捕捉數據——尤其 是演員臉部的運動捕捉數據——一般僅提供低解析度、線框類數據，它們提供非常粗糙的 動畫數據。另一個原因是當運動捕捉數據單用於驅動計算機動畫時，所得到的計算機動畫 通常看上去僵硬並且從美術上不盡如人意。又一個原因是使用運動捕捉數據的動畫一般局 限於所捕捉的姿態。本發明的發明人認識到動畫設計人修改運動捕捉數據的一個問題包括動畫設計 人非常容易引發「走型」。換句話說，動畫設計人容易偏離要求的特徵姿態。僅作為示例，假 設已知演員具有例如眼神閃爍或假笑的某一特徵習性並且該習性被運動捕捉。在動畫過程 中，動畫設計人可從運動捕捉習性開始，但隨即在精製動畫時無意地損毀這些姿態。於是所 得到的姿態模型則被認為是「走型的」，因為對象並不表現出演員作出的動作。因此，需要便於使用計算機動畫的運動捕捉數據但沒有前述缺陷的方法和裝置。

發明內容
本發明涉及計算機動畫。更具體地，本發明涉及基於運動捕捉數據的計算機動畫。在本發明的各實施例中，在放鬆或默認姿態和數個特徵姿態下捕捉對象——例如 演員的臉——的運動捕捉數據。基於運動捕捉裝置相對於對象的已知幾何形狀，確定默認 的三維對象表面和給出的三維對象表面。另外，表面位移是針對每個給出的三維對象表面 相對於默認的三維對象表面的位置而確定的。該三維對象表面和表面位移則被存儲入數據 庫。結果，將默認的三維對象表面的二維圖像顯示給用戶。用戶選擇圖像上的第一點 並隨後選擇第二點，要麼通過在兩個點上進行點擊要麼通過將第一點拖曳至第二點。作為
5對選擇的響應，確定目標三維位移。將該目標三維位移與存儲在資料庫中的表面位移比較 以確定可組合或混合以匹配該目標三維位移的一個或多個給出的三維對象表面。在許多實 施例中，給出的三維對象表面的組合是基於加權的表面位移，其中所需的能量被減小或最 小化。隨後確定所給出的三維對象表面的經加權組合的二維圖像並將其顯示給用戶。根據本發明一個方面，披露一種計算機系統的方法。一種技術包括通過計算機系 統的用戶輸入裝置從用戶那裡接收對象模型的第一表面上的位置的表面位移，其中對象模 型的第一表面是響應對象的第一運動捕捉姿態確定的。過程包括響應計算機系統的表面位 移確定第一表面位移組和第二表面位移組的加權組合，其中第一表面位移組是響應對象模 型的第一表面和對象模型的第二表面之間的位移確定的，而對象模型的第二表面是響應對 象的第二運動捕捉姿態確定的，第二表面位移組是響應對象模型的第一表面和對象模型的 第三表面之間的位移確定的，而對象模型的第三表面是響應對象的第三運動捕捉姿態確定 的。一種方法可包括在計算機系統中響應對象模型的第一表面以及第一表面位移組和第二 表面位移組的加權組合確定對象模型的第四表面，並在計算機系統的顯示器上將對象模型 的第四表面顯示給用戶。根據本發明的另一方面披露了一種計算機系統。一種計算機系統包括處理器和存 儲有使處理器執行一種計算機動畫方法的可執行程序代碼的存儲裝置。該方法包括通過計 算機系統的用戶輸入裝置從用戶那裡接收對象模型的第一表面上某個位置的表面位移，其 中對象模型的第一表面是響應對象的第一運動捕捉姿態確定的。處理器響應計算機系統的 表面位移確定第一表面位移組和第二表面位移組的加權組合。第一表面位移組可響應對象 模型的第一表面和對象模型的第二表面之間的位移來確定，其中對象模型的第二表面是響 應對象的第二運動捕捉姿態來確定的。第二表面位移組可響應對象模型的第一表面和對象 模型的第三表面之間的位移來確定，而對象模型的第三表面可響應對象的第三運動捕捉姿 態來確定。接著，一種方法包括在計算機系統中響應對象模型的第一表面以及第一表面位 移組和第二表面位移組的加權組合來確定對象模型的第四表面。最後，該方法包括在計算 機系統的顯示器上將對象模型的第四表面顯示給用戶。根據本發明的又一方面，披露了一種具有可執行程序代碼的有形介質。該可執行 程序代碼包括使處理器執行實現計算機動畫的方法的指令。該方法包括從用戶那裡接收 對象模型的第一表面上的位置的表面位移，其中對象模型的第一表面是響應對象的第一運 動捕捉姿態來確定的。接著，可響應表面位移確定第一表面位移組和第二表面位移組的加 權組合，其中第一表面位移組是響應對象模型的第一表面和對象模型的第二表面之間的位 移確定的。對象模型的第二表面可響應對象的第二運動捕捉姿態來確定，而第二表面位移 組可響應對象模型的第一表面和對象模型的第三表面之間的位移來確定。對象模型的第三 表面可響應對象的第三運動捕捉姿態來確定。最後，響應對象模型的第一表面以及第一表 面位移組和第二表面位移組的加權組合確定對象模型的第四表面。


為了更充分地理解本發明，現在參照附圖。要理解這些附圖不應當認為對本發明 的範圍構成限制，使用附圖進一步詳細地描述當前記載的本發明實施例和當前了解的本發 明最佳模式，在附圖中
圖1示出本發明實施例的各個方面的方框圖；圖2示出根據本發明各實施例的例子；圖3A-D示出本發明各實施例的例子；圖4A-D示出根據本發明各實施例的流程圖的方框圖；圖5是根據本發明各實施例的典型計算機系統的方框圖。
具體實施例方式圖1示出本發明實施例的各個方面的方框圖。更具體地，圖1示出臉部運動捕捉 系統的各個實施例。在圖1所示的實施例中，運動捕捉系統100用來捕捉對象110的不同行為和/或 姿態。在本發明各實施例中，對象110可以是人類演員、動物或其它能夠經常隨時間作出不 同姿態的對象。在圖1的例子中，對象110是人類演員，運動捕捉系統100用來捕捉人類演 員臉部120的姿態。僅作為示例，這些姿態可包括微笑、皺眉、顯現出憤怒表情、眨眼、浮現 出假笑等，如下文將要描述的那樣。在各實施例中，運動捕捉系統100包括一個或多個攝象機吊杆130、140。另外，每 個攝象機吊杆可包括一個或多個圖像捕捉裝置150、160。在本發明各實施例中，圖像捕捉裝 置150、160可包括一個或多個高解析度攝像機(例如高清解析度)等。用圖像捕捉裝置150、160捕捉的圖像被存儲在一般與對象110附連的存儲單元 190中。在各實施例中，來自圖像捕捉裝置150、160的視頻數據可存儲在存儲單元190中， 該存儲單元190可包括含海量存儲裝置(例如硬碟、SSD等)的處理單元。運動捕捉系統 100的其它細節和實施例記載於2008年9月29日提交的未決美國專利申請No. 12/240907 中，該文獻以各種意圖援引包含於此。在該例中，當演員等作出直接臉部姿態時，圖像捕捉裝置150、160從不同的有利 位置捕捉不同姿態下的演員圖像。通過跟蹤演員臉部上標記在二維空間的位置，可在三維 空間確定對象110的表面。圖2示出根據本發明各實施例的例子。圖2示出例如演員臉部或其它三維對象的對象的臉部姿態200的幾個例子。在本 例中，演員的臉是演員被告知表現出任何數量的臉部表情，例如放鬆或默認表情210、憤怒 表情220、驚訝表情230、悲傷表情240等。在各實施例中，臉部表情的數目可以可以有幾十 種臉部表情，例如10、20、50、80或更多。如所述未決美國專利申請中記載的那樣，可將任何 數量的光學標記用於演員的臉部以跟蹤演員臉部不同部分的位置。在本例中可以看出，當 處於憤怒表情時220，眉毛向下呈犁溝形250且嘴角向下扯動260 ；當處於驚訝表情時230， 眉毛上揚290，而嘴角向內扯動280 ；當處於悲傷表情240時，眉毛上揚290，而嘴角向下扯 動300。在本發明各實施例中，臉上被光學跟蹤的個位置數目可以有幾十至幾百個，例如 50,200 等。在本發明各實施例中，基於對象(例如演員的臉)各部分被跟蹤的移動，對每種 姿態確定其三維姿態的表面。各種類型的表面表徵用來給出三維姿態的表面，例如包含頂 點、邊和/或多邊形面等的連接網格。在這些實施例中，由於對象上的光學標記數量很少， 因此例如建模者的用戶可能必須增加網格的解析度和/或手動細調頂點位置或多邊形。在其它實施例中，建模者可例如使用不均勻有理B樣條(或NURBS)、多邊形、細分表面(或 SubDivs)等定義表面的數學表述。在其它實施例中，若干不同的模型表徵可描述表面或表 面上的不同部分。在各實施例中，在對於每種姿態的表面表徵和預設姿態的表面表徵之間確定表面 位移。在圖2的例子中，表面位移組320包括放鬆或默認姿態表面和憤怒表情220的表面 之間的位移組330 ；默認姿態表面和驚訝表情230的表面之間的位移組340 ；以及在默認姿 態表面和悲傷表情240表面之間的位移組350。可對其它表情採用其它位移組。在本發明各實施例中，隨後將表面位移320存儲在數據存儲器(例如資料庫)360 中。在各實施例中，任何數量的表徵可用來表達表面位移320，例如一個或多個數值表、向量 圖、圖形表徵等。圖3A-3B示出本發明各實施例的例子。更具體地，圖3A_B示出默認或放鬆姿態表 面370和表面位移320的使用。在圖3A的例子中，例如動畫設計人的用戶從動畫環境中的顯示器上的資料庫360 檢索到對象的起始姿態400，例如中性臉部姿態370。在各實施例中，起始姿態400中的對 象表面可由具有與相鄰頂點連接的任何數量頂點的網格、棋盤格等表徵。表面也可通過具 有對照「結點」類似物的曲線表徵。在各實施例中，動畫環境可以是任何傳統或專用動畫環 境，例如Maya(Autodesk)、Menv(Pixar)等。在本發明的其它實施例中，也可在該過程中使 用除「中性姿態」外的其它姿態。例如，起始姿態可以是來自之前動畫序列的終止姿態；起 始姿態可以是預設姿態(例如憤怒、快樂、悲傷等)或任一其它姿態。接著，使用傳統計算機用戶接口裝置，用戶(例如動畫設計人)可使起始姿態變 形。例如，如圖所示，在變形的姿態410中，用戶已選擇起始姿態400的前額上的選定點420， 並將臉「向下扯動」至圖3B中的位置430。在各實施例中，這可通過選擇網格、棋盤格的頂 點或表面或此類表面並拖曳該點或幾何特徵來實現。在一些實施例中，可在二維空間或三 維空間內微調或修正點420，這取決於特定要求。例如，點420可沿對象的表面「向上」、「向 下」、「向左」或「向右」移動或微調；點420可「移入」或「移出」對象的表面；或點420可如 上所述沿任意方向組合來微調。在本發明各實施例中，響應點的移動，系統參照存儲在資料庫360中的表面位移 組320以進行匹配和組合，如圖3B所示。更具體地，系統嘗試確定一個或多個建模的表面 位移320，它大致與默認表面上點420朝向點430的表面位移匹配。在本例中，系統確定與憤怒表情220關聯的表面位移組330具有表面位移或移動， 例如臉部前額的中央呈犁溝形。在各實施例中，這可以是數值匹配、圖形匹配等。接著，將 表面位移組330施加於默認表面370上的剩餘對照點，而對象轉為姿態440，如圖3C所示。 在其它實施例中，也可將提供表情的表面存儲在數據存儲器360中，並當表面位移匹配時 將其檢索出。在一些例子中，如圖3D所示，一個以上的表面基於表面位移可以是「匹配的」。例 如，動畫設計人指定的位移可與一個以上經加權的表面位移組的若干表面位移匹配。在本 例中，表面位移組340和表面位移組350可各自匹配於動畫設計人的輸入(例如使前顎上 的一個點升高)。在這種情形下，可提示例如動畫設計人的用戶選擇使用哪個表面位移組。 如上所述，基於用戶選擇，從數據存儲器360檢索或重構表面。
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圖3A-C的例子示出與單個對象姿態關聯的表面規範。然而，如下文中進一步討論 的那樣，更一般地使用與一個以上對象姿態關聯的表面位移組的加權組合。例如，基於用 戶指定的表面位移，系統可確定輸入表面位移應當由例如90%加權的悲傷姿態的表面位移 組、5%加權的憤怒姿態的表面位移組以及5%加權的冷漠姿態的表面位移組表示。圖4A-D示出根據本發明各實施例的流程圖的方框圖。起初，在步驟500將例如 演員的對象置於運動捕捉環境中。在各例中，例如人類演員、關節連接的對象、動物等對 象一般配置以數個運動捕捉點，例如反射球、反射漆、黑點等，並布置在數個運動捕捉傳感 器——例如可視光相機、紅外光相機等——的視野內。在各實施例中，捕捉到的運動可以是 演員的臉、手或身體任何部分的運動。在該運動捕捉環境中，在步驟510對象表現為默認或放鬆姿態或表情。在步驟 520，基於運動捕捉點和運動捕捉環境的預定義幾何特徵、運動捕捉傳感器的光學器件等確 定默認放鬆姿態的運動捕捉點的三維表面位置。在各實施例中，例如建模者的用戶可基於 步驟510中捕捉的數據數學地定義表面。在各實施例中，運動捕捉點的數目可能相對較低， 因此用戶可能需要補充這些數據點以進一步定義對象的默認表面。接著在步驟530，在運動捕捉環境中，對象呈現出一種或多種特徵姿態或執行一個 或多個特徵運動。同上，在步驟540中，基於運動捕捉點和運動捕捉環境的預定義幾何形 狀、運動捕捉傳感器的光學器件等對步驟530中的姿態確定運動捕捉點的三維表面位置。在各實施例中，對於該對象的各個特徵姿態，在步驟550確定對於默認表面的表 面位移組。在一些實施例中，可基於運動捕捉點的三維位置確定表面位移組。例如，可確定 嘴角相對於不同姿態中對象默認姿態的位移。在一些實施例中，該位移可以是基於模式匹 配算法由計算機半自動地確定的，和/或由視覺上繪出默認表面和特徵姿態表面之間的運 動捕捉點的各個位置的用戶來輔助確定。在各實施例中，表面位移組可包括二維或三維向 量。在各實施例中，在步驟560存儲默認位置中表面的三維表面位置以及每個特徵姿 態相比默認姿態的相對表面位移組。在各實施例中，數據可作為數據表存儲，例如向量字 段、圖形等，其中所選表面位置可關聯於某一位移量和方向。相對表面位移組的簡單解說在 圖2中表示為表面位移組330-350。如表面位移組350中可見，為了從默認表面210形成 為悲傷表情240，嘴角下垂，嘴唇向上偏移，眉毛下垂而前額抬高。在各實施例中，表面位移 組中的表面位移的數目可以是50、100、200等。除了對每種姿態存儲這種數據，在各實施例 中，每種特徵姿態的對象的三維表面也可存儲在例如資料庫的數據存儲器360中。在將數據存儲於資料庫後，在步驟570可從數據存儲器360檢索到處於默認姿態 的對象的表面位置。然後在步驟580基於該表面數據渲染圖像並將其顯示給例如動畫設計 人的用戶。在各實施例中，渲染可以是簡單線框渲染至較高質量渲染。該圖像在視覺上包 含一定數量的對照點，這些對照點對應於運動捕捉點等。例如，默認表面位置可具有關聯的 表面網格結構等，而對照點是頂點。在步驟590，當用戶觀察默認表面位置的表面時，用戶可選擇圖像上的一個或多個 點，在步驟600這些點被映射至對照點，例如頂點、三角形、方形、表面上的對照點等。在各 實施例中，用戶可通過滑鼠、指示筆等執行該操作。接著，在步驟610用戶使二維圖像上的 一個或多個點移動或位移。然後在步驟620將該位移映射到三維空間的目的位置。在各例子中，用戶可基於點在圖像上的運動而僅限於沿對象表面運動、或移入對象表面或移出對 象表面或任何其它形式的運動組合。因此，該運動被認為在二維或三維空間內。接著，在本發明各實施例中，在步驟630針對一個或多個對照點的移動確定三維 位移和方向。然後在步驟640將一個或多個對照點的三維位移和方向與數據存儲器360中 存儲的表面位移組比較以確定一個或多個表面位移匹配的組合。在本發明各實施例中，可 使用各種匹配算法來確定數據存儲器360中大致與步驟640中確定的表面位移匹配的表面 位移組組合。在一些實施例中，可使用最小二乘誤差函數。僅作為示例性實施例，如果在步 驟640確定輸入表面位移為{0. 5，0. 8，0. 8，0，0，0}，系統可從數學上確定{1,0,0,0,0.4, 0.4}的25%加權的第一表面位移組(它與第一姿態關聯)以及{0，1，1，0，0，0}的75%加 權的第二表面位移組(它與第二姿態關聯)將是最優匹配或最佳匹配。在其它實施例中， 本發明可採用許多其它類型的匹配算法來確定表面位移組的組合。例如，可採用最小能量 函數來確定表面位移組的加權組合，這種加權組合要求最小量的表面位移以匹配輸入表面 位移。在各實施例中，隨後在步驟650將加權施加於表面位移組中的各表面位移以確定 默認表面等上的剩餘對照點的表面位移，從而確定加權表面。繼續上例，25%加權的第一表 面位移組和75%加權的第二表面位移組可導致{0. 25,0. 75,0. 75,0. 1,0. 1}的表面位移。 因此，加權的表面位移應當是第一姿態的25%和第二姿態的75%。在各實施例中，經加權 的表面位移可望比所示實施例更接近該輸入表面位移。在各實施例中，隨後在步驟660渲染經加權表面的圖像並將其顯示給用戶。如上 所述，渲染步驟實質上可以是任何級別的合需質量，從線框或網眼至膠捲質量的渲染等。繼 續上述例子，如果第一姿態是驚訝姿態而第二姿態是快樂姿態，則該對象可望表現為具有 一定驚訝特徵的快樂表情。在各實施例中，如果加權表面多於一個的組合具有相似的表面位移，則可提示用 戶選擇使用對象的哪些經加權的表面。例如，如果表面位移組的兩個或更多個經加權的組 合具有相似或相同的最小二乘值、最小能量值等，則可將這些經加權的組合提供給用戶以 供選擇。在各實施例中，如果在步驟670用戶不滿意於該加權的表面，用戶可指定默認表面 的附加對照點的位移(累積的)，並返回步驟590。替代地，在步驟680用戶可通過選擇和 移動經加權表面的對照點而直接修正經加權的表面。在各實施例中，如果用戶滿意，則在步驟690可將該加權的表面位移組存儲在存 儲器中以供之後渲染。之後，在各實施例中，在步驟700可從存儲器檢索默認表面以及經加 權的表面位移組並用來渲染包含有姿態對象的圖像，該渲染步驟可用於動畫體貌的前期作 品顯示、作品渲染等；用於迅速顯示(例如計算機遊戲、娛樂)等。在步驟710，所確定的經 渲染圖像的表徵可顯示給用戶和/或存儲在便攜或可移動存儲器中，例如硬碟、光碟、膠捲 介質等。隨後在步驟720從存儲器檢索經渲染的圖像並將其顯示給用戶(例如在公共劇院、 家庭影院、計算機顯示器等上)。圖5是根據本發明各實施例的典型計算機系統800的方框圖。在各實施例中，計 算機系統800 —般包括監視器810、計算機820、鍵盤830、用戶輸入裝置840、網絡接口 850寸。在本實施例中，用戶輸入裝置840 —般表現為計算機滑鼠、跟蹤球、跟蹤板、無線遙控器等。用戶輸入裝置840 —般允許用戶選擇出現在監視器810上的對象、圖標、文本、 對照點等。在一些實施例中，監視器810和用戶輸入裝置840可例如與觸控螢幕顯示器或例 如由Wacom銷售的Cintiq的基於顯示器的指示筆集成在一起。 網絡接口 850的實施例一般包括乙太網卡、數據機(電話、衛星、有線、ISDN) (異步)數字用戶線路(DSL)單元等。網絡接口 850如圖所示通常耦合於計算機網絡。在 其它實施例中，網絡接口 850可物理地集成在計算機820的主板上，可以是例如軟DSL等的 軟體程序。 計算機820 —般包括常見的計算機組件，例如處理器860以及存儲器設備，例如隨 機存取存儲器(RAM) 870、盤驅動器880以及互連上述組件的系統總線890。在一個實施例中，計算機820是具有例如來自英特爾公司的例如Xeon 微處理器 的多個微處理器的PC兼容計算機。此外，在本實施例中，計算機820 —般包括基於UNIX的 作業系統。RAM 870和盤驅動器880是用於存儲動畫資源數據、音頻/視頻文件、電腦程式、 作業系統、包括渲染引擎、可執行程序代碼等本發明實施例的有形介質的示例。其它類型的 有形介質包括軟盤、可移動硬碟、例如CD-R0M、DVD、藍光碟的光學存儲器、例如快閃記憶體、只讀存 儲器(ROM)、電池供電的易失性存儲器的半導體存儲器、網絡存儲設備等，包括數據存儲器 360。在本發明中，計算機系統800也可包括允許在例如HTTP、TCP/IP、RTP/RTSP協議等 網絡上通信的軟體。在本發明的替代性實施例中，也可使用其它通信軟體和傳輸協議，例如 IPX、UDP 等。圖5是能夠體現本發明的計算機系統的代表圖。對本領域內技術人員來說很明 顯，許多其它硬體和軟體配置適用於本發明。例如可考慮使用其它微處理器，例如Core 或 Itanium 微處理器；來自先進微型設備公司的Opterom 或Phenom 微處理器等。此外，來 自NVidia、ATI等的圖形處理單元(GPU)也可用於加速渲染。此外可考慮其它類型的操作 系統，例如來自微軟公司的諸如Windows Vista 、WindowsNT 等Windows 操作 系統、來自 SunMicrosystem 的 Solaris、來自蘋果公司的 LINUX、UNIX、MAC OS 等。有鑑於上述公開，本領域內技術人員能夠發現可基於所討論的實施例實現許多變 化。例如，本發明的實施例可針對實時計算機動畫，例如在電視遊戲中找到的那些動畫。與 前述過程相似，確定對象(例如臉部表情)的特徵表面位移組並將其存入資料庫。接著，在 遊戲進行時，玩家可對一個對象指定一表面位移(例如愛撫虛擬動物、觸摸虛擬病患等)。 作為響應，確定表面位移組的最適宜加權，並相應地修正該對象的表面。在其它實施例中， 計算機遊戲本身可通過指定表面上的位移等來選擇特定姿態。例如，在戰爭類遊戲中，如果 例如角色臉的左側被彈片擊中，則系統可基於角色左眼閉上的姿態確定經加權的表面位移 組。在若干幀的時間內，該加權持續增加，致使角色的臉達到左眼閉上的姿態。在本發明的另一些實施例中，所闡述的教義可施加於上述內容以外的對象其它部 分，例如人的手、人體、動物的臉等。如上所述，相比執行特徵姿態的物理對象的運動捕捉數 據等，各表面位移組是基於處於放鬆或默認姿態下物理對象的運動捕捉數據。要理解「渲染」可指使用例如Pixar的RenderMan 的程序轉換來自場景數學描述 的圖像的高質量過程。另外，「渲染」可指場景數學描述的任意圖形表示或像素的任意幾何轉化，例如用諸如GL和GPU硬體和軟體渲染器等較低質量渲染引擎等的「渲染」。在本發明 的一些實施例中，這種類型的實時渲染可用於娛樂程序，例如控制臺遊戲的計算機。在各實 施例中，經渲染的對象可納入計算機動畫、計算機產生的形象、納入真人動作場景等。本領域內技術人員在細閱本公開後可受啟發而作出更多的實施例。在其它實施例 中，可較為有利地作出上面公開的本發明的組合或再組合。結構框圖和流程圖被分組以便 於理解。然而應當理解，在本發明的替代性實施例中可以考慮方框的合併、新方框的添加、 方框的重新排列等。因此，說明書和附圖被認為是示意性而非限定性的。但顯然可對其作出各種修正 和變化而不脫離較寬的精神和範圍。
權利要求
一種用於計算機系統的方法，包括經由所述計算機系統的用戶輸入裝置從用戶那裡接收對象模型的第一表面上的位置的表面位移，其中所述對象模型的第一表面是響應對象的第一運動捕捉姿態確定的；響應所述計算機系統中的表面位移確定第一表面位移組和第二表面位移組的加權組合，其中所述第一表面位移組是響應對象模型的第一表面和對象模型的第二表面之間的位移確定的，而所述對象模型的所述第二表面是響應對象的第二運動捕捉姿態確定的，其中所述第二表面位移組是響應所述對象模型的所述第一表面和所述對象模型的第三表面之間的位移確定的，而所述對象模型的所述第三表面是響應對象的第三運動捕捉姿態確定的；響應所述對象模型的所述第一表面以及所述第一表面位移組和所述第二表面位移組的加權組合確定計算機系統中的所述對象模型的第四表面，以及在計算機系統的顯示器上將所述對象模型的第四表面顯示給用戶。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定所述加權組合包括使用從包含最小二 乘和能量函數的組中選擇的成本函數。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括使所述對象處於所述第一運動捕捉姿態，其中所述對象包括多個物理標記； 捕捉處於所述第一運動捕捉姿態下的對象的多個圖像，其中所述多個圖像包括來自多 個物理標記的物理標記位置；以及響應所述多個圖像確定所述對象模型的第二表面。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括經由用戶輸入裝置從用戶那裡確定所述對象模型的第一表面上的所述位置，其中所述 位置關聯於表面描述符；經由所述用戶輸入裝置從用戶那裡確定另一位置；以及 響應所述位置和所述另一位置確定表面位移和方向。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述表面描述符包括具有多個頂點的線框模型；以及 所述表面位移包含來自所述多個頂點的至少一個頂點的位移。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括 響應所述對象模型的所述第四表面渲染圖像； 將所述圖像的表徵存儲在有形存儲器中；以及在顯示器上將從有形存儲器取得的圖像顯示給用戶；其中所述有形存儲器是從包括光學存儲介質、磁存儲介質、電存儲介質、膠捲介質的組 中選取的。
7.一種其上存儲有可執行程序代碼以使處理器實現方法的有形介質，所述方法包括 從用戶那裡接收對象模型的第一表面上的位置的表面位移，其中所述對象模型的第一表面是響應所述對象的第一運動捕捉姿態來確定的；響應所述表面位移確定第一表面位移組和第二表面位移組的加權組合，其中所述第一 表面位移組是響應對象模型的第一表面和對象模型的第二表面之間的位移確定的，其中所 述對象模型的第二表面是響應所述對象的第二運動捕捉姿態來確定的，而所述第二表面位移組是響應所述對象模型的所述第一表面和所述對象模型的第三表面之間的位移來確定 的，其中所述對象模型的所述第三表面是響應所述對象的第三運動捕捉姿態來確定的；以 及響應所述對象模型的所述第一表面以及所述第一表面位移組和所述第二表面位移組 的加權組合確定所述對象模型的第四表面。
8.如權利要求7所述的有形介質，其特徵在於，所述方法還包括從用戶那裡確定所述對象模型的第一表面上的所述位置，其中所述位置關聯於表面描 述符；從用戶那裡確定另一位置；以及 響應所述位置和所述另一位置確定所述表面位移和方向。
9.如權利要求7所述的有形介質，其特徵在於，所述表面描述符包括具有多個頂點的 線框模型並且所述表面位移包含來自所述多個頂點中至少一個頂點的位移。
10.如權利要求7所述的有形介質，其特徵在於，所述方法還包括響應所述對象模型的 第四表面渲染圖像。
11.如權利要求10所述的有形介質，其特徵在於，所述方法還包括將圖像的表達存儲 在另一有形介質中，其中所述另一有形介質是從包含光學存儲介質、磁存儲介質、電存儲介 質和膠捲介質的組中選取的。
12.—種計算機系統，包括耦合於記憶存儲設備的處理器，所述記憶存儲設備上存儲有 可執行程序代碼以使所述處理器執行一方法，所述方法包括通過計算機系統的用戶輸入裝置從用戶那裡接收對象模型的第一表面上位置的表面 位移，其中所述對象模型的第一表面是響應所述對象的第一運動捕捉姿態確定的；使用處理器響應所述計算機系統的所述表面位移確定第一表面位移組和第二表面位 移組的加權組合，其中所述第一表面位移組是響應所述對象模型的所述第一表面和所述對 象模型的所述第二表面之間的位移確定的，所述對象模型的第二表面是響應所述對象的第 二運動捕捉姿態確定的，所述第二表面位移組是響應所述對象模型的第一表面和所述對象 模型的第三表面之間的位移確定的，而所述對象模型的所述第三表面是響應所述對象的第 三運動捕捉姿態來確定的；響應對象模型的第一表面以及所述第一表面位移組和所述第二表面位移組的加權組 合來確定計算機系統中的對象模型的第四表面；以及在所述計算機系統的顯示器上將所述對象模型的所述第四表面顯示給用戶。
13.如權利要求12所述的計算機系統，其特徵在於，所述方法還包括經由計算機系統的用戶輸入裝置從用戶那裡確定所述對象模型的所述第一表面上的 所述位置，其中所述位置關聯於表面標識符；經由用戶輸入裝置從用戶那裡確定另一位置；以及 響應所述位置和所述另一位置確定所述表面位移和方向。
14.如權利要求12所述的計算機系統，其特徵在於，所述表面描述符包括具有多個頂 點的線框模型，且所述表面位移包括來自多個頂點的至少一個頂點的位移。
15.如權利要求12所述的計算機系統，其特徵在於，所述方法還包括 響應所述對象模型的所述第四表面渲染圖像；以及在顯示器上將所述圖像顯示給用戶。
16.如權利要求15所述的計算機系統，其特徵在於，所述方法還包括將所述圖像的表 示存儲在有形存儲器中，其中所述有形存儲器是從包括光學存儲介質、磁存儲介質、電存儲 介質、和膠捲介質的組中選取的。
全文摘要
一種用於計算機系統的方法，包括從用戶那裡接收響應第一物理運動捕捉姿態確定的第一對象模型表面的位移，從該位移確定第一位移組和第二位移組的加權組合，其中第一位移組是從第一對象模型表面和第二對象模型表面之間的位移確定的，而第二對象模型表面是從第二物理運動捕捉姿態之間的位移確定的，第二位移組是從第一對象模型表面和第三對象模型表面之間的位移確定的，而第三對象模型表面是從第三物理運動捕捉姿態確定的，從第一對象模型表面和加權組合確定第四對象模型表面，並在顯示器上將第四對象模型表面顯示給用戶。
文檔編號G06F3/01GK101901497SQ20101019344
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月28日 優先權日2009年5月29日
發明者D·艾普斯, N·裡德 申請人:影像原動力數碼有限公司