基于自适应网格的角色变形与仿真

合理逼真的变形结果和快速高效的变形计算是变形系统追求的核心目标。在变形过程中，合理逼真的变形结果需要通过减小变形失真来实现，如何减小变形失真与变形方法的设计紧密相关。对于快速的变形计算不仅需要通过设计良好的变形算法来获得，而且需通过有效的加速方法来提高算法的执行速度。

覆盖网格的变形方法，是目前最新的变形方法，这类方法通过图形的方法来解决图像的问题，使用几何图形的计算可控性实现方便的角色图像变形。在这些基于覆盖网格的变形方法中，变形造成尖角或不平滑等失真问题是由于全局变形方法的特点决定的，全局变形的每一个位置对整体的贡献率是相同的，根据面积计算贡献率，如四肢部分的面积较小而躯干部分面积较大，躯干部分控制点的微小改动就会引起四肢的大幅度变形，而真实的角色变形中，各关节的贡献率是不同的。

覆盖网格变形算法的复杂性主要是由其算法实现原理决定的，这些方法在覆盖网格中选择控制顶点，以控制顶点的位置为条件，使用数值方法——最小二乘法求解自由顶点的位置坐标。这相当于一个逆向求解的过程，通过不断迭代更新自由顶点的位置，直到它们适应控制顶点的位置为止。这种数值运算造成变形网格的顶点计算难度很大。(www.xing528.com)

基于上述的分析，需要对变形角色图像根据骨骼信息划分变形区域，通过隔离各关节点之间的联系，将全局变形局部化，以解决全局变形方法中关节贡献率全部相同的问题，避免关节点周围的尖角等失真，实现较逼真的变形结果。同时，使用基于骨骼的表达方式定义角色图像拓扑，构建依赖于骨骼结构的较规则的覆盖网格，根据关节点计算覆盖网格顶点的位置，将网格求解的逆向过程转化为正向过程，简化其计算方法，并研究其硬件加速方法。

本节提出了自适应网格，该网格以双曲线作为每个关节点变形区域的边界控制线，相邻的关节点区域的边界线导数连续，使连续区域可以平滑衔接。通过改变两侧边界控制线的形状实现区域变形，通过曲线的平滑特性避免以往骨骼变形中关节连接处的尖角问题，降低不平滑失真。