人类或其他脊椎动物的运动均为骨骼运动,使用基于骨骼的模型表达更为直观,使用骨骼模型进行角色图像的变形也更为合理。现实中动物角色的组成是以骨骼为支撑,在骨骼外包裹肌肉,角色的动作过程中骨骼绕关节点旋转,而骨骼上的肌肉则随骨骼的旋转而发生挤压或拉伸——外侧肌肉被拉伸而内侧肌肉被挤压,旋转的角度变化越大,则挤压或拉伸的形变程度就越大,而另一方面,在同一旋转角度下,越靠近关节点附近的位置肌肉的形变越大,越位于每段骨骼中间部分——远离关节点的位置形变越小。
根据关节点划分变形区域,以形变最大的关节点作为变形区域中心,以变形贡献最小的位置——骨骼中间点作为变形区域的分割点划分变形区域,将整个角色的全局变形分割为局部变形。在骨骼角色的变形过程中,关节点周围的区域变形程度最大,角色的关节点变形主要发生在其自适应网格内部。肌肉体的弹性,使动物表皮的外边缘较光滑,在靠近关节点的位置形成较圆滑的曲线,而在远离关节点的位置形变很小,近似于拉直状态的直线状态,该属性比较接近双曲线的形状属性。
将以关节点为中心的变形区域边界使用双曲线进行表示,表示效果如图3-1自适应网格构建原理图所示。图3-1(左)是该变形区域在两段骨骼成平角时的外围形状,图中的虚线表示变形区域的中心线,在平角状态下中心线即为该区域的骨骼线,WB是该区域的宽度,这个宽度需要稍大于角色图像在该区域的宽度,以此保证网格可以覆盖角色。图3-1(右)为关节点两侧的骨骼成某角度时,双曲线表示的变形区域的外围形状,图中的虚线是该变形区域的中心线,中心线在变形过程中将保持长度不变,OM和ON是关节点两侧的两段骨骼,α是两段骨骼在该姿态下的夹角,从图中可以看出,在靠近关节点的附近位置,变形区域的内侧边缘线变短而外侧边缘线变长,同时两侧双曲线边界距离由拉直状态下的WB变宽为iX,这恰好符合受挤压的变形理论。
综上所述,使用双曲线进行边界控制的自适应网格,可以模拟骨骼周围附带肌肉等软组织受挤压所形成的变形结果,能够有效地实现其变形仿真。(www.xing528.com)
图3-1 自适应网格构建原理图
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