[发明专利]基于GPU的骨骼动画优化

说明书

 

技术领域

    本发明涉及计算机图形技术领域，更具体地说，涉及骨骼动画渲染的优化方法。

背景技术

在计算机动画已经被广泛用于游戏、电影娱乐的今天，提高计算机动画的画面质量与渲染的效率和减少计算机动画所需占用的空间，已经成为计算机动画使用中比较重要的问题。越是精致的动画，占用的空间越大，渲染的速度越低。所以如何在保证画面质量的情况下减少动画所要占用的空间，并提高计算机动画的渲染效率成为一个值得研究的课题。

但是，顶点动画需要占用大量的内存，插值计算时动画容易产生变形等。由于顶点动画的一些问题，一种新的方法被提出，即骨骼动画，它特别适合于人物和其他的脊椎动物的动画模拟。

在网络游戏中，cPU不仅要处理骨骼动画，还要处理其他类型的计算，比如碰撞检测、LOD、阴影、人工智能及网络通讯等。骨骼动画对于cPu来说是—个很大的负担，特别是在场景中人物比较多的情况下。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，采用可编程顶点着色器，把骨骼动画中蒙皮计算转移到着色器中，提高整体的效率。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是基于GPU的骨骼动画优化，其步骤如下：

1）根据当前的骨骼动画关键帧，更新骨骼动画的骨骼矩阵；

2）组织顶点，把局部坐标下的网格信息，包括影响该顶点的骨骼序号，传入到顶点着色器中。一般来说，我们限制一个顶点最多受3个骨骼的影响；

3）把更新之后的骨骼矩阵，作为常量寄存器传入到顶点着色器中，根据shader的版本，这个常量寄存器有着长度限制；

4）编写着色器代码，根据传入的顶点位置，影响该顶点的骨骼号，在顶点着色器中计算顶点的世界坐标；

5）根据顶点着色器的输出结果，对骨骼模型进行渲染。

本文主要讨论了可编程GPU技术在骨骼动画中的应用。通过将可编程GPU技术引入到骨骼动画当中，将一部分本应由CPU负责的计算任务放到GPU中进行，使部分负载从CPU转移到GPU，从而将CPU从繁重地顶点变换汁算中解脱出来，使得计算机整体的处理能力得到了提升；骨骼动画中引入GPU的计算，有效的分担了CPU的计算压力，同时更加均衡了GPU与CPU的负载，提高渲染效率。

具体实施方式

    基于GPU的骨骼动画优化，其步骤如下：

1）根据当前的骨骼动画关键帧，更新骨骼动画的骨骼矩阵；

2）组织顶点，把局部坐标下的网格信息，包括影响该顶点的骨骼序号，传入到顶点着色器中。一般来说，我们限制一个顶点最多受3个骨骼的影响；

3）把更新之后的骨骼矩阵，作为常量寄存器传入到顶点着色器中，根据shader的版本，这个常量寄存器有着长度限制；

4）编写着色器代码，根据传入的顶点位置，影响该顶点的骨骼号，在顶点着色器中计算顶点的世界坐标；

5）根据顶点着色器的输出结果，对骨骼模型进行渲染。