[发明专利]一种基于计算机几何偏移算法的3D模型放样方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机几何偏移算法的3D模型放样方法，包括以下步骤：(1)根据硬件设备输入/与其他软件交互，获得一条顶点数为M的横截面折线和一条待偏移折线；(2)根据横截面折线和待偏移折线第一个顶点获得长度等于顶点数M的初始偏移量向量组；(3)采用偏移算法，分别获得横截面折线中M顶点所对应M条偏移折线，M条偏移折线构成了折线组；(4)采用偏移折线和待偏移折线生成三角形面片数据；(5)采用三角形面片数据进行网格，生成3D模型。本发明克服输入折线外扩操作所形成的重叠问题，而且减少计算量；本发明不仅仅可以用于生成放样网格，还可以作为任何网格生成计算方案，使生成的3D网格或2D网格更加优秀。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域、3D建模和游戏动画领域，尤其涉及一种基于计算机几何偏移算法的3D模型放样方法。

背景技术

常见的动画生成方式有蒙皮动画和放样技术两种方式。

蒙皮动画中的两个核心数据是骨骼和模型。骨骼数据描述了父子关系，以便于后续进行姿态的定格以及动画的制作；模型数据描述了一个希望驱动它的一个静态的物体。美工将会在模型数据中调配好一切，包括模型所描述的物体形象、驱动模型的骨骼数量和驱动的效果的描述。动画软件则是生成此模型骨骼的位置序列，并对其插值，得到连贯的骨骼动画。骨骼动画在每一时刻将使用骨骼绑定和形变权重数据对静态物体的姿态进行调整，以最终生成动画。在游戏引擎中，技术亦是如此。

放样技术是使用一条路径数据加上一个横截面数据，来生成3D模型的一项建模技术。简单来说，放样技术生成的模型效果是将横截面沿着路径平移，在三维空间中划过的立体空间的外轮廓。放样技术具体的建模技术是，先将路径曲线和横截面曲线环进行一定的细分，生成一条折线和折线环。然后通过折线信息，将折线环进行空间变换，以描述出沿着路径移动的折线环的位置。至此数据已经搭建完毕，后面步骤是生成用于渲染的网格模型。具体的实现方式是将这些相邻的折线环两两操作，生成中间部分的网格。至于截面封口处的网格，则是对头尾部分的折线环进行三角剖分即可，具体的三角剖分方法如割耳法，Deluanay三角剖分法。

现有的放样技术和蒙皮动画都有一个缺点，就是无论是用路径生成网格还是用骨骼驱动网格，它们无法对折角处面片进行任何的优化处理。对于没有优化处理的实际表现就是：在放样时，若横截面过大，曲线在折角处将会产生穿模现象；3D蒙皮对象在骨骼关节弯曲到一定程度后会出现穿模现象。对此优化处理的代价往往很大。对于静态的情况，则是交托给美工处理；对于动态生成的情况，要么是不做处理，要么是更换方案。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种基于计算机几何偏移算法的3D模型放样方法，解决穿模现象和折线外扩操作中存在的重叠问题。

技术方案：本发明所述的基于计算机几何偏移算法的3D模型放样方法，包括以下步骤：

(1)根据硬件设备输入/与其他软件交互，获得一条顶点数为M的横截面折线和一条待偏移折线；

(2)根据横截面折线和待偏移折线的第一个顶点获得长度等于顶点数M的初始偏移量向量组；

(3)采用偏移算法，分别获得横截面折线中M个顶点所对应的M条偏移折线，M条偏移折线构成折线组；

(4)采用偏移折线和待偏移折线生成三角形面片数据；

(5)采用三角形面片数据生成3D模型网格。

进一步，步骤(3)中的偏移算法包括以下步骤：

(31)剔除并记录待偏移折线中构成平行线的顶点；

(32)依次获得横截面折线第k个顶点对应的待偏移折线中不构成平行线顶点的偏移结果，k＝1、2、3┄M；

(33)根据步骤(31)的记录恢复被剔除的顶点；