[发明专利]基于视频纹理的虚拟跑步运动员的绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及游戏开发领域，特别地，涉及一种基于视频纹理的虚拟跑步运动员的绘制方法。

背景技术

在很多竞速游戏中，虚拟跑步运动员可以在场景中和真实的用户化身同台竞技，增强了系统的真实感和娱乐性。虚拟跑步运动员的仿真，大规模人群仿真的一类。

大规模群体运动仿真，就是研究人群在各种环境、情节下的运动特征与规律，建立大规模群体运动的仿真模型，并在计算机生成空间(虚拟环境)中以三维的方式逼真地展示大规模群体的运动过程。大规模群体运动仿真技术，提供了人群运动的分析和演示工具，应用的领域相当广泛。利用群体仿真，可以很成功地建立紧急情况下的人群流动模型，如从一个发生火灾的建筑物中逃生，中科院计算所在国家自然科学基金项目“面向大规模人群应急疏散模拟的虚拟人行为建模方法研究”中，也在进行类似的研究；群体模型可以用来检验建筑设计的是否适宜居住，提高了建筑模型的真实度；群体模型还可以帮人们分析火车站人流状况、道路上车流人流情况；近年来，群体仿真技术在电影娱乐中的应用也越来越广泛，创造了很多具有强烈视觉冲击力的画面，如《纳尼亚传奇》中的战斗场面，著名的足球游戏FIFA在场景中，逼真地模拟出了球员和大量观众，提高了参与者的热情和场景的逼真性。

实现大规模人群运动仿真，需要解决两项关键的技术问题。其一是，研究并建立大规模人群运动的仿真模型，实现对人群运动的模拟；其二是，研究大规模人群运动的可视化技术，即如何将大规模人群运动以三维的方式逼真地展现到虚拟场景中。同大规模人群运动仿真类似，虚拟跑步运动员在实现时也会涉及到这两项技术。

由于人群运动的机制相当复杂，并伴有一定的不确定性，目前还没有完整、

通用的人群运动仿真模型。现有的模型往往是针对某种特定的应用场合。虚拟跑步运动员具有自己的特点，即它们和用户化身一样，会沿着某一预定的路线跑动，另外虚拟跑步运动员两两之间还需要进行碰撞检测。本发明针对虚拟跑步运动员自身的特点，对其进行了路径规划和碰撞检测。

人群运动可视化技术方面，主要基于两类类基本绘制方法，即基于蒙皮骨骼的绘制方法和基于图像的绘制方法(Image Based Rendering，IBR)。蒙皮骨骼是最基本的一种角色建模方式。使用该方式创建的人物动画通常包含三部分，即骨骼、蒙皮网格和动画文件。其中，骨骼是按照一定层次结构组织在一起的一系列骨骼节点，通常包含若干套动画。蒙皮网格是附着在骨骼节点上的一层网格。人物角色要做出各种动作，需要靠骨骼的各种旋转、移动等变换来驱动网格顶点坐标的变化。网格上某一顶点的运动，不仅受其所附着的骨骼节点的影响，还受到临近骨骼节点的加权影响。基于图像的方法则将三维模型转换成“图像+视角”的表达方式，通过重用、合成或重构得到最终图像。

基于蒙皮网格的建模方法，能够产生逼真的视觉效果，其缺点是绘制开销过大。基于图像的建模方法，可以避免图形流水线带来的开销，虽然可以通过组合若干连续图片实现动画效果，但这种动画很不连续，而且会占用大量存储空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于视频纹理的虚拟跑步运动员的绘制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于视频纹理的虚拟跑步运动员的绘制方法，该方法包括以下步骤：

(1)制作包含动画效果的虚拟跑步运动员视频和视频背景图片；

(2)在游戏的虚拟场景中，创建一个广告牌，将视频作为纹理显示在广告牌上。

(3)剔除视频背景：将视频纹理和背景图片纹理同时传入片段着色器，然后对视频纹理和背景图片进行片段采样，采样颜色分别为C_video和C_background；对比C_video和C_background，如果两个颜色差值小于阀值α，则将该片段置为透明，否则不进行处理；最后开启alpha测试，实现背景剔除效果；

(4)实现常规蒙皮骨骼形式的人物动画和视频纹理的切换；

(5)对虚拟跑步运动员进行路径规划：在虚拟场景中选取路径的若干连续关键点，组成比赛路径，存储在一个路径文件内，然后读取路径文件，在每两个控制点之间，采用线性插值的方法确定虚拟跑步运动员路径，最后检测虚拟跑步运动员跑步时的碰撞情况并做相应的碰撞处理。