本發(fā)明涉及游戲?qū)ぢ泛陀螒騽?dòng)畫領(lǐng)域，具體涉及一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著游戲行業(yè)的快速發(fā)展，游戲行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)展，游戲用戶也指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，成了許多人工作學(xué)習(xí)之余的消遣活動(dòng)，不僅創(chuàng)造了很多就業(yè)崗位，還帶來(lái)了許多巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。而隨著游戲開發(fā)技術(shù)的提高以及游戲硬件設(shè)備的發(fā)展，游戲玩家們對(duì)于游戲的品質(zhì)要求越來(lái)越高，其中，游戲動(dòng)畫品質(zhì)是很重要的一塊，例如rockstar?san?diego工作室制作的《荒野大鏢客2》，日本游戲開發(fā)商from?software制作的《只狼：影逝二度》、《艾爾登法環(huán)》等游戲都以其流暢高效的動(dòng)畫表現(xiàn)和出眾的游戲玩法出名，吸引了大批的游戲玩家，如何使得動(dòng)畫有更流暢更高質(zhì)量的表現(xiàn)，成為游戲開發(fā)中的重要板塊，大型游戲公司都有專門的動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)去專門設(shè)計(jì)制作游戲動(dòng)作，在此基礎(chǔ)上衍生出了許多動(dòng)畫制作技術(shù)，去解決動(dòng)畫生產(chǎn)制作中的問(wèn)題。而其中一個(gè)很大的問(wèn)題就是滑步問(wèn)題，滑步經(jīng)常出現(xiàn)在真實(shí)人體動(dòng)畫里，特別是在行走動(dòng)畫里，人們對(duì)于滑步現(xiàn)象特別敏感，只要出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)的滑步現(xiàn)象，整個(gè)動(dòng)畫就完全失去了原有的逼真性，所以要有一個(gè)高效的動(dòng)畫表現(xiàn)，必須避免滑步現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，許多游戲中，都涉及自動(dòng)尋路的過(guò)程，及給定起點(diǎn)和終點(diǎn)，讓角色自動(dòng)移動(dòng)，躲避障礙物達(dá)到指定位置，在這一過(guò)程中，角色會(huì)自動(dòng)播放角色動(dòng)畫，這一過(guò)程一般只是簡(jiǎn)單循環(huán)播放一段跑步動(dòng)畫，而尋路是經(jīng)常性的操作，單一動(dòng)畫的循環(huán)播放就使得尋路過(guò)程顯得枯燥無(wú)聊，缺乏趣味性，一般的處理方式，都是通過(guò)玩法調(diào)整減少玩家的尋路距離，或者直接設(shè)置傳送點(diǎn)，這些方式治標(biāo)不治本，依然會(huì)存在尋路過(guò)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路方法及系統(tǒng)，該方法包括步驟：構(gòu)建虛擬環(huán)境包含速度坡度參數(shù)的體素化地圖、采用改進(jìn)的a*算法搜索地圖上規(guī)劃全局路徑、采用距離姿態(tài)匹配算法處理滑步問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

2、本發(fā)明第一個(gè)方面：一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路方法，該方法包括以下步驟：

3、s1：基于recast算法庫(kù)中的網(wǎng)格生成算法，去體素化地圖；

4、s2：對(duì)每個(gè)體素進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于大于一定坡度的體素，即無(wú)法到達(dá)的體素，直接跳過(guò)；對(duì)其余能夠到達(dá)的體素記錄坐標(biāo)；根據(jù)體素塊的坡度不同，計(jì)算速度信息，處理完后加入到最終處理完后的地圖中，用于后續(xù)的查詢；

5、s3：對(duì)a*尋路算法搜索結(jié)果單一的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，使得同一個(gè)起點(diǎn)和終點(diǎn)每次會(huì)生成不同的路徑；

6、s4：由于角色停步時(shí)的前后姿勢(shì)不匹配，則需采用雅可比方法去逼近停步動(dòng)畫開始播放時(shí)的第一幀姿勢(shì)，對(duì)于非線性變換，雅可比矩陣求解出一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)后所在的位置，假設(shè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)微小角度t，則位置變化量x的表達(dá)式如下：

7、x＝j(luò)*t；

8、其中j是雅可比矩陣；對(duì)j進(jìn)行求逆，得到其t＝j(luò)-1*x；因此，當(dāng)0<x<0.1時(shí)，求得對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度；然后對(duì)每個(gè)骨骼乘以該角度，得到每個(gè)骨骼所在的位置；

9、s5：通過(guò)預(yù)處理停步動(dòng)畫，對(duì)處理滑步進(jìn)行處理，進(jìn)而生成一條距離曲線，該曲線包含的數(shù)據(jù)含義是指每一幀動(dòng)畫到最后一幀動(dòng)畫所經(jīng)過(guò)的距離，在角色停止運(yùn)動(dòng)輸入后，程序根據(jù)當(dāng)時(shí)的速度、加速度、摩擦力以及其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算出角色運(yùn)動(dòng)到的終點(diǎn)，得出當(dāng)前距離終點(diǎn)的距離后，在曲線中查詢從停步動(dòng)畫的哪一幀去播放，從而保證在運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)動(dòng)畫正好結(jié)束播放。

10、進(jìn)一步地，所述步驟s3具體包括以下子步驟：

11、(3.1)設(shè)計(jì)尋路算法代價(jià)函數(shù)，即在啟發(fā)式算法中，增加拐點(diǎn)的獎(jiǎng)勵(lì)，將速度變化作為拐點(diǎn)，拐點(diǎn)越多，獎(jiǎng)勵(lì)越多，搜索該點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)就越高，且目標(biāo)路徑中增加了地形變化的次數(shù)，使地形更加復(fù)雜，匹配需要播放不同動(dòng)畫的需求；

12、(3.2)對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的選擇進(jìn)行優(yōu)化，增加同等優(yōu)先級(jí)鄰居節(jié)點(diǎn)選擇的隨機(jī)性，增加鄰居節(jié)點(diǎn)所搜范圍，不局限于上下左右的鄰居，增加對(duì)左上、左下、右上、右下鄰居點(diǎn)的檢索，也增加了路徑的隨機(jī)性；

13、(3.3)最后引入對(duì)跳點(diǎn)的處理，進(jìn)一步增加隨機(jī)性，并加快計(jì)算以及優(yōu)化性能。

14、進(jìn)一步地，所述尋路算法代價(jià)函數(shù)計(jì)算公式如下：

15、f(x)＝g(x)+h(x)；

16、其中，x表示當(dāng)前搜索的導(dǎo)航網(wǎng)格或?qū)ぢ锋溄?，f(x)是代價(jià)函數(shù)計(jì)算的權(quán)值，g(x)表示從尋路起點(diǎn)到x的已搜索路徑的距離，h(x)是x的啟發(fā)函數(shù)。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s3中的啟發(fā)函數(shù)h(x)的計(jì)算公式為：

18、

19、其中，vk表示在該點(diǎn)角色的速度，nk表示為該點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，maxn(nk)函數(shù)的作用是返回一個(gè)隊(duì)列，該隊(duì)列包含所有鄰居節(jié)點(diǎn)的坡度變化最大的一些節(jié)點(diǎn)，rnd(x)函數(shù)表示從這個(gè)隊(duì)列中隨機(jī)取出一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

20、進(jìn)一步地，s4中雅可比方法計(jì)算公式如下：

21、t＝j(luò)-1*x；

22、其中，j-1表示雅可比矩陣的逆矩陣，x是像目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)的偏移量，t是該骨骼需要旋轉(zhuǎn)的最終角度。

23、本發(fā)明第二個(gè)方面：提供了一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下模塊：

24、體素化地圖模塊：基于recast算法庫(kù)中的網(wǎng)格生成算法，去體素化地圖；對(duì)每個(gè)體素進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于大于一定坡度的體素，即無(wú)法到達(dá)的體素，直接跳過(guò)；對(duì)其余能夠到達(dá)的體素記錄坐標(biāo)；根據(jù)體素塊的坡度不同，計(jì)算速度信息，處理完后加入到最終處理完后的地圖中，用于后續(xù)的查詢；

25、尋路模塊：對(duì)a*尋路算法搜索結(jié)果單一的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，使得同一個(gè)起點(diǎn)和終點(diǎn)每次會(huì)生成不同的路徑；動(dòng)畫模塊：根據(jù)尋路模塊得出的路徑，進(jìn)行移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)體素化地圖模塊生成的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)不同的速度，去播放不同的尋路動(dòng)畫。

26、姿勢(shì)匹配模塊：由于角色停步時(shí)的前后姿勢(shì)不匹配，則需采用雅可比方法去逼近停步動(dòng)畫開始播放時(shí)的第一幀姿勢(shì)，對(duì)于非線性變換，雅可比矩陣求解出一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)后所在的位置，假設(shè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)微小角度t，則位置變化量x的表達(dá)式如下：

27、x＝j(luò)*t；

28、其中j是雅可比矩陣；對(duì)j進(jìn)行求逆，得到其t＝j(luò)-1*x；因此，當(dāng)0<x<0.1時(shí)，求得對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度；然后對(duì)每個(gè)骨骼乘以該角度，得到每個(gè)骨骼所在的位置；

29、滑步處理模塊：通過(guò)預(yù)處理停步動(dòng)畫，對(duì)處理滑步進(jìn)行處理，進(jìn)而生成一條距離曲線，該曲線包含的數(shù)據(jù)含義是指每一幀動(dòng)畫到最后一幀動(dòng)畫所經(jīng)過(guò)的距離，在角色停止運(yùn)動(dòng)輸入后，程序根據(jù)當(dāng)時(shí)的速度、加速度、摩擦力以及其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算出角色運(yùn)動(dòng)到的終點(diǎn)，得出當(dāng)前距離終點(diǎn)的距離后，在曲線中查詢從停步動(dòng)畫的哪一幀去播放，從而保證在運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)動(dòng)畫正好結(jié)束播放。

30、本發(fā)明第三個(gè)方面：一種電子設(shè)備，包括：

31、一個(gè)或多個(gè)處理器；

32、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；

33、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)所述的一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路方法。

34、本發(fā)明第四個(gè)方面：一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述一種基于姿態(tài)距離匹配的動(dòng)畫尋路方法的步驟。

35、本發(fā)明的有益效果如下：

36、本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)a*算法，去增加角色尋路路徑的隨機(jī)性，使路徑包含更多的地形，從而使路徑更豐富，能夠播放更多角色動(dòng)畫，此外，發(fā)明了姿態(tài)距離匹配算法去處理滑步問(wèn)題，提高了角色尋路動(dòng)畫的質(zhì)量，使角色在虛擬場(chǎng)景中的尋路動(dòng)畫更加豐富，流程。