本發明涉及一種3d游戲骨骼處理系統及其處理方法，屬于計算機游戲領域。

背景技術：

3d游戲中骨骼系統不可或缺，現有骨骼系統無法獲取更高效、更逼真和更復雜多變的游戲換裝表現形式，同時無法提高復用性。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的技術方案提供了一種3d游戲骨骼處理系統及其處理方法，用于順應時代變革以適應當前的軟硬件環境、追求獲取更高效、更逼真和更復雜多變的游戲換裝表現形式，同時提高復用性降低游戲制作成本為目的。

本發明的技術方案包括一種3d游戲骨骼處理系統，其特征在于，該系統包括：采樣模塊，用于從指定的一個或多個三維建模工具采集并導出中間格式數據；拼接模塊，用于執行對骨骼模型的拼接；計算模塊，用于使用多線緩沖輪換對骨骼數據進行實時計算；輔助計算模塊，用于接入物理引擎對物理骨骼與非物理骨骼動畫進行融合處理；繪制模塊，用于使用gpu計算并執行對骨骼蒙皮動畫的繪制處理。

根據權所述的3d游戲骨骼處理系統，所述的采樣模塊用于執行以下步驟：s21，從指定的一個或多個三維建模工具采集通用的骨骼模型中間數據格式；s22，使用解析器對中間數據格式的網格數據、材質數據、骨架數據、插槽數據及動畫數據進行統一導出，并進行分開存儲。

根據所述的3d游戲骨骼處理系統，所述的解析器還包括：用于對中間數據格式文件進行解析，所解析的數據包括模型的網格數據、材質數據、動畫數據及子骨骼部件模型拼接文件數據。

根據所述的3d游戲骨骼處理系統，其特征在于：所述網格數據用于記錄模型蒙皮的定點靜態數據，包括定點位置坐標、法線、次法線、uv坐標及頂點綁定骨骼權重值。

在一個優選的實施方案中，所述的骨架數據還包括：對骨架的樹形結構進行描述，以及，對骨骼進行蒙皮狀態下的骨骼初始狀態數據，包括普通骨骼和物理骨骼信息。

在一個優選的實施方案中，所述的插槽數據還包括：用于記錄依附與骨骼的綁定偏移量數據，其中偏移量數據可以進行自定義調整。

在一個優選的實施方案中，所述的材質數據還包括：用于描述網格中的多個子集對應的貼圖路徑、光照參數及繪制混合參數信息。

在一個優選的實施方案中，所述的動畫數據還包括：用于記錄每個骨骼按幀間隔的動畫采樣數據，以及，記錄各個骨骼每幀的平移、旋轉及縮放值。

在一個優選的實施方案中，所述的子骨骼部件模型拼接文件數據還包括：用于記錄適配整體骨架的多個子骨骼部件網格的組合信息，包括模型整體的多個子部件及子部件的組合信息。

根據所述的3d游戲骨骼處理系統，所述的計算模塊用于執行以下步驟：s101，對每個骨骼的動畫依照動畫數據所描述的樹形結構進行實時計算；s102，使用三線緩沖輪換對所述步驟s101計算線程進行處理，其中的三線緩沖包括主線程計算緩沖、中間交換緩沖劑子線程計算緩沖，用于取消數據傳遞及拷貝的加鎖過程，。

根據所述的3d游戲骨骼處理系統所述的輔助計算模塊包括：用于接入物理引擎，并對幀采樣的動畫和物理計算的骨骼進行動畫融合。

根據所述的3d游戲骨骼處理系統，所述的繪制模塊用于執行以下步驟：s121，使用gpu對將動畫幀計算原先結果的4x4矩陣轉置壓縮為3x4矩陣；s122，獲取材質數據、網格數據基于3x4矩陣進行并行頂點著色處理，完成gpu的渲染過程。

本發明的技術方案還包括一種3d游戲骨骼處理方法，該方法包括：從指定的一個或多個三維建模工具采集并導出骨骼數據；執行對骨骼模型的拼接；使用多線緩沖輪換對骨骼數據進行實時計算；接入物理引擎對物理骨骼與非物理骨骼動畫進行融合處理；使用gpu計算并執行對骨骼蒙皮動畫的繪制處理。

本發明的有益效果為：

(1)導出過程把美術工具制作的整體復雜動畫數據進行分類導出，有了中間格式導出的支持，能很好的適配了不同的3d制作工具，導出過程并進行了歸類整理，各部分對應不同的子模塊；

（2）結合了現代硬件結構的特點，充分利用了cpu多核和gpu高并發處理能力的資源進行合理計算類別上的分工，動畫表現既有美術制作的部分也有物理引擎實時演算的部分大大增強和豐富了動畫的自然表現效果，同事減輕了動畫制作的工作量；

（3）動態換裝系統極大的增強游戲的表現，和外觀搭配，同時這種方式也解決了gpu同時處理骨骼數的限制，做到只有子骨架有骨骼數量限制，整體骨架沒有數量限制，骨骼數的豐富能使表現能更加高標準的骨骼動畫效果；

（4）另外骨骼插槽綁定機制能綁定額外的模型甚至是特效到骨骼插槽上，更好的增強了骨骼系統的表現能力，使得有限的資源得到無限的外觀表現。

附圖說明

圖1所示為根據本發明實施方式的總體流程圖；

圖2所示為根據本發明實施方式的導出示意圖；

圖3所示為根據本發明實施方式的多線程計算示意圖；

圖4所示為根據本發明實施方式的gpu繪制示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明的3d游戲骨骼處理系統及其處理方法適用于三維游戲骨骼模型的處理。

圖1所示為根據本發明實施方式的總體流程圖。如下所示：

s1，從指定的一個或多個三維建模工具采集并導出中間格式數據；

s2，執行對骨骼模型的拼接；

s3，使用多線緩沖輪換對骨骼數據進行實時計算；

s4，接入物理引擎對物理骨骼與非物理骨骼動畫進行融合處理；

s5，使用gpu計算并執行對骨骼蒙皮動畫的繪制處理。

圖2所示為根據本發明實施方式的導出示意圖。

無需對多種3d建模工具如3等進行各種深度插件導出的開發，把統一的中間格式數據進行2次轉換導出成為動畫系統所需要的各類文件格式來加載執行，通過轉換過程，導出了骨架文件、部件組合描述文件、材質文件、網格數據文件、插槽綁定描述文件、骨骼動畫幀數據文件，且對于同一套骨骼模型這些文件能通用置換搭配使用

圖3所示為根據本發明實施方式的多線程計算示意圖。骨骼動畫系統首先加載骨架文件，然后加載部件組合文件，里面對應的有網格以及靜態數據，以及插槽數據；

接下來骨骼動畫系統可以根據需要綁定相應的道具，比如綁定武器裝備道具等等；

接下來系統根據游戲的需要播放對應的動畫文件，進行動畫的播放，動畫播放器只負責非物理骨骼的動畫效果，多線程3線緩沖計算模塊能自動協調cpu多核的計算能力進行大批量的動畫計算；

物理骨骼部分則自動通過物理引擎進行實時演算，并將物理和非物理骨骼的動畫效果進行自動融合。

圖4所示為根據本發明實施方式的gpu繪制示意圖。分組繪制模塊按材質分組對骨骼子模型進行分批的繪制輸出，這將自動最大化利用gpu的計算能力進行高效的大批量的動畫模型繪制。

把網格數據，骨骼計算數據，按材質參數分組，提交給gpu做繪制處理，骨骼計算出來的數據傳統做法采用矩陣4x4，單骨骼16個浮點數，gpu一次提交能處理的浮點數寄存器數量比較有限，導致通常同時能處理的骨骼數量比較受限，為了節約帶寬和減少限制，采用了4x4矩陣轉置成3x4矩陣壓縮算法，這樣提升了1/4倍的處理能力，另外在頂點著色器里面進行矩陣反乘變換，并無解壓或2次轉置方面的性能開銷，帶來很好的效率提升，所有頂點動畫變換以及像素著色計算，均在gpu內完成，對于傳統cpu方式的頂點計算是一種巨大的改進，更適合現代的3d硬件架構，另外整體模型由于做了骨骼部件拆分，因而只有單部件的骨骼數限制，而沒有整體的骨架骨骼數量限制，這是對gpu處理骨骼數限制的一種重要改進，能更高效的表現更為復雜的骨骼系統動畫。

以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。在本發明的保護范圍內其技術方案和/或實施方式可以有各種不同的修改和變化。