基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构的制作方法

1.本发明涉及可交互虚拟现实拟真技术领域，具体是一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构。


背景技术：

2.在可交互虚拟现实拟真技术领域(如游戏、数字化博物馆、虚拟购物等)用户(或者 ai)往往需要通过一些输入设备(如鼠标键盘、手柄、虚拟摇杆、vr设备等)去控制一个虚拟空间中的角色，而这个虚拟角色在接受到输入的指令(如：前后左右)后，角色需要自主的维护自身的状态去与虚拟场景进行自洽的表演以带给控制者一个拟真的控制体验，而如何实现这个角色自身状态并与周围状态形成自洽的表演的技术一般称为角色状态机。
3.在现今频繁的网络应用场景中，角色状态机一般要进行高度的抽象化(如：位置，方向，速度等抽象概念)才能在网络中有效的传输(达到工程要求：带宽限制，即时性，同步性等)，这使得表达拟真度但需要大量数据传输的一些图形状态信息无法进行有效的传输与同步。因此基于这样的理论限制一般我们在设计网络应用场景的角色状态机时，角色图形状态只作为核心抽象状态(位置、方向、速度等)的一个本地拟合，但往往因此产生角色拟真度大量的损失导致角色产生于周围虚拟场景状态产生频频失真，典型问题是角色产生滑步现象，导致用户体验不真实。因此，本领域技术人员提供了一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构，包括逻辑状态机和运动状态机，所述逻辑状态机将其管理的任何对象抽象成一个质点，并对此质点进行速度、方向管理；
7.所述逻辑状态机不断的计算当前质点的速度并对质点的位置进行相应的更新产生质点在世界坐标系中的位移帧序列，根据质点的状态来绘制对应的动画序列让用户可见到控制对象的状态变化；
8.所述运动状态机来诠释角色的运动状态后，将逻辑状态机简单的双状态扩展成了四个状态细分诠释了速度的概念，同时每一个状态对应了一组动画资源。
9.作为本发明进一步的方案：所述逻辑状态机把核心数据交付给运动状态机，运动状态机根据这些核心数据进行诠释与处理并让自己的状态机合理的运转，运动状态机仍然可以影响核心逻辑状态机，当一个角色在进行一些关键运动的时候，会影响逻辑状态的运算。
10.作为本发明再进一步的方案：所述逻辑状态机专注于去管理抽象的质点在世界坐
标空间中的运动，运动状态机则专注于分解在某一帧逻辑状态机所产生的计算结果并将分解后的状态在质点中心去“表现”。
11.作为本发明再进一步的方案：所述运动状态机不断获得某一帧逻辑状态机计算出的速度结果，并以此定义了一套运动状态来诠释速度变化下的运动状态的迁移去满足项目需求的某个角色拟真表现。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.本发明在网络应用环境下，在保留传统方案易于网络传输的优点的情况下解决拟真度的缺陷。
附图说明
14.图1为一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构的系统装置图。
15.图2为一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构的系统流程图。
16.图3为一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构中单逻辑状态机下角色运动表现演示图。
17.图4为一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构中运动状态机下角色运动表现演示图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于网络的双状态机技术的双足生物拟真运动系统架构，包括逻辑状态机和运动状态机，所述如图1所示，逻辑状态机的设计保留了传统在网络环境下益于传输的特点，同时是确保多端状态同步的核心；
20.如图3所示，逻辑状态机的工作原理与职责：为了易于管理和网络化传输，一般来说逻辑状态机将其管理的任何对象抽象成一个质点，并对此质点进行速度、方向等管理。
21.如图3所示，逻辑状态机中的一个底面移动的子状态提取出来作为示例详细展示了在一个平面上，随着时间的推移，逻辑状态机不断的计算当前质点的速度并对质点的位置进行相应的更新产生质点在世界坐标系中的位移帧序列。质点本身是用户不可见的抽象概念，因此一般来说，我们会根据质点的状态来绘制对应的动画序列来让用户可见到控制对象的状态变化。
22.如图3中传统单逻辑状态机下角色运动表现演示图所示，传统单一状态机会对相应的逻辑状态配置对应的动画序列来表达类似人物的站立与行走，我们可以显而易见的看到他的结果拟真度上的缺陷：用户感受到对象的移动时一个速度曲线的变化，而用户所看到的人物动画却只有走与停两个动画之间的变化，很显然这与现实世界中双足生物(人类)行走状态的认知是有很大的差异，而这个差异决定了单一状态机在表现上的“失真”。
23.运动状态机的核心目的是一套实现运动学拟真度的状态机空间，如图4所示，双状态机下的协作与运动状态机的工作原理与职责：逻辑状态机专注于去管理抽象的质点在世界坐标空间中的运动，而运动状态机则专注于分解在某一帧逻辑状态机所产生的计算结果 (如质点的位置、速度、方向等)并将分解后的状态在质点中心去“表现”。
24.图4中以地面运动分状态为例，运动状态机不断获得某一帧逻辑状态机计算出的速度结果，并以此定义了一套运动状态来诠释速度变化下的运动状态的迁移去满足项目需求的某个角色拟真表现。同时某个状态下管理一组动画资源用来呈现给用户直观的角色运动。
25.如图4所示，是在运动状态机诠释下的运动呈现结果演示图，我们可以看到用运动状态机来诠释角色的运动状态后，将逻辑状态机简单的双状态扩展成了四个状态(具备灵活扩展性)细分诠释了速度的概念，同时每一个状态对应了一组动画资源，这样最终输出的结果如下所示角色的运动表现剪影，最终用户将得到一个：待机-＞起跑-＞跑步-＞停止-＞待机的高拟真的角色运动结果，这符合用户在速度曲线上感知到的运动状态从而从根本上解决了单一状态机拟真度不足的核心问题。
26.如图2所示，它可以将一组离散的动作资源有效的组织成一个比逻辑状态机更为复杂且能够表现运动学状态的状态机以达到能够诠释更拟真的角色状态表现。逻辑状态机需要做的仅仅是把核心数据交付给运动状态机，运动状态机根据这些核心数据(方向、速度、位置等)进行必要的诠释与处理并让自己的状态机合理的运转(状态迁移)。不仅如此，运动状态机任然可以影响核心逻辑状态机，当一个角色在进行一些关键运动的时候，会影响逻辑状态的运算(例如：人类在急刹车的时候是不可能进行其他活动的)。这样，我们可以得到一个更拟真的角色状态表现。
27.此双状态方案将计算机设计模式中的文本视图设计模式(document-view)灵活的运用到了角色状态机设计方案的改进中，在得到更拟真的角色状态表现的同时，通过层级化思维的管理，极大的降解的整体工程化过程中状态机的复杂度(m！ n！＜(m n)！)。
28.运动状态机本身是一套基于状态机图论的基础实现，因此他能够给予角色状态表现非常灵活的可扩展空间，不同的需求可以设计不同的运动状态机来模拟不同复杂度的角色状态。
29.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。