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近年来,游戏和动画已成为许多人主要的休闲娱乐方式之一,以至于游戏和动画制作迅速变成一个越来越热的新兴产业。人们对游戏与动画的需求也越来越趋于高质量,能够带来立体视觉效果的三维游戏与三维动画无可替代地成为当代游戏与动画产业的主流。目前的三维游戏与动画技术尚未成熟,其中实时角色动画技术是其中的瓶颈之一,全球各国的研究人员们也正分别从各个方面寻求新的突破。在三维游戏、影视动画工业应用的背景下,本文对实时角色动画技术的某些方面进行了深入研究和新的尝试。
快速、真实地实现角色的造型与动画是计算机图形学与动画领域的难题之一。本文提出了一种新的人物角色的快速建模和动画的方法。通过使用球B样条实现以骨架为基础自动构建角色模型以及数据驱动的角色动画生成方法。给定人物角色骨架后,依据人体测量学根据骨骼长度计算出关节点处的半径。通过插值关节点以及半径生成球B样条曲线曲面表示的角色模型。根据所获取的运动数据(来自运动捕获),通过更新控制顶点来更新角色模型,从而实现角色的实时动画。
基于运动捕捉的正向运动学技术是角色动画技术中主要的运动控制方式,几乎所有的专业动画软件都采用了这一动画生成方法,由于动画数据来自运动捕捉,因此角色动作具有高度的逼真性,能达成极好的动画效果,因此本文采用此种动画方式对角色模型进行了测试并取得较好的动画效果和速度。
在第一章,介绍了课题的研究背景和国内外研究现状,阐明了论文的主要研究内容和创新点,以及本论文的章节安排。
第二章,对球B样条曲线曲面表示法作了详细说明和介绍。
第三章,对角色动画技术,特别是骨骼皮肤动画技术进行了深入介绍。
第四章,介绍了利用球B样条对角色骨架进行建模的方法和步骤,以及其中所采用的插值取样方法。
第五章,详细说明了.bvh数据文件格式以及如何利用这些捕获数据,使由球B样条建造的角色模型产生动画效果。
第六章,详细介绍了原形演示系统的实现。
第七章,对全文做出系统性的总结,并对下一步的研究工作作出了展望。