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摘 要：将人体的运动数据通过计算机的三维动画设计进行处理，再将数据赋予新的角色、新的动作，进而给角色予以模拟定位，这就是运动捕获数据的三维动画设计分析原理。通过这种方法，用户能够直接从动画库中选取人体所需的动作，便可对角色进行任意的控制，使其做出特定的运动和变形，由此便可创造出一些我们所喜闻乐见的动画效果。
关键词：动画 运动捕获 三维 设计
三维动画技术是20 世纪80 年代后期由美国科学家提出并发展起来的一门新兴边缘技术。近几年来, 随着三维动画技术的迅速发展，三维动画技术在动画的创作领域中已经得到了广泛的应用。三维动画技术是当前计算机科学研究中的热点之一，在这个信息爆炸的时代，成为了人类分析和驾驭信息的有力工具，为用户提供了更加方便、快捷、直观的显示手段。原来的计算机主要是通过辅助二维的动画设计，从而降低了动画的制作成本，降低了动画创作所需的硬件要求，但是也就造成了二维的动作变化，容易产生非平行画面的剪影轮廓不清、各个部分的自遮挡以及各帧画面之间对象的对应不明的情况的产生。然而三维动画的出现，赋予了静态模型新的生命。三维动画制作系统，通过利用关节骨架进行三维角色的控制，能够使其运动更加真实，并且能够更好的复核物理的运动规律。
1 三维动画技术简介
所谓三维动画技术就是将数据转化成图形的方式，以求用更加直观的方式支持用户的判断和理解。具体地说,三维动画模型就是通过计算机组件对岩体的地质条件，尤其是一些不连续面的空间展布特征，包括不连续面的产状、几何形态、结构面间距、结构面的规模、结构面密度及其各类结构面相互限制、交切而形成的结构体形态，进行科学的计算与分析，并将计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息, 再进行交互式分析的过程。
科学三维动画技术实际上是将科学计算过程中及计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息, 并在屏幕上显示出来，再进行交互式分析。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。
2 基于动作捕获的三维动画建模系统
通过采用三维数据结构和有效的建模技术，就能更加充分、客观的反映动画角色的运动特点，这既便于动画人物的创作和操作，也便于在画面出现问题时进行及时处理。
2.1数据模型
在三维动画建模系统研究中，数据模型和数据结构是一组十分关键的问题。对于非空间实体，我们可以通过传统的数据库加以表示，而对于通过三级的反射所确定出的人物数据的具体位置，我们就只能通过建模系统得出其绝对和相对的位置。空间数据模型的一个中心任务就是要研究、表述空间实体及空间关系。这些研究内容是设计空间数据库与构造概念模式的数据基础，它直接影响着空间数据库的数据组织、空间查询和空间分析。这些数据的定位和收集，能够使得动画角色能在初期就有一个较大的运动数据库，通过对人体骨骼运动的变化的分析，该类数据收集后能更好的应用于角色运动形态的设计。
2.2拓扑关系
如何建立、维护空间元素的拓扑关系是三维动画研究领域中的一个核心问题。拓扑关系的建立使得各种空间的操作与信息查询易于实现。利用扫描系统探测所确定的具体物理范围，它通过空间中的各种体域、组成体域的各种曲面、构成曲面的边界环、组成环的弧、弧上的结点来描述复杂的地物。拓扑形态的设计能够使动画的画面构图更加科学与清晰，防止了在画面进行切换时产生的轮廓不清以及重影的情况的发生。
2.3建立模型
利用计算机组件对动画的情况进行三维计算机模拟并进行三维动画分析与研究，最后通过建立三维动画模型，以便更简洁、直观地研究和分析人物的形态及其变化规律。但在建立角色三维模型时，从各剖面着手，根据已有的原始资料，利用人体剖面的投影形状,、透视特点，构建出其空间的大致形态，从而形成基础三维空间模型。最后，可以通过对模型在空间上进行旋转、放大、缩小等操作, 全面展示人物运动时的空间构造规律。
3 运动捕获数据在三维角色动画设计中的应用
3.1模拟动画角色运动信息图
模拟图在反映研究人物的位置、特点、构造等方面扮演着重要的作用。它通过将多种方式的显示方法进行集中与整合，客观、全面、综合的显示出了测线、外形和骨骼等的变化图示。
剖面图是三维动画设计专家们重点应用的图件之一。本系统利用数据库的剖面信息，将三维影像投影到了二维平面上，从而得到人物运动瞬间的透视图，再通过将层位信息和实际信息与图形绘制功能相结合，便绘制好了剖面线图。
三维动画图形通过将后台数据库和前台的图形绘图功能相结合，从而能够从不同的角度观察到剖面的空间地质层位的组合情况以及空间的特征变化和动作特征的变化情况，从而为三维动画设计专家建立三维空间概念提供了重要的帮助。
3.2动画人物的三维建模系统与数值模拟分析
三维技术在动画建模中已经得到了广泛的应用, 无论是在角色运动变化研究领、人物形态特征领域、还是角色新型形体动作构架领域，都能看到它的应用。在数值分析中，三维分析远比二维分析更具意义和价值，因为三维分析可以从更加立体的角度，对动画角色的运动特征进行分析与处理，只有通过三维分析，才能得到更加合理、客观、准确的结果。而三维有限元分析的前、后处理功能主要依赖于三维动画技术来实现。
本文主要通过介绍将人体数据定位与新的动画人物的一种动画设计技术，该技术能够更好的利用人体运动时的数据特征去创造更好的动画作品，由此便能给动画人物赋予更加夸张、立体的非刚性运动方式与效果。
参考文献：
[1]冯波. 三维角色动画中运动控制的主要技术[J]. 科技资讯, 2007,(27) .
[2]石其乐. 三维角色动画制作关键技术分析[J]. 计算机时代, 2009,(12) .
[3]刘贤梅,李冰,吴琼. 基于运动捕获数据的虚拟人动画研究[J].计算机工程与应用, 2008,(08) .
作者简介：
杨飞，出生年月：1982年6月；性别：男；籍贯：汉；研究方向：动画设计；学历：本科，单位：重庆电子工程职业学院。
关键词：动画 运动捕获 三维 设计
三维动画技术是20 世纪80 年代后期由美国科学家提出并发展起来的一门新兴边缘技术。近几年来, 随着三维动画技术的迅速发展，三维动画技术在动画的创作领域中已经得到了广泛的应用。三维动画技术是当前计算机科学研究中的热点之一，在这个信息爆炸的时代，成为了人类分析和驾驭信息的有力工具，为用户提供了更加方便、快捷、直观的显示手段。原来的计算机主要是通过辅助二维的动画设计，从而降低了动画的制作成本，降低了动画创作所需的硬件要求，但是也就造成了二维的动作变化，容易产生非平行画面的剪影轮廓不清、各个部分的自遮挡以及各帧画面之间对象的对应不明的情况的产生。然而三维动画的出现，赋予了静态模型新的生命。三维动画制作系统，通过利用关节骨架进行三维角色的控制，能够使其运动更加真实，并且能够更好的复核物理的运动规律。
1 三维动画技术简介
所谓三维动画技术就是将数据转化成图形的方式，以求用更加直观的方式支持用户的判断和理解。具体地说,三维动画模型就是通过计算机组件对岩体的地质条件，尤其是一些不连续面的空间展布特征，包括不连续面的产状、几何形态、结构面间距、结构面的规模、结构面密度及其各类结构面相互限制、交切而形成的结构体形态，进行科学的计算与分析，并将计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息, 再进行交互式分析的过程。
科学三维动画技术实际上是将科学计算过程中及计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息, 并在屏幕上显示出来，再进行交互式分析。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。
2 基于动作捕获的三维动画建模系统
通过采用三维数据结构和有效的建模技术，就能更加充分、客观的反映动画角色的运动特点，这既便于动画人物的创作和操作，也便于在画面出现问题时进行及时处理。
2.1数据模型
在三维动画建模系统研究中，数据模型和数据结构是一组十分关键的问题。对于非空间实体，我们可以通过传统的数据库加以表示，而对于通过三级的反射所确定出的人物数据的具体位置，我们就只能通过建模系统得出其绝对和相对的位置。空间数据模型的一个中心任务就是要研究、表述空间实体及空间关系。这些研究内容是设计空间数据库与构造概念模式的数据基础，它直接影响着空间数据库的数据组织、空间查询和空间分析。这些数据的定位和收集，能够使得动画角色能在初期就有一个较大的运动数据库，通过对人体骨骼运动的变化的分析，该类数据收集后能更好的应用于角色运动形态的设计。
2.2拓扑关系
如何建立、维护空间元素的拓扑关系是三维动画研究领域中的一个核心问题。拓扑关系的建立使得各种空间的操作与信息查询易于实现。利用扫描系统探测所确定的具体物理范围，它通过空间中的各种体域、组成体域的各种曲面、构成曲面的边界环、组成环的弧、弧上的结点来描述复杂的地物。拓扑形态的设计能够使动画的画面构图更加科学与清晰，防止了在画面进行切换时产生的轮廓不清以及重影的情况的发生。
2.3建立模型
利用计算机组件对动画的情况进行三维计算机模拟并进行三维动画分析与研究，最后通过建立三维动画模型，以便更简洁、直观地研究和分析人物的形态及其变化规律。但在建立角色三维模型时，从各剖面着手，根据已有的原始资料，利用人体剖面的投影形状,、透视特点，构建出其空间的大致形态，从而形成基础三维空间模型。最后，可以通过对模型在空间上进行旋转、放大、缩小等操作, 全面展示人物运动时的空间构造规律。
3 运动捕获数据在三维角色动画设计中的应用
3.1模拟动画角色运动信息图
模拟图在反映研究人物的位置、特点、构造等方面扮演着重要的作用。它通过将多种方式的显示方法进行集中与整合，客观、全面、综合的显示出了测线、外形和骨骼等的变化图示。
剖面图是三维动画设计专家们重点应用的图件之一。本系统利用数据库的剖面信息，将三维影像投影到了二维平面上，从而得到人物运动瞬间的透视图，再通过将层位信息和实际信息与图形绘制功能相结合，便绘制好了剖面线图。
三维动画图形通过将后台数据库和前台的图形绘图功能相结合，从而能够从不同的角度观察到剖面的空间地质层位的组合情况以及空间的特征变化和动作特征的变化情况，从而为三维动画设计专家建立三维空间概念提供了重要的帮助。
3.2动画人物的三维建模系统与数值模拟分析
三维技术在动画建模中已经得到了广泛的应用, 无论是在角色运动变化研究领、人物形态特征领域、还是角色新型形体动作构架领域，都能看到它的应用。在数值分析中，三维分析远比二维分析更具意义和价值，因为三维分析可以从更加立体的角度，对动画角色的运动特征进行分析与处理，只有通过三维分析，才能得到更加合理、客观、准确的结果。而三维有限元分析的前、后处理功能主要依赖于三维动画技术来实现。
本文主要通过介绍将人体数据定位与新的动画人物的一种动画设计技术，该技术能够更好的利用人体运动时的数据特征去创造更好的动画作品，由此便能给动画人物赋予更加夸张、立体的非刚性运动方式与效果。
参考文献：
[1]冯波. 三维角色动画中运动控制的主要技术[J]. 科技资讯, 2007,(27) .
[2]石其乐. 三维角色动画制作关键技术分析[J]. 计算机时代, 2009,(12) .
[3]刘贤梅,李冰,吴琼. 基于运动捕获数据的虚拟人动画研究[J].计算机工程与应用, 2008,(08) .
作者简介：
杨飞，出生年月：1982年6月；性别：男；籍贯：汉；研究方向：动画设计；学历：本科，单位：重庆电子工程职业学院。