計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)是伴隨著計(jì)算機(jī)硬件和圖形算法的高速發(fā)展而形成的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)分支，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)所生成的是一個(gè)虛擬的世界，雖然畫(huà)面中的物體并不需要像真實(shí)世界中那樣真正去建造，但要滿(mǎn)足動(dòng)畫(huà)師隨心所欲地創(chuàng)造虛幻世界的需求，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)必須很好地完成造型、運(yùn)動(dòng)控制和繪制三個(gè)環(huán)節(jié)。如何對(duì)復(fù)雜物體進(jìn)行建模、如何在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中控制并保持物體的體積、如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模場(chǎng)景的快速繪制是其中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題，本文針對(duì)這些問(wèn)題開(kāi)展研究，力求對(duì)現(xiàn)有的方法有所改進(jìn)。

2、 本文首先綜述了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)中的關(guān)鍵技術(shù)及現(xiàn)狀，對(duì)造型、運(yùn)動(dòng)控制和繪制的主要方法進(jìn)行了介紹并對(duì)與本文方法相關(guān)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了重點(diǎn)分析。 造型是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的第一步，基于圖像的造型是一類(lèi)生成復(fù)雜形狀的技術(shù)。光度立體圖像建模技術(shù)在圖像建模領(lǐng)域中具有較大優(yōu)勢(shì)，但其算法理論和實(shí)際應(yīng)用都有待完善。本文對(duì)光度立體技術(shù)從運(yùn)作方式、性能特點(diǎn)、基本原理和流程進(jìn)行了分析，針對(duì)研究的熱點(diǎn)，對(duì)高光模型的應(yīng)用、魯棒建模算法的優(yōu)化、快速搜索算法在光度立體領(lǐng)

3、域中的再加速等技術(shù)進(jìn)行了探索，提出了針對(duì)T-s光照模型使用共軛梯度逼近求解的算法；提出了使用多圖像進(jìn)行非散射像素區(qū)域的剔除和替換方法；使用制作金字塔圖像的方式，以對(duì)數(shù)的時(shí)間復(fù)雜度對(duì)光度立體建模中的關(guān)鍵步驟“高維法向量搜索”進(jìn)行了加速。 當(dāng)需要對(duì)物體做變形方面的動(dòng)畫(huà)時(shí)，需要考慮在變形過(guò)程中保持物體的體積不變。本文在隱式曲面的運(yùn)動(dòng)控制方法的基礎(chǔ)上，給出了隱式曲面運(yùn)動(dòng)控制中的體積保持流程；利用 metaball 密度函數(shù)的特性，結(jié)合區(qū)

4、間分析提出了一個(gè)快速而準(zhǔn)確的判斷立方體與曲面是否有交的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)這一判斷標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)遞歸分割給出了快速體積計(jì)算方法，應(yīng)用于隱式曲面的體積保持。 大規(guī)模場(chǎng)景的快速繪制技術(shù)是提高動(dòng)畫(huà)真實(shí)感的關(guān)鍵，本文在實(shí)時(shí)繪制中的外存技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)基于內(nèi)存映射文件和多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的緩存和按需裝載的框架，給出了利用內(nèi)存映射文件技術(shù)來(lái)管理內(nèi)外存之間的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)先級(jí)的異步裝載，數(shù)據(jù)預(yù)取和動(dòng)態(tài)置出；并提出了一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)