虛擬人步行運(yùn)動(dòng)模擬與三維場(chǎng)景中路徑規(guī)劃的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫在當(dāng)今具有廣泛的應(yīng)用，無(wú)論游戲、電影還是虛擬現(xiàn)實(shí)，到處都有它的身影。人物動(dòng)畫作為計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的一部分，是一個(gè)應(yīng)用研究熱點(diǎn)。因?yàn)槿宋镞\(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，無(wú)論是人體關(guān)節(jié)的相互作用，還是皮膚之間的作用，都會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)的不同而不同。想逼真模擬人物運(yùn)動(dòng)，不僅要考慮人物的邏輯動(dòng)作，還要處理好皮膚等組織的變形。而將人物放置到虛擬環(huán)境中，還需要考慮在環(huán)境中如何運(yùn)動(dòng)以及與環(huán)境中其它物體之間的碰撞檢測(cè)。這些都具有相當(dāng)?shù)碾y度。 本文的研究工作分為三個(gè)

2、主要部分：第一部分是虛擬人運(yùn)動(dòng)模型的建立：第二部分是虛擬人運(yùn)動(dòng)控制；第三部分是基于A*算法的三維地形條件下的路徑規(guī)劃。 虛擬人模型是三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的基礎(chǔ)，在三維人體動(dòng)畫中，首要問(wèn)題就是要構(gòu)造出逼真的人體模型。本文采用分層虛擬人表示方法，在這樣一種分層表示模型中，一個(gè)虛擬人模型由基本骨架層和皮膚層組成。其中的基本骨架由關(guān)節(jié)確定其狀態(tài)，決定了虛擬人體的基本運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，然后由皮膚層確定虛擬人顯示的外觀。 運(yùn)動(dòng)控制是虛擬人研究中一

3、項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，也是本文的一個(gè)研究重點(diǎn)，本文主要結(jié)合了關(guān)鍵幀方法和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬人的步行運(yùn)動(dòng)。生物學(xué)的研究把步行運(yùn)動(dòng)歸結(jié)為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)相的循環(huán)：站立相和搖擺相。本文根據(jù)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)相將每一步劃分成三個(gè)階段，并借助3D Max設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)于每個(gè)階段的關(guān)鍵幀，且使用Spline插補(bǔ)法來(lái)產(chǎn)生平滑的插補(bǔ)曲線，這樣使動(dòng)畫看起來(lái)很通暢、平滑。而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)可以明確關(guān)節(jié)模型中不同層次的對(duì)象的位置，可以讓運(yùn)動(dòng)看起來(lái)更自然協(xié)調(diào)。 要實(shí)現(xiàn)虛擬人在三維