三維圖形引擎中實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、三維圖形引擎是計(jì)算機(jī)硬件和軟件開發(fā)的最新技術(shù)，實(shí)時(shí)性，交互性以及強(qiáng)大的漫游功能是其主要特點(diǎn)。三維圖形引擎目前在很多領(lǐng)域內(nèi)都有很廣泛的應(yīng)用，如軍方的模擬實(shí)戰(zhàn)系統(tǒng)以及三維網(wǎng)絡(luò)游戲等。角色動(dòng)畫是三維圖形引擎中一個(gè)重要組成部分，在虛擬現(xiàn)實(shí)，電子游戲，甚至是傳統(tǒng)的動(dòng)畫制作軟件中都具有很重要的作用，實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫是評(píng)價(jià)圖形引擎好壞的一個(gè)重要標(biāo)志。 關(guān)節(jié)動(dòng)畫經(jīng)過20多年的發(fā)展，取得了長足進(jìn)步，特別是基于運(yùn)動(dòng)捕捉生成的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)節(jié)動(dòng)畫。運(yùn)動(dòng)捕捉

2、技術(shù)從本質(zhì)上改變了動(dòng)畫制作的方法，縮短了動(dòng)畫制作時(shí)間，但其缺少靈活性的特點(diǎn)，使得在對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行重用的時(shí)候，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。反向運(yùn)動(dòng)學(xué)(IK)與正運(yùn)動(dòng)學(xué)相反，它是在給定角色模型的末端骨骼的位置和方向后，計(jì)算出各關(guān)節(jié)的位置與方向。通過反運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，可以僅使用單個(gè)骨骼控制整個(gè)角色產(chǎn)生動(dòng)畫，不過反向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法比較復(fù)雜，所以當(dāng)前研究方式是將正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合起來。骨骼蒙皮動(dòng)畫技術(shù)是三維動(dòng)畫領(lǐng)域的一項(xiàng)比較高級(jí)的技術(shù)，在影視制作、動(dòng)態(tài)仿

3、真等領(lǐng)域起著重要的作用。本文較為深入的研究了三維圖形引擎中角色動(dòng)畫的幾種實(shí)現(xiàn)技術(shù)，通過分析幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了基于反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)節(jié)動(dòng)畫解決方案和骨骼蒙皮動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方案。在骨骼蒙皮動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)中運(yùn)用了基于屬性的網(wǎng)格優(yōu)化技術(shù)和采用硬件支持的方式，并在此基礎(chǔ)上給出利用現(xiàn)有的動(dòng)畫序列產(chǎn)生新動(dòng)畫的動(dòng)畫混合方法。通過實(shí)現(xiàn)表明，采用此動(dòng)畫技術(shù)的角色動(dòng)畫，充分利用了現(xiàn)有動(dòng)畫技術(shù)的幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，具有逼真、生動(dòng)的顯示效果，同時(shí)具有良好的實(shí)時(shí)性，而且具有良好的