【摘要】：隨著3D視覺影像技術和仿真技術的長足進步,計算機動畫可以模擬出逼真的場景,創(chuàng)造出引人入勝的環(huán)境,成為動漫產業(yè)中的一個重要領域。傳統的群體動畫制作方法曾經制作了許多出色的動畫作品,但是隨著動漫產業(yè)的發(fā)展,其局限性日益明顯。因此,研究群體運動的運動規(guī)律,使用群智能算法實現群體動畫路徑的自動規(guī)劃,在計算機動畫制作領域中變得越來越重要。群體動畫受到廣泛的關注,成為計算機圖形學、人工智能應用中的一個新熱點。 由于群體行為的復雜性,群體動畫的運動生成模塊始終是群體動畫中一項具有挑戰(zhàn)性的研究工作。目前在群體動畫的運動生成方面需要解決的問題主要有: (1)增強運動路徑的真實感。在群體動畫中產生逼真的運動路徑,使每一個個體的運動軌跡既符合群體運動的運動規(guī)律又有著各自運動的獨立性,這是群體運動真實性檢驗的重要標準。在生成運動路徑時,避免個體與障礙物及個體之間的碰撞、避免穿透現象的發(fā)生,又是運動生成模塊首先需要考慮的問題。 (2)提高群體動畫的運行速度。目前關于群體動畫的研究主要集中在角色模型的智能性和賦予其生命特征方面,在生成群體運動時計算機運算量很大,這極大的影響了動畫創(chuàng)作的實時性,因此如何更快地進行群體運動的模擬成為一個普遍的性能目標。本文主要研究群體動畫中運動生成模塊的模型。首先,使用群智能算法為群體動畫的制作進行路徑規(guī)劃,提高群體動畫的真實性和制作效率;其次,設計了將路徑數據導入Maya生成動畫的方法,提高了群體動畫設計的自動化程度。主要工作包括以下幾個方面: (1)通過對群體動畫設計基本原則的深入理解,對動畫設計中關鍵問題的分析,明確了進一步的研究方向和需要設計的群智能算法。 (2)研究了多種進化計算模型和方法,包括微粒群算法、蟻群算法、人工蜂群算法等,比較分析其各自的優(yōu)缺點,結合動漫設計的需求,確定合適的優(yōu)化算法以及算法中需要改進的方面。 (3)設計了在群體運動中個體的碰撞檢測和碰撞避免的方法。 (4)提出了基于微粒群算法和人工蜂群算法的群體動畫路徑自動規(guī)劃方法,將微粒群算法運用到擴散運動的路徑規(guī)劃中,改進人工蜂群算法中的適應度函數,并將其應用到逃逸運動的路徑規(guī)劃中,將群智能算法尋優(yōu)的過程視為動畫角色規(guī)劃路徑的過程,實現了動畫路徑的自動設計。 (5)設計了使用路徑數據驅動的動畫自動生成方法,通過有效使用路徑數據進一步提高動畫制作的逼真性和靈活性,提高了動畫制作的工作效率和群體動畫設計的自動化程度。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP391.41
【圖文】：

圖 4-2 碰撞避免靜態(tài)障礙物的避免方法。如圖 4-2 所示，利用碰撞檢測公會發(fā)生碰撞。將障礙物俯視圖O看作一個圓，粒子當前圓O的兩條切線1AA 、2AA ，在兩條切線上取一點作為下可避免發(fā)生碰撞。有待解決，一個是如何選取向量（下一步位置選在切線選取的點在向量1AA (或2AA )方向上還是向量 AA1（或 A判斷向量1AA 與 AG 夾角和向量2AA 與 AG 夾角大小。一步位置選擇在切線1AA 上，否則選擇在切線2AA 上。對個反彈現象，那么下個位置可以選取先前運動的反方向動，為使運動效果更加真實，下一步的位置應取在向量不是反方向上。如果取在反方向上，就像人在遇到障礙

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本文編號：2767509