【摘要】：隨著3D視覺影像技術(shù)和仿真技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,計(jì)算機(jī)動(dòng)畫可以模擬出逼真的場(chǎng)景,創(chuàng)造出引人入勝的環(huán)境,成為動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)的群體動(dòng)畫制作方法曾經(jīng)制作了許多出色的動(dòng)畫作品,但是隨著動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其局限性日益明顯。因此,研究群體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,使用群智能算法實(shí)現(xiàn)群體動(dòng)畫路徑的自動(dòng)規(guī)劃,在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作領(lǐng)域中變得越來越重要。群體動(dòng)畫受到廣泛的關(guān)注,成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能應(yīng)用中的一個(gè)新熱點(diǎn)。 由于群體行為的復(fù)雜性,群體動(dòng)畫的運(yùn)動(dòng)生成模塊始終是群體動(dòng)畫中一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究工作。目前在群體動(dòng)畫的運(yùn)動(dòng)生成方面需要解決的問題主要有: (1)增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)路徑的真實(shí)感。在群體動(dòng)畫中產(chǎn)生逼真的運(yùn)動(dòng)路徑,使每一個(gè)個(gè)體的運(yùn)動(dòng)軌跡既符合群體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律又有著各自運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,這是群體運(yùn)動(dòng)真實(shí)性檢驗(yàn)的重要標(biāo)準(zhǔn)。在生成運(yùn)動(dòng)路徑時(shí),避免個(gè)體與障礙物及個(gè)體之間的碰撞、避免穿透現(xiàn)象的發(fā)生,又是運(yùn)動(dòng)生成模塊首先需要考慮的問題。 (2)提高群體動(dòng)畫的運(yùn)行速度。目前關(guān)于群體動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算量很大,這極大的影響了動(dòng)畫創(chuàng)作的實(shí)時(shí)性,因此如何更快地進(jìn)行群體運(yùn)動(dòng)的模擬成為一個(gè)普遍的性能目標(biāo)。本文主要研究群體動(dòng)畫中運(yùn)動(dòng)生成模塊的模型。首先,使用群智能算法為群體動(dòng)畫的制作進(jìn)行路徑規(guī)劃,提高群體動(dòng)畫的真實(shí)性和制作效率;其次,設(shè)計(jì)了將路徑數(shù)據(jù)導(dǎo)入Maya生成動(dòng)畫的方法,提高了群體動(dòng)畫設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度。主要工作包括以下幾個(gè)方面: (1)通過對(duì)群體動(dòng)畫設(shè)計(jì)基本原則的深入理解,對(duì)動(dòng)畫設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題的分析,明確了進(jìn)一步的研究方向和需要設(shè)計(jì)的群智能算法。 (2)研究了多種進(jìn)化計(jì)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(diǎn),結(jié)合動(dòng)漫設(shè)計(jì)的需求,確定合適的優(yōu)化算法以及算法中需要改進(jìn)的方面。 (3)設(shè)計(jì)了在群體運(yùn)動(dòng)中個(gè)體的碰撞檢測(cè)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(dòng)畫路徑自動(dòng)規(guī)劃方法,將微粒群算法運(yùn)用到擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃中,改進(jìn)人工蜂群算法中的適應(yīng)度函數(shù),并將其應(yīng)用到逃逸運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃中,將群智能算法尋優(yōu)的過程視為動(dòng)畫角色規(guī)劃路徑的過程,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)畫路徑的自動(dòng)設(shè)計(jì)。 (5)設(shè)計(jì)了使用路徑數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫自動(dòng)生成方法,通過有效使用路徑數(shù)據(jù)進(jìn)一步提高動(dòng)畫制作的逼真性和靈活性,提高了動(dòng)畫制作的工作效率和群體動(dòng)畫設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：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(cè)公會(huì)發(fā)生碰撞。將障礙物俯視圖O看作一個(gè)圓，粒子當(dāng)前圓O的兩條切線1AA 、2AA ，在兩條切線上取一點(diǎn)作為下可避免發(fā)生碰撞。有待解決，一個(gè)是如何選取向量（下一步位置選在切線選取的點(diǎn)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(duì)個(gè)反彈現(xiàn)象，那么下個(gè)位置可以選取先前運(yùn)動(dòng)的反方向動(dòng)，為使運(yùn)動(dòng)效果更加真實(shí)，下一步的位置應(yīng)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

初始化

運(yùn)行多代后效果

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本文編號(hào)：2767509