本文選題：群體動(dòng)畫(huà) + 自主智能體�。� 參考：《上海交通大學(xué)》2009年碩士論文

【摘要】：計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展,三維動(dòng)畫(huà)已經(jīng)應(yīng)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域,尤其在影視、廣告、游戲、多媒體行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。其中群體動(dòng)畫(huà)越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注,成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)熱點(diǎn)。目前群體行為的模擬應(yīng)用非常廣泛,包括在電影、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、公共場(chǎng)所人流模擬、防災(zāi)、交通規(guī)劃等許多方面。本文主要關(guān)注于藝術(shù)創(chuàng)作中群體行為表現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)方法。 由于控制群體行為的復(fù)雜性,群體動(dòng)畫(huà)始終是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)中一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究工作。在藝術(shù)創(chuàng)作中動(dòng)畫(huà)主要的創(chuàng)作手段是“關(guān)鍵幀”技術(shù)。這種傳統(tǒng)方法在模擬智能生命行為時(shí)難以具有真實(shí)性。尤其當(dāng)角色數(shù)量增加時(shí),模擬角色之間或角色與環(huán)境之間互動(dòng)行為的計(jì)算量呈幾何增長(zhǎng)。而當(dāng)某些角色動(dòng)作需要改變時(shí),修改的工作量幾乎和重建動(dòng)畫(huà)相當(dāng)。因此動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作中兼顧藝術(shù)表現(xiàn)和真實(shí)性同時(shí),探索一個(gè)高效率的實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)于群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文對(duì)三維動(dòng)畫(huà)中群體動(dòng)畫(huà)的人工生命方法進(jìn)行詳細(xì)的分析,對(duì)計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)中群體動(dòng)畫(huà)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入的研究,并設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于自主智能體的具有實(shí)用價(jià)值的群體動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在業(yè)界得到廣泛應(yīng)用的高端三維軟件Maya平臺(tái)下運(yùn)用Maya Mel語(yǔ)言編寫(xiě)完成,能夠簡(jiǎn)單有效地模擬常見(jiàn)的群體動(dòng)作行為。 本文主要的工作是: 1)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)的制作模型。本文系統(tǒng)地研究了計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)中群體動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)方法,重點(diǎn)研究總結(jié)了群體動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)的要求和特點(diǎn),并以藝術(shù)創(chuàng)作為出發(fā)點(diǎn),以當(dāng)前最前沿的群體動(dòng)畫(huà)人工生命理論為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一個(gè)基于自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)的制作模型。此模型將角色的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)分為三個(gè)層次:行為選擇、行為規(guī)劃、行為實(shí)現(xiàn)。 2)提出了一個(gè)適用于模擬多種生物的感知模型。這個(gè)感知模型針對(duì)藝術(shù)創(chuàng)作的特點(diǎn),簡(jiǎn)單而高效。仿真角色的感知能力是大規(guī)模群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作的重點(diǎn)。針對(duì)角色的感知的特性,在研究了生物各種感知能力的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)以視覺(jué)感知和觸覺(jué)感知為重點(diǎn)的感知方法。此算法在盡量真實(shí)模擬生物感知能力的同時(shí),減少了角色的潛在感知物體數(shù)目,提高了動(dòng)畫(huà)運(yùn)行的效率。 3)提出了一個(gè)適用于模擬多種生物行為規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方法。在深入研究了Reynolds的Steering行為理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)畫(huà)的行為模型。此模型實(shí)現(xiàn)了與動(dòng)畫(huà)軟件中的粒子系統(tǒng)和動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合,有效的利用了現(xiàn)有資源,保證了動(dòng)畫(huà)的真實(shí)性。 4)基于本文設(shè)計(jì)的群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作模型,在Maya平臺(tái)下,運(yùn)用MEL語(yǔ)言編寫(xiě)了一個(gè)實(shí)用的群體動(dòng)畫(huà)插件steering studio。此插件可以模擬二維和三維環(huán)境下生物的群體行為。具有很高的實(shí)用性和操作性。
[Abstract]:Computer 3D animation is an important field of computer application. With the rapid development of computer software and hardware technology, 3D animation has been applied to various fields of people's life, especially in the film, television, advertising, games, multimedia industry has been widely used. Among them, group animation attracts more and more attention and becomes a hot spot in computer graphics. At present, the simulation of group behavior is widely used, including in movies, games, virtual reality, public places, people flow simulation, disaster prevention, traffic planning and many other aspects. This paper focuses on the realization of group behavior in artistic creation. Because of the complexity of controlling group behavior, group animation is always a challenging research work in computer animation. The main creative means of animation in art creation is the key frame technology. This traditional method is difficult to be true when simulating intelligent life behavior. Especially when the number of roles increases, the computational complexity of simulating the interaction between roles or between roles and environments increases geometrically. When certain character actions need to be changed, the amount of modification is almost the same as reanimation. Therefore, it is of great practical significance for group animation creation to explore an efficient way to achieve both artistic expression and authenticity in animation creation. In this paper, the artificial life method of group animation in 3D animation is analyzed in detail, and the structure design and realization method of group animation in computer 3D animation are deeply studied. A group animation system with practical value based on autonomous agent is designed and implemented. The system is written in Maya Mel language on the platform of Maya, which is widely used in the industry. It can simulate the common group action behavior simply and effectively. The main work of this paper is as follows: 1) A group animation model based on autonomous agent is designed. This paper systematically studies the realization method of group animation in computer animation, especially summarizes the requirements and characteristics of group animation, and takes artistic creation as the starting point, based on the current most advanced artificial life theory of group animation. A group animation model based on autonomous agent is designed. The model divides character motion animation into three levels: behavior selection, behavior planning, and behavior implementation. 2) A perception model is proposed to simulate a variety of organisms. This perceptual model is simple and efficient according to the characteristics of artistic creation. The perception ability of simulation characters is the focus of mass animation creation. According to the characteristics of role perception and on the basis of the research of biological perception ability, this paper designs a perceptual method focusing on visual perception and tactile perception. This algorithm not only simulates the ability of biological perception but also reduces the number of potential perceptual objects and improves the efficiency of animation. 3) A method is proposed to implement the simulation of multiple biological behavior planning. Based on the research of Reynolds' steering behavior theory, an animation behavior model is designed. This model realizes the organic combination with the particle system and animation system in the animation software, effectively utilizes the existing resources, and ensures the authenticity of the animation. 4) based on the group animation creation model designed in this paper, under the platform of Maya, A practical group animation plug-in steering studio. based on Mel language is developed. This plug-in can simulate the population behavior of organisms in two-dimensional and three-dimensional environments. It has high practicability and maneuverability.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2096753