虛擬人步行運動模擬與三維場景中路徑規(guī)劃的研究與實現(xiàn).pdf

1、計算機動畫在當今具有廣泛的應(yīng)用，無論游戲、電影還是虛擬現(xiàn)實，到處都有它的身影。人物動畫作為計算機動畫的一部分，是一個應(yīng)用研究熱點。因為人物運動的復(fù)雜性，無論是人體關(guān)節(jié)的相互作用，還是皮膚之間的作用，都會隨著運動的不同而不同。想逼真模擬人物運動，不僅要考慮人物的邏輯動作，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)境中如何運動以及與環(huán)境中其它物體之間的碰撞檢測。這些都具有相當?shù)碾y度。 本文的研究工作分為三個

2、主要部分：第一部分是虛擬人運動模型的建立：第二部分是虛擬人運動控制；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算機動畫的基礎(chǔ)，在三維人體動畫中，首要問題就是要構(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動姿態(tài)，然后由皮膚層確定虛擬人顯示的外觀。 運動控制是虛擬人研究中一

3、項十分重要的內(nèi)容，也是本文的一個研究重點，本文主要結(jié)合了關(guān)鍵幀方法和逆運動學(xué)方法來實現(xiàn)虛擬人的步行運動。生物學(xué)的研究把步行運動歸結(jié)為兩個運動相的循環(huán)：站立相和搖擺相。本文根據(jù)這兩個運動相將每一步劃分成三個階段，并借助3D Max設(shè)計出對應(yīng)于每個階段的關(guān)鍵幀，且使用Spline插補法來產(chǎn)生平滑的插補曲線，這樣使動畫看起來很通暢、平滑。而逆運動學(xué)可以明確關(guān)節(jié)模型中不同層次的對象的位置，可以讓運動看起來更自然協(xié)調(diào)。 要實現(xiàn)虛擬人在三維