三維植物動(dòng)畫：從隨風(fēng)搖曳到翩翩起舞.pdf

1、植物的真實(shí)感運(yùn)動(dòng)模擬是在靜態(tài)植物造型的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)模擬其運(yùn)動(dòng).這種具有真實(shí)感植物運(yùn)動(dòng)模擬,特別是實(shí)時(shí)地模擬,在3D游戲、電子娛樂(lè)、影視制作和虛擬城市漫游系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值.該文利用基于物理的動(dòng)畫建模方法,結(jié)合彈性形變理論和關(guān)節(jié)骨架模型,提出"層次關(guān)節(jié)彈性骨架模型"對(duì)植物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和模擬.這一模型能夠?qū)⒅参锏母鱾€(gè)器官的不同模式的運(yùn)動(dòng)用統(tǒng)一的形式表示出來(lái),適合于表現(xiàn)植物根、莖、葉、花等不同器官所特有的搖曳

2、和振動(dòng).通過(guò)分散施加于各個(gè)關(guān)節(jié)的外力矩來(lái)模擬風(fēng)的作用,能夠真實(shí)地模擬出植物在不同強(qiáng)度和方向的風(fēng)作用下的不同運(yùn)動(dòng)形態(tài).為能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)畫,該文根據(jù)植物運(yùn)動(dòng)的特殊性,針對(duì)層次關(guān)節(jié)模型運(yùn)動(dòng)控制復(fù)雜度高的缺點(diǎn),利用局部化的方法將級(jí)聯(lián)的關(guān)節(jié)解耦合,以簡(jiǎn)化模型微分方程的積分求解過(guò)程,將計(jì)算量降低至線性時(shí)間復(fù)雜度.在真實(shí)感植物體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)之上,我們進(jìn)一步研究了如何自動(dòng)地將音樂(lè)和動(dòng)畫的藝術(shù)化地完美的結(jié)合在一起,并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)腳本驅(qū)動(dòng)的植物體卡通風(fēng)格的虛擬舞

3、蹈動(dòng)畫系統(tǒng)——"花之舞".在彈性骨架模型的基礎(chǔ)上,該文將模型在外加激勵(lì)條件下的平衡狀態(tài)與植物角色的舞蹈姿態(tài)一一對(duì)應(yīng)起來(lái),建立參數(shù)化的舞蹈姿態(tài).為方便用戶參與整個(gè)舞蹈姿態(tài)的設(shè)計(jì),我們又將整個(gè)姿態(tài)集進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸?引入動(dòng)作變形夸張系數(shù)將類似的姿態(tài)通過(guò)不同的夸張變形系數(shù)加以區(qū)分,從而有效地減小了姿態(tài)類型總數(shù).該文的虛擬舞蹈系統(tǒng)"花之舞"目前階段的舞蹈設(shè)計(jì)是通過(guò)用戶編寫舞蹈腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)的.與運(yùn)動(dòng)捕捉的方法不同,這種編寫舞蹈腳本的方法可以給用戶以最

4、大限度的靈活性,將人的藝術(shù)才華充分地融入腳本的設(shè)計(jì)之中.由于彈性骨架模型能夠自動(dòng)在姿態(tài)間進(jìn)行平滑地插值,因而交互式的舞蹈腳本的中只需記錄姿態(tài)編號(hào)和夸張變形系數(shù)從而使腳本的編寫的繁瑣程度大為簡(jiǎn)化,形式更為統(tǒng)一.利用舞蹈腳本作為交互的接口和媒介,用戶可以將自己的藝術(shù)天賦融入所設(shè)計(jì)的舞蹈腳本中,根據(jù)不同的音樂(lè)設(shè)計(jì)出不同風(fēng)格的舞蹈.使這種虛擬的舞蹈成為一種全新的數(shù)字藝術(shù)形式.該文最后討論了彈性骨架模型對(duì)于一般的動(dòng)畫角色骨架的運(yùn)動(dòng)控制方法和虛擬人