基于自動(dòng)控制的交互式角色動(dòng)畫(huà)模擬.pdf

1、三維角色動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用日趨廣泛，涉及到了包括影視特效，視頻游戲，虛擬現(xiàn)實(shí)等各種領(lǐng)域。角色行為的控制一直是一個(gè)研究重點(diǎn)，它影響了整個(gè)動(dòng)畫(huà)的質(zhì)量。
　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可供虛擬角色進(jìn)行自動(dòng)控制，并可與環(huán)境真實(shí)交互的角色動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)。它的主要功能模塊包括以下三個(gè)：
　　首先，將角色設(shè)計(jì)為一個(gè)擁有十六個(gè)關(guān)節(jié)的鉸鏈?zhǔn)綄?duì)象，使其成為整個(gè)動(dòng)畫(huà)的載體。此外結(jié)合第三方開(kāi)源物理引擎ODE實(shí)現(xiàn)了角色在物理真實(shí)感方面的交互能力。這種動(dòng)力學(xué)動(dòng)畫(huà)生成機(jī)制可

2、以生成許多在物理上十分真實(shí)的角色動(dòng)畫(huà)。
　　其次，將比例微分控制器的原理從工作控制領(lǐng)域移植到角色動(dòng)畫(huà)的控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了可用于控制角色動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)控制器。而且，通過(guò)對(duì)人體動(dòng)作的分析，設(shè)計(jì)出了多種基于PD控制器的角色動(dòng)作控制器。這些控制器主要分為手部動(dòng)作控制器，腿部動(dòng)作控制器，全身動(dòng)作控制器三類(lèi)，它們以插件形式開(kāi)發(fā)，可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充，形成一個(gè)豐富的角色動(dòng)作庫(kù)。
　　最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于有限狀態(tài)機(jī)的角色行為的自動(dòng)控制方法。

3、在該控制方法中，行為就是一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，它包含了包含狀態(tài)，轉(zhuǎn)換和事件在內(nèi)的各種元素，一起形式了一個(gè)用來(lái)控制角色的邏輯思維。其狀態(tài)下的動(dòng)作生成器是該模塊的一個(gè)重點(diǎn)，它包括修飾型生成器和混合型生成器，這兩者以其強(qiáng)大的功能來(lái)使角色在一個(gè)狀態(tài)下可以產(chǎn)生出許多的不同的動(dòng)作。另外，動(dòng)作生成器可以綜合利用外面導(dǎo)入的運(yùn)動(dòng)捕獲動(dòng)畫(huà)和本系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)出的各種動(dòng)作控制器。
　　本系統(tǒng)可以讓用戶(hù)完全從無(wú)到有的設(shè)計(jì)出一個(gè)角色行為邏輯。用戶(hù)完全以可視化的方式對(duì)