三维实体造型动画系统的设计及实现

造型动画是基于物理模型的计算机动画，遵循真实的运动学和动力学规律，而三维实体造型动画一直是动画开发人员及用户追求的终极目标。论述了三维实体造型动画系统的动画表现原理和动画运动轨迹的确定。应用Ⅵsual C 结合OpenGL实现了旋转、爆炸和解除爆炸的三维实体造型动画，并利用Visual C 的AVICap窗口类实现了动画过程的视频捕获，以及将捕获结果以AVI文件的形式记录下来。     

利用OpenGL开发化工过程仿真视景系统

讨论了利用开放式三维图形软件ＯｐｅｎＧＬ在微机环境下开发化工过程仿真培训器视视景系统的详细步骤，包括系统结构，高景表示，视景生成动画表现等。     

多媒体应用开发工具——TOOLBOOK3.0中的动画制作与播放

本文系统归纳总结了典型多媒体应用开发工具ＴＯＯＬＢＯＯＫ的主要动画制作方法和技巧，较详细地论述了怎样在ＴＯＯＬＢＯＯＫ中播放由其它动画软件生成的ＦＬＣ．ＦＬＩ动画文件；系统地介绍了在ＴＯＯＬＢＯＯＫ中实现动画与声音关联方法以及ＷｉｎｄｏｗｓＡＰＩ函数的调用方法，旨在开发多媒体应用软件提供捷径。     

基于AUTOCAD的机器人参数化三维实体造型

提出以广泛使用的非参数化造型系统ＡＵＴＯＣＡＤ进行机器人参数化三维实体造型方法和修改方法,能方便灵活地生成符合需要的机器人及其工作环境的三维实体模型,将其用于机器人离线编程,该方法也适用于以ＡＵＴＯＣＡＤ进行其它开链结构系统的参数化三维实体造型。     

表演动画中的运动捕捉技术

1　表演动画与运动捕捉[1]计算机特技的应用在现代影视特技制作中已成为不可或缺的手段,各种各样的平面、三维计算机特技制作技术给观众带来了全新的感受,而表演动画技术则可以说是当前最高级、最热门的计算机动画技术之一.在传统的动画制作中,制作者必须将画面根据剧情要求逐帧画出,工作量非常巨大.引入计算机动画技术后,可以利用计算机先设计造型,再按照剧情确定关键帧,然后动画师调整关键帧的造型姿势,动画软件则根据关键帧生成图象序列.但是,对于一个长的动画作品,逐个确定关键帧仍然是一项相当麻烦的工作.表演动画技术的诞生,彻底改变…     

一个表现风吹树动的计算机动画模型

提出一个可用于计算机动画中以自然为背景生成的表现风吹树动的模型，该模型将矢量合成处理结合到三维树木的递归生成过程中，能简便地得到有较好效果的动画系列画面。     

圆锥齿轮实体参数化逆向造型设计

提出实体参数化逆向造型设计的方法，介绍应用该方法开发圆锥齿轮三维实体参数化造型设计系统的过程。采用小型CAD软件的基本造型功能对圆锥齿轮三维基体作造型设计，再利用其宏记录自动生成程序的功能将宏文件和齿形生成程序结合，在Visual Basic环境下实现圆锥齿轮基体与齿形三维实体参数化逆向造型设计。旨在提供一种对CAD软件二次开发的新方法，使设计者掌握运用该方法对复杂三维实体进行参数化设计，从而提高开发小型CAD软件的能力。     

计算机生成三维卡通风格喷水效果

在过去20年中人们提出许多处理水运动的模型，但大都致力于生成真实感的动画，而对传统手工绘制的水运动效果建模问题几乎无人涉及，给出一个自动生成三维卡通风格喷水效果的计算机模型，首先介绍如何从手工绘制的卡通喷水画面中提取它的骨架，然后沿骨架用等级结构定义喷水边线、水波纹理与水滴，通过引进随机分量控制，本模型可以自动生成无重复机械感的并与卡通风格一致的三维卡通风格喷水序列画面。     

新增1000种特性的3D STUDIO MAX R2

新增１０００种特性的３ＤＳＴＵＤＩＯＭＡＸＲ２从属于Ａｕｔｏｄｅｓｋ的Ｋｉｎｅｔｉｘ公司即将推出的三维造型和动画制作软件３ＤＳＴＵＤＩＯＭＡＸＲ２，将在世界最畅销的三维可视化产品３ＤＳＴＵＤＩＯＭＡＸ（ｒ）Ｒ１．２的基础上，再增加１０００余种新的特性...     

计算机在制作卡通动画片中的作用

计算机动画有着很多的应用领域，计算机卡通动画片是其中之一。本文深入探讨了计算机在制作卡通动画片中起到的作用，从画面输入、动画质量的快速检查、生产管理与中间画面的生成四个方面阐述了计算机的作用。在最后详细阐述了中间画面生成的几种不同的方法。     

具有真实感的三维人脸动画

具有真实感的三维人脸模型的构造和动画是计算机图形学领域中一个重要的研究课题.如何在三维人脸模型上实时地模拟人脸的运动,产生具有真实感的人脸表情和动作,是其中的一个难点.提出一种实时的三维人脸动画方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后使用提出的基于加权狄里克利自由变形DFFD(Dirichlet free-form deformation)和刚体运动模拟的混合技术模拟功能区的运动.同时,通过交叉的运动控制点模拟功能区之间运动的相互影响.在该方法中,人脸模型的运动通过移动控制点来驱动.为了简化人脸模型的驱动,提出了基于MPEG-4中脸部动画参数FAP(facial animation parameters)流和基于肌肉模型的两种高层驱动方法.这两种方法不但具有较高的真实感,而且具有良好的计算性能,能实时模拟真实人脸的表情和动作.     

HandPuppet3D: Motion capture and analysis for character animation

Motion capture is a technique of digitally recording the movements of real entities, usually humans. It was originally developed as an analysis tool in biomechanics research, but has grown increasingly important as a source of motion data for computer animation. In this context it has been widely used for both cinema and video games. Hand motion capture and tracking in particular has received a lot of attention because of its critical role in the design of new Human Computer Interaction methods and gesture analysis. One of the main difficulties is the capture of human hand motion. This paper gives an overview of ongoing research “HandPuppet3D” being carried out in collaboration with an animation studio to employ computer vision techniques to develop a prototype desktop system and associated animation process that will allow an animator to control 3D character animation through the use of hand gestures. The eventual goal of the project is to support existing practice by providing a softer, more intuitive, user interface for the animator that improves the productivity of the animation workflow and the quality of the resulting animations. To help achieve this goal the focus has been placed on developing a prototype camera based desktop gesture capture system to capture hand gestures and interpret them in order to generate and control the animation of 3D character models. This will allow an animator to control 3D character animation through the capture and interpretation of hand gestures. Methods will be discussed for motion tracking and capture in 3D animation and in particular that of hand motion tracking and capture. HandPuppet3D aims to enable gesture capture with interpretation of the captured gestures and control of the target 3D animation software. This involves development and testing of a motion analysis system built from algorithms recently developed. We review current software and research methods available in this area and describe our current work.     

一种可共享三维动画的新方法

针对项目中对三维引擎的要求对骨骼动画进行了研究。提出了一种实现动画共享的方法。方法是给人物的各个关节指定一个位置，所存储各关节的位移量都针对此起始位置，需要共享的动画数据单独存储。由于采用的是相对位移，且是相对角色的，不同角色使用同样动画时，系统会根据角色的伸缩将动画绑定到不同位置，从而实现动画共享。并通过顶点索引法存贮数据，大大降低了运算量。最后实现了三维骨骼动画，并给出了相应的测试数据。     

Dynamic Comics for Hierarchical Abstraction of 3D Animation Data

Image storyboards of films and videos are useful for quick browsing and automatic video processing. A common approach for producing image storyboards is to display a set of selected key‐frames in temporal order, which has been widely used for 2D video data. However, such an approach cannot be applied for 3D animation data because different information is revealed by changing parameters such as the viewing angle and the duration of the animation. Also, the interests of the viewer may be different from person to person. As a result, it is difficult to draw a single image that perfectly abstracts the entire 3D animation data. In this paper, we propose a system that allows users to interactively browse an animation and produce a comic sequence out of it. Each snapshot in the comic optimally visualizes a duration of the original animation, taking into account the geometry and motion of the characters and objects in the scene. This is achieved by a novel algorithm that automatically produces a hierarchy of snapshots from the input animation. Our user interface allows users to arrange the snapshots according to the complexity of the movements by the characters and objects, the duration of the animation and the page area to visualize the comic sequence. Our system is useful for quickly browsing through a large amount of animation data and semi‐automatically synthesizing a storyboard from a long sequence of animation.     

基于非线性流形学习的3维人体运动合成

为了实现3维人体运动的有效合成,提出了一种基于非线性流形学习的3维人体运动合成框架及算法,并可应用于方便、快捷、用户可控的3维人体运动合成。该合成算法框架先采用非线性流形降维方法将高维运动样本映射到低维流形上,同时求解其本征运动语义参数空间的表达,然后将用户在低维运动语义参数空间中交互生成的样本通过逆向映射重建得到具有新运动语义特征的3维运动序列。实验结果表明该方法不仅能够对运动物理参数（如特定关节的运动位置、物理运动特征）进行较为精确的控制,还可用于合成具有高层运动语义（运动风格）的新运动数据。与现有运动合成方法比较,该方法具有用户可控、交互性强等优点,能够应用于常见3维人体运动数据的高效生成。     

基于单目视频运动跟踪的三维人体动画

针对传统人体动画制作成本高、人体运动受捕获设备限制等缺陷,提出了一种基于单目视频运动跟踪的三维人体动画方法。首先给出了系统实现框架,然后采用比例正交投影模型及人体骨架模型来恢复关节的三维坐标,关节的旋转欧拉角由逆运动学计算得到,最后采用H-anim标准对人体建模,由关节欧拉角驱动虚拟人产生三维人体动画。实验结果表明,该系统能够对人体运动进行准确的跟踪和三维重建,可应用于人体动画制作领域。     

基于语音驱动的三维人脸动画技术综述

随着三维数字虚拟人的发展,语音驱动三维人脸动画技术已经成为虚拟人交互的重要研究热点之一.其关键技术在于语音-视觉映射模型的建立以及三维人脸动画的合成.首先分析了音-视素匹配法和音-视觉参数映射两类方法的特点;之后阐述了目前三维人脸模型的建立方法,并依据三维人脸模型的表示方法不同,分析了不同运动控制方法的优缺点;然后阐述了语音驱动三维人脸动画的主观评价和客观评价方法;最后总结了语音驱动三维人脸动画技术的未来发展方向.     

基于动捕数据驱动的三维民族舞蹈展示方法

三维模型动画在数字化设计和应用中具有重要意义,受到越来越多研究者关注;但如何通过三维数字化原真再现民族舞蹈表演是极具挑战的问题.本论文通过动捕技术采集舞蹈动作实现舞蹈数字化展示.具体方法是:首先利用动捕设备捕获人体动作数据,然后在Maya中进行人物建模、骨骼绑定、蒙皮和权重调节,再通过MotionBuilder将3D模型与动捕数据结合,最终完成了现实舞蹈动作的虚拟人展演.论文构建了一个面向民族舞蹈展演的虚拟场景,并以13个民族的舞蹈为数字化内容,推广动捕驱动的舞蹈展演方法的应用.     

Kinect动作捕捉技术在三维动画教学中的应用与实践

针对传统三维角色动画制作成本高、时间长的问题,文章介绍了一种应用Kinect动作捕捉技术实现高效制作三维角色动画的方法。该方法借助Kinect体感摄像机捕捉真人的动作生成骨骼关节的关键帧数据并输出bvh动作路径文件,然后把bvh动作路径数据导入C4D软件中,就可以驱动角色模型完成角色动画的制作。把这种方法运用到三维角色动画教学实践中,有利于提高学生学习的兴趣和效率。     

Real-Time Physics-Based 3D Biped Character Animation Using an Inverted Pendulum Model

We present a physics-based approach to generate 3D biped character animation that can react to dynamical environments in real time. Our approach utilizes an inverted pendulum model to online adjust the desired motion trajectory from the input motion capture data. This online adjustment produces a physically plausible motion trajectory adapted to dynamic environments, which is then used as the desired motion for the motion controllers to track in dynamics simulation. Rather than using Proportional-Derivative controllers whose parameters usually cannot be easily set, our motion tracking adopts a velocity-driven method which computes joint torques based on the desired joint angular velocities. Physically correct full-body motion of the 3D character is computed in dynamics simulation using the computed torques and dynamical model of the character. Our experiments demonstrate that tracking motion capture data with real-time response animation can be achieved easily. In addition, physically plausible motion style editing, automatic motion transition, and motion adaptation to different limb sizes can also be generated without difficulty.