基于Maya关键帧技术的虚拟人行走运动仿真

论文阐述了动画制作中的关键帧方法,人体骨骼关节原理以及分析了人体行走过程的重要特征。在此基础上,作者在Maya软件中运用关键帧技术和逆运动学相结合的方法,详细论述了虚拟人行走动画的制作过程,最终完成人体行走运动的仿真。     

虚拟人行走运动的研究与实现

该文对虚拟人行走的运动控制方法进行了研究,对人体行走过程进行了详细的分析。根据Bruderlin对行走过程的分析,该文对其进行了简化,把行走过程的支撑期和摆动期各分成两个阶段,即Heel_Strike阶段和Toe_Down阶段构成支撑期,Toe_Above_Toe阶段和Knee_Straighten阶段构成摆动期。然后,用关键帧、逆运动学和简单动力学相结合的运动控制方法,实现了逼真的虚拟人行走运动。     

基于逆运动学和动力学的虚拟人行走仿真

在计算机上模拟真实人行走是计算机仿真的一个基本问题。人体行走是一种伴随着碰撞、摩擦和滑动的复杂的系统运动,为了实现模拟的逼真性,需要着重在运动控制上进行研究。首先对人体行走进行分析并建立了简单的人体模型,然后详细给出行走过程中关节点位置的数学描述,最后采用逆运动学求解雅可比矩阵的方法并结合动力学知识,运用VC＋＋．NET和OpenGL为编程工具以骨架模型实现了虚拟人行走。     

基于Maya的人物角色行走运动的设计

阐述在Maya软件中制作人物角色行走的流程以及一些相关注意事项。通过分析人体行走过程的重要特征,详细论述人物角色行走动画的制作过程,探讨Maya技术在人物角色行走动画中的应用技巧。     

基于JACK的虚拟人行走建模与实现

针对目前Jack软件中人体直立行走仿真过程存在的缺陷(动作不自然问题、姿态转变存在突变现象),分析了Jack软件中人体运动模型及直立行走的控制方法,提出利用参数化关键帧技术对人体运动控制过程进行改进,通过改进,使得人体的行走仿真更加逼真、自然,有效地提高了人体运动仿真的真实感。结果将改进的运动控制流程应用到虚拟人体的弯腰走、携物走、跑、爬行、攀登、匍匐等广义行走仿真中,实现了人体各种姿态的行走动作,有效提高了jack软件在工程中的实际应用能力。     

基于两段式IK与关键帧的虚拟人运动控制

为提高网络虚拟环境中虚拟人运动控制的效率与显示效果,提出逆运动学和关键帧法相结合的虚拟人运动控制方法.在逆运动学中设计改进的CCD算法实现分阶段IK计算,因回溯路径的缩短,减少了计算量;在关键帧中插入由四元数插值法生成的中间帧,提高虚拟人运动的真实感;通过IK求解的关节旋转角不仅实现对姿态的逼近,还使关节更具有弹性;引入运动特征参量,可增强虚拟人动作模式的多样性.     

一种基于自由空间法的虚拟人行走规划方法

本文提出了一种基于自由空间法的虚拟人行走规划方法。该方法以虚拟环境的表示为基础,首先将虚拟环境离散化成为环境图;然后用启发式A＊搜索算法进行路径搜索,产生从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人对环境进行漫游;最后设计实现了一个仿真演示实例。仿真结果表明,所提算法简便易行,能够满足虚拟人在复杂环境下导
航和漫游的要求。     

基于骨骼的三维虚拟人运动合成方法研究

针对虚拟人运动合成中建立的人体模型存在复杂化、合成的虚拟人运动序列逼真度差的问题,提出了一种基于骨骼的虚拟人运动合成方法。在分析人体结构的基础上,通过三维图形软件获取人体骨骼数据,构建虚拟人体的骨骼模型。另外,将关键帧四元数球面插值算法与时间和空间变形方法相结合,生成多样化的虚拟人运动序列。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于运动捕捉数据的虚拟人建模及运动仿真

虚拟人运动具有深远的理论价值及广阔的应用前景.但是因为运动形式多样导致动特性复杂,计算难度大,现有的虚拟人运动仿真系统很难同时保证仿真的实时性和真实性.根据快速发展的运动捕捉技术,为解决上述问题,采用一个虚拟人运动仿真系统.首先建立既计算简单又显示逼真的虚拟人模型,可根据运动捕捉数据对虚拟人模型进行仿真.实验结果表明,方法可以在保证时间复杂度的基础上逼真地运用运动捕捉数据驱动虚拟的运动.经实验证明,虚拟人运动仿真方法,可以应用于智能人机交互领域中.     

基于PCA方法的虚拟人行走引擎研究

针对虚拟人行走引擎的实时生成问题,在运动捕获数据的基础上,提出将主成分分析(PCA)方法引入到虚拟人的行走引擎研究中,实现通用的实时行走引擎。根据特定速度值,在生成的PCA空间中进行插值和外推计算生成新的运动,通过时间弯曲方法使引擎由髋关节高度参数来驱动。实验结果证明,采用基于PCA方法设计的行走引擎,可以实时生成比较流畅的行走动画。     

非平坦地面上虚拟人步行的研究

Bezier曲线在各种CAD系统中,在大多数图形系统中,在相关的绘图和图形软件中都有广泛的应用。为了很好的模拟虚拟人在不平坦地面上的步行,该文利用Bezier曲线的良好特性来模拟虚拟人骨盆的运动。     

非平坦地面上虚拟人步行的研究

Bezier曲线在各种CAD系统中,在大多数图形系统中,在相关的绘图和图形软件中都有广泛的应用。为了很好的模拟虚拟人‘在不平坦地面上的步行,该文利用Bezier曲线的良好特性来模拟虚拟人骨盆的运动。     

虚拟人行走的动作融合

研究在行走时虚拟人动作与虚拟地形之间的交互性。通过碰撞检测来确定人体在地面之上的正确位置。利用动作融合的方法,即将几个典型动作按合适的权重结合产生新的动作数据,实时地驱动虚拟人并使之对环境变化的反应满足视觉上的逼真性。融合过程中各原始动作的权重取决于沿着和垂直于人体运动方向的2个地面坡度,同时也通过对地形的几何分析来实现虚拟人对其周边地形的感知。     

基于舒适度最大化的人体运动控制

在分析人体自身运动反馈控制机理的基础上,引入舒适度作为人体运动控制的性能指标函数,提出了一种基于舒适度最大化的人体运动控制算法．该算法综合考虑了运动学、动力学以及人体工效学等因素,避免了单纯从动力学方面求解带来的虚拟人体动画所隐含的力量冲突,提高了仿真结果的真实性和合理性．最后,用实验验证了文中算法的有效性．该算法为设计安全舒适的人体动作和作业提供了一定的参考依据．     

基于D3D的三维虚拟人运动显示

开发了一套基于Direct 3D技术的应用程序开发包DXVHSDK,它可以在虚拟环境中载入、驱动并显示一个或多个三维虚拟人,具有绘制速度快、可靠性高、可扩展性强等优点,能够灵活地驱动虚拟角色完成各种复杂的运动和操作,可以广泛应用于仿真、娱乐、智能人机交互等领域．在DXVHSDK的基础上,还开发了一个可以控制虚拟人运动的原型系统．     

人机设计中的虚拟人仿真技术研究

虚拟人是产品人机设计中的有效辅助手段,是计算机辅助人机设计的基础。本文分析了虚拟人研究现状,提出了基于H-anim标准的虚拟人仿真。根据H-anim定义的关节骨架模型,实现了人体的几何建模和关节动画仿真,利用STEP语言,在语义层次实现对虚拟人的交互控制。最后介绍了利用虚拟人的计算机辅助人机设计系统。