虚拟角色动作编辑及运动控制-东南大学学报.pdf

第３６卷第５期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３６ Ｎｏ５ 　 ２００６年９月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｓｅｐｔ．２００６ 　　　　　　 虚拟角色动作编辑及运动控制 秦文虎　 吴宇晖　 赵正旭 （东南大学仪器科学与工程系，南京２１００９６） 摘要：为了直接利用虚拟角色表面模型进行动作编辑及运动控制，提出了一种通用的虚拟角色 骨骼建模及运动控制方法．该方法通过对分块的虚拟角色表面模型进行边缘判定、关节点计算、 最顶块确定，然后按层次连接各关节点生成虚拟角色骨骼模型．在此基础上根据虚拟角色行走运 动模型和运动约束关系，研究了基于参数关键帧技术的运动过程动画制作、不同运动间自动插补 动画的动作平滑过渡技术以及利用动作幅度权值对动作姿态的调整技术．最后，采用实时控制和 路径点控制２种方式进行了虚拟角色在虚拟场景中的运动控制，取得了较好的实现效果． 关键词：虚拟角色；骨骼模型；运动模型；运动控制 中图分类号：ＴＰ３９１９　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００６）０５０７２００５ Ｖｉｒｔｕａｌａｃｔｏｒａｃｔｉｏｎｅｄｉｔｉｎｇａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ ＱｉｎＷｅｎｈｕ　ＷｕＹｕｈｕｉ　 ＺｈａｏＺｈｅｎｇｘｕ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｖｉｒｔｕａｌｓｋｉｎｍｏｄｅｌｆｏｒａｃｔｉｏｎｅｄｉｔｉｎｇａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ，ａｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｒｅａｔｉｎｇｖｉｒｔｕａｌａｃｔｏｒｓｋｅｌｅｔｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔｉｎｃｌｕｄｅｓ ｊｕｄｇｉｎｇｂｏｒｄｅｒｌｉｎｅｓｏｆｔｈｅｂｌｏｃｋｖｉｒｔｕａｌｓｋｉｎｍｏｄｅｌ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｊｏｉｎｔｓ，ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇｔｈｅａｂｏｖｅ ｂｌｏｃｋ，ａｎｄｕｓｉｎｇｔｈｅｂｌｏｃｋｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌａｙｏｕｔｔｏｃｒｅａｔｅｔｈｅｓｋｅｌｅｔｏｎｍｏｄｅｌ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅ ｓｅａｒｃｈ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖｉｒｔｕａｌａｃｔｏｒｍｏｖｅｍｏｄｅｌａｎｄｍｏｖｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｐｕｔｓｅｍｐｈａｓｉｓｏｎ ｃｒｅａｔｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｉｍａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｋｅｙｆｒａｍｅ，ｓｍｏｏｔｈｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｖｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎａｕｔｏｍａｔｉ ｃａｌｌｙａｄｄｉｎｇａｎｉｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆａｃｔｏｒｍｏｖｉｎｇｐｏｓｅｕｓｉｎｇａｍｐｌｉｔｕｄｅｐｏｗｅｒ．Ｉｎｔｈｅ ｅｎｄ，ｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐａｔｈｐｏｉｎｔｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｖｉｒｔｕａｌａｃｔｏｒｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｒｅｓｕｌｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌａｃｔｏｒ；ｓｋｅｌｅｔｏｎｍｏｄｅｌ；ｍｏｖｅｍｏｄｅｌ；ｍｏｖｅｃｏｎｔｒｏｌ 　　虚拟角色是指在虚拟场景中能进行自我动作 在虚拟刑事现场仿真中，用户关心的是犯罪分子或 的虚拟人、虚拟动物和虚拟昆虫等．它已被广泛应 被害人的运动过程和动作． 用于制造、娱乐、军事、航天和公共安全等领域．对 国内外有许多团队从事虚拟角色运动编辑及 虚拟角色的研究包括骨骼建模、皮肤变形、面部表 控制技术研究的工作．如美国宾夕法尼亚大学人体