复杂三维地形中虚拟人的行走运动模拟研究与实现-计算机软件与理论专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF MOTION SIMULATION OF VIRTUAL CHARACTER WALKING IN COMPLEX THREE-DIMENSIONAL TERRAIN A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Computer Software and Theory Author: Jianping Zhang Advisor: Fan Min Associate professor School : School of Computer Science and Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘 要 随着计算机数字媒体技术的发展，三维角色动画在多个领域呈现出越来越重 要的发展趋势，包括三维游戏、三维动漫、广告媒体、军事上的仿真训练、灾害 演练等等，越来越多的使用到了角色动画的仿真技术。虚拟角色和游戏场景的交 互技术一直是角色动画领域的研究重点，它的效果直接影响着人们对整个动画的 认可程度。 本文设计并实现了一种对基于运动捕获数据的文件进行虚拟角色的动画特征 提取，结合三维场景中的地形信息，设计相应不同的修饰器，让角色可以自动的 适应三维场景进行行走控制，并与场景进行交互，它的功能模块包括：使用骨骼 动画技术对虚拟角色进行建模，使其成为动画的载体，将载入的 BVH 动画表现出 来。设计并实现了一个基于有限状态机的角色行为的交互控制方法，将虚拟角色 的不同行为分为不同的状态，每个状态下面对应着一段动画。该虚拟角色的行为 逻辑可以响应用户的实时交互，也可以由三维场景中的其他因素进行触发改变。 设计不同的修饰器，不同的修饰器功能不同，结合场景信息，对当前角色动画进 行实时的修改，以完成角色动画和三维场景的交互功能，修饰器可以单独作用， 也可以由多个修饰器混合使用，行走控制由 IK 修饰器的作用和旋转修饰器混合作 用，IK 修饰器是提取出行走的 BVH 动画的行走特征，当地形发生变化时，利用逆 向运动学、关键帧插值技术以及动画混合技术，实时生成适应地形变化的行走动 画，而旋转修饰器是控制虚拟角色在行走控制改变角色的运动朝向，两者相结合 以此达到角色在复杂地形下的自适应行走控制。 本文可以让用户创建出一个角色，并设计角色的逻辑行为，利用运动捕获到 的 BVH 动画数据进行三维场景下的角色自适应行走控制，也能响应和用户的实时 交互，该技术可以运用在三维游戏的角色交互中。 关键词：角色动画，有限状态机，修饰器，行走控制，逆向运动学 I ABSTRACT ABSTRACT With the development of computer digital media technology, 3D character animation in a number of areas showing more and more important trends, including 3D games, 3D animation, advertising, media, military simulation training, disaster drills and so on, more and more use of simulation techniques for character animation. Interactive virtual characters and game scenes technology has been the focus of the field of char