基于物理的角色动画模拟研究与实现

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1、分类号密级UDC学位论文基于物理的角色动画模拟研究与实现（题名和副题名）代彪（作者姓名）指导教师姓名谭浩副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称计算机应用技术论文提交日期2011.03论文答辩日期2011.05学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据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

2、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。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明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。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要角色动画是计算机三维动画的一种，它描述一个或多个角色的运动过程。近年来，计算机软硬件能

3、力的不断提升以及计算机图形、图像处理技术的不断发展完善很大程度上推动了角色动画的发展。目前，角色动画已被广泛应用于游戏，影视，广告等诸多领域，并在这些领域中体现出越来越重要的作用。虽然角色可以通过动画驱动取得各种各样的动作，但是动画是独立于物理而存在的，角色只是根据预先生成的动画数据进行运动。基于物理模拟的角色动画会模拟真实的物理世界，并考虑角色的各种物理因素及物理属性，比如角色应该具有质量和惯性，角色与环境之间会存在碰撞力，摩擦力等等，基于物理模拟的角色动画运用牛顿动力学方程，原理来计算角色的位置，朝向等，以确定角色各个时候的状态。本文在已有角色动画系统的基础之上，实

4、现了基于物理的角色动画，主要实现了以下三个方面的功能：首先，通过ODE引擎并结合角色的拓扑结构为角色创建一个刚体链接体以实现角色的物理模拟，角色刚体链接体可以与角色所处物理环境进行真实的交互，最终再将链接体信息转化为动画信息，便实现了物理模拟的角色动画。其次，为角色添加了物理修饰器。在角色基于纯动画数据驱动的过程之中，角色物理修饰器通过不断探查角色自身状态及角色周围物理环境以对角色行为进行相应的调整和限制。这样，即使没有对角色进行物理模拟，也可以使其具有一定的物理属性。最后，通过对传统动画混合的研究实现了角色动画的实时局部动态混合，使得角色不需要进行状态转换便可实时局部

5、的播放另一段动画中的动作，即角色身体的某些部分由主动画驱动，而另一些部分由从动画驱动。这样不但避免了角色进行状态转换时的动作衔接问题，还使得角色动画更加的符合物理规律，更加的接近真实。关键词：角色动画，动力学，物理模拟，物理修饰器，动态混合I万方数据ABSTRACTABSTRACTCharacteranimationisonekindofcomputerthree-dimentionalanimationwhichdescribesthemotionofoneormorecharacters.Techologyofcharacteranimationiscontinua

6、llyimprovingwiththepromotionofcomputersoftwaresandhardwaresandthedevelopmentofcomputergraphicsandimageprocessingtechnology.Tillnow,characteranimationhasbeenappliedinmanyaspectssuchasgame,movieandadvertisementandit’sbecomingmoreandmoreimportant.Althoughacharactercanmakemanykindsofposesthr

7、oughanimationdata,animationdataexistswithouttheconsiderationofphysics,acharactermovesonlyaccordingtothepre-designedanimationdata.Characteranimationbasedonphysicssimulatestherealphysicalworldandtakesintoconsiderationthephysicalpropertiesofacharactersuchasinertia,mass,colli