硕士论文-基于自主智能体的群体动画创作方法研究与实现

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1、分类号UDC工学硕士学位论文学号密级基于自主智能体的群体动画创作方法研究与实现硕士生姓名董刚学科专业计算机科学与技术研究方向计算机应用技术指导教师赵龙研究员国防科学技术大学研究生院二oo四年十一月国防科学技术大学研究生院学位论文摘要在计算机群体动画创作技术中，计算机动画的人工生命方法克服了传统动画创作技术的缺陷，极大地提高了动画创作效率。但由于此方法所采用的动画角色模型制作技术日趋复杂，动画系统各模型之间耦合度也日趋提高，致使动画创作难度日益加大。特别是当动画角色数目增多时，其计算量将呈非线性快速增加，极大地影响了动画创作的实时性，限制了这种方法的广泛应用。因此，研究在保证动画效

2、果和实时性不降低的前提下，如何降低动画系统各模型之间的耦合度，减少计算机运算量，满足动画创作实时性要求，对于大规模群体动画创作具有重要的意义与价值。本文针对这一问题，从动画角色模型的设计及其实现技术两方面进行了深入的研究与实现。论文的主要工作和创新包括：1)分析设计了群体动画角色模型。角色模型的结构设计在动画创作中处于核心地位。针对动画角色模型耦合度高、设计实现难度大的问题，设计了一个基于自主智能体的两层分解群体动画角色模型。此模型将角色的运动动画分解成角色的行为运动和行为动作两部分，并且各部分采用不同的实现技术，能有效地降低模型耦合度，减少计算量，有利于满足大规模群体动画创作的

3、实时性要求，适应大规模群体动画创作的需要。2)设计了“空间分隔”感知算法。仿真角色的感知能力是大规模群体动画创作的性能瓶颈之一。针对角色的感知性能瓶颈，利用角色的有限感知特性，设计了一个“空间分隔”感知算法。此算法通过将空间三维分隔，极大地减少了角色的潜在感知实体数目，提高了角色在复杂虚拟环境中的感知性能，有力地保证了动画创作的实时性。3)深入研究了面向对象的有限状态机实现方法。有限状态机是一种高效的行为建模方法，能很好地刻画角色在复杂虚拟环境中的行为决策。针对基于传统结构化方法的有限状态机实现缺陷，运用面向对象思想，结合State设计模式，深入研究了一种基于面向对象的有限状态机

4、实现方法，达到了代码重用，程序维护简单，扩展性强的效果，有效地克服了传统结构化方法实现上的缺陷。4)运用Steering行为理论来刻画动画角色的行为运动。针对角色运动模型实现难度大的问题，运用Steering行为理论来刻画角色的行为运动，有效地降低角色生物力学模型的设计难度，减少计算量，进一步保证大规模群体动画创作的实时性。关键字：群体动画，角色模型，感知算法，有限状态机，Steering行为理论第1页国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTIncomputergroupanimationcreationtechnology,theartificiallifemethod

5、ofcomputeranimationhasradicallyovercomethedefectsoftraditionalanimationcreationtechnologyandgreatlyimprovedanimationcreationefficiency．Howevertheanimationrole’smodelmanufacturingtechnologythatthismethodadoptsisbecomingmoreandmorecomplicatedandthecouplingdegreebetweeneachmodelofanimationsystem

6、improvesdaybydaytoo，whichcausethedifficultyofanimationcreationtostrengthendaybyday,Especiallywhenincreasinginintellectualrole’sfigure，thecalculationamountwillincreaseSOnon—linearlyfastthatithasgreatlyinfluencedtheanimationreal-timecharacterandlimitedthewideapplicationofthismethod．Therefore，ba

7、sedonthepremisethatanimationeffectandreal．timecharacterarenotreduced，howtoreducethecouplingdegreebetweeneachmodelofanimationsystem，decreasethecalculationamountofthecomputerandsatisfytheanimationcreationrequirementofrealtimehasimportantmeaning