基于D3D 的三维虚拟人运动显示

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1、基于基于D3DD3D的三维虚拟人运动显示的三维虚拟人运动显示MotionDisplayofVirtualHumanBasedonD3DMotionDisplayofVirtualHumanBasedonD3D毛天露中国科学院计算技术研究所虚拟人合成课题组http://vh.ict.ac.cn报告结构报告结构l研究背景l研究目的l研究内容l应用实例l效果演示l结论研究背景研究背景l虚拟人(virtualhuman)是人在计算机生成空间(虚拟环境)中的几何特性与行为特性的表示。虚拟主持人虚拟士兵虚拟运动员研究背景研究背景l虚拟人运动显示的研究现状–美国的宾夕法尼亚大学设计的JACK–

2、英国的诺丁汉大学设计的Sammie–克莱斯勒汽车公司开发的Cyberman–美国航空航天医学研究实验室开发的Combiman（上述系统都有自己的显示及控制虚拟人运动的方法，模型底层骨架结构虽相当完善，但表面逼真度不高）–电影公司制作的虚拟角色逼真度非常好，但模型的驱动依赖专业的软件和动画师。在其他应用系统中，这些模型无法方便的嵌入并进行驱动。–美国Dynamics公司的DI-Guy系统，综合了上述两类的优点，但对硬件依赖性过高，推广存在很多困难。研究目的研究目的l开发一套能在一般虚拟环境中载入、显示并驱动三维虚拟人的应用程序开发包l开发包的功能:–一个或多个虚拟人的载入及运动控制

3、功能–快速、逼真的三维虚拟人渲染及显示功能研究内容研究内容三维虚拟人运动显示l人体建模l人体运动l人体显示l开发包DXVHSDK人体建模人体建模国际上的虚拟人建模方法主要有棒模型、表面模型与体模型三种。本文采用:–表面模型建模方法–自定义的人体建模标准CVHB表面模型表面模型l将人体分成骨架层与部位层部位层骨架层•符合人体生理拓扑结构•更精确的表达人体信息•比较方便的实现虚拟人的运动控制•支持骨架渲染与部位渲染模式CVHBCVHBl一种人体建模标准，兼容H-Anim、MPEG等相关国际标准l坐标系：坐标原点位于地面上虚拟人的两脚正中间X轴方向为指向虚拟人左边的方向Y轴方向为指向虚

4、拟人头顶的方向Z轴方向为虚拟人面朝的方向CVHBCVHBl树状人体拓扑结构人体重心•77个人体关节点人体人体人体•53个人体部位关节点关节点关节点人体部位人体部位人体部位•每一个部位都能绕着其父关节点在不同的自由度上旋转，整个人体共117个自由度人体运动人体运动l运动数据:关节角度l运动数据获取，常用方法有：关键帧方法、逆运动学方法、动力学方法、过程方法与运动捕获方法l本文以运动捕获方法获取数据为例，依据CVHB中定义的人体拓扑结构，采用链杆驱动机制实现人体运动。l运动捕获设备:VICON人体显示人体显示l基于DIRECT3D的显示方法Direct3D的优势:渲染引擎强大、硬件兼

5、容性良好、编程方式友好，适合于图形系统，特别是三维游戏的开发l将虚拟人各部位模型文件用工具分别导成.x格式，骨架则使用.wrl脚本文件l部位层:数据量大,使用IMESH接口渲染l骨架层:数据量小,使用顶点渲染方式开发包开发包DXVHSDKDXVHSDK应用系统l控制虚拟人载入、运动DIRECT3D设备接口及显示的应用程序开发包SDK虚拟人显示层l管理虚拟人几何数据及数据管理层运动数据，提供虚拟人显示及运动控制的接口模型部位模型部位数模型综合模型骨架数据据位置信息DXVHSDK框架应用实例－－应用实例－－VHVH--PlayerPlayerl一个基于DXVHSDK的应用实例－－VH

6、-Playerl功能:–创建一个虚拟现实世界，利用DXVHSDK在其中添加三维虚拟人，并加载人体运动数据，驱动虚拟人在环境中完成相应运动应用实例－－应用实例－－VHVH--PlayerPlayerVH-Player虚拟人虚拟人虚拟场景显示模块运动模块管理模块DXVHSDK运动数据虚拟人模型VH-Player系统结构效果演示效果演示虚拟人在虚拟环境中行走总总结结l基于DIRECT3D的三维虚拟人运动显示方法可以广泛应用于仿真、娱乐、智能人机交互等领域。支持用户在一般虚拟环境中载入一个或多个虚拟人，同时操纵（驱动）虚拟人完成各种复杂的动作。l今后我们将继续完善该技术：–引入皮肤变形等

7、细节算法，提高虚拟人运动显示的逼真度–加入人工智能领域知识，扩充虚拟人的智能主体行为谢谢谢谢!!虚拟人合成课题组毛天露-----------------------------Tel:010-62551892-605Email:ltm@ict.ac.cnweb:http://vh.ict.ac.cn