数字媒体学习综述.doc

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1、基于混合模型的实时虛抵人服装动画方法学习报告信息与通信工程2卅朱晔S10101052实吋服装动画生成技术能够为三维虚拥角色实吋地生成逼真的服装动态效果，在游戏娱乐、虛拥服装设廿展示等领硕有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型，在实时计算的前提下菠得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人休模型在运动过程中发生的位置冲突（collision,也称碰撞）进行分桥的基础上，研究并提出了一种基于混合模型的实吋虛拥人服装动画廿算模型.首先，根掘服装动画样本数掘中服装与人体发生位置冲突的信息，对服装与人体的

2、运动相关性进行分林;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略，將具有较好服装动态模扔效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合，建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明，该廿算模型能昵实吋地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.虛折人服装动画方法能做模服装模型跟I®虚#1角色的肢体动作产生相应的运动、变形等三维动画效果，是虚抓现实领域的研究热点与难点之一・逼真的虚扔人服装动画能昵为虛拥角色带来强烈的视觉真实感，在动画制作、游戏娱乐、电影电视等文化创意领硕有着广泛的应用前景.此

3、外，还可以应用于服装工业，进行虛机服装设廿/展示.近年来齣着虛拥现实、人机交互等应用的不断涌现，尤其是具有高用户交互特性的网络虚拥坏境的兴起，包括网络游戏、分布式怵同设廿环境等实时虚扔人服装动画的需求越来越强烈.本文在对服装模型与人体模塑在运动过程中发生的位置冲突（collision,也祢磁撞）进行分析的基础上，研究并提岀了一种新的虚扔人服装动画廿算模型.首先,获取服装模型与人体模型在运动过程中发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析；其次，提出并实现了一种新的混合策略，将基于物理方法和基于几何方法

4、的服装动装动画计算模型进行混合，建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型；在此基础上，结合已有的人体动画工作建立虚01人实时服装动画系统平台，实现有一定视觉逼真性的实时虛机人服装动画.实验结果表明，本文提出的方法具有较高的计算效率，能服根据输人的人休模型、服装模型和人休运动数｝L实时计算生成较为11真的三维人依服装动画.1国内外研究现状已有的服装动画方法根齬其动画廿算模型关注的服装属性，可以分为基于物理的方法和基于JI何的方法，以及将两者有机结合起来的混和模型的方法.1.1基于物1!的服装动画方法基于

5、物理的服装动画方法，考虑服装织物在真实世界中的各种物理属性，如质量、弹性、摩擦力等，采用动力学原理建立服装运动的数学模里•通过廿算服装模型上硕点的受力,求解各硕点在各个时间点的位置、速度等.基于物哩的服装动画方法，其最常用的模里是质直一弾簧系统.基于物理的服装动画方法除了建立服装动画廿算模型、对模型进行数值求解外,还需耍在模拥廿算的每一时刻进行位置冲突检測与冲突响应。基于物理的服装动画廿算模型能够较为逼真地模KU只物的摆动、褶皱等细节，生戒的动画具有较好的视觉逼真性，已经成为当前服装动画领硕的主流方法•但其数值

6、求解和冲突检測的廿算时间复杂度较高，实时应用有一定难度1.2基于几何的服装动画方法基于几何的服装动画方法仅考虑服装模型的几何属性,利用悬链线、样条曲面、快速自由变形等几何变形方法模扔服装整体或织物局部的造型.基于几何的服装动向方法计算速度较快，但生成的动画效果较为僵硕，视觉效果不佳，尤其在人体运动姿态较为复杂的情况下.1.3基于混合模型的服装动画方法由于基于物理的服装动画方法和基于几何的服装动画方法各自部存在明显的利弊，寻找将两种方法有效融合在一起的服装动画廿算模型是解决实时服装动画行之有效的思路.目前，已有少

7、数研究者对此进行了探索.Oshita、高成英等人利用基干物理的方法对服装运动的总体趙势进行模KL再利用基于几何的方法对模型进行平滑处理并生成褶皱等局部细节.上述这些工作在实时服装动画方面进行了卓有成效的探索•但距离实师应用还有许多间题有待解决:首先，在个性化混合廿算模塑方面由于服装模塑干变牙化,即使相同的服装模型在不同体里人休上也会表现出截然不同的动画.效果•如何针对给定的服装、人体模型的特点，有针对性地建立服装动画混合it算模里，梶高动画的视觉逼真性，同时尽可能减少动画视觉效果对动画实例数摒的依軌其次，在效率

8、控制方面，尚没有一种灵活有效的效率控剧机制，满足不同应用背景的需要.2方法U述在现实生沽中，服装运动在全局上与人休骨骼运动密切相关.尤其是在服装与人休表面Fig.1Overviewofthemethod图1兑体特术框礙3预处理3.1服装动画样本廿算'给定一个三维人体模里和一套二三维服装模型，选取一段典里人体运动数据片断，生成一段人体服装动画作为样本数据.在典型运动数拡片断选取时，需要根