基于群智能算法的群體動(dòng)畫制作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、三維動(dòng)畫制作是計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的重要組成部分，是隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展而興起的一種技術(shù)。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫由于其真實(shí)性、精確性和可操作性，被應(yīng)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，如娛樂(lè)、醫(yī)學(xué)、軍事和教育等。其中群體動(dòng)畫受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，成為熱點(diǎn)問(wèn)題。群體動(dòng)畫的應(yīng)用非常廣泛，電影中模擬大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)面、公共場(chǎng)所人流模擬、交通規(guī)劃、防災(zāi)等。本文主要關(guān)注于動(dòng)漫制作中群體動(dòng)畫的路徑規(guī)劃。由于群體行為的復(fù)雜性，群體動(dòng)畫成為三維動(dòng)畫制作中具有挑戰(zhàn)性的工作。傳

2、統(tǒng)的動(dòng)畫制作使用“關(guān)鍵幀”技術(shù)，不僅缺乏真實(shí)性，且當(dāng)動(dòng)畫角色數(shù)量很大時(shí)，角色之間或角色與環(huán)境之間交互的工作量很大。改變一個(gè)角色的動(dòng)作的工作量相當(dāng)于對(duì)整個(gè)動(dòng)畫重新進(jìn)行制作。為了解決群體動(dòng)畫制作中真實(shí)性差與效率低下的問(wèn)題，本文探索了一個(gè)解決方案，對(duì)群體動(dòng)畫制作具有非常重要的意義。本文對(duì)群體動(dòng)畫制作的群智能方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)群體動(dòng)畫的制作流程和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探討，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持自動(dòng)路徑規(guī)劃的三維C AD系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合Micros

3、oft Visual C++6.0與Maya軟件，能夠模擬幾種常見(jiàn)的群體運(yùn)動(dòng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用了一種高效的虛擬環(huán)境建模方法。增加了虛擬角色與虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)交互問(wèn)題，同時(shí)盡可能減少虛擬環(huán)境的存儲(chǔ)量，提高了虛擬數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索效率。采用改進(jìn)的多層次環(huán)境模型。⑵設(shè)計(jì)了一種高效的虛擬角色建模方法。針對(duì)大量虛擬角色數(shù)量的、角色相似但不完全相同面臨的傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)方法工作量大、效率低、創(chuàng)新性不足等問(wèn)題。采用基于遺傳算法的NURB

4、S群體模型生成方法。⑶設(shè)計(jì)了一個(gè)角色進(jìn)行自動(dòng)路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)方法。環(huán)境中的角色進(jìn)行路徑規(guī)劃以群體智能理論為主要算法，分三個(gè)步驟：選擇行為、規(guī)劃行為、實(shí)現(xiàn)行為。此方法實(shí)現(xiàn)了角色的快速自動(dòng)路徑規(guī)劃，保證了動(dòng)畫的效率性。⑷設(shè)計(jì)了一個(gè)基于碰撞檢測(cè)與碰撞避免的感知系統(tǒng)。提高了群體動(dòng)畫的仿真度。在研究生物多種感知能力的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)以觸覺(jué)感知為重點(diǎn)的感知系統(tǒng)。⑸在上面工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持自動(dòng)路徑規(guī)劃的三維CAD系統(tǒng)–APPCAD系統(tǒng)。