【正文】 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目：基于骨骼模型的舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（動(dòng)畫與游戲軟件方向）班級(jí)序號(hào)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目 錄摘 要： 1Abstract： 2前言 31緒論 4 4 4 5 Visual C++ 特點(diǎn) 6 OpenGL 特點(diǎn) 6 項(xiàng)目開發(fā)環(huán)境概述 6 論文主要內(nèi)容 7 本章小結(jié) 72 需求分析與系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 8 8 9 9 10 11 113 程序詳細(xì)設(shè)計(jì) 12 建立三維基礎(chǔ)模型 12 建立Win32工程 12 創(chuàng)建資源文件 13 14 14 三維模型的載入 15 三維模型骨骼的控制 16 OpenGL的簡(jiǎn)單應(yīng)用 17 17 17 17 三維模型舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì) 18 過(guò)渡函數(shù)的設(shè)計(jì) 23 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24 關(guān)于光照效果┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24 本例中的聚光燈效果┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25 消息響應(yīng)的設(shè)計(jì) 26 本章小結(jié) 274 結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 29致 謝 30基于骨骼模型的舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研究摘 要：隨著計(jì)算機(jī)在人們生活中的普及，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向也已涉及到人們生活中的方方面面。其中包括軍事、工業(yè)、醫(yī)療、生活?yuàn)蕵?lè)。本例中設(shè)計(jì)骨骼模型的舞蹈，對(duì)人物在3D場(chǎng)景中的控制，尤其是對(duì)于3D場(chǎng)景以及人物在動(dòng)畫、游戲、影視中的應(yīng)用有一定意義。本文對(duì)骨骼模型的舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，就是為了使三維人物在動(dòng)畫，以及影視中能夠更好的運(yùn)用。程序框架采用Windows平臺(tái)下的Visual Studio 2008開發(fā)工具中的Win32程序框架，使用C++面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，并基于OpenGL來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬人環(huán)境，添加消息響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，鼠標(biāo)以及鍵盤操作。點(diǎn)擊鼠標(biāo)左右鍵可以控制模型繪制模式，鍵盤按鍵可以控制觀察角度。本文設(shè)計(jì)了一段舞蹈的動(dòng)作的關(guān)鍵動(dòng)作，并通過(guò)一定的算法使其連貫成為一段連續(xù)的舞蹈。通過(guò)選擇菜單彈出對(duì)話框控制舞蹈的開始，舞蹈動(dòng)作變換過(guò)程中設(shè)計(jì)了一個(gè)過(guò)渡函數(shù)，使得兩種舞蹈動(dòng)作之間可以自由過(guò)渡，不會(huì)產(chǎn)生跳幀現(xiàn)象，同時(shí)可以選擇連續(xù)動(dòng)作使得虛擬人產(chǎn)生連續(xù)動(dòng)畫效果。并設(shè)計(jì)了一個(gè)三維場(chǎng)景，其中包括燈光效果。在本例中還配合了音樂(lè)效果，使其盡可能的接近可產(chǎn)品化的程度。關(guān)鍵詞：OpenGL 人體語(yǔ)言 舞蹈 合成 運(yùn)動(dòng)約束Abstract：Along with the puter in people living in popular, the puter simulation technology application development direction was also has related to all aspects in people39。s lives. Including military, industrial, medical, life entertainment. This example design model skeleton of the dance, the control characters in a 3D scene, especially for 3D scene as well as characters in animation film, games, the application of some significance. In this paper the skeleton model design and implementation of the dance movement was studied, in order to make 3d characters in animation film, and can better use. Program frame of lans by the Visual Studio Windows 2008 development tool, using Win32 program frame of c + + an objectoriented programming language, and based on virtual person OpenGL to environment, add a message response mechanism, realize humanmachine interaction, mouse and keyboard. Click the mouse button around can control model drawing mode, clavier keypress can control observation Angle. This paper introduces the design of a dance movements, and the key actions through certain method makes its coherent bee over a continuous dance. Through the options menu popup dialog control dance, dance movements transform the beginning of a process of transition function design, make two dance moves between free transition, won39。t produce jump frame phenomenon, also can choose continuous action makes virtual person generation successive animation effects. And designs a 3d scene, including lighting effects. In this case also cooperate with the music effect, make its close as possible can prod degree.Keywords：OpenGL Body Language Dance Recognition Synthesis Exercise Constraint 前言“基于骨骼模型的舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”的論文設(shè)計(jì)主要使用Visual Studio 2008軟件環(huán)境下的Win32編程模式，模擬人體舞蹈動(dòng)作。在本設(shè)計(jì)中主要實(shí)現(xiàn)在3DsMax軟件工具下創(chuàng)建基礎(chǔ)模型，導(dǎo)出為3Ds文件，在Win32框架下編寫程序?qū)肴S模型，并對(duì)模型需要變化的部位進(jìn)行變位動(dòng)作控制。設(shè)計(jì)關(guān)鍵動(dòng)作，關(guān)鍵動(dòng)作之間的過(guò)渡函數(shù)，以及設(shè)計(jì)菜單控制對(duì)話框，實(shí)現(xiàn)骨骼模型的舞蹈動(dòng)作。為了使本例盡可能的接近“產(chǎn)品”的要求，除了對(duì)程序的基本框架，以及算法的設(shè)計(jì)以外，還添加了音樂(lè)，燈光的場(chǎng)景效果。因此，我在網(wǎng)絡(luò)上找到了一個(gè)視頻，對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了模仿。當(dāng)然也進(jìn)行了自己的一些設(shè)計(jì)在本例中。所以本例中的舞蹈動(dòng)作基本是以該視頻為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行了一定的修改，最終出來(lái)了本例的效果。對(duì)于產(chǎn)品講究的是其使用性，與其價(jià)值。而作為一個(gè)動(dòng)畫舞蹈產(chǎn)品，最重要的自然就是美感，這其中必不可少的要講到仿真技術(shù)。除了人體動(dòng)作方面的仿真，要想得到接近于真實(shí)的效果，音樂(lè)和場(chǎng)景是舞蹈中的重要組成部分。我參考選取了視頻中的音樂(lè)，對(duì)舞蹈場(chǎng)景也做了一番設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)中雖然遇到了一些問(wèn)題，但還是有一定的進(jìn)展。本論文對(duì)國(guó)內(nèi)外舞蹈研究的背景進(jìn)行了介紹。國(guó)內(nèi)外很多影視企業(yè)、動(dòng)畫公司、動(dòng)畫工作室和研究機(jī)構(gòu)都在對(duì)全三維角色動(dòng)畫進(jìn)行研究。國(guó)際幾家知名動(dòng)畫公司掌握著三維動(dòng)畫的高端技術(shù)。他們生產(chǎn)的動(dòng)畫影片動(dòng)作生動(dòng)、細(xì)膩，有些影片甚至可以讓肌肉、皮膚的運(yùn)動(dòng)都表現(xiàn)得栩栩如生。在國(guó)內(nèi)，三維動(dòng)畫的制作剛剛起步，不少企業(yè)、高校對(duì)三維動(dòng)畫開始進(jìn)行研究，然而這些研究往往停留在三維模型，或是三維特效上，至于難度最高的全三維角色動(dòng)畫，一直鮮有人敢于嘗試。面向幾乎真空的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，以全三維數(shù)字影片為目標(biāo)，面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。1緒論本例主要是基于骨骼模型的舞蹈動(dòng)作的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)了骨骼模型的舞蹈動(dòng)作，并對(duì)舞蹈場(chǎng)景效果進(jìn)行了仿真。在其中添加了燈光效果，以及音樂(lè)。對(duì)相關(guān)領(lǐng)域研究背景，國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及分析，以及論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。舞蹈是八大藝術(shù)之一，是于三度空間中以身體為語(yǔ)言作“心智交流”現(xiàn)象之人體的運(yùn)動(dòng)表達(dá)藝術(shù)，一般有音樂(lè)伴奏，以有節(jié)奏的動(dòng)作為主要表現(xiàn)手段的藝術(shù)形式。它一般借助音樂(lè)，也借助其他的道具。舞蹈本身有多元的社會(huì)意義及作用，包括運(yùn)動(dòng)、社交/求偶、祭祀、禮儀等。有的學(xué)者認(rèn)為，人由模仿的本能，舞蹈是人用有節(jié)奏的動(dòng)作對(duì)各種野獸動(dòng)作和習(xí)性的模仿。有些舞蹈還是對(duì)一些自然景物動(dòng)態(tài)形象的模仿，如柳枝的搖曳、海浪的翻滾、風(fēng)的飄蕩旋轉(zhuǎn)等等，人們都可以模仿它們進(jìn)行舞蹈。人體舞蹈的研究主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是人體舞蹈的動(dòng)作，二是場(chǎng)景的仿真。人體的舞蹈動(dòng)作，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵動(dòng)作的設(shè)計(jì)，將一個(gè)完整的舞蹈分解為若干個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作。在設(shè)計(jì)舞蹈動(dòng)作的處理上，我們要關(guān)注的幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)是：骨骼的加載，紋理的映射，加載后骨骼的坐標(biāo)位置以及變換，關(guān)鍵動(dòng)作的分解，將分解后的動(dòng)作連接成一個(gè)完整的舞蹈動(dòng)作。在設(shè)計(jì)場(chǎng)景的仿真的處理上，我們要關(guān)注的幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)是：世界坐標(biāo)系的建立和人物坐標(biāo)系的建立，骨骼在世界坐標(biāo)系中的變換和人物坐標(biāo)系中的變換，燈光效果的仿真。 其中比較重要的技術(shù)代碼為骨骼的加載，將分解后的動(dòng)作連接成一個(gè)完整的舞蹈動(dòng)作，以及燈光效果的實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外很多影視企業(yè)、動(dòng)畫公司、動(dòng)畫工作室和研究機(jī)構(gòu)都在對(duì)全三維角色動(dòng)畫進(jìn)行研究。國(guó)際幾家知名動(dòng)畫公司掌握著三維動(dòng)畫的高端技術(shù)。他們生產(chǎn)的動(dòng)畫影片動(dòng)作生動(dòng)、細(xì)膩，有些影片甚至可以讓肌肉、皮膚的運(yùn)動(dòng)都表現(xiàn)得栩栩如生。而角色的運(yùn)動(dòng)究竟是怎么控制的，這技術(shù)一直秘面不宣。對(duì)外公布的資料只有“動(dòng)作調(diào)節(jié)”、“動(dòng)作捕捉”、龐大的制作陣容，以及上億美元的投資，如此這般。而一部影片的制作時(shí)間也往往需要三年，甚至五年之多。美國(guó)的Discreet公司人體工學(xué)研究所提出的Character三維角色動(dòng)作模型，已成為三維角色動(dòng)畫軟件開發(fā)組織所用開發(fā)角色運(yùn)動(dòng)的重要參考模型。它通過(guò)CAK的骨骼控制系統(tǒng)，可以指導(dǎo)三維動(dòng)畫師控制與調(diào)節(jié)三維角色的肢體動(dòng)作。通過(guò)基于骨骼的角色控制系統(tǒng)使得角色動(dòng)作的控制流程變得切實(shí)可行。通過(guò)使用此工具，三維動(dòng)畫師可以根據(jù)自己的需要在三維角色模型動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，定制適合的特定軟件控制運(yùn)動(dòng)。該工具支持基于動(dòng)作捕捉，動(dòng)力學(xué)運(yùn)算和手工控制的多種控制方法。同時(shí)，對(duì)于建模的運(yùn)動(dòng)與配置后可以做成插件進(jìn)行發(fā)布。其中，動(dòng)作捕捉技術(shù)是一種成本高昂的動(dòng)畫控制技術(shù)，通過(guò)捕捉真實(shí)的人或動(dòng)物的動(dòng)作，來(lái)記錄每一幀、每一關(guān)節(jié)的動(dòng)作數(shù)據(jù)，并輸入給三維模型。其成本高昂、動(dòng)作要求高、信號(hào)易被干擾和遮擋，擁有諸多不盡人意的弱點(diǎn)。手工調(diào)節(jié)三維角色動(dòng)作的方法，就是通過(guò)動(dòng)畫師手工調(diào)整角色的動(dòng)作，姿態(tài)。對(duì)于一個(gè)動(dòng)作，需要逐個(gè)關(guān)節(jié)，逐個(gè)畫面進(jìn)行調(diào)整。操作十分繁瑣復(fù)雜，過(guò)程中非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致返工。而且，CAK所支持的角色動(dòng)作控制僅僅是基于CAK自身模型的，并不能完全按照動(dòng)畫師的要求定制最適合的角色運(yùn)動(dòng)模型。此外，對(duì)于外部輸入的動(dòng)作數(shù)據(jù)信息的處理不支持特定的動(dòng)作控制流程。從而可知，盡管三維角色動(dòng)畫的技術(shù)目前日益普及，日益完善，可是對(duì)于將該理論應(yīng)用于實(shí)踐的軟件、工具、方法等方面，仍有很大的提高余地。在國(guó)內(nèi)，三維動(dòng)畫的制作剛剛起步，不少企業(yè)、高校對(duì)三維動(dòng)畫開始進(jìn)行研究，然而這些研究往往停留在三維模型，或是三維特效上，至于難度最高的全三維角色動(dòng)畫，一直鮮有人敢于嘗試。面向幾乎真空的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，以全三維數(shù)字影片為目標(biāo)，面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。 Visual C++ 特點(diǎn)Microsoft Visual Studio 2008是面向Windows Vista、Office 200Web ,代號(hào)“Orcas”，是對(duì)Visual Studio 2005一次及時(shí)、全面的升級(jí)　VS2008引入了250多個(gè)新特性，整合了對(duì)象、關(guān)系型數(shù)據(jù)、XML的訪問(wèn)方式,語(yǔ)言更加簡(jiǎn)潔。使用Visual Studio 2008可以高效開發(fā)Windows應(yīng)用。設(shè)計(jì)器中可以實(shí)時(shí)反映變更,XAML中智能感知功能可以提高開發(fā)效率。同時(shí)Visual Studio 2008支持項(xiàng)目模板、調(diào)試器和部署程序。 OpenGL 特點(diǎn)OpenGL（全稱Open Graphics Library）是定義了一個(gè)跨編程語(yǔ)言、跨平臺(tái)的編程接口規(guī)格，它適用于三維圖象（亦可適用于二維）技術(shù)。OpenGL是一個(gè)專業(yè)的圖形程序接口，是一個(gè)功能強(qiáng)大、調(diào)用方便的底層圖形庫(kù)。OpenGL實(shí)際上是一個(gè)開放的三維圖形軟件包，它獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎(chǔ)開發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植?？梢栽诓煌钠脚_(tái)如Windows 9Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之間進(jìn)行移植。因此，支持OpenGL的軟件工具有很好的可移植性，可以獲得非常廣泛的應(yīng)用。由于OpenGL是圖形的底層圖形庫(kù)，沒(méi)有提供幾何實(shí)體圖元，不能直接用以描述場(chǎng)景。但是