新-第8章-計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)(完整版)
【正文】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫與人工生命 96年涂曉媛博士研究出新一代計(jì)算機(jī)動(dòng)畫 “ 人工魚 ” 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫分類和原理 一、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的分類 二維動(dòng)畫（卡通動(dòng)畫） 傳統(tǒng)卡通動(dòng)畫先畫出兩個(gè)關(guān)鍵幀，然后在中間插入一系列畫，計(jì)算機(jī)二維動(dòng)畫則借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成中間畫的自動(dòng)生成。 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 傳統(tǒng)動(dòng)畫片生產(chǎn)過(guò)程 1）劇本 不帶畫面的整個(gè)故事的詳細(xì)敘述，反映動(dòng)畫片大致概貌與鏡頭的劇本，如同故事片一樣。 （ 3）在 70年代初期，開(kāi)始研制三維輔助動(dòng)畫系統(tǒng)。當(dāng)按一定的速率顯示的時(shí)候，能傳遞一種運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)。 （ 1） 1963年， Bell實(shí)驗(yàn)室研究人員用計(jì)算機(jī)制作出了世界上第一部動(dòng)畫片。如原來(lái)運(yùn)行于工作站上價(jià)格昂貴的動(dòng)畫軟件 Alias|Wavefront、maya和 softimage現(xiàn)在都已有了 PC版本。 6）測(cè)試 7）描線上墨 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 8）上色 給多幅畫面在透明片上涂上顏料 9）檢查 動(dòng)畫設(shè)計(jì)者在拍攝之前再次檢查各鏡頭動(dòng)作質(zhì)量 10）拍攝 這一工序在動(dòng)畫攝制機(jī)上完成。 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 1）運(yùn)動(dòng)學(xué)算法：由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程確定物體運(yùn)動(dòng)軌跡和速率。 目前針對(duì)剛體和鏈接物已開(kāi)發(fā)了不少較成熟算法，對(duì)軟組織和群體運(yùn)動(dòng)控制方面也做了不少工作。 一、旋轉(zhuǎn)的四元數(shù)表示 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 假設(shè)有一任意旋轉(zhuǎn)軸的向量 V(Xv, Yv, Zv)與一旋轉(zhuǎn)角度 θ ，同時(shí)旋轉(zhuǎn)方向滿足右手規(guī)則，如下圖所示： 可以將之轉(zhuǎn)換為四元數(shù)形式： x = b * Xv y = b * Yv z = b * Zv a = cos(θ /2) b = sin(θ /2) Vθ 一個(gè)四元數(shù)對(duì)應(yīng)空間中的一個(gè)軸以及繞該軸旋轉(zhuǎn)的角度，這比旋轉(zhuǎn)矩陣的固定軸方式要靈活得多，而復(fù)合旋轉(zhuǎn)變換也可以通過(guò)四元數(shù)的乘積來(lái)表 示 ，每一個(gè)四元數(shù)代表一次單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)前，三維幾何模型越來(lái)越復(fù)雜，動(dòng)畫效果越來(lái)越逼真，同時(shí)人們對(duì)交互的實(shí)時(shí)性、場(chǎng)景的真實(shí)性的期望越來(lái)越高，這些都對(duì)碰撞檢測(cè)技術(shù)提出了相應(yīng)的要求。 基于此，包圍體的碰撞檢測(cè)算法在很多動(dòng)畫系統(tǒng)中被廣泛采用。包圍球適合于長(zhǎng)寬高相差不多的物體，且物體頻繁發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況，因?yàn)闊o(wú)論物體如何旋轉(zhuǎn)包圍球都不需要再次更新。 為此， Bergen提出了一種有效的改進(jìn)算法。 AABB實(shí)際上是一個(gè)特殊的 6DOP，當(dāng) k值增大時(shí)，包圍體越來(lái)越接近凸包，從而更接近物體。如下圖所示。 運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù) 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 課后習(xí)題 10 習(xí)題 謝謝大家！ 。 典型的運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備由： 傳感器 信號(hào)捕捉設(shè)備 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備 數(shù)據(jù)處理設(shè)備 等組成 。 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 基于層次包圍體的算法性能受兩個(gè)方面影響： 包圍體包圍物體的緊密程度； 包圍體之間的相交檢測(cè)速度。他的算法與 Gottschalk等提出的采用 OBB樹(shù)的碰撞檢測(cè)算法相比，計(jì)算性能上已經(jīng)相差不大，故在精度要求不是很高的動(dòng)畫創(chuàng)作系統(tǒng)中常會(huì)被采用。 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 2． AABB包圍體 AABB（ Aligned Axis Bounding Box）其實(shí)是沿坐標(biāo)軸的包圍體，它是包含幾何對(duì)象且各邊平行于坐標(biāo)軸的最小六面體。 包圍體技術(shù)特點(diǎn)： 計(jì) 算機(jī) 圖 形 學(xué) 基于層次包圍體的碰撞檢測(cè)算法根據(jù)包圍體類型的不同可以區(qū)分為： 包圍球體 AABB軸對(duì)齊包圍體（ Aligned Axis Bounding Box） OBB有向包圍體（ Oriented Bounding Box） kdop包圍體（ Discrete Orientation Polytope） QuOSPO包圍體 (Quantized Orientation Slabs with Primary Orienta
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