基于Dance引擎的角色动画系统的研究与实现

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角色动画一直是虚拟现实、游戏、电影或者动画制作软件里不可或缺的一部分。随着时代的发展和技术的进步,对于实时角色动画的需求和要求也越来越高。对于人体运动的模拟一直是研究的重点。角色动画控制,即行为规划,是虚拟角色在虚拟场景中活动时候,对其动作行为的控制。针对不同条件选择不同的行为动作。传统动画控制技术只能应对简单游戏场景要求,当角色要实现复杂场景逼真动作时,其基本动作组合方式显得不够。完全基于物理模拟方式能够实现动作的逼真模拟,但在涉及到人行为的时候其物理模型往往过于复杂,很难应用到实时系统中。因此一种有效的解决方法是,通过对其骨架运动建立简单的物理模型,从而实现对基本单位动作的控制,以及效果叠加。本文详细论述了传统动画和物理动画的理论基础。在实现上以Dance(Dynamic Animation and Control Environment)开源引擎作为基础,通过系统地分析引擎的设计思想和系统结构,设计一个角色动画实时控制模块,从而实现一个实时角色智能行为系统。通过为骨骼模型绑定传感器,设定各个关节点的位置,刚性系数,阻尼系数等参数来设定角色的初始状态,在控制器的控制下实时计算出角色与环境的关系与状态,产生角色动画。此系统整合了现有生物力学,机器人技术等方面的研究成果。通过实现表明,基于此系统开发的程序具有逼真、生动的模拟效果,同时具有良好的实时性,而且具有良好的可扩充性和可移植性。
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