基于細節(jié)層次法的人群動畫系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、本文研究并且實現(xiàn)了基于細節(jié)層次法的人群動畫系統(tǒng)。這個系統(tǒng)將人體動畫技術(shù)，細節(jié)層次法以及人群模擬技術(shù)結(jié)合起來，形成一個能夠?qū)崟r地模擬人群漫游和疏散的人群動畫系統(tǒng)。 人群動畫系統(tǒng)在影視，娛樂，建筑安全性設(shè)計方面有越來越廣泛的應(yīng)用。本文的研究主要是基于建筑安全性設(shè)計的，是為了2008年奧運動會的奧運場館的安全性設(shè)計而研究的。奧運場館是非常規(guī)的超大建筑，也是人群集中的地方。當(dāng)人群的數(shù)量過多，容易造成秩序混亂而發(fā)生危險。當(dāng)場館發(fā)生諸如爆炸

2、、火災(zāi)、毒氣泄漏等災(zāi)害時，更加容易出現(xiàn)危險的情況。在這樣的情況下就要考慮到安全性的設(shè)施和應(yīng)急方案。人群動畫系統(tǒng)可以逼真地模擬人群漫游和疏散的全過程，通過模擬可以改進奧運場館的安全性的設(shè)施和應(yīng)急方案。在現(xiàn)階段來說，人群動畫系統(tǒng)是一種較好的設(shè)計安全設(shè)施和應(yīng)急方案的方法。 本文的人群動畫系統(tǒng)首先建立了人體動畫平臺。然后為了實時繪制，采用細節(jié)層次法將人體動畫平臺需要的的動作數(shù)據(jù)以及幾何數(shù)據(jù)都進行了簡化，根據(jù)簡化的程度形成了不同細節(jié)層次的

3、數(shù)據(jù)。最后分析了人群以及人群中單個人體的特殊行為。在模擬單個人體的行為時，調(diào)用相應(yīng)細節(jié)層次的數(shù)據(jù)，用人體動畫平臺來繪制單個人體的動畫。 本文中的人體動畫系統(tǒng)通過讀入動作捕獲文件bvh得到人體的動作數(shù)據(jù)和骨骼數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制人體骨骼的運動，從而控制人體幾何模型的運動。細節(jié)層次法綜合了動作細節(jié)層次法和幾何細節(jié)層次法。其中對GRANIERIPJ[1]提出的動作細節(jié)層次法進行了改進，通過刪減關(guān)節(jié)點和減少幀數(shù)簡化動作數(shù)據(jù)。刪減關(guān)

4、節(jié)點直接刪減了關(guān)節(jié)點的動作數(shù)據(jù)，刪減之后，用最優(yōu)化的方法將刪減之后的動作與之前的動作對齊。減少幀數(shù)采用了IkSooLim[2]等人提取關(guān)鍵幀的方法，通過提取關(guān)鍵幀去掉非關(guān)鍵幀的動作數(shù)據(jù)。幾何細節(jié)層次法采用了二次誤差矩陣的方法來簡化幾何數(shù)據(jù)。并且，為了避免出現(xiàn)變形，對特殊的頂點作了特殊的處理。人群模擬的方法采用的是soraia[3]等人的方法，建立人群的分層結(jié)構(gòu)并模擬了人群的行為。 實驗數(shù)據(jù)表明本文的人群動畫系統(tǒng)能夠逼真地模擬人群