软体角色的行为仿真建模与实现

摘要

角色行为的仿真在仿真动画领域中是最重要的问题之一。随着技术水平的发展，角色行为仿真的应用越来越广泛，而人们对于角色行为仿真的质量要求也越来越高。虽然先前的研究者们已经在软体角色的行为仿真方面做了大量的研究，尤其是近年来，大量的研究成果被研究界发表，工业应用领域也有大量的产品被生产出来。但是运动难以控制、仿真效率低、仿真效果差等一系列的问题依然困扰着科学和工业界。软体角色行为仿真是角色行为仿真中最为困难的一个部分，而本文主要研究的是软体角色行为基于物理的仿真。在本文中，研究主要内容如下：
　　第一，本文研究了基于物理的非类人软体角色的行为仿真。非类人软体角色包括所有的形状与人类形状迥异的软体角色和软体物品，包括纸张、布匹、塑胶材料、软体动物等等。我们基于经典的质点-弹簧模型，并结合对实际生活中对纸张翻页的观察，提出了一种新的基于物理的纸张翻页动作的仿真方法。这种方法对传统的质点弹簧模型做了三项改进，使得我们能够自然的用基于网格的半隐式积分得到纸张的形变数据，并用关键帧方法来得到更快的仿真效果。
　　第二，本文研究了基于物理的类人软体角色的行为仿真。类人软体角色是指人类角色或各种在形状动作方面被拟人化的软体角色。我们结合了骨骼蒙皮系统和有限元方法，提出了一种基于物理的骨骼驱动的类人软体角色的仿真算法。
　　第三，本文根据提出的类人软体角色的仿真算法，设计了一个类人软体角色的仿真框架，并通过实验，实施了该仿真框架，实现了角色皮肤伴随动作的变形，并测试仿真的效果。最后，我们再次利用关键帧方法来获得快速的可重用的仿真效果。
　　实验结果表明，本文中提出的仿真方法能够有效的获得快速的、真实的软体角色行为仿真效果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 软体角色行为仿真的应用

1.3 发展现状和文献回顾

1.4 本文研究内容及其组织结构安排

第二章 软体角色行为仿真技术基础

2.1 骨骼蒙皮动画技术

2.2 软体动力学

2.3 本章小结

第三章 纸张翻页仿真

3.1 引言

3.2 仿真的基本框架

3.3 改进

3.4 实验

3.5 本章小结

第四章 类人软体行为仿真算法

4.1 引言

4.2 骨骼控制算法

4.3 软体皮肤形变算法

4.4 骨骼模型对软体皮肤模型的控制算法

4.4 本章小结

第五章 类人软体行为仿真框架

5.1 引言

5.2 骨骼控制模型仿真框架

5.3 软体皮肤模型仿真框架

5.3 骨骼模型对软体皮肤模型的控制

5.4 本章小结

第六章 类人软体模型行为仿真实验

6.1 实验流程

6.2 实验结果

6.3 本章小结

第七章 结束语

7.1 全文总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果