計算機動畫中的若干關鍵技術研究.pdf

1、計算機動畫是伴隨著計算機硬件和圖形算法的高速發(fā)展而形成的計算機圖形學的一個分支，計算機動畫所生成的是一個虛擬的世界，雖然畫面中的物體并不需要像真實世界中那樣真正去建造，但要滿足動畫師隨心所欲地創(chuàng)造虛幻世界的需求，計算機動畫必須很好地完成造型、運動控制和繪制三個環(huán)節(jié)。如何對復雜物體進行建模、如何在物體運動過程中控制并保持物體的體積、如何實現(xiàn)大規(guī)模場景的快速繪制是其中的難點和熱點問題，本文針對這些問題開展研究，力求對現(xiàn)有的方法有所改進。

2、 本文首先綜述了計算機動畫中的關鍵技術及現(xiàn)狀，對造型、運動控制和繪制的主要方法進行了介紹并對與本文方法相關的研究現(xiàn)狀進行了重點分析。 造型是計算機動畫的第一步，基于圖像的造型是一類生成復雜形狀的技術。光度立體圖像建模技術在圖像建模領域中具有較大優(yōu)勢，但其算法理論和實際應用都有待完善。本文對光度立體技術從運作方式、性能特點、基本原理和流程進行了分析，針對研究的熱點，對高光模型的應用、魯棒建模算法的優(yōu)化、快速搜索算法在光度立體領

3、域中的再加速等技術進行了探索，提出了針對T-s光照模型使用共軛梯度逼近求解的算法；提出了使用多圖像進行非散射像素區(qū)域的剔除和替換方法；使用制作金字塔圖像的方式，以對數(shù)的時間復雜度對光度立體建模中的關鍵步驟“高維法向量搜索”進行了加速。 當需要對物體做變形方面的動畫時，需要考慮在變形過程中保持物體的體積不變。本文在隱式曲面的運動控制方法的基礎上，給出了隱式曲面運動控制中的體積保持流程；利用 metaball 密度函數(shù)的特性，結合區(qū)

4、間分析提出了一個快速而準確的判斷立方體與曲面是否有交的標準，并根據(jù)這一判斷標準，通過遞歸分割給出了快速體積計算方法，應用于隱式曲面的體積保持。 大規(guī)模場景的快速繪制技術是提高動畫真實感的關鍵，本文在實時繪制中的外存技術的基礎上，提出了一個基于內存映射文件和多線程技術實現(xiàn)的緩存和按需裝載的框架，給出了利用內存映射文件技術來管理內外存之間的數(shù)據(jù)調度方法，利用多線程技術實現(xiàn)具有優(yōu)先級的異步裝載，數(shù)據(jù)預取和動態(tài)置出；并提出了一種專門針對