基于面模型的虛擬人皮膚變形.pdf

1、現(xiàn)如今三維虛擬人動(dòng)畫在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。無論是在動(dòng)漫影視和網(wǎng)絡(luò)游戲的應(yīng)用中，還是在醫(yī)學(xué)、軍事和空間探索領(lǐng)域里，人們都可以感受到虛擬人這種逼真的類人化效果所帶來的強(qiáng)烈的視覺震撼。眾所周知，三維人體動(dòng)畫是由很多不同人體姿態(tài)的關(guān)鍵幀組成。但是要想獲得逼真的人體姿態(tài)就必須構(gòu)建合適的人體模型并建立良好的人體皮膚變形機(jī)制。
　　三維人體皮膚變形是三維角色動(dòng)畫領(lǐng)域的難點(diǎn)問題之一。由于人體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，到目前為止還沒有任何一個(gè)圖形學(xué)

2、的模型能夠完全逼真地模仿人體的真實(shí)模型?；谶@個(gè)原因，研究學(xué)者往往得不到與真實(shí)人體皮膚變形等同的變形效果。于是他們就著手構(gòu)造更加真實(shí)的模型，但是這樣一來又會(huì)加大皮膚變形的計(jì)算開銷。針對(duì)上述問題，本文采用只有骨架層和皮膚層的面模型來進(jìn)行人體的建模，并通過相應(yīng)的皮膚變形算法來實(shí)現(xiàn)人體皮膚的變形仿真。首先，在人體骨架層構(gòu)建方面，本文根據(jù)國際建模標(biāo)準(zhǔn)H-Anim(Human-Animation)建立了簡化的人體關(guān)節(jié)點(diǎn)層次樹形結(jié)構(gòu)模型，并構(gòu)建了人

3、體骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;其次，在人體皮膚層模型構(gòu)造方面，本文是通過解析和讀取三維建模軟件Poser中導(dǎo)出的人體皮膚模型文件，獲得了構(gòu)造皮膚模型的數(shù)據(jù)，然后通過OpenGL(Open Graphics Library)庫函數(shù)繪制出人體皮膚模型;再者，本文對(duì)缺乏骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的皮膚層模型進(jìn)行了骨架提取，并采用一種“骨骼投影近似計(jì)算”的方法來求解皮膚頂點(diǎn)的影響權(quán)重;最后，在分析了線性混合蒙皮算法容易產(chǎn)生皮膚塌陷的原因，以及用對(duì)偶四元數(shù)混