基于細(xì)節(jié)層次法的人群動(dòng)畫系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文研究并且實(shí)現(xiàn)了基于細(xì)節(jié)層次法的人群動(dòng)畫系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)將人體動(dòng)畫技術(shù)，細(xì)節(jié)層次法以及人群模擬技術(shù)結(jié)合起來，形成一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)地模擬人群漫游和疏散的人群動(dòng)畫系統(tǒng)。 人群動(dòng)畫系統(tǒng)在影視，娛樂，建筑安全性設(shè)計(jì)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(jì)的，是為了2008年奧運(yùn)動(dòng)會(huì)的奧運(yùn)場館的安全性設(shè)計(jì)而研究的。奧運(yùn)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(xiǎn)。當(dāng)場館發(fā)生諸如爆炸

2、、火災(zāi)、毒氣泄漏等災(zāi)害時(shí)，更加容易出現(xiàn)危險(xiǎn)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(dòng)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(jìn)奧運(yùn)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(dòng)畫系統(tǒng)是一種較好的設(shè)計(jì)安全設(shè)施和應(yīng)急方案的方法。 本文的人群動(dòng)畫系統(tǒng)首先建立了人體動(dòng)畫平臺(tái)。然后為了實(shí)時(shí)繪制，采用細(xì)節(jié)層次法將人體動(dòng)畫平臺(tái)需要的的動(dòng)作數(shù)據(jù)以及幾何數(shù)據(jù)都進(jìn)行了簡化，根據(jù)簡化的程度形成了不同細(xì)節(jié)層次的

3、數(shù)據(jù)。最后分析了人群以及人群中單個(gè)人體的特殊行為。在模擬單個(gè)人體的行為時(shí)，調(diào)用相應(yīng)細(xì)節(jié)層次的數(shù)據(jù)，用人體動(dòng)畫平臺(tái)來繪制單個(gè)人體的動(dòng)畫。 本文中的人體動(dòng)畫系統(tǒng)通過讀入動(dòng)作捕獲文件bvh得到人體的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，從而控制人體幾何模型的運(yùn)動(dòng)。細(xì)節(jié)層次法綜合了動(dòng)作細(xì)節(jié)層次法和幾何細(xì)節(jié)層次法。其中對(duì)GRANIERIPJ[1]提出的動(dòng)作細(xì)節(jié)層次法進(jìn)行了改進(jìn)，通過刪減關(guān)節(jié)點(diǎn)和減少幀數(shù)簡化動(dòng)作數(shù)據(jù)。刪減關(guān)

4、節(jié)點(diǎn)直接刪減了關(guān)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作數(shù)據(jù)，刪減之后，用最優(yōu)化的方法將刪減之后的動(dòng)作與之前的動(dòng)作對(duì)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(dòng)作數(shù)據(jù)。幾何細(xì)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(duì)特殊的頂點(diǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明本文的人群動(dòng)畫系統(tǒng)能夠逼真地模擬人群