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三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法

计算机应用研究 2006年第12期23卷 349-350,356页

作者：王洪福陈雷霆李东魁电子科技大学计算机科学与工程学院四川成都610054

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法,即将现有的关节动画与单一网格动画相结合,利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果,并具有较好的实时性,且占用的存储空间不大,能... 详细信息

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法,即将现有的关节动画与单一网格动画相结合,利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果,并具有较好的实时性,且占用的存储空间不大,能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。

关键词：三维图形引擎骨骼蒙皮动画组合变换矩阵关键帧顶点混合

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基于可编程硬件的骨骼蒙皮动画的设计与实现

基于可编程硬件的骨骼蒙皮动画的设计与实现

作者：李东魁电子科技大学

学位级别：硕士

角色动画是最近十年来计算机科学最活跃的领域之一,它广泛应用于虚拟现实、计算机辅助设计、广告媒体和数字娱乐等诸多领域。随着计算机硬件技术的发展,特别是消费级别的带有硬件加速功能的显卡技术的发展,实时角色动画逐渐获得了越来... 详细信息

角色动画是最近十年来计算机科学最活跃的领域之一,它广泛应用于虚拟现实、计算机辅助设计、广告媒体和数字娱乐等诸多领域。随着计算机硬件技术的发展,特别是消费级别的带有硬件加速功能的显卡技术的发展,实时角色动画逐渐获得了越来越广泛的应用。实时角色动画具有巨大的经济前景和理论研究意义。本文对可编程图形硬件和实时角色动画做了深入研究,给出了现在使用最为广泛的实时角色动画――骨骼蒙皮动画在可编程图形硬件上的设计实现。实时角色动画分为三种:关节动画、单一网格模型动画和骨骼蒙皮动画,本文对这三种动画技术做了深入研究。骨骼蒙皮动画可被看作关节动画和单一网格模型动画的结合,它不但具有前两种动画的优点,同时克服了前两种动画的缺点。但是骨骼蒙皮动画使用的顶点混合技术需要大量的矩阵运算,以前这是由CPU来实现的,这给CPU造成了极大的负担,降低了动画的实时性。现在可编程硬件图形硬件的发展为解决这一问题提供了可能。本文对可编程图形硬件及其编程语言和编程方法做了详细介绍。目前图形硬件中的图形处理器(GPU)计算能力的增长速度己经超过了CPU计算能力的增长速度,图形硬件技术一个重大突破就是在图形硬件中引入了可编程功能,该功能允许开发人员编制自己的着色器程序(Shader program)来替换原来固定流水线中的某些功能模块,以实现更为灵活的功能。虽然GPU具有非常高的计算速度,但并不能将以前在CPU中实现的算法直接放到GPU中来执行,这是因为GPU的指令执行方式和CPU不一样,GPU的体系结构是一种高度并行的单指令多数据(SIMD)指令执行体系,所以要在可编程图形硬件上实现在CPU中效率不高的算法,就需要重新制定算法实现的数据结构和步骤,以充分利用GPU并行处理体系结构带来的性能优势。本文首先给出了基于CPU的骨骼蒙皮动画的设计实现,对其中可放到GPU中算法进行了分析,给出了基于GPU的骨骼蒙皮动画的设计实现,实现的测试结果表明基于GPU的骨骼蒙皮动画比基于CPU的骨骼蒙皮动画帧率要高出很多,极大提高了骨骼蒙皮动画的实时性。本文还给出了动画混合技术的实现,这是通过对骨骼的本地变换进行按比例混合来实现的,这一实现不仅增加了动画动作,还提高了动画质量。

关键词：可编程图形硬件骨骼蒙皮动画顶点着色器动画混合

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基于骨骼蒙皮动画的关节活动度测量系统

基于骨骼蒙皮动画的关节活动度测量系统

作者：李文浩南京大学

学位级别：硕士

关节活动度,是关节活动时关节远端尽最大能力运动所通过的运动弧或转动的角度。关节活动度测量是评定人体各个关节健康状况的重要依据,在伤残等级鉴定、康复医学等领域有着重要的意义。目前国内进行关节活动度测量大多采用通用量角器方... 详细信息

关节活动度,是关节活动时关节远端尽最大能力运动所通过的运动弧或转动的角度。关节活动度测量是评定人体各个关节健康状况的重要依据,在伤残等级鉴定、康复医学等领域有着重要的意义。目前国内进行关节活动度测量大多采用通用量角器方法,该方法操作简单,但精度欠佳。国际上有Human Norm系统、CROM系列等较精准的测量手段,但操作复杂度高,成本昂贵。本文旨在设计一种精确、可重复、实时、成本低、可靠性强的关节活动度测量系统,以适应国内的临床需求。我们的设计思路是利用光学定位设备辅助计算机软件达到测量的目的。光学定位设备将体表载具上的定位小球的位置数据传入计算机,计算机端的软件利用坐标数据,根据仿射变换和欧拉角反解的原理计算出待测关节在各个自由度上的活动角度,并实时显示计算结果。为了实时、生动地展示测量过程,我们引入了基于骨骼蒙皮技术的虚拟人体动画,实现了与测量者实时变化的三维人体展示画面。为了简化操作流程,我们引入了关节自动识别等功能,实现了测量的自动化。经过与高精度的电子量角器的对比实验验证,该系统显示出了高精度、高稳定的特点,测量误差值稳定在0.3度以内,均方差在0.2度以内,并且系统较国外同类产品相比缩短了测量时间,各方面性能均达到了预期的要求。

关键词：关节活动度光学定位仿射变换骨骼蒙皮动画

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骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

现代计算机 2005年第12期11卷 4-6页

作者：李东魁陈雷霆王洪福电子科技大学计算机科学与工程学院成都610054

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形,而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性,为了提高骨骼蒙皮动画的实时性,对网格的优化是其中一项重要的工作。本文提出了一种优化网格的方法,并予以实现。

关键词：骨骼蒙皮动画网格优化属性表渐进式网格

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骨骼蒙皮动画关键帧插值算法的研究

光电工程 2014年第5期41卷 63-67页

作者：王红霞北京青年政治学院计算机系北京100102

目前3D模型动画在影视、游戏等领域得到了广泛的应用,其基本原理是模型中各顶点的位置随着时间的变化而改变,主要分为Morph动画,关节动画和骨骼蒙皮动画(Skinned Mesh)。骨骼蒙皮动画很好地解决了接缝问题,并因其逼真、灵活的交互效果... 详细信息

目前3D模型动画在影视、游戏等领域得到了广泛的应用,其基本原理是模型中各顶点的位置随着时间的变化而改变,主要分为Morph动画,关节动画和骨骼蒙皮动画(Skinned Mesh)。骨骼蒙皮动画很好地解决了接缝问题,并因其逼真、灵活的交互效果而广受欢迎。本文以智慧城市建设中三维网络教学平台为应用背景,对3D动画中的骨骼蒙皮动画技术原理进行了详细的阐述和分析。并对几种关键帧插值算法进行了比较,期望能更好的改善画面质量,同时提高骨骼蒙皮动画的运行速度,从而优化网络教学平台的视觉效果。

关键词： 3D模型动画骨骼蒙皮动画关键帧插值算法

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使用骨骼蒙皮动画技术制作人物动画

使用骨骼蒙皮动画技术制作人物动画

作者：吴磊浙江大学

学位级别：硕士

计算机动画在当今具有广泛的应用，无论游戏、电影还是虚拟现实，到处都有它的身影。人物动画作为计算机动画的一部分，成为现在应用研究的一个热点领域。因为人物运动的复杂性，无论是人体关节的互相作用，还是皮肤之间的作用，都会随... 详细信息

计算机动画在当今具有广泛的应用，无论游戏、电影还是虚拟现实，到处都有它的身影。人物动画作为计算机动画的一部分，成为现在应用研究的一个热点领域。因为人物运动的复杂性，无论是人体关节的互相作用，还是皮肤之间的作用，都会随着运动的不同而不同，想逼真模拟人物运动，不仅要考虑人物的逻辑动作，还要处理好皮肤等组织的变形，具有相当的难度。本论文研究了产生逼真人物动画遇到的问题及解决方案。首先，根据运动捕捉设备获得人物的运动数据。然而由于设备本身存在的误差，导致较大幅度身体运动会产生变形，甚至不符合人体工学。因此，需要对运动数据进行修改。通过对人体运动数据加入物理约束，使人物运动符合常理。然后，将运动数据和建模得到的人体模型相结合，产生实时人体骨骼蒙皮动画。实现方法主要有：骨骼空间变形、根据示例生成形状和多重权值计算。本文比较了这三种技术的差别，最终选择了使用多重权值进行皮肤变形来生成动画。

关键词：人物运动骨骼蒙皮动画物理约束多重权值计算

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基于XNA的3D角色骨骼蒙皮动画

沈阳航空工业学院学报 2008年第2期25卷 59-61,54页

作者：郭佳刘春沈阳航空工业学院辽宁沈阳110136

最近,微软发布了其新一代游戏平台XNA。介绍了XNA及其开发工具,并结合3D角色骨骼动画实例进一步了解XNA。对3D角色动画,特别是骨骼蒙皮动画的原理和实现过程进行了描述。

关键词： XNA 骨骼蒙皮动画角色动画

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基于XNA的人体骨骼蒙皮动画关键技术研究

计算机时代 2013年第3期 13-16页

作者：潘军孙少斌林学华张诗楠装甲兵学院研究生队安徽蚌埠233050 装甲兵学院军事基础教研室装甲兵学院作战实验中心

人体骨骼蒙皮动画技术是计算机动画领域研究的热点和难点。针对当前骨骼蒙皮动画中关节断裂、皮肤塌陷、顶点计算量大、执行效率低等问题,首先分析了其原理及实现过程,然后以Visual Studio 2012+XNA4.0为平台,设计实现了一个骨骼蒙皮动... 详细信息

人体骨骼蒙皮动画技术是计算机动画领域研究的热点和难点。针对当前骨骼蒙皮动画中关节断裂、皮肤塌陷、顶点计算量大、执行效率低等问题,首先分析了其原理及实现过程,然后以Visual Studio 2012+XNA4.0为平台,设计实现了一个骨骼蒙皮动画的引擎框架,并采用优化旋转算法、动画混合、GPU更新顶点等关键技术,提高了动画的执行效率,增强了动画的真实感。

关键词：骨骼蒙皮动画 XNA GPU 动画混合