實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫(huà)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)角色動(dòng)畫(huà)在游戲、電影、虛擬現(xiàn)實(shí)等諸多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)3D 硬件處理能力不斷增強(qiáng)，角色動(dòng)畫(huà)可以采用硬件加速方法實(shí)現(xiàn)，這樣使圖形顯示速度和質(zhì)量顯著提高。
　　 本文對(duì)實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫(huà)做了深入研究，給出了骨骼蒙皮動(dòng)畫(huà)和表情動(dòng)畫(huà)在可編程圖形硬件上的實(shí)現(xiàn)。
　　 骨骼蒙皮動(dòng)畫(huà)在當(dāng)今3D 游戲如CS、魔獸、DOOM3，QUAKE4 等中普遍應(yīng)用，在有些游戲中，骨骼蒙皮動(dòng)畫(huà)是不支持硬件加速，如ID公司發(fā)布的DOOM3，QU

2、AKE4。支持骨骼蒙皮硬件加速的游戲或游戲引擎只能對(duì)特定模型進(jìn)行加速，當(dāng)骨骼關(guān)節(jié)數(shù)量超過(guò)一定數(shù)量時(shí)候，硬件加速失效。本論文研究了基于CPU的骨骼蒙皮動(dòng)畫(huà)的算法，找出了存在的缺陷，即在確定插值時(shí)刻頂點(diǎn)位置時(shí)，使用頂點(diǎn)混合技術(shù)來(lái)計(jì)算頂點(diǎn)在插值時(shí)刻的位置需要大量的矩陣運(yùn)算，這就極大占用了CPU的運(yùn)行時(shí)間，降低了骨骼蒙皮動(dòng)畫(huà)的實(shí)時(shí)性。為此，研究了硬件加速算法并給出了實(shí)現(xiàn)，渲染速度得到提高。但可以加速的模型受到限制。由于關(guān)節(jié)的世界矩陣需要存放在G

3、PU 常數(shù)寄存器上，GPU 常數(shù)寄存器數(shù)量是固定的，當(dāng)關(guān)節(jié)數(shù)量過(guò)多，硬件加速不能正常運(yùn)行。本論文提出了新的算法，利用單位旋轉(zhuǎn)四元數(shù)和偏移向量代替變換矩陣，四元數(shù)和向量均占用1個(gè)向量常數(shù)寄存器，而矩陣需要4個(gè)常數(shù)寄存器，這樣，在同等數(shù)量的寄存器上可以存放四元數(shù)和向量的個(gè)數(shù)是矩陣的2 倍。這樣，解決了一部分模型不能硬件加速的問(wèn)題。為使模型在引擎中的效果更加真實(shí)，所做的角色動(dòng)畫(huà)引擎還將凹凸映射和陰影技術(shù)應(yīng)用到角色動(dòng)畫(huà)上，并加以實(shí)現(xiàn)。