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基于信号处理的角色动画编辑系统设计与实现

作　者: 郭永昕
导　师: 陈泽琳；李时锦
学　校: 华南理工大学
专　业: 软件工程
关键词: 角色动画动画编辑多分辨率滤波信号处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
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内容摘要

计算机动画将虚拟的静态景物世界变得鲜活,生动。使得我们能够操作三维景物,建立起逼真的景物运动。计算机动画技术的基础是计算机图形学,它是传统静态图形技术向实时图形处理技术平滑过渡的桥梁,其研究内容涉及到计算机图形学的各个领域,例如运动控制技术,模型的造型、绘制与合成等。角色动画是计算机动画的核心,主要负责描述人物(动物)的动作运动。目前,世界上已出现许多的角色动画的编辑技术。这些方法大多数是直接对角色模型上的控制器(如骨骼)进行处理来实现动画编辑。本文在虚拟角色的基础上,提出了一种与以往编辑方法不同的运动角色动画编辑方法——信号处理。信号处理的理论已经被广泛用于电子电路,通信和数字图像等领域,是这些领域的基础。角色动画是一组按时间顺序保存的动作姿态序列。由于有这个特点,计算机角色动画可以看作为一个时间信号。本文借用了信号处理里的几种算法(包括动画序列减取样,动画序列内插值,动画序列翻转,动画序列过渡,多分辨率滤波,多目标插值等),通过研究这些算法把它们应用到角色动画序列的编辑中。此外,本文设计并实现了一个基于信号处理的角色动画编辑系统。动画设计师只要向系统提供源动画数据,就能编辑通过上述的信号处理算法生成出具有个性的动画,使创作人员可以在不同的情况下使用不同的特殊化动画描述角色。这样做能节省动画制作的时间和制作的成本,从而有效地缩短动画制作周期与减少所需的相关资源。本文分为四大部分:第一部分介绍动画编辑算法的研究现状;第二部分提出把角色动画看做信号,使用信号处理的算法去编辑角色动画;第三部分首先说明虚拟角色的定义,然后详细论述动画信号的各种数学转换以及编辑系统中用到的各种信号处理算法,给出了编辑系统各个模块的设计类图;第四部分主要是系统实现结果的展示,对本文工作的总结以及对后续研究的展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-15
  1.1 角色动画编辑的背景  11-12
  1.2 课题研究的意义  12-13
  1.3 研究方法及技术路线  13-14
  1.4 论文的组织与安排  14-15
第二章常用动画编辑技术综述  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 动力学约束  15-16
  2.3 反向动力学  16-19
  2.4 物理仿真动画  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章编辑系统相关信号处理算法综述  21-26
  3.1 信号处理基本概念综述  21-24
    3.1.1 信号  21-22
    3.1.2 信号的基本变换  22-24
  3.2 多分辨率滤波  24-25
  3.3 多目标插值  25
  3.4 本章小结  25-26
第四章信号角色运动编辑算法研究  26-47
  4.1 角色建模及运动数据表示  26-30
    4.1.1 角色建模  26-27
    4.1.2 角色运动的表示方式  27-30
  4.2 角色的运动数据信号生成及转化  30-38
    4.2.1 角色运动数据资源  30-32
    4.2.2 运动信号数学的转换  32-38
  4.3 角色运动的速率控制  38-42
    4.3.1 动画序列减取样  38-40
    4.3.2 动画序列内插值  40-41
    4.3.3 动画序列翻转  41-42
  4.4 角色动画过渡  42-43
    4.4.1 动画过渡  42
    4.4.2 四元数插值  42-43
  4.5 多分辨率滤波  43-46
  4.6 多目标插值  46
  4.7 本章小结  46-47
第五章角色运动编辑系统设计  47-58
  5.1 角色动画编辑系统功能概述  47-49
    5.1.1 文件导入导出模块  48
    5.1.2 动画渲染  48-49
    5.1.3 动画编辑  49
  5.2 角色动画编辑系统模块设计  49-57
    5.2.1 设计原则  49-50
    5.2.2 模块架构  50
    5.2.3 文件输出模块  50-52
    5.2.4 文件输入模块  52-53
    5.2.5 动画处理模块  53-55
    5.2.6 用户交互模块  55-56
    5.2.7 图形渲染模块  56-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章角色动画编辑系统实现  58-73
  6.1 主要实现技术  58-61
    6.1.1 Win32 开发环境  58-59
    6.1.2 Windows 复合文件  59
    6.1.3 Direct 3D  59-60
    6.1.4 HLSL  60
    6.1.5 3ds max SDK  60-61
  6.2 系统实现结果  61-72
    6.2.1 渲染模块界面  61-64
    6.2.2 用户交互界面  64-66
    6.2.3 动画加速  66-68
    6.2.4 动画减速  68
    6.2.5 动画翻转  68-69
    6.2.6 动画信号频段调整  69-70
    6.2.7 动画过渡  70-71
    6.2.8 动画合成  71-72
  6.3 本章小结  72-73
结论和展望  73-75
  本文结论  73-74
  进一步研究工作  74-75
参考文献  75-79
致谢  79

基于信号处理的角色动画编辑系统设计与实现

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