11.1.5.1.3 图象的关键帧方法 - 数字媒体处理与企业智能计算实验室.ppt

* * 11.1.1 计算机动画的起源与发展 11.1.2计算机动画的应用 11.1.3 计算机动画的过程与分类 11.1.4 计算机动画的中的运动控制方法 11.1.5典型动画方法介绍 11.1.6计算机动画的制作软件 11.1.1 计算机动画的起源与发展 60年代: 二维计算机辅助动画系统 ( MSGEN系统(加拿大) , CAAS系统(美国)） 70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发; 一小批领导三维动画与图像的公司的出现; 一些三维可明暗着色的系统的完成; 80年代: 优化70年代出现的模型和阴影技术; 康奈尔大学（辐射度方法），JPL实验室(运动动态), 加利福利亚大学(样条模型), 多伦多大学(过程技术), 俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学), 蒙特利尔大学(人物动画与嘴唇同步), 东京大学(气泡表面模型技术),广岛大学(辐射度与灯光) Alias Animator(加拿大), Softimage(美国) Wavefront(美国), Explore/TDImage(法) 90年代: 动力学仿真技术、三维仿真演员系统 自主动画(面向目标的动画) 《谁陷害了兔子罗杰？》动画片 11.1.2计算机动画的应用 动画片制作; 广告特技; 教学演示; 训练模拟; 作战演习; 产品模拟试验; 医学诊断; 电子游戏 11.1.3 计算机动画的过程与分类 计算机动画划分为三个步骤： 　1. 造型 　2. 运动控制 　3. 绘制  分类： l????? 从动画速度 从动画速度上可以将计算机动画分为逐帧动画与实时动画。 l??　从动画对象 　从动画对象的角度，我们从总体上将计算机动画分为图形动画和图 　象动画 l??　从动画方法 　主要有关键帧方法、弹性体动画、人体动画和关节动画、过程动画 11.1.4 计算机动画的中的运动控制方法 关键帧动画法 代数动画法（造型动画法 ） 　具体可以分为运动学模型、动力学模型和逆向模型。 11.1.4.1 运动学模型 　　　通过直接给出物体的运动速度或运动轨迹，来控制物体的运动规律。 物体的刚体运动可以用下式表示： 　　其中矩阵[lij]是局部坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵，它决定了 物体在时刻t的方向；向量{xm(t),ym(t),zm(t)}是时刻t局部坐标系的原点相对 于世界坐标系的坐标，即相对平移量。 11.1.4.2 动力学模型 　　　动力学模型即根据物体的物理属性及其所受外力情况对物体 各部分进行受力分析，再由牛顿第二定理或相应的物理定律得出物 体根部分得加速度，以控制物体得运动。 刚体动力学模型 弹性体动力学模型 Terzopoulos于87年提出的根据物体的变形产生的应力来控制物 体的运动。 Miller的“Snake motion” 。 　　在布料动画方面，90年Aono通过假设布料是各向同性的，利用 广义虎克定理控制布料的运动。 　无论在对其进行动力学模拟时，都涉及到碰撞检测问题。 11.1.4.3 逆向模型 　　根据对物体运动规律的约束或者运动过程中物体之间的相互约束 计算出物体所受的力，物体在这些力的作用下产生的运动将会满足前 面所给定的约束。 　　多个刚体组成的集合 A B Fa Fb Ma Mb a2=b1 图3.1 11.1.4.3 逆向模型（续） 基本约束类型 固定点 　　图3.2 定点约束 ? 粘合点 图3.3 点点约束 ? 11.1.4.3 逆向模型（续） ? ? ? 图3.4 点线约束 图3.5 方向约束 11.1.4.4 物体的同步运动 图3.6 A B pa p2 pb d1 d2 h 　　　对运动的同步和并发的规定 11.1.5　典型动画方法介绍 　　关键帧方法 11.1.5.1.1 　二维图形的关键帧方法 1 ?　 1、关键帧中物体要素之间的对应问题。 　　 2、对应要素之间的插值方法。 11.1.5.1.2 三维图形的关键帧方法 11.1.5.1.1 　二维图形的关键帧方法 A3 B1 B2 A1 A2 B3 图5.1 多边形之间的插值 多边形顶点间的对应? 11.1.5.1.1 　二维图形的关键帧方法 增加顶点数的方法 多边形A 多边形B 中间多边形 图5.2 重合顶点 图5.3 边内加顶点 多边形A 多边形B 中间多边形 11.1.5.1.1 　二维图形的关键帧方法 插