大型群组动画的交互操作.doc

大规模人流动画的交互操作 两个人物的运动在基准时间的帧i和帧j被准确同步。 4. 笼型接口 群组动画包括人的行为同时发生的多样性。人群动画的交互式编辑会很麻烦，如果我们必须独立操纵单个人物。编辑人群动画的用户界面应该提供利用动画的连贯性和局部性的有效手段。我们的笼式界面服务于这个目的。 全局协调：多个人物的运动往往需要在空间和时间上以全局协调方式被操纵。笼提供人物分组功能，这样，在笼中的人物被相应的操纵。 局部性：用户经常想仅编辑动画中的一部分人物，而另外的部分保持不动。我们的笼式界面类似于图像编辑软件中的套索工具，支持各种形式的局部性诸如个性和附近的空间和时间。 通用性和灵活性：笼型接口在处理任意类型的人的行为的方面具有通用性和灵活性，其中包括运动，手势，甚至是高度动态的运动动作。不同类型的人类的运动可以包括在单个笼并被同时操纵。 交互性能：在一般情况下，一组运动是通过使用大量参数表示的，这些参数必须解决用户操纵的每一个事件的问题。笼提供了一种对于组群运动的紧凑表示形式。笼通过采用稀疏笼顶点的广义重心坐标来有效的编码多个人物的行动方针。利用减小参数来实现交互性和可扩展性。 4.1 笼的构建 空间笼是在两维空间中的多边形网格。用户可以拖动动画人物周围的手绘选区来选择整个运动路径或部分。我们使用的是凹船体算法计算出一个包围着具有特定余量的一组输入点的多边形（可能凹）来构建笼的外边界。一个大的余量倾向于使边界平滑，而较小的余量，使边界高度凹入。输入点相对于笼顶点的偏移距离被视作用户参数。一旦笼的外空间边界被确定，其内部区域将使用受限德劳内三角形进行完全嵌合。该笼网是果冻状的变形物体。用户可以拖动或钉住边界的顶点，对任意内部的点进行交互式操纵。我们将在第5节后面讨论笼变形。我们的系统还提供了各种编辑操作以细化选择。用户可以使用剪切操作绘制一条切割曲线，把任意笼子一分为二。用户还可以合并两个笼子，选择添加一个区域，以及选择减少作物。 人群动画包括行时间的轨道。每个轨道对应于单个人物的行动过程。时间笼包围全部或多个时间的轨道部分。所有用于空间笼中定义的操作也可应用到时间笼中。此外，用户可以通过时间轨道交互地重新排列人物的顺序。用户可以拖放行，或者通过轨道来标识人物的排列顺序、空间的位置（沿x轴，y轴，或任意轴），以及动作的定时。时间笼选择人群动画在时域中的一部分，我们可以在空间域上构建一个空间笼附上相同的选定部分。同样，我们可以先画一个空间笼，然后将其转换成一个时间笼子。如果我们想从一个混乱的人群中选择场景的特定部分，时间笼和空间笼在转化上是非常方便的。图3示出一个转换方案。运动路径被缠结在空间域上; 从而徒手绘图可能不允许我们精确地选择所需的部分，这是拆散了时间域。转换能力使我们能够选择在时域的部分，然后将其转换成一个兼容笼用于空间操纵。 4.2 笼的表示 笼网内的运动路径和时间轨道由相对于所述笼顶点的MVC表示。我们采用MVC的原因是因为它的平滑性。切线不连续在角色动画中是相当明显的，应该避免。 在运动路径上给定点PK和循环定义的边界笼顶点 笼的内部由MVC参数化。给定一个点的坐标，点的位置被描述为笼边界顶点的加权线性组合。当笼箱的顶点被更新后，移位点的PK被计算为 在时间笼，u的x分量表示参考时间，并且它的y分量具有相对于垂直列出的一个时间轨道顺序的恒定高度值。一个时间轨道上的任何时间实例可以被描述为一个线性组合。 局部笼有一个沿边界的填充区域，这允许内部参数的平滑过渡以匹配笼的外部。让PK是运动路径上的一个点，将由操纵笼顶点来移动。令L为用户指定的填充深度，让L0是从p到运动路径的交点和笼边界弧长，在填充区域的位移点被定义为我们通常设定L到每个单独的运动路径的圆弧长度的一半。这个混合功能也非常有用，当我们削减任何笼成两个独立的笼子时，其中有一个填充区域沿运动路径融入和顺利进行。 5 编辑群组动画 编辑笼用户界面类似于那些现有网格编辑技术。三角形或四面体网格可以被看作一个果冻状变形对象，这下用户操作改变其形状尽可能少。不同于曲面造型，人群动画的笼子包围复杂的人类行为和多个角色之间人际交往。这种隐藏结构使得笼编辑技术不同于表面建模。 我们制定人群动画作为二次规划对象的交互操作，以几种形式进行约束。约束有不同的来源，如用户操作，人际交往，人物与环境的相互作用，避免碰撞，以及运动数据的过度变形。我们将约束分为三类：线性等式，距离和线性不平等。每个类别需要不同的技术解决方案。我们将从一个简单包括空间变形和线性等式约束的目标函数在内的公式开始。然后，我们将讨论更复杂的公式与其它形式的限制。 5.1 操作空间 空间笼的操纵是通过最小化目标函数来实现 其中，ED为变形能，EC表示相对于该用户的限制从任何错误所产生的性能，EM表示人物和环境之间