基于样例交互式三维动画的生成研究

摘要：文章主要提出了一种基于样例交互式三维动画的生成方法。介绍了草图的绘制、

交互式三维动画生成、交互式动画合成算法等相关问题，最后文章还对试验结果进行了分析，
通过结果的分析，证明了该方案的可行性，在实践中值得进一步推广与应用。
　　关键词：样例交互式

 三维动画 草图 ROI 动画合成

　　

1、引言

　　在三维动画的制作中，

IK 有着十分重要的地位和作用。传统的 IK 工作过程如下：首先

建立骨骼结构，其次调整骨骼结构，最后一步是通过骨骼驱动模型。然而，传统的

IK 存在

着明显的问题与不足，表现为定义关节结构比较复杂，参数的设置需要花费大量的时间。为
了改变这种情况，文章在基于网格的逆向运动学的基础之上，运用不同对象已经有的动画
样例姿势，从而实现了对目标对象动作空间的定义。
　　

2、绘制草图并生成相应的 ROI

　　为了确定源和目标的对应关系，在他们对象上需要生成很多个不同的

ROI。而为了指定

源和目标的

ROI，通常使用标记点，但是该方法输入的工作量比较大，并且容易出现错误。

因此，本文使用一对草图来分别指定源和目标的

ROI。草图的表示方式是折线，草图的建立

十分简单和直观，可以将草图分为在网格表面上的和在网格内部的两种不同类别。使用草图
能够确定

ROI，找出草图与网格顶点间的关系，并为接下来的工作做好准备。

　　

3、源 ROI 映射到目标 ROI

　　生产源

ROI 和目标 ROI 之后，就需要将源 ROI 映射到目标 ROI。在进行映射的时候，

主要的工作是将草图作为中介，并且，在源

ROI 上面所有的网格顶点，如果源草图发生变

化，他们也将随之发生变化。因此，在完成这项工作，进行下一步工作之前，就有必要调整
源

ROI 和目标 ROI 的方向。通过对方向的调整，如果源 ROI 发生变形的话，就能够有意义

的传输到目标

ROI。

　　

4、利用仿射矩阵描述源动画变形

　　在实践中，常常需要描述源顶点的变形，为了对其进行全面的描述，运用

3×3 的仿射

变换矩阵

M，运用一个平移分量 D，它们的作用是用来表示网格顶点变形。为了确定源网格

顶点

V 的仿射变换矩阵，在操作中，必须找出 V 领域之内的相邻顶点。通过相应的赋值和

计算，能够获得

M 和 D，在实际中，往往只使用 M。

　　

5、交互式三维动画生成

　　（

1）单个样例作用下目标 ROI 顶点的变形。当提取了源 ROI 顶点的变形信息之后，接

下来的工作是，通过均值坐标，从而使之映射到目标

ROI 的顶点之上。均值坐标最初的目

的是，将定义在网格顶点上的值，使之推广到网格顶点以外的区域。在实际工作中，当源
ROI 映射到目标 ROI 之后，我们能够将源网格各顶点的值推广到目标网格的顶点上，不要
需要采取相应的措施。
　　（

2）交互式动画合成算法。这种算法是，直接通过不同的源网格对象的样例姿势，进

而达到交互的产生新对象的动画。为了让人们有更加形象直观的了解，我们将以马和骆驼为
例，运用两个样本姿势，并且，对骆驼的右前腿进行控制。其操作方法如下，在马和骆驼的
右前腿上面，通过输入一对草图，当草图输入完毕之后，并在这二者之间建立关联。然后，