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高等教育089计算机图形学北工大8计算机动画.pptx
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1、交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二1第八章第八章 计算机动画Computer animationComputer animation通过计算机生成连续的动态画面提提 纲纲起源与发展起源与发展典型动画方法典型动画方法谁陷害了兔子罗杰?交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二3计算机动画的起源与发展n早期:将计算机用于自动控制动画机械设备n20世纪60年代:图形学及CAD技术的发展推动计算机动画技术的发展;初期的技术仅停留在对传统动画手段
2、的改善n70年代:星球大战等影片采用了三维动画技术n80年代:nWavefront(美国),Explore(法国),Alias Animator(加拿大),Softimage(美国)等专用动画软件出现,运行在工作站环境;交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二4续:n90年代流行的动画制作软件:n3D Studio(3D MAX):AutodesknMAYA:Alias 合并Wavefront推出nSoftimage一起成为当前最流行的动画制作软件n本世纪:网页动画格式及制作软件nMacroMedia推出的Flash
3、交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二5计算机动画的生成过程n造型n运动控制n绘制交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二6典型三维动画系统结构三维建模真实感模拟物理规则知识表达传统动画方法造型表达运动表达三维动画交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二7典型动画方法n关键帧动画方法n二维图形的关键帧方法n三维图形的关键帧方法n图像的关键帧方法n造型动画法:人体
4、动画和关节动画n过程动画交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二8关键帧方法n原理:n根据动画设计者提供的一组重要画面生成“关键帧”n通过对关键帧进行插值生成中间过渡画面n核心问题:n关键帧生成策略n关键帧中物体要素之间的对应问题n对应要素之间的插值方法交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二9关键帧生成问题的一般描述n每一关键帧可视为一组参数(状态)的定义n关键帧序列可视为高维状态空间中的点集n中间帧(inbetween)的计算可视为在上
5、述点之间进行插值n插值策略:?交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二10策略一:线性插值n中间帧沿关键帧构成的直线呈等距分布n分布距离由用户指定的帧/秒确定交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二11策略二:非线性插值n中间帧沿曲线呈等距分布交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二12策略三:有松弛的非线性插值n根据运动对象的速度值,计算中间帧所在的位置交互式计
6、算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二13分参数插值策略n对每个参数变量指定其关键帧;不同变量可有不同的关键帧n关键帧插值扩展为关键值插值n对每个变量定义插值路径交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二14二维图形关键帧方法n多边形之间的顶点对应及插值问题A1A2A3B1B2B3交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二15顶点对应规则n顶点间的对应可由用户交互控制,也可
7、以通过预定义的规则自动生成n多边形顶点的自动对应规则:内在几何量(边长、转角等)的变形尽可能地小n能量最小化方法用能量值刻画不同对应多边形之间的差别,再选取其中能量最小的一个对应交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二16续:n例:建立多边形A=A1,A2,.,An和B=B1,B2,.,Bn之间的顶点对应关系。n解:引入能量函数交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二17续:n顶点数不同时的处理:增加顶点n重顶点n分割边界n复杂图形的对应n
8、交互指定关键顶点间的对应关系n自动寻找其它顶点之间的对应关系交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二18插值路径n沿着不同的插值路径将得到不同的中间多边形n最原始的方法:位置线性插值法引起边的非单调变化,造成失真感。交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二19续n可使用样条插值nHermit曲线交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二20考虑时间连续性的插值路径交
9、互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二21三维图形的关键帧方法原理与二维图形关键帧方法相同n多面体之间的顶点对应更加困难n基本算法:n把两个物体映射到同一个单位球上;n在单位球上将两个物体的拓扑结构合并为一;n将合并后的拓扑结构映射回原来的物体n在拓扑同构的物体间建立对应关系并插值交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学2024/4/9 周二22图像的关键帧方法n由图像定义的动画对象可以避开造型上的困难,但带来了运动控制的不便n图像间的关键帧对应方法:解决图像间
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