计算机图形学理论以及相关硬件的发展使得计算机中渲染出的画面效果越来越精良,甚至足以达到真实照片的效果,这使得游戏、动画的制作水准越来越高,也为电影的后期制作提供了强有力的支持。同时人工智能创作领域也有丰富的研究成果,例如由AI来完成写诗、绘画、谱曲等艺术创作。于是使用人工智能技术自动生成3D动画也成为了一个热门课题,摄像机规划问题是该课题中一个重要的研究方向。3D动画生成中的虚拟摄像机规划主要面临的问题:一是针对电影镜头的描述,即从现有电影画面中提取量化元素,用来分析电影镜头的构图、过渡和排列,这既可以用来分析已有电影风格,也可以作为电影创作中的指导。对电影中所有镜头按时间顺序完整描述则构成一个拍摄方案,作为控制虚拟摄像机进行拍摄的蓝图。二是由场景和情节信息来生成拍摄方案,这类似于实际的电影拍摄中导演的工作,即选择以怎样的画面来展示对应的场景和情节。三是控制虚拟摄像机完成符合拍摄方案要求的拍摄工作,而这类似于电影摄影师的工作。针对摄像机规划中的问题有大量的研究和实验,结果表明现有的算法还无法得到实用程度的摄像机规划结果,主要困难在于电影摄影工作本来就有很高的复杂性而同时又带有主观性,无法使用简单的算法来完成。本文针对该问题进行了研究,得到了以3D动画中的场景和情节信息为基础,由算法全自动完成摄像机规划的一套完整方法,具体如下:(1)以陆汝钤院士提出的摄影原语和散文故事版语言为基础,排除其中与摄像机无关内容并添加起止帧画面细节描述得到一种拍摄方案描述语言。该描述语言是拍摄方案规划的结果,又是进行摄像机参数计算的条件,在摄像机规划中起着承上启下的作用。(2)针对基于规则方法和基于知识库方法中灵活性不够的缺陷,本文改为采用概率软逻辑方法完成拍摄方案规划,并研究了一套完整的处理流程。(3)将已有的几何计算法以及粒子群算法和向心型Catmull-Rom样条结合,得到了一种能够在各种场景中计算摄像机参数的方法,并能处理摄像机的碰撞和遮挡问题。本文研究的方法基于Unity3D游戏引擎进行了实验,结果表明该方法可以完整解决非实时场景中的3D动画生成中的摄像机规划问题,同时本文方法也具有可扩充性,可以在其基础上进一步研究,如完成光照和色彩的规划等。