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随着三维游戏、影视动画、多媒体等行业的高速发展,对计算机动画的需求量越来越大;同时对动画质量的要求也越来越高。因此,在计算机动画制作中,人工调整虚拟角色运动的工作方式已经不再适合。在这种情况下,运动捕获技术和运动重定向技术应运而生。运动捕获技术是直接记录运动对象的运动数据并将其用于生成计算机动画,具有高效率,动画真实感强等优点。运动重定向最初的思想是对运动捕获数据信息进行运动重定向,生成高质量的计算机动画。但是其代价太高,不利用计算机动画的发展。基于“运动重定向”的思想,越来越多的人开始研究运动重定向技术,使其有了更广泛的含义:把已有的运动数据通过重定目标算法赋给另一个虚拟角色,并保持原有动画的质量。
本文首先深入分析现有运动重定向技术的几种方法,并讨论其优缺点;然后分析虚拟角色运动曲线的特点;最后基于运动重定向的思想,提出了一种新的运动重定向的方法——运动重定向的矢量-映射方法。对此方案的产生过程进行了详细的分析和研究,阐述了该方案的理论原理和算法实现,并用虚拟臂进行了验证。该方案在一定程度上解决了先前大型数据库的束缚,和目前运动重定向的方法随着关节的增加从而增加运动重定向的分析求解代价的缺陷问题。此外,运动重定向的矢量-映射方法针对对象是具有IK设置的关节连接的虚拟角色,在IK设置的基础上,令三维动画的动作行为的逼真度更高,更加接近真实。利用OpenGL和VC++,完成虚拟臂的绘制和重定向的矢量-映射算法的实现,使该方案的研究得到了充分的完善。通过实验验证表明,根据虚拟对象的运动曲线BMP图像的特征,利用本文提出的运动重定向的矢量-映射算法,可以很好的实现计算机动画中不同虚拟角色之间的运动重定向,与目前运动重定向的方法相比,此方法降低了运动重定向分析求解的代价,并使动画效果更加逼真自然。