智能数字角色的感知建模和行为建模研究

摘要

近年来随着计算机技术的进步，图形处理方法的提高，加之新的拍摄技术的出现使得影视动画制作成本提高的同时，其商业回报也越来越高。对于美国魔幻史诗《指环王》三部曲，观众不仅为其恢宏的大场面所震慑，更为作品中一些数字角色的逼真设计与智能行为所着魔。Stephen Regelous，对于《指环王》的成功可谓是功不可没，没有他，就没有神奇的Massive软件的诞生，没有这款软件就没有《指环王》中气势恢宏的魔兽大军，也就没有许多现实电影制作无法拍摄的神奇镜头。在对Stephen Regelous后来的访谈中陆续了解了其软件的制作以及对智能数字角色的见解，而他只是为我们解开了智能数字角色魅力面纱的一角[l][2]。因为随着计算机科学的发展以及普及，在社会的各个领域都出现了对数字角色研究的需求：影视娱乐、军事演练、医学治疗、教育培训等领域都急切需要逼真度更高，智能度更高，交互性更高的数字角色出现。
　　 虽然商业利润的刺激使得计算机数字角色如雨后春笋般出现，可惜由于其研究涉及到数学、物理学、计算机图形学，为了提高数字角色的智能水平还需了解人工智能、人工生命、生物解剖学、行为学甚至于社会学和心理学等等，所以现存的研究大都差强人意[3]。为了完美缔造智能计算机角色，我们需要做大量的工作，而真正做到完美结合各学科知识从而创造出神话的迄今还没有一个研究机构或个人填补这一空白。虽然我们现有的研究和制作水平有限，角色的各种模型差强人意，可是正是有了前人的工作我们才能够汲取教训在其基础上有进一步的突破。
　　 本文的工作重点有三个，首先深入剖析现有智能数字角色各个模块模型，对于虚拟视觉实现难度大的问题提出了“分化”的思想。分化的感知就是将原来通过一条途径获得的几种信息分离开来，将一个感知器分成几个感知器，这就在一定程度上降低了实现难度。根据感知分化的思想设计了基于VE的智能体IVA的感知模型，根据实验条件设计了视觉感知、听力感知、嗅觉感知来分化原来的难题。对应于各个感知器设计了信号源，将“场”的概念应用到了模型的建立，比如声场和嗅场的建立[4][5]。其中对于虚拟视觉的实现本文采用了简化模型优化算法的途径获得相应的信息。其次针对智能数字角色行为三层模型做了改进，对实现算法做了优化，最后对改进后的数字角色进行仿真评估。