基于OpenGL的三维角色动画编辑器的设计与实现

摘要

角色动画是近十年来计算机科学中最活跃的领域之一,这个领域涉及到交互式图形学、真实感图像、运动和动力学、解剖学等众多的学科,它可以应用到教学、仿真、数字娱乐中.该文的目的是设计和实现一个角色动画编辑器.该文首先介绍了角色动画编辑器中的模型表示和交互式操作机制,设计了支持多边形网格模型的类框架结构和以操控和命令为核心的人机交互系统;并介绍了多个OpenGL视图在操作系统下的优化应用.在此基础上,详细分析了交互系统中定位和拾取技术,提出一种新的三维定位算法,研究了可见面选择技术.接着论文介绍了骨骼动画系统中的树型模型和动画原理,并介绍了改进基本骨骼动画系统的视觉效果的顶点混合和骨混合两种技术.最后,完成整个系统的设计实现,通过验证和测试证明了以上设计完全可行,交互系统和动画系统均达到实时性指标.

目录

文摘

英文文摘

创新性声明及关于论文使用授权的说明

第一章.概述

1.1.动画技术及其应用背景概述

1.1.1.动画控制技术的发展

1.1.2.实时动画领域的发展

1.2.课题的目标、内容和意义

1.3.论文结构

第二章.三维图形基础知识

2.1.三维图形的几何变换和投影变换

2.1.1.三维空间中的几何变换

2.1.2.三维空间中的投影变换

2.2.欧拉角旋转和万向节锁

2.3.四元数旋转

第三章.多个OpenGL视图及其在Win32平台下优化应用

3.1.OpenGL介绍

3.2.OpenGL在Windows下的应用

3.3.多个OpenGL视图的使用及优化

第四章.支持多边形网格和骨骼动画的类框架结构设计

4.1.三维形体的表示

4.2.模型数据的设计

4.3.类框架结构的设计

第五章.以命令和操控为核心的人机交互系统

5.1.交互技术与交互任务

5.2.人机交互系统的解决方案

5.2.1.操控部分的设计

5.2.2.命令部分的设计

5.3.新的定位算法介绍

5.3.1.三维定位问题描述

5.3.2.OpenGL中的映射和常用的定位算法

5.3.3.新的定位算法和复杂度分析

5.4.选择任务的分析和解决方案

5.4.1.OpenGL对选择的支持

5.4.2.系统的选择任务分析

5.4.3.可见面算法在选择任务中的应用

第六章.骨骼动画及其应用

6.1.骨骼动画原理

6.1.1.骨骼的树型模型

6.1.2.动画生成原理

6.2.骨骼动画的设计

6.2.1.骨骼的存储结构设计

6.2.2.在交互系统中建立骨骼结构

6.3.改善骨骼动画的视觉效果

6.3.1.顶点混合

6.3.2.骨混合

第七章.角色动画编辑器系统介绍

7.1.系统的功能与结构

7.2.系统的状态分析

7.3.系统的界面

7.4.系统的性能指标

总结与展望

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果