基于Maya的树木三维动画生成方法

摘要

自然景观模拟是计算机图形学研究的热点之一。树木随风运动是最常见的自然景观,它在游戏、电影、计算机辅助园林和景观设计、生态环境预测与可视化、计算机动画和虚拟场景绘制等众多应用领域都有广泛的使用。本文主要研究和讨论如何利用计算机生成这样的自然景观三维动画。
　　本文在分析Maya特性和功能的基础上,根据树木在风中运动的特点,提出了基于专业动画软件Maya生成树木在风中运动的三维动画生成方法。首先,利用Maya中的Polygons建模工具创建树木的几何模型,并在树木几何模型的基础上,利用Maya的骨骼工具创建与树木几何模型对应的骨骼系统,提出了使用骨骼系统驱动树木几何模型运动的方法;然后,利用空气动力学原理和牛顿第二运动定律,对树木进行受力分析和运动分析,并对树叶脱落现象和树枝断裂现象发生的机理进行研究,最终建立树木运动的数学模型;最后,利用嵌入式语言MEL和骨骼控制器生成树木运动的仿真动画。在实现树木在风中运动的整体三维动画生成过程中,利用柔体动力学原理和刚体动力学原理模拟树枝的摆动和断裂,利用布料解算模拟树叶的摆动和飘落,使整体运动效果更加自然。
　　在Maya开发环境下,结合嵌入式语言MEL实现树木的三维动画生成,不仅大大缩短了开发的时间,减少了工作量,并且使三维树木动画效果更加逼真。

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1 绪 论

1.1 选题的背景和意义

1.2 国内外研究动态及发展趋势

1.3 本文研究内容及章节安排1.3.1 研究内容

2 建模工具与动画生成方法的研究

2.1 传统建模工具

2.2 三维动画软件Maya

2.3 动画生成方法研究

2.4 本章小结

3 树木几何模型与骨骼的建立

3.1 建模方法与模型的建立

3.2 树木模型的纹理映射

3.3 骨骼系统的建立3.3.1 骨骼创建

3.4 本章小结

4 树木运动的分析与控制

4.1 树木运动的分析4.1.1 树枝的受力分析

4.2 骨骼的运动控制

4.3 本章小结

5 树木运动的三维动画生成

5.1 树木运动场景的制作

5.2 树木运动的生成

5.3 动画模拟效果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录