三维人物服装展示动画生成系统的研究与实现

摘要

三维服装虚拟穿衣是一种近年来兴起的三维体验，利用计算机模拟虚拟的场景和服装为虚拟人物着装，达到预览真实服装的效果。在虚拟试衣过程中，最终生成唯美的三维动画是决定服装在虚拟场景中呈现效果的重要一环。
　　本文的目的在于使用并改进已有的服装模拟算法，在我们的平台中使用骨骼动画技术与服装模拟算法进行交互，实现服装三维网格的模拟和渲染，最终生成服装演示动画及视频。在服装建模方面，我们采用基于物理法的自适应网格算法。根据前人定义的空间场概念建立空间自适应网格变化力场，然后根据人物模型变化和重力作用更新力场，并通过力场自适应变化服装网格来产生局部的细微褶皱效果。在角色动画的实现上，我们采用开源模型文件DAE文件作为骨骼动画资源，设计并实现了骨骼动画驱动引擎，利用引擎生成人物模型与服装动画交互。为了实现骨骼动画与服装模型的正常交互，我们设计了一些简单的算法改进了骨骼动画皮肤的穿衣适应性。最后的渲染过程我们采用光线跟踪算法完成场景的渲染，并通过实现并改进Kajiya和Kay的算法完成了毛皮布料效果的渲染。
　　最终我在我们自己的软件平台上实现了服装展示动画导出模块:通过导入骨骼动画和简易服装模型，最终生成经过渲染的服装展示动画视频。作为软件的制作，本文中还存在一些三维软件交互设计上的研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和现状

1．2 技术方案

1．2．1 布料建模技术

1．2．2 角色动画技术

1．2．3 渲染技术

1．3 本文研究内容和目标

1．4 本文结构

第2章 基于自适应网格的服装布料模拟

2．1 自适应网格算法

2．1．1 三维网格调整过程

2．1．2 张力场的创建

2．2 穿透处理

2．3 施加应变限制

2．3．1 参数化的拉格朗日方法

2．3．2 应变限制

2．4 实验结果

2．5 本章小结

第3章 人物穿衣动画生成

3．1 骨骼动画

3．1．1 骨骼动画驱动原理

3．1．2 GPU蒙皮

3．1．3 DAE动画文件

3．2 服装模拟过程

3．2．1 模拟初始化

3．2．2 布料行为模拟

3．3 本章小结

第4章 毛皮效果渲染

4．1 渲染方法简介

4．2 毛皮渲染过程

4．2．1 体元素定义

4．2．2 体元素渲染

4．2．3 渲染算法

4．2．4 毛发效果

4．2．5 毛发光照模型

4．3 毛皮渲染参数控制

4．4 渲染结果及分析

4．5 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢