基于智能优化算法的群体动画设计与实现
本文选题:智能算法 + 三维场景 ; 参考:《河南师范大学》2013年硕士论文
【摘要】:群体动画是一种借助计算机对群体行为进行模拟研究的技术,它是随着计算机图形学的不断发展而逐渐成熟起来的。对需要描述的事物用动画的形式表现出来,不仅能清楚的反映事件的过程,展现出更贴近现实的画面,还能在一定程度上加大人们对群体行为的认知范围。群体动画创作时想象力丰富、可塑性强、效果生动逼真,被广泛应用在电视广告、电影特效、公共安全评估、军事模拟、游戏设计、教育演示等许多领域,对社会发展和人类进步起到了很大的促进作用。 早期的动画制作主要借助于手动绘制和关键帧技术,这些技术存在的局限使得群体动画的制作既耗费大量的人力、财力和时间,,又不能保证角色的智能性和群体行为的真实性。由此,基于智能算法的群体动画研究逐渐成为广大学者关注的焦点。角色、场景以及角色的行为表现是群体动画制作中的三个主要组成部分,也是反映动画制作效果的关键因素。快速有效的角色生成方法,生动真实的群体行为表现,代表着动画制作的质量。基于以上因素,本文主要做了以下工作: (1)人工鱼群算法的改进研究:描述了几种智能优化算法的构造原理、实现流程和相关研究等。在分析人工鱼群算法优缺点的基础上对其进行改进研究,针对人工鱼群算法后期搜索速度慢,易陷入局部最优等问题,利用社会学习机制中的趋同和趋异行为对其进行改进,在一定程度上提高了算法的搜索性能。 (2)三维场景及角色构建:介绍了一些三维动画制作软件的基础理论,在详细分析Maya相关功能和三维场景建模流程的基础上完成了三维场景的构建。以人体骨架结构为基础,利用B样条构造基本人物模型,再对已建立好的基本模型用遗传算法的选择、交叉和变异三个基本操作进行遗传更新,以获得多个角色模型。 (3)群体动画的融合:在考虑碰撞检测和避免的基础上,利用改进的人工鱼群算法对群体行为路径进行规划设计,将得到的路径数据导入到Maya中,利用Maya提供的工具将建立好的角色、三维场景以及规划的路径融合在一起,得到相应的群体动画效果。
[Abstract]:Group animation is a technology that simulates the behavior of the group by computer. It is gradually mature with the continuous development of computer graphics. It can not only reflect the process of the event clearly, but also show the closer to the reality, but also to a certain extent. It has been widely used in many fields such as television advertising, film special effects, public safety assessment, military simulation, game design, education demonstration and many other fields, which have played a great role in promoting social development and human progress.
Early animation is mainly made by manual drawing and key frame technology. The limitations of these techniques make the production of group animation not only cost a lot of manpower, financial resources and time, but also can not guarantee the intelligence of the role and the authenticity of the group behavior. Therefore, the research of group animation based on intelligent arithmetic has gradually become the attention of the majority of scholars. The focus, the role, the scene and the behavior of the role are three main components in the group animation production, and are also the key factors reflecting the animation production effect. The fast and effective role generation method, the vivid and real group behavior performance, representing the quality of the animation production. Based on the above factors, the following work is done in this paper.
(1) the improvement of artificial fish swarm algorithm: describes the construction principle of several intelligent optimization algorithms, and realizes the process and related research. On the basis of analyzing the advantages and disadvantages of the artificial fish swarm algorithm, it improves the research on the artificial fish swarm algorithm, which is slow in search speed in the late stage and easy to fall into the local optimal problem, and uses the social learning mechanism. Convergence and divergence behavior improve it, to a certain extent, improve the search performance of the algorithm.
(2) three dimensional scene and Role Construction: the basic theory of some 3D animation software is introduced. On the basis of detailed analysis of Maya related functions and 3D scene modeling process, the construction of three-dimensional scene is completed. Based on the skeleton structure of human body, the basic figure model is constructed with B spline, and then the established basic model is used. The three basic operations of algorithm selection, crossover and mutation are updated by genetic algorithm to obtain multiple role models.
(3) the fusion of group animation: on the basis of collision detection and avoidance, the improved artificial fish swarm algorithm is used to plan and design the group behavior path. The obtained path data is introduced into Maya, and the tools provided by Maya will build good roles, three-dimensional scene and the path of planning are merged together to get the corresponding group. Body animation effect.
【学位授予单位】:河南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP18;TP391.41
【参考文献】
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本文编号:1971185
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