基于物理的仿真技术由代写论文中心提供特别整理。更多代写计算机论文下载请联系论文代写专区。
与关键帧技术不同，基于物理的仿真技术是利用动力学、生物力学等物 理定律控制虚拟人运动的。通常采用有关节的基于动力学的模型来实现动态 仿真，即构建角色的动力学模型，通过仿真计算它们的运动。这就意味着物 体的运动受物理规律的支配，以便创作自然逼真的动画。基于物理的仿真技 术优越于其它运动控制技术的优点主要表现在:首先，利用基于物理的仿真 技术可以生成用关键帧技术无法实现的完全符合物理特性的理想的运动，基 于物理的仿真技术在体育训练方面的代写计算机职称论文应用最为广泛;其次，在与用户的交互 方面，基于物理的仿真技术能实现比关键帧或是运动捕获技术更精确的交互。 当然，这种技术也有其不足之处。庞大的计算量是制约动态仿真技术发展的 一个主要因素。通常，为了实现一个很好的仿真，需要使用多处理器且大虚 拟内存及物理内存的计算机才能实现。另外，对于动画师来说，一方面由于 采用基于物理的仿真技术产生的运动是通过计算机的仿真过程自动合成的， 因此可以将动画师从许多低代写计算机硕士论文层次的运动细节和制作中解放出来;另一方面， 由于操纵用动态仿真技术产生的虚拟人的运动没有利用其它技术产生的虚拟 人的运动容易，因此，动态仿真技术对虚拟人的行为也有一定的限制。 1基于约束的方法 基于约束的方法主要是对动画角色的运动加以运动学约束。逆动力学技 术和约束优化技术可以用来计算满足约束的运动。逆动力学技术通过直接求 解运动方程确定动画角色的运动。关键是要计算一组约束力(或力矩)，它使 物体的运动符合所给定的约束。在建立虚拟人的运动控制时，应用逆动力学 方法的好处主要有:①可以使自然现象得到更好的渲染;②由于使用物理属 性来描述物体，因此可以使动画师从运动细节的描述工作中解脱出来;④人 体可以自然的随着外界受力的改变而改变，无需动画师对其进行手工操作。 当然，也存在一些不足之处，主要表现在:首先，对于动画师来说，很难控 制系统的运动;其次，代写计算机毕业论文需要大量的cPU处理时间来解决运动公式的解算问题; 最后，尽管基于动力学的仿真运动看起来很真实，但是由于其过于规律，导 致所建立的虚拟人的运动千篇一律，忽略了虚拟人的个性化要求。 约束优化技术的思路是在“状态一时间空间”中描述运动，并定义一个 目标函数或性能指标，从而将运动控制作为一个优化问题来处理。目标函数 用来评价运动效果。通常认为，需要能量较少的运动是可取的，搜索满足约 束的状态空间轨迹、力和力矩，并使目标函数极小化。通常，用反复迭代的 数值方法逐步改善用户提供的初始预测值，计算量往往非常大，因而，不适 用于负责运动的动画生成。而且，运动可能被过分的约束了，这时，优化算 法就要在用计算机专业职称论文户定义的约束和物理规律所确定的约束之间进行权衡。 在基于约束的方法中，主要考虑以下几种约束: (1)运动的约束 Isaaes和Cohen提出了一个基于矩阵公式的约束仿真方法。关节通过运动 学约束来配置，同时加速度和外力通过其连接来确定。 (2)能量的约束 Witkin等人提出了这个方法来解决参数化模型的几何约束问题。这些约 束用能量方程表示。 (3)动力的约束 Barzel和Barr通过使用动力的约束，建立明确几何约束的运动对象。这个 对象通过自身的运动来满足约束。 (4)空间时间的约束 这个约束方法是由Witkin和Kass在1988年提出的，主要用于建立角色动 画。它属于约束的最优化求解问题。用这个方法建立的角色动画通过明确一 些步骤而自动的实现。这些步骤包括:①角色是什么样子的;②运动是怎样 执行的;③角色的物理结构;④实现角色的运动需要那些物理资源。 2运动合成的方法 运动合成的方法更接近于真实人的运动控制的物理规律，它将人的肌肉 组织作为一组执行机构进行合成，可以使人的动力学模型产生运动。不像逆 动力学方法，运动合成方法能将人的肌肉的实际限制考虑进去;也不像约束 优化方法，它能保证不违反物理规律。同时，运动合成方法还可以将传感器 纳入动画角色的模型中，建立感受器、效应器的祸合或闭环控制。这样，可 使动画角色自动的适应复杂的物理环境。当然，动画的效果也依赖于所用的 生物力学模型的逼真度。但是，采用运动合成方法，动画师对动画过程的控 制不如采用基于约束的方法那样直接。总之，运动合成的任务是推导合适的 执行机构的控制函数，特别是不同运动模式的、随时间变化的肌肉执行机构 的激活函数。若您对计算机毕业论文有所需求，请到计算机论文专区下载http://www.1daixie.com/dxjsjlw/