《虚拟现实技术》虚拟人动画

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《虚拟现实技术基础及应用(第2版)》课后习题答案

《虚拟现实技术基础及应用(第2版)》课后习题答案

《虚拟现实技术基础及应用(第2版)》课后习题答案习题一一、名词解释VR:虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的,简称“VR”,是指采用以计算机技术为核心的现代高新技术,生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的虚拟环境,参与者可以借助必要的装备,以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互,并相互影响,从而获得等同真实环境的感受和体验。

AR:AR(Augmented Reality,增强现实)是通过计算机技术,将虚拟的信息应用到真实世界,真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间,同时存在。

MR:MR(Mixed Reality,混合现实),混合现实既包括增强现实又包括增强虚拟,指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。

在新的可视化环境里,物理和虚拟数字对象共存,并实时互动。

XR:即扩展现实,英文为“Extended Reality”或者“Cross Reality”,常见的缩写简称为“XR”或“ER”等,是指通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟结合、可人机交互的环境。

扩展现实技术可以看作一种涵盖性术语,包含了虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR及其他因技术进步而可能出现的新型沉浸式技术。

二、填空题1. 虚拟现实技术的特性有沉浸感Immersion、交互性Interaction和构想性Imagination。

2. 典型的虚拟现实系统主要由三维的虚拟环境产生器及其显示部分、由各种传感器构成的信号采集部分和由各种外部设备构成的信息输出部分等组成。

3. 根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸程度的不同,可以把各种类型的虚拟现实系统划分为四类:沉浸式虚拟现实系统、增强虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统。

三、简答题1. 简述虚拟现实技术的发展历程。

答:虚拟现实技术的发展经历了三个阶段:1)虚拟现实技术的探索阶段(20世纪初期——20世纪70年代)2)虚拟现实技术概念的逐步形成阶段(20世纪80年代初——20世纪80年代末)3)虚拟现实技术全面发展阶段(20世纪90年代初——至今)2. 简述虚拟现实技术的原理及本质。

浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势

浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势

浅谈虚拟现实技术的研究现状及发展趋势1、虚拟现实技术及其特征虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知,并使参与者“沉浸”于模拟环境中。

虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。

模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。

感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。

除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。

自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入做出实时响应,并分别反馈到用户的五官。

传感设备是指三维交互设备。

常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置,如摄像机、地板压力传感器等。

VR具有以下四个重要特征:①多感知性。

指除一般计算机所具有的视觉感知外,还有听觉感知、触觉感知、运动感知,甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。

理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

②存在感。

指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。

理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

③交互性。

指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

④自主性。

指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

虚拟现实的关键技术主要包括:动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术。

2、国外虚拟现实技术的研究现状2.1 美国美国是VR技术的发源地。

美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。

目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。

数字虚拟人技术研究

数字虚拟人技术研究

数字虚拟人技术研究数字虚拟人技术是一种可以创建虚拟人物的技术,它是通过计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等技术来实现的。

数字虚拟人技术的应用十分广泛,例如游戏、电影、广告等行业,也可以在在线教育、医疗、人机交互等领域中发挥作用。

本文将从技术原理、应用领域以及发展趋势三个方面来探讨数字虚拟人技术,并分别进行详细阐述。

一、技术原理数字虚拟人技术主要涉及计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等多方面技术。

下面将分别进行阐述。

1.计算机图形学计算机图形学是数字虚拟人技术的基础,它主要关注如何利用计算机实现图形图像的生成、处理和显示等功能。

在数字虚拟人技术中,计算机图形学可以通过建模、纹理映射、光照、动画等技术来实现虚拟人物的创建和渲染。

2.计算机视觉计算机视觉是数字虚拟人技术的另一个重要组成部分,它主要关注如何从图像或者视频中提取信息并进行识别,例如人脸识别、姿态估计等。

在数字虚拟人技术中,计算机视觉可以通过重建三维人体模型、捕捉运动数据等方式来实现虚拟人物的建模。

3.虚拟现实虚拟现实技术可以通过创建虚拟环境来实现用户的身临其境体验。

在数字虚拟人技术中,虚拟现实技术可以通过虚拟人物的动作反馈、虚拟身体的交互等方式来让用户有更加真实的感受。

4.机器学习机器学习是数字虚拟人技术中的重要组成部分,它主要关注如何让计算机通过学习来自动识别模式和规律。

在数字虚拟人技术中,机器学习可以通过学习真实人的运动数据、面部表情等来实现虚拟人物的自主动作和表情动画。

二、应用领域数字虚拟人技术在各个领域都可以发挥作用,下面将分别进行阐述。

1.游戏数字虚拟人技术在游戏中的应用十分广泛,可以让游戏提供更加逼真的动作表现和人物形象。

例如在《魔兽世界》中,通过数字虚拟人技术来实现玩家控制的角色的动作反馈,加强了游戏的身临其境体验。

2.电影数字虚拟人技术在电影行业中也有着广泛的应用,可以让电影中的特效更加真实逼近。

例如在电影《阿凡达》中,通过数字虚拟人技术来实现了电影中的纯数字化人物形象,获得了非常好的效果。

《2024年国内外虚拟现实技术的研究现状》范文

《2024年国内外虚拟现实技术的研究现状》范文

《国内外虚拟现实技术的研究现状》篇一一、引言随着科技的飞速发展,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术已经成为当前科技领域的一大热门话题。

虚拟现实技术以其独特的沉浸式体验、交互性以及模拟真实环境的能力,为人们提供了全新的感知和认知方式。

本文旨在探讨国内外虚拟现实技术的研究现状,分析其发展特点及未来趋势。

二、国内虚拟现实技术研究现状1. 研究机构与成果国内虚拟现实技术研究起步较早,目前已经形成了一定的研究规模。

国家科技部、国家自然科学基金等部门为虚拟现实技术的研究提供了资金支持,促进了国内各大高校、科研机构以及企业的研究发展。

目前,国内已经涌现出一批具有国际影响力的虚拟现实研究团队,他们在虚拟现实技术的基础理论、算法、系统设计等方面取得了重要成果。

例如,在虚拟现实交互技术、三维建模与渲染、虚拟环境建模与呈现等方面,国内研究团队已经达到了国际领先水平。

2. 行业应用与发展趋势虚拟现实技术在教育、医疗、娱乐、军事等领域得到了广泛应用。

在教育领域,虚拟现实技术为学生提供了更加直观、生动的学习体验;在医疗领域,虚拟现实技术被广泛应用于手术模拟、康复训练等方面;在娱乐领域,虚拟现实技术为人们带来了沉浸式的游戏体验。

随着技术的不断发展,虚拟现实技术在行业应用中的潜力将进一步得到释放。

未来,虚拟现实技术将与人工智能、物联网等技术深度融合,推动各行业的数字化转型和升级。

三、国外虚拟现实技术研究现状1. 研究机构与成果国外虚拟现实技术研究起步较早,目前已经形成了较为完善的研究体系。

以美国、欧洲和日本为代表的发达国家在虚拟现实技术的研究方面处于领先地位。

这些国家的科研机构、高校和企业投入了大量的人力、物力和财力,推动虚拟现实技术的研发和应用。

国外研究团队在虚拟现实技术的基础理论、算法、系统设计等方面取得了重要成果。

例如,在虚拟现实交互技术、三维建模与渲染、虚拟环境建模与呈现等方面,国外研究团队的技术水平处于国际领先地位。

《虚拟现实VR》课件

《虚拟现实VR》课件

06
VR安全与伦理问题
对青少年身心影响
视力影响
长时间使用VR设备可能导致青少 年视力下降或出现视觉疲劳。
心理影响
过度沉浸于虚拟世界可能影响青 少年的认知和情感发展,导致社
交障碍、焦虑、抑郁等问题。
行为影响
VR中的暴力、色情内容可能对青 少年的行为产生不良影响,需要
家长和教师的关注和引导。
沉迷与成瘾问题
桌面式VR设备
总结词
通过电脑屏幕或专业头戴式显示器显示 虚拟场景,用户通过鼠标、键盘、游戏 手柄等输入设备与虚拟场景进行交互。
VS
详细描述
桌面式VR设备通常比较轻便,价格相对 较低,适合于在家庭或办公室使用。用户 通过电脑屏幕或专业头戴式显示器看到虚 拟场景,通过输入设备进行交互,如旋转 、移动、点击等操作。这种设备可以提供 沉浸式的虚拟体验,但与真正的沉浸式 VR设备相比,体验感可能略显不足。
内容丰富与多样性
总结词
VR内容的丰富多样是推动VR技术普及的关键因素之一。
详细描述
为了吸引更广泛的用户群体,VR内容需要涵盖各种类型和风格,包括游戏、电影、教 育、医疗等。目前,VR内容市场正在快速发展,但仍然面临内容数量和质量的问题。 为了提高VR内容的多样性和质量,需要鼓励更多的创作者和开发者参与VR内容的创作
虚拟环境交互技术是虚拟现实技术的另一个关键技术,它通过模拟现实世界的交 互方式,使用户能够与虚拟环境进行互动,以提高虚拟体验的真实感。
虚拟环境交互技术包括对物体的操作、环境的交互等,例如在虚拟环境中拿起物 品、打开门、与虚拟角色交流等。这些交互的实现需要借助特定的设备,如手柄 、手套等。
03
VR设备的分类与特点
和开发,同时提供更好的工具和支持平台。

《2024年国内外虚拟现实技术的研究现状》范文

《2024年国内外虚拟现实技术的研究现状》范文

《国内外虚拟现实技术的研究现状》篇一一、引言虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术,作为信息时代科技发展的杰出代表,其技术发展的快速与日新月异的实际应用吸引了全世界的关注。

近年来,随着硬件设备的升级与算法的不断优化,国内外在虚拟现实技术的研究上均取得了显著的进展。

本文旨在探讨国内外虚拟现实技术的研究现状,分析其发展特点及未来趋势。

二、国内虚拟现实技术的研究现状1. 研究进展国内虚拟现实技术的发展始于上世纪末,经过多年的研究与实践,已经形成了较为完善的理论体系和技术框架。

目前,国内在虚拟现实技术的研究主要集中在视觉交互、环境模拟、人体运动感知等领域。

随着人工智能、云计算等新技术的融入,国内虚拟现实技术在智能化、交互性等方面有了长足的进步。

2. 研究成果在研究成果方面,国内多所大学和科研机构取得了突出的成绩。

如中科院、清华大学等单位在虚拟现实硬件和软件算法上取得了多项专利。

此外,国内多家企业也在虚拟现实领域投入了大量的人力物力,如腾讯、网易等公司推出的VR游戏和VR社交平台受到了广大用户的喜爱。

三、国外虚拟现实技术的研究现状1. 研究进展国外的虚拟现实技术研究始于上世纪80年代,经过几十年的发展,其技术水平一直处于世界领先地位。

在硬件设备方面,如微软的HoloLens、Facebook的Oculus系列等均获得了极高的用户评价。

在技术内容上,国外的虚拟现实研究涵盖了深度学习、人工智能、3D图像处理等多个领域。

2. 研究成果国外的研究机构和企业也在虚拟现实领域取得了许多重要成果。

如美国斯坦福大学、麻省理工学院等知名学府在虚拟现实算法和交互技术上有着深入的研究。

同时,Facebook、谷歌等科技巨头也在虚拟现实硬件和软件方面投入了巨大的精力,积极推动虚拟现实技术的进一步发展。

四、发展趋势及挑战无论是在国内还是国外,虚拟现实技术都面临着巨大的发展机遇和挑战。

一方面,随着技术的不断进步,我们可以预见,未来虚拟现实的应用场景将更加广泛,如在教育、医疗、娱乐等多个领域都会有突破性的发展。

数字媒体虚拟现实技术(PPT 29张)

数字媒体虚拟现实技术(PPT 29张)
wlecome
数字动画与虚拟技术
数字动画前沿
随着数字媒体网络时代的到来,进一步为动画开阔了新的 方向。动画通过数字媒体网络这一传播介质使动画进一步趋近 1 大众化。随着技术方面的突破和艺术结构的变更,动画已经不 再是传统意义上的动画,它的功能越来越强大,传播范围也越 来越广,艺术表现手法也越来越丰富。动画的艺术的价值观念, 艺术追求、文化属性也发生了非常大的革新。数字媒体网络时 3 代动画的发展前景是也是美好的,数字媒体网络时代是社会发 4 展的必然趋势,数字动画随着数字媒体网络时代的诞生有着广 阔的发展前景。就整个动画大的趋势探究国内动画,由于中国 动画中途的夭折,还需要很大的改革,总而言之,其前途是美 好的,道路是曲折的。
当前中国动画的困境
近年伴随“动漫产业”的极度升温,沉寂 已久的动漫市场也终于开始复苏,全行业表现 出良好的发展势头。但问题在于,目前活跃于 中国动漫市场的主角并非“嫡系部队”,无一 例 外都是“外援”。据有关资料统计,在我国观 众最喜爱的动漫作品中,日本动漫占74.8%、 美国动漫占14%,中国原创作品(包括港台地 区)仅仅只有7.8%。而在有关十大最喜爱的 动漫人物评选中,更是不见一位“中国出生” 的痕迹。另一份关于市场份额的数据显示: 80%的份额直接由日本占据,国内作品仅有不 到10%的生存空间。长此以往,纵然有200亿尚 未开发的市场,也只是在为别人做嫁妆,于我 国动漫自身产业而言是毫无益处的。

一 个 民 族 或 神 话 题 材 的 故 事 反 反 复 复 拍 了 很
多集 遍让 ︐人 毫寒 无心 新︒ 意 ︐ 结 果 翻 拍 遭 人 唾 弃 ︐ 续
风 格 单 一 ︐ 缺 乏 创 新 ︒
中 国 的 动 漫 画 主 要 的 目 标 定 位 是 儿 童 群 体

虚拟现实技术考试题答案

虚拟现实技术考试题答案

虚拟现实技术考试题答案虚拟现实技术试题(一)1、虚拟现实是一种高端人机接口,包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。

2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。

3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出,虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。

常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术,是一个发展前景非常广阔的新技术。

6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同,可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。

7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。

三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分,基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一,一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角(roll),我们称为6自由度(6DOF)。

10、空间位置跟踪技术有多种,常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。

11、所谓力反馈,是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动,使用户能够体验到真实的力度感和方向感,从而提供一个崭新的人机交互界面。

该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。

12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。

要实现立体的显示。

现已有多种方法与手段进行实现。

主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差,使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合,从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。

13、HMD(Head_Mounted_Display),头盔式显示器,主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置(CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment)系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。

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虚拟现实仿真中的动画技术
(2)群体运动 许多动物(如鸟和鱼)以群体的方式运动。这种运动有随
机性,又有一定的规律性。群体行为包含两个对立的因素,既 要相互靠近,又要避免碰撞。Reynolds提出的群体动画解决了 这个问题。他用三条优先级递减的原则控制群体的行为:(1) 碰撞避免原则,避免与相邻的群体成员相碰;(2)速度匹配 原则,尽量匹配相邻群体成员的速度;(3)群体合群原则, 群体成员尽量靠近。
6.渐变和变形物体动画 动画的一个特点是物体的形状变形。
(1)变形 变形技术包括:与物体表示有关的变形,与物体表示无关的 变形,基于约束的变形,轴变形。
(2)渐变(morphing) 上述的变形,是一个物体的形状变化。不给定物体最终形状。 渐变,是物体由一种形状逐渐变化为另一种形状。给定物体
最终形状。
虚拟现实技术
余月
Contents
1 虚拟现实仿真中的动画技术 2 人体运动的仿真研究 3 脸部运动的仿真研究
虚拟现实仿真中的动画技术
VR中物体的动态可以由两种方法实现这种数值的 动态。
之一是基于数值插值的动画方法,它可以得到物体 的动态。例如虚拟人体的步行,可以由插值实现动 画。
之二是基于物理的运动方程,由方程数值解可得到 物体的动态。例如球的自由下落。
虚拟现实仿真中的动画技术
动画过程
过程动画是用过程来描述动画中物体的运动或变形。简单的 过程动画,用一个数学模型描述。另一类过程动画,采用特殊 方法,如粒子系统和群体运动。 ❖ (1)粒子系统 粒子建模用于建模水流、雨雪、火焰等自然现象。它用大量
离散的粒子建模模糊的对象。为产生逼真的图形,它要求有 效的反走样,并花费大量绘制时间。 粒子不必建模为多面体,只要建模为一个有色的点。每个粒 子只要保存位置、颜色、出生时间、寿命。例如在火焰中的 粒子,不断产生、上升、消失。
人体运动的仿真研究
❖ 过程建模方法
Dds
Dss
Dds
Dss
Dds
Dss
Ds
RV=RLc/Dc;
Dc
Dss=0.752Dc-0.143; Ds=0.248Dc+0.143;
行走时序图
Dds=0.252Dc-0.143;
RLc表示人体在一个周期内走过的距离;
RV表示人体行走速度;
Dc表示运动周期;
Ds表示支撑周期;

kg)

4.5

23

10

0.4
上臂
1.8
前臂
1.1
大腿
6.5
身高170厘米、体重65公 斤人体各部分参数
小腿
3

0.95
半径r( cm) 6 15 12 2.5 5 3 9 7 4
长度l( cm) 23 37 15 20 25 24 40 45 24
人体运动的仿真研究
人体运动的仿真研究
❖ 参数关键帧技术 ❖ 关键帧的概念来源于传统的卡通片制作。在早期
Walt Disney的制作室中,熟练的动画师负责设计卡 通片中的关键画面,即所谓的关键帧,然后由助理 动画师设计中间帧。在三维计算机动画中,中间帧 的生成由计算机来完成,插值代替了设计中间帧的 动画师。所有影响画面图像的参数都可成为关键帧 的参数,如位置、旋转角、纹理的参数等。关键帧 技术是实现计算机人体仿真最基本的方法,它被认 为是一种直接的正向运动学方法 。
虚拟现实仿真中的动画技术
插值方法
4.自由变形FFD 自由变形(Free-Form Deformation, FFD)用于物体形状的内插,得到变
形进程。它使用控制点的3D点阵。通过改变控制点,来改变物体形状。 (1)1D坐标变形(2)2D形状变形(3)3D形状变形
5.关键帧动画 关键帧动画概念来自传统的卡通片制作。在迪斯尼制作室中,动画师设
脸部运动的仿真研究
脸动画参数(FAP) 在MPEG-4规范中定义了68个人脸动画参数,每个参数为一个运动 单元。每个人脸动画参数都描述脸部部分肌肉的影响范围,即该 肌肉运动时人脸出现的一个局部运动。各个FAP组成了一个完整 的面部表情集合,集合内的每一个元素为一个基本表情,多个不 同的基本表情的线性组合可得到丰富多样的人脸表情。
Contents
1 虚拟现实仿真中的动画技术 2 人体运动的仿真研究 3 脸部运动的仿真研究
脸部运动的仿真研究
图像分割 特征点和轮廓线的提取 真实感的三维人脸重建
人脸动合成
脸部运动的仿真研究
根据初始输入数据的不同,目前人脸建模大致分为基于空间 三维散乱点的建模方法和基于图像的建模方法。
基于空间三维散乱点的建模方法一般直接使用相关的硬件装 置采集真实人脸数据进行三维重建。虽然能够快速地获取到 人脸的几何信息,但由于硬件成本比较昂贵使得该类建模方 法的应用范围受到限制。
计卡通片中的关键画面,即关键帧。然后,由助理动画师设计中间帧。在 三维计算机动画中,计算机利用插值方法设计中间帧。另一种动画设计方 法是样条驱动动画,用户给定物体运动的轨迹样条。关键帧动画有下列技 术问题。 (1)弧长参数化(2)插值过程的运动学控制 (3)物体姿态的插值
虚拟现实仿真中的动画技术
插值方法
人体运动的仿真研究
虚拟人运动仿真的实现方法
❖ 过程建模方法 ❖ 过程建模法是用一个数学模型去控制物体的几何形
状和运动,它依靠计算机的计算能力来决定物体的 位置,当控制者设定了模型末端执行机构的位置, 模型内部连接的运动由计算机自动计算得到。 ❖ 以人体的走路动作为例,从大量的试验数据可以建 立行走模型,它的空间参数可以根据人体行走的基 本特点用如下行走周期时序图和数学函数表示 。
其中人脸定义参数描述人脸模型的表示和人脸纹理等, 人脸动画参数则用来定义人脸的每个基本表情,人脸动 画参数单元为人脸动画参数的基本单位。
脸部运动的仿真研究
人脸定义参数(FDP)
用于描述人脸模型的几何和纹理信息,包括网格表 示、纹理、脸部特征点和人脸动画定义表等数据, 这些数据都是将中性人脸模型转化为特定人脸模型 时计算所需要用到的。MPEG.4人脸标准中定义了84 个特征点,例如下巴的最低点、鼻尖点、左右眼的 外角点和内眼角点等,并根据位置分布和影响范围 将这些特征点划分为11个组。这些特征点为定义人 脸动画参数提供了参考,同时根据这些特征点可以 定义脸部的几何模型。
脸部运动的仿真研究
MPEG-4人脸动画技术足基于对象的编码格式,并为人脸 的动画制定了一系列标准。
MPEG-4人脸规范中使用人脸定义参数(Facial Definition Parameters,FDP)、人脸动画参数(Facial Animation Parameters,FAP)、人脸动画参数单元 (Facial Animation Parameters Unit,FAPU)对人脸的 表示和动画进行定义。
(3)水波的模拟 水波模拟的简单方法是用正弦波,通过设置振幅和相位等
参数可以控制效果。可以用三维空间的正弦波状曲面来造型水 波。
虚拟现实仿真中的动画技术
关节动画
关节动画可用于人体动画。 (1)正向运动学方法 正向运动学是设置关节动画的有效方法。通过对关节角设 置关键帧,得到相关联的各肢体的位置,这是正向运动学方法。 一种实用的解决方法是实时纪录真人各关节的运动数据。 这就是运动捕获。 (2)逆向运动学方法 逆向运动学方法可以减少正运动学方法的工作; 用户指定 末端关节的位置,计算机自动计算出各中间关节的角度; 随着关节复杂性的增加,逆运动学的计算复杂性急剧增加, 需要进行数值求解。
Contents
1 虚拟现实仿真中的动画技术 2 人体运动的仿真研究 3 脸部运动的仿真研究
人体运动的仿真研究
❖ 虚拟人体的建模,包括几何模型和运动模型; ❖ 虚拟人体的运动控制规律; ❖ 身体在运动中的变形; ❖ 虚拟人与虚拟环境的交互作用; ❖ 人体手部的仿真; ❖ 人体行走的仿真; ❖ 面部表情的仿真。
▪ 信号捕捉设备 负责捕捉、识别传感器的信号。 ▪ 数据传输设备 负责将运动数据从信号捕捉设备快速准确地
传送到计算机系统。 ▪ 数据处理设备 负责处理系统捕捉到的原始信号,计算传感
器的运动轨迹,对数据进行修正、处理,并与三维角色模 型相结合。
人体运动的仿真研究
❖ 运动学; ❖ 逆向运动学是一种常用的人体仿真方法,在已知运动
人体运动的仿真研究
MultiGen Creator建立的人体 模型
人体运动的仿真研究
MultiGen Creator建立的人体 模型
人体运动的仿真研究
虚拟人运动仿真的实现方法
❖ 参数关键帧技术; ❖ 过程建模方法; ❖ 运动学; ❖ 动力学; ❖传感器运动捕捉法 。
人体运动的仿真研究
虚拟人运动仿真的实现方法
人体运动的仿真研究
❖ 人体模型的物理特性
人体运动的仿真研究
❖ 人体模型的物理特性
人体部位名称
质量(%)
头和颈 胸 腰 手 上臂 前臂 大腿 小腿 脚
0.081 0.216 0.281 0.006 0.028 0.016 0.100 0.047 0.013
人体各部分质量比例
人体运动的仿真研究
❖人体模型的物理特性 各部位名 质量m(
链的末端执行器的目标位置情况下计算中间关节的旋 转角以实现末端执行器的期望位置。
人体运动的仿真研究
❖ 动力学 ❖ 动力学方法研究物体的运动和作用力之间的关系,它
需指定的参数相对较少,但动力学方法的计算量相当 大,且很难控制。动力学遵守了客观世界的物理定律 ,将模型质量、惯性、初速度、力和力矩列入影响人 体运动的参数之中,所以产生更自然逼真的运动。 ❖ 虚拟人动力学是一项极其复杂仍处于发展中的课题, 常用的动力学推导方法有:牛顿——欧拉法、拉格朗 日法、高斯法、凯恩法、旋量(对偶数)法和罗伯逊— —魏登堡方法。
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