目录

计算机图形学与角色群组仿真

作者：陈红倩

前言
目录
第1章群组仿真相关技术概论
1.1 计算机图形学
1.1.1 计算机二维图形学
1.1.2 计算机三维图形学
1.2 计算机动画技术
1.3 虚拟现实技术
1.4 群组仿真技术
1.5 计算机图形、图像、虚拟现实、群组仿真之间的关系
1.图形和图像的关系
2.虚拟现实与图形学的关系
3.虚拟现实与群组仿真的关系
1.6 群组仿真技术的应用实例
1.军事推演中的应用
2.应急推演中的应用
3.虚拟社区中的应用
4.电影制作中的应用
5.网络游戏中的应用
6.数字表演中的应用
1.7 本章小结
第2章群组仿真的关键技术
2.1 运动角色仿真流程
2.2 角色动作驱动技术
2.3 角色模型变形技术
2.3.1 传统变形方法
2.3.2 最新的模型变形方法
2.4 角色快速绘制技术
2.5 图形硬件加速技术
2.5.1 硬件加速机制
2.5.2 硬件加速的编程实现方法
2.5.3 GPGPU通用编程
2.6 本章小结
第3章二维运动角色变形技术研究
3.1 相关工作
3.2 基于自适应网格的二维角色变形
3.2.1 自适应网格的原理
3.2.2 自适应网格的关节点旋转角计算
3.2.3 自适应网格的构建
3.2.4 自适应网格的面积保持
3.3 二维角色变形的硬件加速
3.3.1 自适应网格的图形硬件加速
3.3.2 相邻自适应网格的无缝连接
3.4 基于自适应网格的二维角色变形算法实现
3.4.1 简化骨骼标定
3.4.2 变形过程初始化
3.4.3 交互变形及渲染
3.5 二维角色变形关键代码
3.5.1 角色关节点数据结构
3.5.2 角色动作驱动部分代码
3.5.3 图形硬件GPU加速接口程序代码
3.6 实验结果与分析
3.6.1 基于自适应网格的二维角色变形结果
3.6.2 自适应网格精细度对变形结果的影响
3.6.3 变形计算时间与网格精细度的关系
3.6.4 变形计算时间与角色个数的关系
3.7 本章小结
第4章三维运动角色变形技术研究
4.1 相关工作
4.2 基于统一基础模型的角色变形方法
4.2.1 规则网格的统一基础模型构建
4.2.2 统一基础模型的变形计算
4.2.3 统一基础模型变形的表面积保持
4.2.4 基于统一基础模型的细节保持变形
4.3 基于统一基础模型的三维角色变形算法实现
4.4 三维角色变形关键代码
4.4.1 主网格采样算法
4.4.2 计算控制网格的放缩系数
4.4.3 面积保持网格的计算
4.4.4 各部分网格合并算法
4.5 实验结果与分析
4.5.1 基于统一基础模型的三维角色变形结果
4.5.2 变形计算时间与基础模型精细度的关系
4.5.3 变形计算时间与原始模型顶点数的关系
4.6 本章小结
第5章运动角色动作驱动技术研究
5.1 相关工作
5.2 骨骼角色运动控制技术
1.参数关键帧技术
2.样条驱动动画技术
3.物体朝向的欧拉角表示和插值技术
4.物体朝向的四元数表示和插值技术
5.关节动画驱动技术
5.3 基于关节点旋转角的动作迁移方法
5.3.1 基于关节点旋转角的动作迁移原理
5.3.2 二维动作状态的三维重建
5.3.3 以二维角色为目标的动作迁移
5.3.4 源角色与目标角色的关节点对应
5.3.5 关键动作状态迁移
5.3.6 任意时刻的动作状态计算
5.4 基于动作迁移的角色驱动算法实现
5.5 动作驱动关键代码
5.5.1 目标模型关节点位置计算
5.5.2 中间帧计算算法
5.5.3 顶点数据计算
5.5.4 角色运动自动驱动算法
5.6 实验结果与分析
5.6.1 基于动作迁移的角色驱动结果
5.6.2 动作驱动执行时间的分析
5.7 本章小结
第6章角色群组快速绘制技术研究
6.1 相关工作
6.2 复杂模型快速绘制技术
6.2.1 LOD绘制技术
6.2.2 基于图像的绘制技术
6.3 基于动态纹理的运动角色绘制技术
6.3.1 大规模动态角色绘制的特点
6.3.2 动态纹理技术的原理
6.3.3 运动角色的动态纹理创建
6.3.4 基于动态纹理的角色绘制
6.3.5 运动角色绘制的硬件加速
6.4 基于动态纹理的角色绘制算法实现
6.5 大规模角色群组绘制关键代码
6.5.1 从立点扩展成Billboard板的顶点
6.5.2 动态角色变形计算GPU加速程序
6.5.3 Billboard板顶点坐标计算GPU加速程序
6.5.4 程序运行计时功能函数代码
6.6 本章小结
第7章大规模角色群组场景仿真方案
7.1 基于动态纹理的大规模角色群组仿真结果
7.2 角色群组仿真速度与角色数量的关系
7.3 角色群组仿真速度与角色种类数的关系
第8章群组仿真技术在森林场景中的应用
8.1 当前的森林场景仿真方法
8.2 基于图像变形的单株树木变形方法
8.3 基于群组仿真技术的森林场景绘制方法
8.4 基于群组仿真技术的动态森林仿真算法实现
8.5 大规模动态森林场景仿真关键代码
8.6 实验结果与分析
8.6.1 基于群组仿真技术的动态森林绘制结果
8.6.2 动态森林仿真速度与树木数量的关系
第9章总结与展望
9.1 本书的工作总结
1.研究了基于自适应网格的二维角色变形方法
2.研究了基于统一基础模型的三维角色变形方法
3.研究了基于动作迁移的角色驱动方法
4.研究了基于动态纹理的角色绘制与仿真方法
5.研究了角色变形和角色绘制过程中的图形硬件加速方法
9.2 进一步研究与展望
1.进一步完善当前的角色变形方法
2.二/三维结合的角色仿真技术研究
3.具有多角色交互特性的角色仿真技术研究
4.大规模角色群组的群体行为建模研究
5.网络环境下的角色群组仿真技术研究
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第9章总结与展望

2025年09月26日

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第9章总结与展望