第10章计算机图形学应用 PPT课件.ppt

计算机图形学基础计算机图形学基础计算机图形学基础第第 10 10 章章计算机图形学应用计算机图形学应用本章主要内容 计算机动画 计算机辅助设计与制造( CAD/CAM ) 虚拟现实与计算机仿真 科学计算可视化 计算机动画实例——陨石撞飞机 计算机动画的起源与发展 60年代:二维计算机辅助动画系统 ( MSGEN 系统(加拿大), CAAS 系统(美国)) 70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发; 一小批领导三维动画与图像的公司的出现; 一些三维可明暗着色的系统的完成; 80年代: 优化 70年代出现的模型和阴影技术; 多伦多大学(过程技术) 俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学) 蒙特利尔大学(人物动画与嘴唇同步) 东京大学(气泡表面模型技术) 出现较成熟动画制作软件: Alias Animator( 加拿大), Softimage( 美国) Wavefront (美国), Explore/ TDImage (法) 90年代: 动力学仿真技术、三维仿真演员系统自主动画(面向目标的动画)《谁陷害了兔子罗杰?》 计算机动画的应用?动画片制作、广告特技?教学演示?训练模拟、作战演****产品模拟试验?医学诊断?电子游戏?其他…… 计算机动画的过程与分类计算机动画划分为三个步骤: 1. 造型 2. 运动控制 3. 绘制分类: ?从动画速度分为逐帧动画与实时动画。?从动画对象从动画对象的角度,从总体上将计算机动画分为图形动画和图 象动画?从动画方法主要有关键帧方法、弹性体动画、人体动画和关节动画、过程动画 计算机动画的中的运动控制方法?关键帧动画法 1 、关键帧中物体要素之间的对应问题。 2、对应要素之间的插值方法。?代数动画法(造型动画法) 具体可以分为运动学模型、动力学模型和逆向模型。运动学模型 通过直接给出物体的运动速度或运动轨迹,来控制物体的运动规律。物体的刚体运动可以用下式表示: 11 12 13 21 22 23 31 32 33 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) mmm X t l t l t l t X x t Y t l t l t l t Y y t Z t l t l t l t Z z t ? ?? ?????? ?? ?????? ?? ?? ?????? ?? ?????? ?? ????? 其中矩阵[l ij]是局部坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵,它决定了物体在时刻 t的方向;向量{x m (t), y m (t), z m (t)}是时刻 t局部坐标系的原点相对于世界坐标系的坐标,即相对平移量。动力学模型——即根据物体的物理属性及其所受外力情况对物体各部分进行受力分析,再由牛顿第二定理或相应的物理定律得出物体根部分得加速度,以控制物体得运动。?刚体动力学模型?弹性体动力学模型 Terzopoulos 于87年提出的根据物体的变形产生的应力来控制物体的运动。 Miller 的“ Snake motion ”。在布料动画方面, 90年 Aono 通过假设布料是各向同性的,利用广义虎克定理控制布料的运动。 无论在对其进行动力学模拟时,都涉及到碰撞检测问题。二维图形的关键帧方法 A 3 B 1B 2 A 1A 2B 3多边形之间的插值多边形顶点间的对应?