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计算机动画描述模型和绘制技术的研究

马华东  
【摘要】:本文主要研究了关于计算机动画的描述模型和绘制技术的一些问题。 在动画描述模型方面,本文首先分析了一个理想的动画描述模型应具有的特点,介绍已有的动画描述方法,总结了一个基本的通用的描述模型-场景状态转换网络(SSTN),这个模型简单而且容易实现。然后,本文提出了一个新的动画描述模型-基于时序逻辑的动画描述模型(TLAD),这个模型中场景状态转换通过使用一些时序逻辑算子的运算来描述。这个模型是一个面向角色的描述模型,其中一个角色被当作能够决定自己行为的独立对象,它具有抽象描述、并发描述和逐步求精描述等特点,能够用来描述动画中对象和行为的抽象,支持角色的自适应能力和同步控制能力,还能支持动画设计过程中各个层次的逐步求精描述,是一种理想的动画描述模型。 根据TLAD模型,结合中科院软件所唐稚松院士首创的时序逻辑语言XYZ/E,并引入了子角色技术、基于消息的通讯机制等多种动画描述技术,设计了一种新的动画剧本描述语言SDL/A,在中科院院长基金项目“科学计算可视化的方法及其应用研究”和国家自然科学基金重点项目“XYZ系统基础上面向实时通讯等工程领域专用环境”的支持下,与唐稚松院士的研究集体合作,在SGI工作站上实现了该语言,并作为后者一个重要应用成果通过了国家自然科学基金委员会1995年4月组织的课题验收,获得了专家的好评。 在动画绘制技术方面,本文利用了多边形场景相关性的特点,提出了一种新的绘制技术-跨距扫描线跟踪算法,它用来实现Whitted全局光照模型,这种方法可模拟多边形场景的镜面反射和规则透射的光照效果。通过算法分析和实验结果表明,这种方法比传统的光线跟踪算法效率更高。 在加速动画绘制方面,本文从以下几个方面介绍了作者的工作:第一,对利用动画帧间相关性加速动画绘制的方法作了讨论,总结了一种基于帧相关性加速绘制算法模型,并以跨距扫描线跟踪算法为例介绍了模型的使用。第二,提出了一种新的3D绘制图象合成技术,这种技术结合了Duff的RGBAZ方法和阴


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