四足动物是动画角色的重要组成部分,其运动数据的采集一直是该领域的研究难点之一。现有的运动采集方法主要面向人类,但四足动物多数难以驯化,且拥有更为复杂多变的形态,因此传统采集方法仅适用于少量四足动物。四足动物运动数据的稀缺,导致了相关研究的数据来源主要以运动生成为主。不论是几何驱动的生成方法,还是物理驱动的生成方法,都需要足尖运动轨迹作为初始姿态和生成策略的依据,而足尖运动轨迹的生成依赖于四足步态模式。针对以上问题,本文依据动画领域的应用需求,通过结合生物学步态的研究成果,提出了一种基于异步式的步态时序(Asynchronous Anteroposterior Sequence,简称AAPS)模型,并在此基础上实现了一种面向多种环境约束的足迹约束生成方法。用户仅需要输入速度等简单参数,即可快速生成四足动物的足尖运动轨迹,将此轨迹应用于运动生成,可以得到具有真实约束驱动的运动结果。本文工作主要包括以下内容:(1)提出了一种基于异步式的步态模型。通过建立步态、速度之间的关联模型,既可以依据用户自定义的速度信息,通过匹配生物学文献数据,生成不同速度下的步态片段,也可以为从视频中采集的步态片段估算速度。同时,依据模型的异步式特性,能够实现不同步态之间的切换,从而生成四足动物完整运动序列的步态图。(2)为了生成更为丰富的运动行为,提出了一种面向多种环境约束的足迹约束生成方法,针对地形、转向等不同约束对足尖运动轨迹进行实时规划,最终生成适应多种目标环境的足迹约束。(3)搭建了一个面向四足动物的足尖运动生成系统。该系统的输入数据来自于生物学的研究成果以及从视频中采集的数据。最后将足迹约束结果应用于动画仿真平台进行实验分析,对本文提出的理论方法加以验证与讨论。