在这个游戏与动画产业越来越HOT的时代,人们对游戏与动画的需求越来越趋于高质量,能够带来立体视觉效果的三维游戏与三维动画无可替代地成为当代游戏与动画产业的主流。目前的三维游戏与三维动画技术尚未成熟,其中数字角色动画技术是最大的瓶颈,全世界的研究人员们正分别从图形学算法、软件框架与硬件支持等方面寻求新的突破。在游戏、动画与影视工业应用的背景下,本文对数字角色动画关键技术进行了深入研究及应用实现。 本文的主要工作是:对三维数字角色动画制作各步骤中的关键技术,包括骨架提取、重定向和高效实时绘制等,分别做深入分析和算法改进,并对三维游戏制作具体技术作了详细分析与未来展望。 在第一章中,介绍本文的选题和研究背景,综述了数字角色动画关键技术研究和实现等相关内容。 在第二章中,深入分析了数字角色动画相关技术,并提出了一种模型分割与骨架提取的方法,将普通三维模型转化成可以导入运动数据的角色模型。 在第三章中,介绍了运动重定向相关算法,分析其不足之处,在此基础上提出了一种新的实时骨骼驱动曲面变形技术,不但从根本上解决了骨骼关节坍塌和扭曲问题,而且适用于各种连接度的关节,并可实时应用于全身,还提供了鼠标交互和脚本两种用户交互方式。 在第四章中,介绍了用运动捕获数据驱动三维非生命体模型,来制作三维卡通动画的方法,并以数据驱动纸模型为例,实践了整个过程。 在第五章中,深入分析了角色运动路径编辑相关算法,并提出了改进算法,可以从短样例运动生成任意长度任何形状路径上的角色运动,并提出了消除脚部打滑的新解决方案。 在第六章中,深入分析了三维室内复杂场景实时绘制的相关技术与算法,通过实践经验来分析如何提高和稳定三维实时渲染帧速率,以及如何改进算法增强场景绘制真实感。并在刚体碰撞检测算法基础上提出了一种新的实时柔体碰撞检测算法。