随着图形学和硬件计算能力的发展,计算机实时生成具有真实感的动画也越来越快。其中虚拟三维人体运动合成,一直是计算机三维动画研究的热点之一。运动捕获技术的出现,又为人体角色动画注入了新的活力,极大的提高了人体动作动画制作的效率。目前,基于运动捕获的计算机动画应用也越来越广。本文针对艺术体操个人项目与集体项目编排的特点,研究了运动捕获技术,运动合成,路径编辑技术,物理仿真等技术,开发了艺术体操动作辅助编排系统。该系统可以对个人和集体艺术体操动作编排的整个流程进行辅助,从而缩短动作编排时间,拓宽教练员创作空间,提高动作编排质量。该系统是三维动画仿真技术应用在体育领域的创新性成果。本文主要贡献如下:(1)实现了运动混合算法支持的艺术体操运动片断合成器。(2)利用均匀三次B样条进行运动路径编辑,实现了样条曲线的拟合,编辑,和重采样的功能。实现了交互式运动路径编辑器。(3)将OGRE图形引擎与ODE物理引擎相结合,实现了OGRE中刚体的物理仿真。并将其应用到艺术体操球操中球器械的实时动画合成中去。(4)开发了具有一定实用性的艺术体操动作编排系统,并可在三维虚拟场景中查看编排结果。