群组动画是计算机动画领域一个新兴方向,主要研究由大量个体组成的群和组的动画生成。群组动画技术可以用于建筑物疏散口设计,影视特效等诸多领域。特别是在影视特效制作方面,使用群组动画技术不仅可以大量节省成本,又能极大地增强影视作品的艺术表现力。 运动控制在群组动画研究中占据着很重要的地位,也一直是一个难点。由于在群组中运动的个体存在相互影响(具体表现形式有追逐、跟随、逃逸、碰撞回避等等),使得群组运动同时具有个体特征和群体特征,模拟起来就更加复杂。提高性能和真实感是群组动画研究的终极目标。同时,对应用实践来说,针对特殊群组问题的解决方案也有着重要的意义。 本文的主要工作和贡献包括(将分别在正文第二章和第三章中详细阐述): □ 提出了基于径向基函数(RBF)的群组运动控制方法。该方法利用径向基函数插值生成速度场,将该速度场作为主要力驱动目标群组,辅之以可控比例的漫游行为。该方法的优势和意义在于:1) 创造性地提出了基于径向基函数的速度场生成方法,使人工控制方便直观,并且计算效率高。2) 创造性地提供了控制参数令用户可以在模拟中交互地指定个体运动中自主分量和引导分量的比例,使控制更灵活。3) 是对经典群组动画方法的一种有益补充,可以方便地引入现今大多数的群体动画系统中。 □ 提出了针对军队这一特殊群组的功能结构模型,并结合实践提出了具体的实现方法。这些成果的意义在于:1) 创造性地提出了一个军队的群组功能性结构模型,是对模拟军队这一特殊群组的解决方案的积极探索。2) 对表现战争题材的影视特效制作具有极强的实际意义。本文提出的模型及实现已经过业界实践(《贞观之治》电视剧后期制作项目)的检验和完善,因此不用太多修改就可以直接应用于其他同类影视作品中,具有很高的实用价值。