人体运动在电影制作、视频游戏、虚拟现实应用以及拟人机器人控制中都占有非常重要的地位。要生成高质量的人体运动动画或设计相关算法都是很困难的。因此,基于运动捕获数据的方法在近年来成为角色动画研究的主要热点。但是,这种基于数据驱动的角色动画通常都不具有与虚拟环境的交互性。即使通过建立运动捕获数据库,配合相关选择算法能实现一定程度上的交互,但这种交互也是具有相当大的局限性。不仅十分依赖数据库的大小,数据处理时要求的计算量也相当巨大,进而就不能达到令人满意的实时性。而交互与实时这两点性能的提升无疑对于角色动画制作人员具有相当大的意义。本课题以具有交互性的真实感角色动作动画的实时合成为主要研究内容,提出一套完整的基于动力学建模、动力学模拟以及基于动力学的运动控制、平衡控制的角色动作动画合成方法,并依此构建一个动态角色动画合成系统Anima做为研究成果的应用与推广平台。为了提高研究人员在动力学角色动画领域的研究起点,以及动画制作人员运用动力学进行交互式角色动画创作的能力,本文提出了一种以内核-插件为设计思想的动态角色动画合成系统Anima。并据此实现了一个动态角色动画合成编辑器Anima Studio,可作为角色动作控制器的研究与开发平台,以及用于合成复杂的多角色场景动画。本课题从骨骼模型、运动表示和碰撞模型三个部分说明了角色的动力学建模过程。采用比例微分控制的方法对角色的肌肉力进行仿真,并通过运用临界阻尼和陀螺效应补偿提高了角色运动的稳定性。运动模拟方面,设计了受力处理和碰撞处理模块,并结合角色的动力学模型,肌力模拟和传感器最终形成了一套完整的基于动力学的角色运动模拟方法。基于动力学模拟的角色运动,由于其与环境的交互性而不再能完全遵守事先设定运动策略,角色的运动轨迹将随着环境的变换或外界的交互而发生变化。为此,在角色动作控制之上需要有平衡控制来实现角色在站立、移动以及受扰时的平衡保持机制。本文通过设计有限状态机结合平衡反馈算法来实现角色的平衡控制机制,并运用反馈错误学习进一步提高角色反应动作的稳定性。最后,通过综合运用数据驱动动画和基于动力学运动控制技术实现的各种动作控制器,以及它们之间的转换,并以非线性的方式对各项动画资源进行编辑,以此实现了交互式角色动作的自动化合成。