全过程计算机辅助动画自动生成是一个结合人工智能与现代多媒体技术的崭新课题,由中科院陆汝钤院士在国际上首次提出,并研制出原型系统《天鹅》。它将人工智能技术、计算机图形学、计算机网络等学科的前沿技术综合运用,形成了一套自治的、自顶向下、逐步求精的方法,将受限的中文自然语言故事逐步转化为可以被动画软件所识别的动画脚本语言,最终生成动画。 全过程计算机辅助动画自动生成系统分为故事分析、动画规划和动画生成三大子系统。除动画生成子系统外,故事分析与动画规划是系统的核心部分,主要完成从自然语言故事输入到动画脚本制作的过程。本文从系统设计思想出发,对比原《天鹅》系统的流程,分析并确定了新系统的整体结构。这包括划分系统的层次,规划系统的模块结构以及相关模块的数据库和知识库,以及规范描述语言的设计。 规范描述语言是系统对自然语言故事分析求精后分别在定性层和定量层上的描述。他规定了系统内部模块的数据输出格式以及模块间进行通信和数据传输的标准。规范描述语言是支撑系统数据信息的脊梁,良好规范的描述语言设计是保证系统数据信息结构清晰的关键所在,对系统流程的控制和内容的扩展起着至关重要的作用。 本文在规范描述语言的设计中首先介绍了文件的载体XML和语言的格式规范XML Schema。然后分别从定性和定量两方面对规范描述语言进行详细的设计分析。最后介绍XML的映射思想以及如何使用JiBX实现对规范描述语言的文件操作。对于定性规范描述语言,原《天鹅》系统已有初步的实现,设计了格式良好的语法规则。本文从原《天鹅》系统的语言设计出发,以其作为新系统定性规范语言的设计模板,着重分析其结构特点和语法规则。然后结合新系统的特性,模块的结构和功能,及具体的实现技术确定出定性规范描述语言的设计思想。最后使用XML Schema对定性规范描述语言做出详细的语法设计。定量规范描述语言的设计步骤与定性规范描述语言相似,包括对比原系统描述语言的设计,分析新系统语言设计的需求、结构和目标,以及对语言进行详细的设计。由于定量规范描述语言还肩负着向动画脚本语言转换的任务,故其语法设计更偏重于与动画脚本语言的兼容性和转换性。 集成环境构建是本文的另一个主要研究内容。概括的说,集成环境是将动画自动生成技术融入到软件开发中得到的软件成品,是全过程计算机辅助动画自动生成系统演示与调试平台。他为系统提供了统一的交互界面,增强了系统流程的直观性和可控性,并为系统集成测试提供保证。集成环境的构建将完全按照标准软件工程的开发流程进行。本文首先对集成环境和系统内部模块功能进行需求分析。然后进行概要设计,规划出系统的流程、系统与模块的结构关系。之后,在详细设计中给出包、类、时序图的设计,并引用设计模式概念实现模块接口与系统的完美耦合。最后确定编码开发的环境并给出系统界面的设计图。