绵阳实时角色动画技术大体可分为三种类型制作详细说明
第3章3.1 前言角 色 “角色”一词的源于戏剧，自1934年米德(G．H. Mead)首先运用角色的概念来说明个体在社会舞 台上的身份及其行为以后，角色的概念被广泛应用于社会学与心理学的研究中。第3章 角色*23支， 是建模软件、动画制作软件的必备功能，目前主要应用于虚拟现实，视频游戏等领域。随着计算机硬 件技术的发展，特别是具有硬件加速功能的显卡性能的大幅度提高，实时渲染的角色动画技术得到了 较快的发展和广泛的应用。目前，实时角色动画技术大体可分为三种类型。
第一类是关节动画(joint animation)--]。关节动画中的角色模型由若干相互独立的部分组成（ 见图3.1）。每一部分对应一个独立的网格模型，对应于某一个身体关节，不同的部分按照角色的身体 特征组织成一个层次结构。比如，一个人体模型可以由头、身体、右上臂、右小臂、右手、左上臂、 左小臂、左手、右大腿、右小腿、右脚、左大腿、左小腿、左脚等部分组成。而某个部分，可能是另 一个部分的子节点，同时又是另一个部分的父节点。通过改变不同关节之间的相对位移和夹角，就可 以实现各种动画效果。
图3.1 关节动画组织结构图 关节动画的优点是：在动画的每个关键帧中只需存储关节之间的相对变化，因此动画文件需要的 存储空间很小。缺点是：在关节之间的连接处往往会有明显的接缝，这会对模型的真实感造成严重影 响。目前关节动画的应用范围主要集中在辅助教学领域。
第二类是关键帧动画(key-frame animation)也叫顶点动画(vertex animation)‘3)。这种动画的 角色模型由一系列的渐变网格构成，并在动画序列的每一个关键帧中记录着每个顶点的当前位置信息 。通过在相邻关键帧之间差值来更新网格模型中顶点的位置就可以实现动画效果。相对于关节动画， 关键帧动画不存在关节动画的接缝问题，角色也更逼真，并且由于顶点的位置是直接获得的，相对于 关节动画其计算量也很小。但是，这类动画的灵活性很差，很难使角色实时地与环境进行交互。另一 方面，由于关键帧中要存储所有顶点的信息，动画文件白勺存储空间很大。目前，关键帧动画的主要 应用对象是一些顶点数目有限的角色模型，并且需要的动画单一，比如游戏中的小动物等，此时用不 大的空间开销来换取计算时间的节省，是比较有效的方法。
第三类是骨骼动画( skeletal animation)。骨骼动画可以看做是关节动画和关键帧动画的结合， 同时兼有关节动画的灵活多变和关键帧动画的自然逼真。接下来将详细介绍骨骼蒙皮动画的技术细节 。 24 *数，亍：动画创作与后期视频处理技术*3.2.2 骨骼动画原理 骨骼动画的实现思路是从人身体的运动方式而来的，它基于面模型的方法把角色建模分为两层： 骨架层( skeleton layer)和皮肤层(skin layer)。与基于层次式模型方法不同，骨骼动画建模不考虑 中间的脂肪层( fat layer)和肌肉层(muscle layer)。 骨骼层描述了角色的骨架结构(见图3.2(a))。类似于关节动画中的关节。骨骼动画中的骨骼按照 角色的身体特征组成一个层次结构。相邻的骨骼通过关节相连，并且可以做相对的运动。通过改变相 邻骨骼间的夹角、位移，组成角色的骨骼就可以通过影响外面的皮肤层模拟出不同的动作，从而实现 各种动画效果。
(a) (b) 图3.2 骨骼动画的骨骼结构图(f1)和角色模型图(b) 蒙在骨骼之上的皮肤层，本质上是一个蒙皮( skin)模型(见图3.2(b))，它提供动画绘制所需要的 几何模型信息，定义了角色的外观。这里的皮肤不是固定不变的刚性网格，而是可以在骨骼影响下自 由变形的网格。类似于关键帧中的顶点网格，每个角色模型只保存一个网格模型的数据；而不同于关 键帧动画，动画文件不需要为每个关键帧保存顶点信息。
3.2.3 骨骼动画创建 骨骼动画的创建过程其实就是预处理的过程，这一过程是由美术创作荇完b1：；的，必要的时候 可能会分别由3D建模工程师和3D动画工程师分别完成模型构建和动i田陆g作丁作。同时，也需要跟程 序开发者有良好的沟通，比如模型的骨架层次定义、模型子1叼格划分等。下面就对模型构建和动画制 作分别予以讨沦。这里仪研究骨骼动i面技术，计1<涉硬动1研领域的艺术，l㈠：问题，简单说明美术 创作者的丁作性质也是为了便于讨沦骨骼动1DI Di涉故的原始数据构成。方便对骨骼动i画有完整的理 解。
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