BVH文件驱动三维人体动画的实现

三维人体动画是虚拟现实技术中的一大难点。提出一种利用BVH(BiovisionHierarchy)文件驱动三维人体动画的方法,并采用OpenGL(Open Graphics Library)绘制三维人体,最后给出了实现结果。由于采用OpenGL绘制复杂的人体模型需要保存动画中的顶点和面片的信息,这将大大增加三维人体动画的计算量,所以使用简单的圆柱和圆球来绘制三维人体,以便能快速准确地模拟三维人体动画。结果表明可以实现比较逼真的三维人体动画。

OGRE引擎中基于BVH的角色动画的实现研究

OGRE是一个被广泛使用的开源三维图形渲染引擎。为了提高角色动画的制作效率,应该减少一些中间转换的环节,本文提出采用解析标准BVH文件的方法:通过结构体函数直接将解析后的数据加载到内存中,利用OGRE引擎对其进行实时渲染。实验结果证明,在OGRE引擎中,解析后的BVH文件的运动数据能够成功驱动模型,并且实现高逼真的3D渲染效果。

基于BVH文件的运动简化

将LOD思想应用于运动捕获数据驱动骨骼运动,运动捕获数据采用BVH格式;提出利用关节点的旋转信道计算帧差距,生成和控制不同层次的运动LOD模型;采用几何重定向的方法进行运动数据重定向;将运动LOD分为离散LOD和连续LOD两类,并分别给出简化方法.实验结果表明:对于关节点,在其动作不明显的帧中,被简化的机会较大;在其动作相对重要的帧中,该关节点能够被重新渲染出来,基于帧差距简化的视觉效果较好.

基于BVH驱动的OGRE骨骼动画

OGRE游戏引擎中的角色动画将模型与骨骼文件进行映射。若想在不借助第三方建模软件重新制作模型和动画的基础上更改现有模型的动作,获取与模型匹配的骨骼数据成为一个难题。提出了一种将标准BVH动作文件解析为XML文件的方法,生成与OGRE模型匹配的骨骼文件,将来源广泛的BVH文件作为动作数据,极大地丰富了OGRE角色动画。实验结果证明,转换后的BVH可以与OGRE中的模型融合起来,从而驱动模型。

“动作捕捉系统”BVH文件转3DS MAX BIP文件的方法研究

BVH是一种通用的人体特征动画文件格式,但是3DS MAX的Biped骨骼在读取运动捕捉系统所采集的BVH文件时,会出现无法识别轨迹名称的错误,这为3DS MAX用户使用Biped骨骼与BVH运动数据制作动画带来了极大的困扰。采用MotionBuilder软件对动作捕捉系统的BVH文件转3DS MAX的BIP文件的转换过程进行了深入研究,并达到了较好的研究效果。

自底向上构建高效BVH的研究

光线追踪中,加速结构对于减少光线与几何体求交的计算量起到了不可或缺的作用,找到一种高效的加速结构仍然是本领域的研究热点之一.传统的加速结构如BVH,都是自顶向下的构建方式,由于其本身的限制,构造出的加速结构往往不是最优的.为了改进自顶向下的缺陷,提出了一种自底向上BVH的构建方式,它使用了BVH和空间划分的混合结构,并引入了一种改进的表面积启发代价函数和多个构建参数来优化最后的构建结果.最后实验表明,此文中提出的方式比传统的BVH与KD-Trees有更好的加速效果,可以实现对前两者5%-10%的提速.最后,文中还给出了一些加速方案来减少构建时间.

一种基于BVH的参与介质绘制算法研究

光子映射算法是重要的参与介质绘制方法,为解决其中构造加速结构慢的问题,可采用图形处理器(GPU)统一编程架构,结合参与介质与的特点,利用多核架构和层次包围盒(BVH)的性质,用面积启发式(SAH)最佳分割点方法,来构造加速结构,进而提出一种新的参与介质算法。实验表明该方法可以有效地提高参与介质的绘制时间。

基于BVH的自适应阴影图算法

针对传统阴影绘制算法在构建阴影图时计算量大的问题,提出一种基于BVH的自适应阴影图算法。该算法能够对三维场景中的几何体自下而上地快速构建基于AABB包围盒的BVH空间索引结构,并对SAH代价函数加以改进,构建包含"几何体组-面掩码"对的列表,可以自适应地剔除与对应光源无关的几何体,减少阴影图构建时的计算量。实验结果表明,与传统算法相比,本文方法能够有效加快阴影图的构建速度,提高三维场景的阴影绘制效率。

Boegli公司BVH—M型钩编机

瑞士Boegli公司的BVH—M型钩编机由4kw马达无级传动,其工作宽度为60、120、180、240、300、360和420厘米,隔距为每厘米2、3、4、5和6针,纱线的喂入型式为纱架式或纱轴式,线圈长度可无级调整.另外,机上配有光电自停装置、长纬纱装置、纬纱装置、纬纱流苏编织装置、饰边装置、测速表、计时表和三班运转计长表等.该机主要用于加工装饰织物,室内装潢、卧车、汽车和飞机座罩用织物.女外衣面料和工业用布等.

基于BVH的快速碰撞检测技术的研究

在许多交互式计算机图形应用中,常用虚拟物体表示用户,为实现虚拟环境的真实感和用户的沉浸感,需要解决碰撞检测问题。由于物体的运动依赖于用户操作、场景特征等诸多因素,从而较难估计出碰撞效果。理想状态是碰撞检测的时间尽量短,且效果精确。现代的技术、数据结构和算法加快了碰撞检测的进程。加速数据结构应用于快速碰撞检测的同时,在光线追踪和可变形物体模拟中也有贡献。本文讨论了在虚拟环境中层次包围盒(BVH)作为一种加速数据结构用于碰撞检测的实例,以及在交互式光线追踪和可变形物体模拟中的类似应用。

HDI板大铜面BVH区域分层改善

随着电子产品的不断更新换代,印制电路板也在随之演变。本文主要研究改善HDI板大铜面BVH(盲孔、埋孔)区域在成品过IR炉后分层起泡异常,通过不良现象分析、失效分析并拟定实验方案,再进一步论证后得出改善方法,并找出控制点加以过程控制,使HDI板大铜面BVH区域分层问题得到改善。

一种基于莫顿码及镜像编码的平衡八叉树模型

在接触分析和动画模拟等网格规模庞大、需要实时更新的应用场景下,普遍采用莫顿码实现包围盒层次树结构的快速重构。但现有的层次树由于结构平衡性差,普遍存在搜索效率不稳定的问题,为此本文在莫顿码法的基础上提出了一种兼顾构建与搜索效率的平衡八叉树模型BOT树(Balanced Octree)。设计了镜像编码来保证树的上层节点均有8个分支,且同层树节点所含三角面数之差不超过1。实际算例表明,BOT树与现有模型OIOT树在CUDA并行框架下对比,构建加速比最高可达1.29×,且网格规模越大,BOT树构建效率的优势越明显。同时,与OIOT树相比BOT树的筛除率更高,在凸体接触和边缘接触算例中加速比分别达到1.13×和1.06×。

基于运动捕获数据的虚拟人动画研究

随着三维游戏等行业对计算机动画制作需求的增加,在三维动画制作软件中人工调整虚拟人动作的工作方式已经不再适合现在的计算机动画制作。运动捕获技术是直接记录物体的运动数据并将其用于生成计算机动画,具有高效率、所生成的动画真实感强等优点,因而获得了广泛应用。提出了一种利用运动捕获数据来生成动画的方法,基于运动捕获得到的数据建立并驱动三维骨架模型,从而产生骨架的运动,形成动画。该方法可以充分利用现有的大量运动捕获数据,因此具有较大的应用前景。

基于GPU的层次包围盒快速构造方法

为了能够在基于光线跟踪技术的真实感图形绘制过程中迅速而高效地排除无效的光线相交计算,快速地构造高质量的加速结构,提出基于图形处理器(GPU)体系架构研究基于图形处理器的层次包围盒快速构造方法.在构造初期、构造中期、构造末期3个阶段分别针对二叉树结构特点和多核架构特点来设计不同的策略,从而实现层次包围盒结构(BVH)的并行快速构造.实验表明,采用该方法可以最大限度地发挥图形处理器强大的并行计算能力,有效使用硬件计算资源和存储资源,在保证加速结构构造质量的前提下大大缩短加速结构的构造时间.

基于紧身衣的人体动画研究

传统人体动画技术计算量大,缺乏真实感,制作成本昂贵.为此,提出了一种基于紧身衣和相机定标的新的人体动画技术.将身穿紧身衣模特的运动拍摄成视频后,可在图像序列中自动跟踪人体关节信息,并建立透视投影下的三维人体运动骨架序列,最终通过自动生成BVH（biovision hierarchy）文件与当今流行的Poser,3DMax等人体动画制作软件接口,将模特的运动信息赋予新的角色.该方法具有运动信息来源广泛、高效、制作成本低等特点,而且产生的人体运动非常真实.这不仅将动画师从枯燥的工作中解放出来,而且也可用于家庭动画短片的制作.最后还给出了实验结果.

基于运动传感器的远程健康监护系统研究

设计了一种基于惯性测量单元(IMU Inertial Measurement Unit)的远程健康监护系统。首先采集固定在人体上的4个惯性测量单元的加速度、地磁和角速度数据,然后对数据采用卡尔曼滤波器进行融合,最后将融合后的姿态数据写入BVH文件后传输到远程医护人员的计算机,以便医护人员对病人进行监护。实验结果表明,系统能实时准确地采集到人体的姿态数据,并能实时地再现人体的动作。

基于GPU加速的光线跟踪渲染算法研究

分析了光线跟踪渲染算法在GPU上实现的流程;设计了CUDA平台上基于BVH加速结构的光线跟踪渲染引擎,针对CUDA架构的特点重新设计了BVH遍历算法和间接反射计算算法;并在四个场景和两种分辨率下针对GPU和CPU实现进行了详细对比测试。通过分析实验结果,基于GPU加速的光线跟踪算法在不同复杂度的场景下相比其CPU实现都有较高的性能提升。

运动捕捉数据结构分析及应用

为了使人们对计算机动画领域的运动捕捉数据有所了解,对三维人体运动捕捉数据结构、骨骼层次关系及数据驱动人体运动的应用进行了详细的分析,最后在人体骨骼模型和操作人员模型的基础上进行了实验,仿真效果良好。

基于OpenGL的三维人体运动模型实现

虚拟人物造型及人体骨骼动画是虚拟现实技术中一大难点。OpenGL是目前广泛流行的一种三维图形编程接口,在传统方法中,利用OpenGL对人体动画进行模拟时,由于OpenGL是基于顶点坐标和面片的操作,需要保存动画中每一个关键帧的顶点及面片信息,所以通常要进行大量的计算。而BVH格式的文件提供了关于人体关节的运动信息,这将大大减少动画的计算量。提出了一种基于BVH文件格式的模型实现人体动画的技术,并给出了实验结果。

GPU光线跟踪算法加速结构研究

基于GPU的光线跟踪算法是当前图形学研究的一个热点,也是将来用于广告、电影、游戏等娱乐产业的关键技术。本文论述了如何对基于GPU的光线跟踪算法进行实现,以及利用各种加速结构,加速算法实现,提高算法执行效率,并对各种加速结构的效果进行了比较研究。