90年代兴起的运动捕获技术被广泛用于辅助制作动画。但随之而起的问题是如何方便、高效地利用运动捕获数据进行动画创作。基于运动捕获数据的动画研究,近年来一直是计算机图形学领域的一大热点。 本文的工作就是探索利用运动捕获数据进行动画创作的新方法,提出了基于运动图优化的实时路径合成、探索利用捕获动作驱动计算机模拟的木偶动画、基于运动图优化的实时交互控制和虚拟角色反应动作的实时生成等技术。 我们首先介绍了本文的研究动机、研究现状、本文的工作概述和内容组织;综述了运动捕获技术和基于运动捕获数据的计算机动画技术的发展情况。 接着,我们提出了一项基于运动图的交互式路径合成技术:首先利用捕获数据建立运动图,再根据用户指定路线,在用户可接受的时间内,得到沿该路线运动的动画。对运动图的构造进行了改善,并采用了新的搜索算法,使得一定长度的路径能被实时地生成,从而用户能方便地交互编辑路径合成动画。 本文建立了一个模拟提线木偶动画特性的计算机环境:我们介绍了提线木偶的发展状况,分析了提线木偶的力学构造—从机器人学和动力学的角度,提线木偶可以看作是服从物理规律的机械铰链机构,并依此建立了其物理模型以及人体显示模型,最后探索应用运动捕获数据来丰富提线木偶的动作同时保持木偶动作的物理特性。 本文建立了可交互的一个拳击运动实验,首先,建立了一个虚拟人的物理模型。接着,根据拳击运动的特点,探讨了两个方面的问题:(1)交互控制:实现了一个基于运动图的交互控制,来保持流畅的交互和和谐的动画;(2)生成反应性动作:针对拳击运动中生成实时的平衡保持动作,提出了利用动量变化来搜索目标帧的思路。 最后,本文对本研究工作进行了总结,并展望了本研究的发展。