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1、 本科生毕业论文(设计)题 目：基于骨骼模型的舞蹈动作的设计与实现学 院： 计算机与信息技术学院 专 业： 计算机科学与技术（动画与游戏软件方向）班级序号： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011年5月目 录摘 要：1Abstract：2前言31绪论41.1课题背景41.2相关技术特点41.3国内外在该领域开发及应用的现状及分析51.4 Visual C+ 特点61.5 OpenGL 特点61.6 项目开发环境概述61.7 论文主要内容71.8 本章小结72 需求分析与系统总体设计82.1需要的结构体和类的含义82.2程序功能框架92.3程序概要设计简介92.4程序执行流程图102.5系统
2、设计特点介绍112.6本章小结113 程序详细设计123.1 建立三维基础模型123.2 建立Win32工程133.3 创建资源文件143.3.1创建菜单143.3.2创建对话框143.4 三维模型的载入153.5 三维模型骨骼的控制163.6 OpenGL的简单应用173.6.1平移变换173.6.2旋转变换173.6.3平移变换和旋转变换的关系183.7 三维模型舞蹈动作的设计183.8 过渡函数的设计23 3.9灯光效果的设计243.9.1 关于光照效果243.9.2 本例中的聚光灯效果253.10 消息响应的设计263.11 本章小结284 结论28参考文献29致 谢错误!未定义书签。
3、ii基于骨骼模型的舞蹈动作的设计与实现的研究基于骨骼模型的舞蹈动作的设计与实现的研究摘 要：随着计算机在人们生活中的普及，计算机仿真技术应用的发展方向也已涉及到人们生活中的方方面面。其中包括军事、工业、医疗、生活娱乐。本例中设计骨骼模型的舞蹈，对人物在3D场景中的控制，尤其是对于3D场景以及人物在动画、游戏、影视中的应用有一定意义。本文对骨骼模型的舞蹈动作的设计与实现进行了研究，就是为了使三维人物在动画，以及影视中能够更好的运用。程序框架采用Windows平台下的Visual Studio 2008开发工具中的Win32程序框架，使用C+面向对象编程语言，并基于OpenGL来实现虚拟人环境，添
4、加消息响应机制，实现人机交互，鼠标以及键盘操作。点击鼠标左右键可以控制模型绘制模式，键盘按键可以控制观察角度。本文设计了一段舞蹈的动作的关键动作，并通过一定的算法使其连贯成为一段连续的舞蹈。通过选择菜单弹出对话框控制舞蹈的开始，舞蹈动作变换过程中设计了一个过渡函数，使得两种舞蹈动作之间可以自由过渡，不会产生跳帧现象，同时可以选择连续动作使得虚拟人产生连续动画效果。并设计了一个三维场景，其中包括灯光效果。在本例中还配合了音乐效果，使其尽可能的接近可产品化的程度。关键词：OpenGL 人体语言 舞蹈 合成 运动约束Abstract：Along with the computer in people
5、 living in popular, the computer simulation technology application development direction was also has related to all aspects in peoples lives. Including military, industrial, medical, life entertainment. This example design model skeleton of the dance, the control characters in a 3D scene, especiall
6、y for 3D scene as well as characters in animation film, games, the application of some significance. In this paper the skeleton model design and implementation of the dance movement was studied, in order to make 3d characters in animation film, and can better use. Program frame of lans by the Visual
7、 Studio Windows 2008 development tool, using Win32 program frame of c + + an object-oriented programming language, and based on virtual person OpenGL to environment, add a message response mechanism, realize human-machine interaction, mouse and keyboard. Click the mouse button around can control mod
8、el drawing mode, clavier key-press can control observation Angle. This paper introduces the design of a dance movements, and the key actions through certain method makes its coherent become over a continuous dance. Through the options menu popup dialog control dance, dance movements transform the be
9、ginning of a process of transition function design, make two dance moves between free transition, wont produce jump frame phenomenon, also can choose continuous action makes virtual person generation successive animation effects. And designs a 3d scene, including lighting effects. In this case also
10、cooperate with the music effect, make its close as possible can prod degree.Keywords：OpenGL Body Language Dance Recognition Synthesis Exercise Constraint 前言“基于骨骼模型的舞蹈动作的设计与实现”的论文设计主要使用Visual Studio 2008软件环境下的Win32编程模式，模拟人体舞蹈动作。在本设计中主要实现在3DsMax软件工具下创建基础模型，导出为3Ds文件，在Win32框架下编写程序导入三维模型，并对模型需要变化的部位进行变位动
11、作控制。设计关键动作，关键动作之间的过渡函数，以及设计菜单控制对话框，实现骨骼模型的舞蹈动作。为了使本例尽可能的接近“产品”的要求，除了对程序的基本框架，以及算法的设计以外，还添加了音乐，灯光的场景效果。因此，我在网络上找到了一个视频，对其内容进行了模仿。当然也进行了自己的一些设计在本例中。所以本例中的舞蹈动作基本是以该视频为基础，对其进行了一定的修改，最终出来了本例的效果。对于产品讲究的是其使用性，与其价值。而作为一个动画舞蹈产品，最重要的自然就是美感，这其中必不可少的要讲到仿真技术。除了人体动作方面的仿真，要想得到接近于真实的效果，音乐和场景是舞蹈中的重要组成部分。我参考选取了视频中的音乐
12、，对舞蹈场景也做了一番设计。在实现中虽然遇到了一些问题，但还是有一定的进展。本论文对国内外舞蹈研究的背景进行了介绍。国内外很多影视企业、动画公司、动画工作室和研究机构都在对全三维角色动画进行研究。国际几家知名动画公司掌握着三维动画的高端技术。他们生产的动画影片动作生动、细腻，有些影片甚至可以让肌肉、皮肤的运动都表现得栩栩如生。在国内，三维动画的制作刚刚起步，不少企业、高校对三维动画开始进行研究，然而这些研究往往停留在三维模型，或是三维特效上，至于难度最高的全三维角色动画，一直鲜有人敢于尝试。面向几乎真空的国内市场，以全三维数字影片为目标，面临着机遇与挑战。1绪论本例主要是基于骨骼模型的舞蹈动作
13、的设计与实现。设计了骨骼模型的舞蹈动作，并对舞蹈场景效果进行了仿真。在其中添加了灯光效果，以及音乐。对相关领域研究背景，国内外在该领域的发展现状及分析，以及论文设计的主要内容等方面进行了简单的阐述。1.1课题背景舞蹈是八大艺术之一，是于三度空间中以身体为语言作“心智交流”现象之人体的运动表达艺术，一般有音乐伴奏，以有节奏的动作为主要表现手段的艺术形式。它一般借助音乐，也借助其他的道具。舞蹈本身有多元的社会意义及作用，包括运动、社交/求偶、祭祀、礼仪等。有的学者认为，人由模仿的本能，舞蹈是人用有节奏的动作对各种野兽动作和习性的模仿。有些舞蹈还是对一些自然景物动态形象的模仿，如柳枝的摇曳、海浪的翻
14、滚、风的飘荡旋转等等，人们都可以模仿它们进行舞蹈。1.2相关技术特点人体舞蹈的研究主要体现在两个方面，一是人体舞蹈的动作，二是场景的仿真。人体的舞蹈动作，通过对关键动作的设计，将一个完整的舞蹈分解为若干个关键动作。在设计舞蹈动作的处理上，我们要关注的几个技术点是：骨骼的加载，纹理的映射，加载后骨骼的坐标位置以及变换，关键动作的分解，将分解后的动作连接成一个完整的舞蹈动作。在设计场景的仿真的处理上，我们要关注的几个技术点是：世界坐标系的建立和人物坐标系的建立，骨骼在世界坐标系中的变换和人物坐标系中的变换，灯光效果的仿真。其中比较重要的技术代码为骨骼的加载，将分解后的动作连接成一个完整的舞蹈动作，以及灯光效果的实现。1.3国内外在该领域开发及应用的现状及分析目前，国内外很多影视企业、动画公司、动画工作室和研究机构都在对全三维角色动画进行研究。国际几家知名动画公司掌握着三维动画的高端技术。他们生产的动画影片动作生动、细腻，有些影片甚至可以让肌肉、皮肤的运动都表现得栩栩如生。而角色的运动究竟是怎么控制的，这技术一直秘面不宣。对外公布的资料只有“动作调节”、“动作捕捉”、庞大的制作阵容，以及上亿美元的投资，如此这般。而一部影片的制作时间也往往需要三年，甚至五年之多。美国的Discreet公司人体工学研究所提出的Character三维角
