物理特性為基礎之模擬龍之動態模擬

Abstract

電腦動畫在最近幾年有很大的進展，特別在模擬動物運動方面已有多人投入此研究領 域，在傳統電腦動畫中，為了使物體能運動，使用者必需自己指定系統中物體在每一 時刻的形狀、位置及速度，隨著系統中物體復雜度的增加，上述的方法非常不切實際 。 為了改進傳統電腦動畫的缺點，Barr在1988年提出一套以物理特性為基礎之模擬方法 ，此種模擬方式是採用數學式來表示欲模擬之物體或其運動行為，同時此法亦引用物 理學中力、力矩、能量和一些牛頓力學之屬性等觀念。因此只要選定物體之控制點， 針對控制點施子力，物體即可產生速度，著此我們可以模擬物體真實之運動行為，而 不需使用者自行指定物體在每時刻之位置及速度，但是應用此模式亦有其限制，例如 對於不同物體，必需產生不同模擬。因而欠缺一般性。 Bonen在1988 年提出以動態限制式為基礎之模擬方法，運用此法我們可以利用幾何限 制式來描述物體運動的情形, 在動態限制式方法中, 利用Inverse Dynamic 技巧以獲 得限制力，此限制力可控制一個物體由起始點到達終點，如此只需給定物體運動的行 為模式，物體即能依照使用者之要求做出指定的動作。 在本論文中，我們提出了一個動畫模擬模式，此模式結合以物理特性為基礎之彈性模 式和動態限制式方法應用此模式我們可建構和模擬龍之運動，整條龍的結構可被模擬 成一個質量＿＿彈簧系統，而肌肉的收縮可藉彈簧的張力來模擬，藉著運用動態限制 式，我們可指定幾何限制式以建構一個物體，并藉以引導此物體移向目標，因此利用 此技巧可以很容易地將龍的運動模式表現出來。