在三維游戲動畫中，人物模型的優(yōu)劣對整個游戲動畫的價值起著舉足輕重的作用。從三維游戲動畫的角度上說，國內(nèi)外目前都以3D MAX為主，因為游戲角色的設計主要是多邊形建模，而這正是3D MAX的強項。但是也存在一個問題，用3D MAX軟件繪制人物模型是一個比較費時費力的復雜過程。而如果采用其他方法，例如：利用openGL軟件，直接在openGL中給出點的坐標，再由這些坐標點組成若干個三角面，拼接成人物的三維模型，這種方法雖然比較快捷，但是得到的三維人物模型不夠細膩和真實，本文通過一種基于poser的快速建模方法，該方法通過從已有的模型中提取數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)快速建模，并利用兩個模型的結合實現(xiàn)手語動作的控制。

　　三維人物

　　1、 方法的驗證

　　1.1 建立骨骼和皮膚模型：Poser作為一款專門用于制作人體造型的軟件，本身的模型庫中提供豐富的人體模型、人物姿態(tài)及相應動作，可以實現(xiàn)快速人體造型建模。

　　以建立手和手臂模型并實現(xiàn)手語動作控制為例。整個實驗過程流程圖如圖一所示：

　　首先從poser軟件自帶的模型庫中挑選出適合的人體模型，截取所選人體模型的一支手和手臂模型，將截取好的模型保存為3DS格式，輸出。采用這種方法獲得模型省去了在3DS MAX中一步步繪制的過程，大大的減少了建模的時間，提高了效率。但是有一個問題，利用poser軟件輸出的人體模型缺乏關節(jié)點的數(shù)據(jù)。如何解決這一問題呢?

　　這就需要對所保存的3Ds文件的結構進行深入的分析，可以借助C++的文件讀取技術，對該文件進行讀取，通過把原有的3dS文件轉換為語言代碼，從而得到所需的數(shù)據(jù)信息。經(jīng)過轉換后的每一個三維模型的數(shù)據(jù)結構中都包括頂點，法向量，材質(zhì)，紋理坐標等信息。一個完整的模型文件數(shù)據(jù)包括以下幾方面內(nèi)容:①定義物體的材質(zhì):物體材質(zhì)信息主要描述物體的環(huán)境光、漫反射光、鏡面光、輻射光的光照情況，物體的透明度信息、發(fā)散系數(shù)和表面貼圖;②物體的材質(zhì)數(shù)據(jù):記錄轉換后每個三維模型的三維模型材質(zhì)信息;③點檢索面數(shù)據(jù):通過檢索頂點數(shù)據(jù)信息建立模型的幾何面;④頂點數(shù)據(jù):記錄設備模型的頂點坐標信息;⑤法線數(shù)據(jù):記錄設備模型表面的法線信息。

　　1.2 兩個模型的結合 根據(jù)從3DS文件中讀取的頂點和面的相關信息，可以方便的構建手和手臂的皮膚模型，然后再將皮膚模型關節(jié)處一周的點打上標記，求出這一周的點的重心坐標(求出重心的方法：對由n個點構成的多邊形進行三角剖分，將每個三角形的重心乘以該三角形的面積的加權平均值即是)作為骨骼模型的關節(jié)點，將相鄰關節(jié)點利用有向拓撲結構連接起來，組成骨骼模型。從而構建出一支完整的手和手臂的模型。

　　2、手語動作的實現(xiàn)(以肘關節(jié)為例)

　　接下來要考慮的問題就是如何實現(xiàn)手語動作的控制。在實現(xiàn)手語過程中，兩個模型的關系可以理解為：骨骼模型控制運動，皮膚模型表現(xiàn)運動。

　　首先實現(xiàn)骨骼模型控制運動。大家都知道肘關節(jié)有兩個自由度，肘關節(jié)的彎曲由兩種繞軸旋轉運動符合而成：第一種以大臂為軸的旋轉運動;第二種在一個平面上，以過肘關節(jié)點并垂直該平面的直線為軸的旋轉運動。其中旋轉軸的計算又有兩種方式：①以大臂為軸 ②以肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)三點組成的平面來求過肘關節(jié)點垂直于該平面的直線作為旋轉軸。

　　皮膚模型表現(xiàn)運動。整個皮膚模型分為兩部分：可變部分和不可變部分?？勺儾糠种钙つw模型在關節(jié)處的部分，其余部分為不變部分。 組成皮膚模型的小三角面的點分為三類：

　　第一類點：皮膚模型在大臂外面組成三角面的點;

　　第二類點：皮膚模型在手及小臂外面組成三角面的點;

　　第三類點：皮膚模型在關節(jié)處外面組成三角面的點(如圖二所示) 5 課題中的進展及改進

　　2.1 提出雙重模型：骨骼模型控制運動，決定運動姿態(tài)及運動約束;皮膚模型表現(xiàn)運動，表現(xiàn)真實感。

　　2.2 骨骼模型用“有向拓撲結構”來描述，與傳統(tǒng)拓撲結構一樣，有向拓撲也是由節(jié)點和路徑組成，不同的是，每一個路徑帶有指向和空間可以轉動的位相。

　　2.3 皮膚模型分為可變與不變兩部分，利用拓撲不變性保持運動后皮膚模型的完整性。

　　三維人物建模作為一門新興的學科，涉及到動畫、計算機圖形學、生理學、心理學、生物力學、機器人學和人工智能等多個研究領域，游戲中三維人物模型的研究是一個具有理論意義和實用價值的基礎課題。而隨著科技的不斷發(fā)展，還會不斷有高水平高層次的建模方式融入到人體動畫建模技術中，這將是游戲中三維人物建模技術發(fā)展的一個長遠目標，它需要眾多相關學科領域的深入發(fā)展與交叉才能最終實現(xiàn)。

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