基于多自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作框架初探

耿昂

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)與群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作的結(jié)合在動(dòng)畫(huà)制作界是一種創(chuàng)新，很好的借助信息化技術(shù)的發(fā)展內(nèi)容，從智能化、創(chuàng)作的框架化等特征進(jìn)行利用，有效的將人文思維及相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)人工方法結(jié)合在一起，促進(jìn)了整個(gè)群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作框架的競(jìng)爭(zhēng)性。此外，群體動(dòng)畫(huà)制作中動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)模型之間的協(xié)調(diào)也在增加，這使得群體動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)作越來(lái)越困難。本文首先總結(jié)了基于多自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)導(dǎo)向行為理論和群體動(dòng)畫(huà)角色模型的基本情況。從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度，用實(shí)例進(jìn)行討論并分析，供參考。

關(guān)鍵詞：多自主智能體;群體動(dòng)畫(huà);創(chuàng)作;框架

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的編程以及動(dòng)畫(huà)制作軟件應(yīng)用生成一系列不同的場(chǎng)景，是計(jì)算機(jī)圖形和藝術(shù)的完美結(jié)合，同時(shí)利用圖像和圖形處理技術(shù)，可對(duì)當(dāng)前幀的前一幀進(jìn)行修改，是基于計(jì)算機(jī)硬件和圖形算法的快速發(fā)展而開(kāi)發(fā)形成的一種高科技技術(shù)。在多學(xué)科的交叉知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)生成色彩豐富，動(dòng)作連續(xù)的虛擬現(xiàn)實(shí)圖片，幫助人們充分展現(xiàn)其想象中的精彩世界。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)群體動(dòng)畫(huà)制作的場(chǎng)景越來(lái)越多，但隨著群體動(dòng)畫(huà)要求的日益增強(qiáng)，常用的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)人工生命方法的人工角色模型制作技術(shù)在日常群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作框架的應(yīng)用變得越來(lái)越復(fù)雜。此外，群體動(dòng)畫(huà)制作中動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)模型之間的協(xié)調(diào)也在增加，這使得群體動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)作越來(lái)越困難。因此，在當(dāng)今計(jì)算機(jī)群體動(dòng)畫(huà)的研究中，基于多自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作框架研究值得我們來(lái)深入探討。

一、智能體背景下的群體動(dòng)畫(huà)理論及模型分析

1、 Steering行為理論

在行為理論的分析與應(yīng)用的過(guò)程中，將智能化的角色信息進(jìn)行高級(jí)性的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能化應(yīng)用為主的相關(guān)引擎層的有效利用及分析，從而將動(dòng)作行為與思想意識(shí)有效的結(jié)合。

智能角色在行為選擇級(jí)別是自動(dòng)生成的，或是由動(dòng)畫(huà)師為其分配高級(jí)抽象策略或目標(biāo);引擎層把抽象的策略或著目標(biāo)轉(zhuǎn)換成在運(yùn)動(dòng)層可以實(shí)現(xiàn)的一系列動(dòng)作，并將控制信號(hào)發(fā)送發(fā)給運(yùn)動(dòng)層;運(yùn)動(dòng)層將引擎層發(fā)來(lái)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成字符動(dòng)作，并用適當(dāng)?shù)男问阶儸F(xiàn)它們。

引擎層和運(yùn)動(dòng)層之間是沒(méi)有必要的連接和約束的，導(dǎo)致模塊之間的耦合程度降低;智能角色的移動(dòng)是在角色運(yùn)動(dòng)層的動(dòng)畫(huà)描述得基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

2、蒙皮與骨骼動(dòng)畫(huà)方法

皮膚骨骼動(dòng)畫(huà)技術(shù)是當(dāng)前3D動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的一項(xiàng)高科技技術(shù)，它是應(yīng)用一系列骨骼來(lái)驅(qū)動(dòng)皮膚網(wǎng)格的移動(dòng)，解決了片段與片段動(dòng)畫(huà)之間關(guān)節(jié)的明顯接縫，同事保持了流暢生動(dòng)的外觀，在經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)交互的效果，將相應(yīng)的技術(shù)信息化進(jìn)行分解，不斷應(yīng)用到整個(gè)動(dòng)畫(huà)制作的方法中。

3、群體動(dòng)畫(huà)角色模型

在群體動(dòng)畫(huà)制作的方案中，傾向于利用智能化的角色建模，將對(duì)應(yīng)的行為理論與實(shí)際的角色扮演相互串聯(lián)，形成了基于角色與動(dòng)畫(huà)自身骨骼、皮膚為一體的多角色扮演模型及形式。

群體動(dòng)畫(huà)角色模型分為行為決策模塊、傳感模塊和人體動(dòng)畫(huà)模塊，在此基礎(chǔ)上分別實(shí)現(xiàn)智能人物的行為決策力、感知力和動(dòng)作表現(xiàn)力。

行為決策模塊又分為動(dòng)機(jī)模型和行為選擇機(jī)制，其中行為選擇機(jī)制是角色的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，然后在環(huán)境刺激和動(dòng)畫(huà)師指定的外部意圖的基礎(chǔ)上產(chǎn)生行為選擇。

感知模塊是應(yīng)用于外部感知角色的界面，反映智能角色生活環(huán)境的變化，智能角色的感知建模過(guò)程包括模仿角色對(duì)環(huán)境的感知，并對(duì)感知信息進(jìn)行處理，但是在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，不容易處理模仿信息，很難做到模仿智能人物的感知系統(tǒng)。目前，虛擬場(chǎng)景的信息主要是通過(guò)角色，查詢(xún)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，或使用集成的可視化模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。

動(dòng)作和動(dòng)畫(huà)形式的組成構(gòu)成了身體動(dòng)畫(huà)模塊，且整個(gè)的動(dòng)畫(huà)智能化運(yùn)動(dòng)應(yīng)用與實(shí)際的運(yùn)動(dòng)模型相互關(guān)聯(lián)，促進(jìn)了整體性的角色動(dòng)畫(huà)信息量的分析與提取，從而實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)畫(huà)模塊為一體的整體化智能框架結(jié)構(gòu)的組成。

二、實(shí)例討論：基于多自主智能體的魚(yú)群動(dòng)畫(huà)創(chuàng)建框架探討

選擇兩種海洋魚(yú)類(lèi)，將普通魚(yú)作為獵物，鯊魚(yú)作為掠食者，作為創(chuàng)造的一個(gè)示例：鯊魚(yú)在海中捕食，普通魚(yú)在海里游泳，以逃避捕食。根據(jù)智能角色動(dòng)畫(huà)框架的功能設(shè)計(jì)智能角色的模塊。實(shí)現(xiàn)方法如下：

（1）感知模塊

使用感知建模方法模擬魚(yú)類(lèi)不同的感知和視覺(jué)限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能角色的有限感知。

（2）行為決策模塊

構(gòu)建行為決策模塊，使角色獲得智能功能，行為決策模塊使角色獲得行為的的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。

①魚(yú)的動(dòng)機(jī)模型

魚(yú)的動(dòng)機(jī)模型使用“人工魚(yú)”的心理狀態(tài)模型，建立鯊魚(yú)模型的饑餓和普通魚(yú)模型的恐懼。

②行為選擇機(jī)制

將看到的魚(yú)的狀態(tài)及動(dòng)作的互動(dòng)進(jìn)行有效分析，以行為的選擇為依據(jù)，構(gòu)建有效的行為選擇機(jī)制。

（3）軀體動(dòng)畫(huà)模塊

魚(yú)體動(dòng)畫(huà)模型主要?jiǎng)?chuàng)建魚(yú)體模型和動(dòng)畫(huà)表演。

①魚(yú)的軀體模型與動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)

魚(yú)的身體模型和動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)決定了魚(yú)在虛擬環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)顯示，利用皮膚骨骼動(dòng)畫(huà)技術(shù)將用作皮膚的網(wǎng)狀物附著在一系列魚(yú)的骨頭上，同時(shí)根據(jù)不同魚(yú)類(lèi)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)要求，設(shè)計(jì)骨骼的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)方式，構(gòu)建魚(yú)體和動(dòng)畫(huà)。

②魚(yú)的整體運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)合成

以質(zhì)點(diǎn)的形式將整個(gè)魚(yú)的身體及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容結(jié)合在一起，促進(jìn)整體性的行為動(dòng)畫(huà)結(jié)構(gòu)的有效分析，進(jìn)而將整體性的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容及實(shí)際有效的智能化角色分析進(jìn)行有效的整合，促進(jìn)整個(gè)群體動(dòng)畫(huà)演示效果的有效性。

三、群體動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)效果展示

使用Microsoft Visual Studio等軟件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)群體動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)效果的展示，并實(shí)現(xiàn)兩種不同的用戶(hù)交互效果，一是用戶(hù)可以從不同角度實(shí)現(xiàn)自由漫游，另一個(gè)是用戶(hù)可以從不同角度自由漫游。

四、結(jié)語(yǔ)

在自主智能化的群體動(dòng)畫(huà)指導(dǎo)行為理論的分析中，充分的結(jié)合群體動(dòng)畫(huà)角色模型建立的情況，有針對(duì)性的進(jìn)行相應(yīng)分析，實(shí)現(xiàn)基于自主智能體為主的根據(jù)總結(jié)分析，在基于多自主智能體的群體動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作工作中，如何保證動(dòng)畫(huà)效果和實(shí)時(shí)性能不降低。減少動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)模型之間的協(xié)調(diào)，減少計(jì)算機(jī)操作量，提高動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作效率。它已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)組動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作者的研究熱點(diǎn)。

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