Computer Animation Algorithms and Techniques Third Edition

### 计算机动画算法与技术（第三版） #### 知识点概览 本教材《Computer Animation Algorithms and Techniques Third Edition》由Rick Parent撰写，详细介绍了计算机图形学领域中的动画面向的技术、算法以及实现方法。该书为读者提供了从理论到实践的全面指导，并深入探讨了计算机动画的核心原理及其在现代娱乐业中的应用。 #### 第1章：引言 - **运动感知**：介绍人类如何感知物体运动，并解释这些感知如何帮助我们理解动画。 - **动画的传承**：回顾动画的历史背景和发展过程，强调艺术和技术在动画制作中的融合。 - **动画制作概述**：探讨传统动画和数字动画之间的区别，以及现代动画生产的工作流程。 - **计算机动画生产**：重点介绍计算机技术在动画制作中的应用，包括硬件和软件的发展。 - **计算机动画简史**：回顾计算机动画的起源、发展以及重要的里程碑事件。 - **章节总结**：概括本章所涵盖的关键概念和理论基础。 #### 第2章：技术背景 - **空间与变换**：讲解坐标系统、矩阵变换等基础知识，这对于理解和操作三维空间中的对象至关重要。 - **方位表示**：讨论不同的方位表示方法（如欧拉角、四元数），并分析它们在实际应用中的优缺点。 - **章节总结**：总结本章介绍的技术背景知识，为后续章节的学习打下坚实的基础。 #### 第3章：插值值 - **插值**：介绍线性插值、样条插值等多种插值方法，用于平滑过渡两个关键帧之间的数据。 - **控制点沿曲线的运动**：讲述如何通过控制点来调整物体沿着预定义曲线的移动方式。 - **方位插值**：探讨不同类型的方位插值技术，确保动画中的旋转效果自然流畅。 - **路径工作**：介绍如何利用路径来规划复杂场景中的物体移动轨迹。 - **章节总结**：概述本章中各种插值技术和方法的应用场景及重要性。 #### 第4章：基于插值的动画 - **关键帧系统**：解释关键帧的概念及其在动画创作中的作用。 - **动画语言**：介绍用于编写动画脚本的语言和工具。 - **变形对象**：探讨物体变形的基本原理和技术，例如骨骼绑定。 - **三维形状插值**：研究如何在三维空间中进行形状的平滑过渡。 - **二维变形（Morphing）**：专注于二维图像的变形技术，常用于角色表情的变化。 - **章节总结**：回顾本章中涉及的各种基于插值的动画技术及其应用场景。 #### 第5章：连杆机构 - **层级建模**：讨论层级结构在动画制作中的重要性，特别是对于复杂角色的设计。 - **正向运动学**：介绍如何根据关节的位置和角度来计算末端执行器的位置。 - **逆向运动学**：探讨逆向运动学问题，即确定达到特定位置所需的角度设置。 - **章节总结**：总结本章中关于连杆机构建模与运动学的基础知识。 #### 第6章：动作捕捉 - **动作捕捉技术**：概述不同类型的动捕设备和技术方案。 - **图像处理**：解释如何从原始视频流中提取有用的信息。 - **相机校准**：介绍精确测量相机参数的方法，确保数据的准确性。 - **三维位置重建**：探讨如何将二维图像信息转换成三维空间中的坐标。 - **骨骼匹配**：研究如何将捕捉到的动作数据映射到虚拟角色上。 - **动捕系统的输出**：讨论动捕数据的格式和类型。 - **动作捕捉数据的操纵**：介绍编辑和优化动捕数据的常用方法。 - **章节总结**：总结本章中关于动作捕捉技术的关键点。 #### 第7章：基于物理的动画 - **物理学回顾**：复习基本的物理定律和概念，为后续内容提供理论支持。 - **弹簧动画示例**：通过弹簧模型来模拟软体物体的行为。 - **粒子系统**：讲解如何使用粒子系统创建火焰、烟雾等特效。 - **刚体仿真**：介绍刚体动力学的基本原理和仿真技术。 - **布料模拟**：探讨如何模拟布料的自然下垂和摆动效果。 - **软硬约束的实施**：研究如何在动画中实现各种物理约束，确保模拟结果符合现实。 - **章节总结**：概述本章介绍的基于物理的动画方法和技术。 #### 第8章：流体：液体和气体 - **特定流体模型**：介绍不同的流体模型及其在动画中的应用。 - **计算流体力学**：探讨数值方法在流体模拟中的应用。 - **章节总结**：总结本章中涉及的流体模拟技术。 #### 第9章：人类形象的建模与动画 - **虚拟人体表示概述**：介绍用于构建虚拟人体的不同方法和技术。 - **伸手抓取动作**：讨论如何模拟人手的动作，包括伸展和抓取。 - **行走动画**：研究如何创建逼真的行走动画。 - **覆盖层**：探讨如何为角色添加衣物和其他覆盖物。 - **章节总结**：概述本章中关于人类形象建模与动画的主要内容。 #### 第10章：面部动画 - **人脸结构**：介绍面部解剖学知识及其对动画的影响。 - **面部模型**：讨论不同类型的面部模型设计。 - **面部动画**：探讨如何模拟面部表情变化。 - **唇形同步动画**：研究如何使角色的嘴唇动作与语音同步。 - **章节总结**：总结本章中关于面部动画的重要概念和技术。 #### 第11章：行为动画 - **基本行为**：介绍动画中角色的基本行为模式。 - **环境认知**：探讨角色如何感知和响应周围环境。 - **智能行为建模**：研究如何模拟角色的决策过程。 - **人群模拟**：讨论如何模拟多人场景中的互动。 - **章节总结**：总结本章中关于行为动画的关键点。 通过以上章节的介绍可以看出，《Computer Animation Algorithms and Techniques Third Edition》不仅是一本详尽的技术手册，还涵盖了计算机动画领域的最新进展和技术趋势，是学习和从事该领域工作的宝贵资源。