基于多自主智能體的群體動畫創(chuàng)作框架初探

耿昂

摘要：計算機(jī)技術(shù)與群體動畫創(chuàng)作的結(jié)合在動畫制作界是一種創(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)的動畫人工方法結(jié)合在一起，促進(jìn)了整個群體動畫創(chuàng)作框架的競爭性。此外，群體動畫制作中動畫系統(tǒng)模型之間的協(xié)調(diào)也在增加，這使得群體動畫的創(chuàng)作越來越困難。本文首先總結(jié)了基于多自主智能體的群體動畫導(dǎo)向行為理論和群體動畫角色模型的基本情況。從理論與實踐相結(jié)合的角度，用實例進(jìn)行討論并分析，供參考。

關(guān)鍵詞：多自主智能體;群體動畫;創(chuàng)作;框架

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

一、智能體背景下的群體動畫理論及模型分析

1、 Steering行為理論

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

智能角色在行為選擇級別是自動生成的，或是由動畫師為其分配高級抽象策略或目標(biāo);引擎層把抽象的策略或著目標(biāo)轉(zhuǎn)換成在運動層可以實現(xiàn)的一系列動作，并將控制信號發(fā)送發(fā)給運動層;運動層將引擎層發(fā)來的控制信號轉(zhuǎn)換成字符動作，并用適當(dāng)?shù)男问阶儸F(xiàn)它們。

引擎層和運動層之間是沒有必要的連接和約束的，導(dǎo)致模塊之間的耦合程度降低;智能角色的移動是在角色運動層的動畫描述得基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。

2、蒙皮與骨骼動畫方法

皮膚骨骼動畫技術(shù)是當(dāng)前3D動畫領(lǐng)域的一項高科技技術(shù)，它是應(yīng)用一系列骨骼來驅(qū)動皮膚網(wǎng)格的移動，解決了片段與片段動畫之間關(guān)節(jié)的明顯接縫，同事保持了流暢生動的外觀，在經(jīng)過預(yù)處理之后實現(xiàn)了實時交互的效果，將相應(yīng)的技術(shù)信息化進(jìn)行分解，不斷應(yīng)用到整個動畫制作的方法中。

3、群體動畫角色模型

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

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

行為決策模塊又分為動機(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)在動機(jī)，然后在環(huán)境刺激和動畫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程包括模仿角色對環(huán)境的感知，并對感知信息進(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，虛擬場景的信息主要是通過角色，查詢環(huán)境數(shù)據(jù)庫，或使用集成的可視化模型進(jìn)行簡化處理。

動作和動畫形式的組成構(gòu)成了身體動畫模塊，且整個的動畫智能化運動應(yīng)用與實際的運動模型相互關(guān)聯(lián)，促進(jìn)了整體性的角色動畫信息量的分析與提取，從而實現(xiàn)了基于動畫模塊為一體的整體化智能框架結(jié)構(gòu)的組成。

二、實例討論：基于多自主智能體的魚群動畫創(chuàng)建框架探討

選擇兩種海洋魚類，將普通魚作為獵物，鯊魚作為掠食者，作為創(chuàng)造的一個示例：鯊魚在海中捕食，普通魚在海里游泳，以逃避捕食。根據(jù)智能角色動畫框架的功能設(shè)計智能角色的模塊。實現(xiàn)方法如下：

（1）感知模塊

使用感知建模方法模擬魚類不同的感知和視覺限制，實現(xiàn)對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)在動機(jī)。

①魚的動機(jī)模型

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

②行為選擇機(jī)制

將看到的魚的狀態(tài)及動作的互動進(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）軀體動畫模塊

魚體動畫模型主要創(chuàng)建魚體模型和動畫表演。

①魚的軀體模型與動畫表現(xiàn)

魚的身體模型和動畫表現(xiàn)決定了魚在虛擬環(huán)境中運動的動畫顯示，利用皮膚骨骼動畫技術(shù)將用作皮膚的網(wǎng)狀物附著在一系列魚的骨頭上，同時根據(jù)不同魚類的運動表現(xiàn)要求，設(shè)計骨骼的相應(yīng)運動方式，構(gòu)建魚體和動畫。

②魚的整體運動動畫合成

以質(zhì)點的形式將整個魚的身體及對應(yīng)的內(nèi)容結(jié)合在一起，促進(jìn)整體性的行為動畫結(jié)構(gòu)的有效分析，進(jìn)而將整體性的運動內(nèi)容及實際有效的智能化角色分析進(jìn)行有效的整合，促進(jìn)整個群體動畫演示效果的有效性。

三、群體動畫實現(xiàn)效果展示

使用Microsoft Visual Studio等軟件平臺來實現(xiàn)群體動畫實現(xiàn)效果的展示，并實現(xiàn)兩種不同的用戶交互效果，一是用戶可以從不同角度實現(xiàn)自由漫游，另一個是用戶可以從不同角度自由漫游。

四、結(jié)語

在自主智能化的群體動畫指導(dǎo)行為理論的分析中，充分的結(jié)合群體動畫角色模型建立的情況，有針對性的進(jìn)行相應(yīng)分析，實現(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畫創(chuàng)作工作中，如何保證動畫效果和實時性能不降低。減少動畫系統(tǒng)模型之間的協(xié)調(diào)，減少計算機(jī)操作量，提高動畫創(chuàng)作效率。它已成為當(dāng)前計算機(jī)組動畫創(chuàng)作者的研究熱點。

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