吕依娜

（四川大学计算机学院，成都610065）

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近些年来，随着电影、游戏和虚拟现实应用的快速发展，计算机三维动画技术因为能够创造逼真的视觉效果，而被广泛用于这些行业之中。在动画领域中，骨骼动画技术因其控制简单高效的优点，成为最常见的虚拟人动画技术之一。而如何让动画中的三维虚拟角色更加栩栩如生成为目前热门的研究方向之一。

骨骼动画的核心思想是在虚拟角色内部构建一副具有层次结构的骨架，为骨骼和皮肤网格顶点定义一种映射关系，使皮肤网格顶点与骨骼绑定，这个过程也称为蒙皮。蒙皮完成后，就可以用骨架来驱动附着在其上的皮肤运动，生成虚拟角色动画。骨架的运动数据可以由动画师定义，也可以通过动捕设备获得。常见的蒙皮方法有LBS（Linear Blend Skinning）[1]和DQS（Dual Quaternion Skinning）[2]，它们的优点是计算快速，但都有关节塌陷和走样的问题。通过几何蒙皮技术实现的骨骼动画，虽然能实现流畅的动作，但无法模拟人体软组织的运动效果，例如脂肪的抖动和碰撞引起的皮肤变形。这些软组织运动和皮肤变形，能带来更丰富更逼真的视觉效果，也是创造真实感动画的关键。

为了模拟在运动过程中虚拟角色皮肤抖动和变形的效果，在过去动画师们需要手动在关键帧处理虚拟角色的皮肤变形，虽然能达到真实的视觉效果，但过程非常繁琐耗时。所以研究人员们提出了基于物理的蒙皮方法，采用自动模拟的方式增强角色变形的真实感。……