泉州學(xué)生動(dòng)畫課件制作之變形效果（蛇和蟲子）
9，4.2 視頻特效
1)變形效果 在真實(shí)物理世界中。許多物體并非完全是剛體，它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的形變，即所謂柔 性物體。物體的變形一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究熱點(diǎn)，這在前面已詳細(xì)介紹過。
由于傳統(tǒng)的表面變形 均是基于幾何的，其形變狀態(tài)完全人為給定，因而變形過程缺乏真實(shí)性。 傳統(tǒng)動(dòng)畫的一個(gè)顯著特點(diǎn)是賦予每個(gè)角色以個(gè)性，并以形狀變形來渲染某些夸張的效果。
雖然傳 統(tǒng)動(dòng)畫的有些效果用三維動(dòng)畫還很難實(shí)現(xiàn)，但計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的研究者們?cè)谛螤钭冃畏矫嬉炎隽瞬簧俪錾?的工作，并在電視、電影、廣告和MTV中得到了廣泛的應(yīng)用。較早的有1982年紐約理工學(xué)院的Tom Brigham制作的由一個(gè)女人變成一只山貓。
近幾年的工作更是不勝枚舉。如邁克爾·杰克遜的音樂帶“ 黑與白”這首歌中13個(gè)不同性別和種族人的相互漸變；電影《終結(jié)者Ⅱ》中機(jī)械殺手T-1000由液體變 為金屬人，由金屬人變?yōu)橛捌械钠渌巧ㄓ葾lias軟件制作）；Exxon公司的影視廣告中，一輛銀 色的轎車緩緩滑行漸變成一只老虎等等。
大部分變形方法與物體的表示有密切的關(guān)系，如可以通過移 動(dòng)物體的頂點(diǎn)或控制頂點(diǎn)來對(duì)物體進(jìn)行變形。 1986年，Weil首次討論了基于物理模型的柔性物體的變形問題。當(dāng)時(shí)僅僅是用來模擬布料懸掛在 釘子上的形態(tài)。Feynman則提出了一個(gè)更完善的布料懸掛模型。
后來，許多研究者相繼開始采用各種物 理模型來對(duì)非剛性物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)變形模擬。Miller用質(zhì)點(diǎn)—彈簧系統(tǒng)模擬了蛇和蟲子這類無腿動(dòng)物的 蠕動(dòng)動(dòng)畫。他用彈簧的收縮來模擬肌肉的收縮，并考慮了動(dòng)力學(xué)模型中的方向摩擦。他制作的蛇和蟲 子的動(dòng)畫由于其高度逼真性引起了很大的反響。Tu等人提出了一種模擬魚的行為的動(dòng)畫，可在動(dòng)畫師 較少干涉的情況下生成真實(shí)的個(gè)體和群體運(yùn)動(dòng)。Terzopoulos等采用連續(xù)彈性理論模擬物體的形變和運(yùn) 動(dòng)。
通過考慮物體的分布式物理屬性，如質(zhì)量、彈性等，他們成功地模擬了柔性物體對(duì)外力的動(dòng)力學(xué) 響應(yīng)。盡管．該模型對(duì)大變形物體具有很好的效果，但當(dāng)物體的剛性增強(qiáng)時(shí)，該模型會(huì)出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn) 定（病態(tài)）現(xiàn)象。后來，他進(jìn)一步發(fā)展了該模型，物體的變形被分解成為參考分量和一平移分量，參 考分量用來表示物體的任一形狀，而平移分量則控制物體的形變量，且完全由一線性彈性變形模型所 控制。后來在他的另一篇文章中，進(jìn)一步完善了其變形模型，使之能夠模擬各種變形效果，包括完全 彈性變形、非完全彈性變形、塑性變形、斷裂等。
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