一种生成群组动画的模糊控制方法

摘要

本发明公开了一种生成群组动画的模糊控制方法，包括以下步骤：(1)用户输入群组的个体数量、个体属性和群组的全局控制参数，实时的生成用户所要求的群组动画；(2)群组中的个体在矢量场力F_vector、综合作用力F_base、引导力F_follow和阻止力F_brake四个力的作用下在虚拟场景中运动，根据群组个体当前所在位置与个体的目标位置的距离，通过设计权重曲线w(t)调整矢量场力F_vector、综合作用力F_base、引导力F_follow和阻止力F_brake四者的权重w所占的比例实现群组的模糊控制过程保证群组平稳、自然地朝目标位置运动；该方法能实时的生成包含数千个成员的群组动画，运动过程中生动地保持群组个体特性，能模拟在自然条件下的群组整体运动行为。

主权项

1.一种生成群组动画的模糊控制方法，该方法包括以下步骤：(1)用户输入群组的个体数量、个体属性和群组的全局控制参数，实时地生成用户所要求的群组动画；所述的个体属性包括质量M，最大速度Vmax，最大加速度amax，碰撞避免的半径r，视点角度，邻居半径，模拟开始时刻的起始位置和要到达的目标位置；所述的群组的全局控制参数包括群组动画模拟开始时刻的整个群组所处的起始位置、终止时刻群组所要到达的目标位置；(2)群组中的个体在矢量场力Fvector、综合作用力Fbase、引导力Ffollow和阻止力Fbrake四个力的作用下在虚拟场景中运动，根据群组个体当前所在位置与个体的目标位置的距离，通过设计权重曲线w(t)调整矢量场力Fvector、综合作用力Fbase、引导力Ffollow和阻止力Fbrake四者的权重w占的比例，其中w＞0，wvector+wbase+wfollow+wbrake＝1，来实现群组的模糊控制过程保证群组平稳、自然地朝目标位置运动；a)所述的综合作用力Fbase是指个体在虚拟场景中遵守由分离，聚合和排列规则进行基本的自主漫游行为过程中受到的力；b)所述的引导力Ffollow是个体往目标点运动的过程中个体受到的力；将群组个体运动的整个过程离散化，分成n个步长，每个步长间隔δt，运动初始时刻为t0，在第i个步长的时刻t0+δt×i更新个体的状态；为群组中的每一个个体加一个虚拟的追踪目标来引导个体往下一步长i+1的时刻的目标点运动，在运动的过程中该目标点控制个体的运动方向和速度，使个体在保持自身特性的基础上往下一时刻t0+δt×(i+1)的目标点运动；c)所述的矢量场力Fvector是个体在为了模拟更加丰富的动画效果而加入的静态矢量场中受到的力；d)所述的阻止力Fbrake是群组中的个体到达和目标之间的距离d∈[r1，r2]时受到的力，阻止力Fbrake的作用是使个体减速，其中，端点r1，r2是曲线Pbrake的控制顶点，满足Fbrake(r1)＝0，Fbrake(r2)＝A，A是用户定义的常数，Fbrake是递增的，在r1点取到最小值，在r2点取到最大值，用户可以通过调节A的大小来控制Fbrake在所有力中的权重；同时，也作为边界条件，满足函数Fbrake在这两点的一阶导数为0：F′brake(r1)＝F′brake(r2)＝0；r1和r2不是固定的，用户可以根据模拟环境不同进行调节。