基于Java 3D的虚拟人仿真方法

第３０卷第１１期　

计算机应用　

Ｖ０１．３０　Ｎｏ．１１　

２０１０年Ｉ１月　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　

ＮＯＶ．２０１Ｏ　

文章编号：１００１—９０８１（２０１０）１１—３０８４—０３　

基于Ｊａｖａ　３Ｄ的虚拟人仿真方法　

李　倩‘，吉晓民　，王明亮　

（１．西安理工大学艺术与设计学院，西安７１００４８；２．陕西宏亮电子科技有限公司，西安７１００７５）　

（１３９８４５３６＠ｑｑ．ｃｏｒｎ）　

摘要：提出一种将３ＤＳ　ＭＡＸ、ＭＳ３Ｄ与Ｊａｖａ　３Ｄ编程技术相结合的虚拟人仿真方法，可使虚拟人达到相对逼真且　

交互性强的效果。该方法首先采用３ＤＳ　ＭＡＸ角色动画技术进行人体静态建模和动作建模；然后通过将底层基本动作　

片段转化为ＭＳ３Ｄ格式，供Ｊａｖａ　３Ｄ的骨骼动画模型接口调用；最后利用Ｊａｖａ　３Ｄ编程来控制虚拟人的高层行为活动。　

该方法有利于角色建模、运动仿真和行为控制等设计工作的分工协作，适合于网络环境下多角色、复杂动作的虚拟人　

仿真。　

关键词：虚拟人；网络环境：交互控制　

中图分类号：ＴＰ３９１．９　文献标志码：Ａ　

Ｖｉｒｔｕａｌ　ｈｕｍａｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｊａｖａ　３　Ｄ　

ＬＩ　Ｑｉａｎ　，ＪＩ　Ｘｉａｏ—ｍｉｎ　，ＷＡＮＧ　Ｍｉｎｇ—ｌｉａｎｇ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＡｒｔ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，Ｘｉ＇ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｈｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ　ＴｅｃｈｎｏｌＯｇｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｘｉ＇ａｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１００７５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｈｕｍａｎ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　３ＤＳ　ＭＡＸ，ＭＳ３Ｄ　ａｎｄ　Ｊａｖａ　３Ｄ　

ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ａｃｈｉｅｖｅ　ａ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｒｅａｌｉｓｔｉｃ　ｓｔｒｏｎｇ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｖｉｔｒｕａｌ　ｈｕｍａｎ．Ｆｉｒｓｔ，３ＤＳ　ＭＡＸ　ｒｏｌｅ　

ａｎｉｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａ　ｔｏｏ１　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｓｔａｔｉｃ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌｓ。ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ　ｂａｓｉｃ　ａｃｔｉｏｎ　

ｆｏｏｔａｇｅ　ｗｅｒｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ　ｉｎｔｏ　ＭＳ３　Ｄ　ｆｏｒｍａｔ　ｆｏｒ　ｓｋｅｌｅｔａｌ　ａｎｉｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　Ｊａｖａ　３　Ｄ，ｌａｓｔ　ｔｈｅ　ｈＪ　ｇｈ．１ｅｖｅｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ｏｆ　

ｖｉｔｒｕａｌ　ｈｕｍａｎ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　Ｊａｖａ　３Ｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　

ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｒｏｌｅ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｍｏｔｉｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｕｌｉｔ．　

ｒｏｌｅ，ｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｏｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｉｔｒｕａｌ　ｈｕｍａｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｉｔｒｕａｌ　ｈｕｍａｎ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

０　引言　

性、不规则性、逼真性等，要在一个ＶＲＭＬ文件中准确地表达　

动作以及确定许多低阶的参数是非常困难的　ｊ。另外虚拟　

随着虚拟现实技术的发展，在虚拟环境中加入虚拟人进　

人如果不是骨骼蒙皮，各关节连接部位的网格在运动时，极可　

行各种交互行为来增强沉浸感已成主流。虚拟人是人在计算　

能会出现破裂现象。而如果在程序中自己建立骨骼蒙皮，将　

机生成空间中几何特性与行为特性的逼真表示…。作为一　

皮肤网格节点与骨骼节点进行细致对应，并针对受关节影响　

门跨学科、跨领域的综合性学科，虚拟人技术被广泛应用于医　的程度设定权重，又会增加程序的计算量，实时性变差。如果　

学、航天技术、服装设计、影视、虚拟环境、游戏、教育等领域。　创建虚拟人的骨骼蒙皮动画，然后利用三维显示技术在虚拟　

虚拟人的运动控制一直属于技术难点，大部分仍处于实　环境中载入、驱动并显示虚拟人，则具有绘制速度快、可靠性　

验室的研究阶段　。虚拟人形成逼真动作的主流技术是动　

高、可扩展性强等优点，文献［９—１０］分别采用Ｌｕｃｉｄ　３Ｄ和　

作捕获、骨骼动画等。电影公司正是采用这些技术制作出了　

Ｄｉｒｅｃｔ　３Ｄ技术完成了虚拟人的显示与驱动，但是并没有提到　

非常逼真的虚拟人角色，可这些模型和它们的动作无法嵌入　

是否能应用于三维网络。　

到其他应用系统中去，脱离了动画工具的环境，就成为了不具　

现有网络虚拟人仿真技术受时间、设备等限制，大部分存　

备自主行为能力的动画视频。国内外很多科研机构利用自己　

在一定的局限性。为进一步提高虚拟人与虚拟环境的交互　

的三维虚拟人运动及显示技术开发的虚拟人仿真系统，由于　

性，增强三维网络世界的逼真度和沉浸感，本文采用骨骼蒙皮　

大多采用铰链式人体模型，即以肢体作为杆件，关节为连接点　

动画工具建立虚拟人的几何外形与基本动作片段，然后利用　

来进行运动控制，自主行为能力虽得到了增强，但逼真度却大　Ｊａｖａ　３Ｄ三维网络虚拟现实技术来驱动和控制虚拟人的行为　

为降低，也不适用于网络虚拟环境　。　

活动，达到了三维网络环境下，制作简便、运算量小、效果逼　

目前，虚拟现实建模语言（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　

真、通用化程度高的效果。　

Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＶＲＭＬ）是常用的Ｗｅｂ　３Ｄ应用技术。尽管ＶＲＭＬ　

适应网络虚拟人的需求，但是存在很多局限性：首先是其提供　

ｌ　网络虚拟人仿真流程与建模　

的交互能力不强　场景描述信息与程序控制脚本共存于一个　

网络虚拟人的关键技术包括虚拟人的角色建模、虚拟人　

ＶＲＭＬ文件，不便于开发者使用；其次由于虚拟人动作的多样　的运动控制以及虚拟人在复杂场景的实时绘制和碰撞检测　

收稿日期：２０１０—０５—２７；修回日期：２０１０—０７—２１。　基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（２０１ＯＪＭ７０１１）。　

作者简介：李倩（１９８１一），女，江苏海门人，博士研究生，主要研究方向：工业产品造型设计、虚拟现实；　吉晓民（１９５８一），男，陕西乾县人，　

教授，博士生导师，博士，主要研究方向：机械设计、产品造型与仿真；王明亮（１９７３一），男，陕西渭南人，软件工程师，主要研究方向：虚拟现实、　

软件开发。　

第１１期　李倩等：基于Ｊａｖａ　３Ｄ的虚拟人仿真方法　３０８５　

等。本文主要研究其中最重要的角色建模和运动控制部分。　

究，技术已相当成熟，因此可以借鉴。为了生成更为复杂逼真　

整个虚拟人仿真制作流程如图１所示，首先利用３ＤＳ　ＭＡＸ及　的骨骼运动，需要对已有的动作数据进行修改或合成操作，或　

其插件来进行虚拟人的静态建模和动作建模，然后把完整的　

利用各种运动控制技术（尤其是运动捕捉技术）生成的人体　

角色动画模型导出为特定的文件格式，并通过ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ　

动作片断来进行编辑。当一个基本运动建好后，可以保存为　

软件转化为ＭＳ３Ｄ文件供Ｊａｖａ　３Ｄ程序调用。　

Ｂｉｐ文件，它包括了脚步时间分配和身体的关键帧信息以及　

Ｉ’一一一一一一一一一一ｌ　

：ｌ　Ｉ！一角色静态建模　一，Ｈ　Ｃ＝．Ｈ　ｊ　Ｘ垂　是　

位置信息。骨骼蒙皮后的角色模型一旦进行动作加载，即可　

形成骨骼动画。　

角色动作建模　

３）ＭＳ３Ｄ模型格式转化。　

ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ是一个低多边形建模工具。利用　

Ａｃｔ０ｒｘ插件３Ｄ　ＭＡＸ软件Ｃｈａｒａｃｔ　Ｓｔｕｄｉｏ插件　

导出｝

ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ可以制作自己的骨骼动画，也可以通过该软件　

ｌ

把其他格式的文件转化为ＭＳ３Ｄ格式，因为ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ的　

导入

　Ｐｓ　ｐｓ　ＪＰＧ文件　

　．

骨骼动画能支持来自２７种不同游戏／７Ｉ擎／程序的３７种不同　

ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ软件　

文件格式。本文利用ＡｃｔｏｒＸ插件，把完整的角色动画模型从　

导入ｌ　。　

３ＤＳ　ＭＡＸ里导出为ＰＳＡ，ＰＳＫ和ＪＰＧ文件，然后把ＰＳＡ、ＰＳＫ　

两文件顺次导入ＭｉｌｋＳｈａｐｅ　３Ｄ软件中，并指定ＪＰＧ材质贴图，　

Ｉ　ＭＳ　３Ｄ￣ＩＳＩ　Ｊａｖａ３Ｄ；｛￣　

最后导出为ＭＳ３Ｄ格式。ＭＳ３Ｄ作为骨骼动画的模型格式，　

ｌ　网络、操作系统　

适用于Ｊａｖａ　３Ｄ程序中对虚拟人的调用。　

图１虚拟人仿真流程　

Ｊａｖａ　３Ｄ对虚拟人的高层行为控制技术建立在底层角色　

２　Ｊａｖａ　３Ｄ程序控制　

运动仿真片段的基础上，来控制虚拟人的行为动作和运动路　

２．１　虚拟人的载入、显示和驱动　

径，进而完成各种逼真的交互动作。网络虚拟人的关键技术　

本文采用Ｊａｖａ　３Ｄ虚拟现实语言来进行虚拟人的高级行　

描述如下：　

为控制。Ｊａｖａ　３Ｄ是面向Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的交互式三维图形应用编程　

１）角色静态建模。　

接口。它基于ＯｐｅｎＧＬ和ＤｉｒｅｃｔＸ等低层ＡＰＩ，既充分利用原有　

角色的静态建模分为皮肤、肌肉、骨骼３个层次。为了简　

的三维硬件加速能力，又解决了网络跨平台环境下的可视化问　

化模型，本文只使用皮肤与骨骼层。　

题。Ｊａｖａ　３Ｄ提供的骨骼动画模型接口，可为网络虚拟人交互　

皮肤层的真实感程度直接影响到虚拟人外形的逼真程　

动画提供很好的技术支持。通过该接口，Ｊａｖａ　３Ｄ可以在虚拟　

度，建好后需进行减面处理，来缩减模型的文件量，从而更好　

环境中载人、显示并驱动ＭＳ３Ｄ骨骼动画模型文件，让它在虚　

地满足三维网络的需求，图２（ａ）为皮肤层。　

拟场景中进行交互运动。程序接口调用的部分代码如下：　

骨骼层次可通过Ｂｏｎｅｓ层级系统来创建自定义骨骼模　

ＭｉｌｋＬｏａｄｅｒ　ｌｏａｄｅｒ＝ｎｅｗ　ＭｉｌｋＬｏａｄｅｒ（）；　

型，但制作复杂耗时，很难保证后期骨骼动作的连贯和自然。　

／／生成ＭＳ３Ｄ文件加载接口对象　

本文采用Ｃｈａｒａｃｔｅｒ　Ｓｔｕｄｉｏ外挂插件来直接导入两足角色骨架　

Ｓｔｒｉｎｇ　ｉｆｌｅｎａｍｅ＝”ｗｏｍｅｎ．ｍｓ３ｄ”：　

（Ｂｉｐｅｄ），如图２（ｂ）。为了让骨骼驱动角色模型产生合理的　

ｊａｖａ．ｉｏ．Ｆｉｌｅ　ｆｉｌｅ＝ｎｅｗ　ｊａｖａ．ｉｏ．Ｆｉｌｅ（ｆｉｌｅｎａｍｅ）；　

运动，把模型绑定到骨骼上的技术叫做蒙皮　。蒙皮后的角　

ｉｆ（ｆｉｌｅ．ｇｅｔＰａｒｅｎｔ（）ｆ－ｎｕｌ１）　

色模型可随着骨骼系统的运动而发生真实的变形，包括皮肤　

ｉｆ（ｆｉｌｅ．ｇｅｔＰａｒｅｎｔ（）．１ｅｎｇｔｈ（）＞０）　

的拉伸、扭转、压缩等。图２（Ｃ）显示了骨骼蒙皮的状态。　

ｌｏａｄｅｒ．ｓｅｔＢａｓｅＰａｔｈ（ｆｉｌｅ．ｇｅｔＰａｒｅｎｔ（）＋ｊａｖａ．ｉｏ．Ｆｉｌｅ．ｓｅｐａｒａｔｏｒ）；　

ｌｏａｄｅｒ．ｓｅｔＦｌａｇｓ（ＭｉｌｋＬｏａｄｅｒ．ＬＯＡＤ—ＡＩ上）；　

Ｓｃｅｎｅ　ｓｃｅｎｅ；　／／ｉａｖａ３　Ｄ场景　

ＭｉｌｋＡｎｉｍａｔｉｏｎ　ａｎｉｍａｔｉｏｎ；　

ｔｒｙ　ｆ　

ｓｃｅｎｅ＝ｌｏａｄｅｒ．１ｏａｄ（ｆｉｌｅ．ｇｅｔＮａｍｅ（））；　／／动画节点对象　

ａｎｉｍａｔｉｏｎ＝（ＭｉｌｋＡｎｉｍａｔｉｏｎ）ｓｃｅｎｅ．ｇｅｔＢｅｈａｖｉｏｒＮｏｄｅｓ（）［０】；　

／／取第一个骨骼动画　

ａｎｉｍａｔｉｏｎ．ｓｅｔＥｎａｂｌｅ（ｔｒｕｅ）；　

ａｎｉｍａｔｉｏｎ．ｓｅｔＤｕｒａｔｉｏｎ（７０）；　／／设置骨骼动画每帧播放时长　

ａｎｉｍａｔｉｏｎ．ｓｅｔＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇＢｏｎｎｄｓ（ｎｅｗ　ＢｏｕｎｄｉｎｇＳｐｈｅｒｅ（ｎｅｗ　Ｐｏｉｎｔ３ｄ　

（ａ）皮肤模型　（ｂ）Ｂｉｐｅｄ骨骼模型　（ｃ）骨骼蒙皮模型　

（０，０，０），Ｄｏｕｂｌｅ．３ＤＳ　ＭＡＸ—ＶＡＬＵＥ））；　／／动画有效范围　

图２角色动画建模　

ｓｃｅｎｅ．ｇｅｔＳｅｅｎｅＧｒｏｕｐ（）．ａｄｄＣｂｉｌｄ（ｓｃｅｎｅ．ｇｅｔＢｅｈａｖｉｏｒＮｏｄｅｓ（）［０１）；　

２）角色动作建模。　

／／把骨骼动画付给分支对象　

动作建模是角色动画的重点和难点。制作后的动作模型　

ＴｒｎａｓｆｏｒｍＧｒｏｕｐ　ｔｇ

ａｖａｔｅｒ＝ｎｅｗ　ＴｒａｎｓｆｏｒｍＧｒｏｕｐ（）；　

Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ３Ｄ　ｔｄ

可应用和重定向到单一物体、整个角色或角色内的特定物体　

ａｖａｔｅｒ＝ｎｅｗ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ３Ｄ（）；　

和轨道组。Ｂｉｐｅｄ有多种方法可进行动作建模。如在自由形　

ｔｇ　ａｖａｔｅｒ￣ａｄｄＣｈｉｌｄ（ｓｃｅｎｅ．ｇｅｔＳｃｅｎｅＧｒｏｕｐ（））；　

／／将虚拟人加入到场景中　

式下手动创建关键帧，使用代表和控制ＩＫ运动约束位置的脚　

步技巧来创建缺省的行走、奔跑或跳跃循环。利用跟踪图创　

对一些固定的动作，没必要在程序中实时控制，Ｊａｖａ　３Ｄ　

建和调整Ｂｉｐｅｄ关键帧，编辑Ｂｉｐｅｄ脚步以及指定一个自由变　

通过载入ＭＳ３Ｄ骨骼动画文件来驱动虚拟人，这样可以减小　

形阶段的方程。另外，通过Ｂｉｐｅｄ和样条动力学工具精确控　

计算量从而保证虚拟人运动的实时性。ＭＳ３Ｄ骨骼动画文件　

制角色上的物理力，模拟重力加速度，计算两足动物的空中飞　

库包含了虚拟人的基本行为片段，如站立、前进、后退、弯腰、　

行轨迹线、着地时的膝盖弯曲以及总体平衡。　

坐下等。广义上人的行走除了直立行走外，还应包括跑、弯腰　

很多常见动作，虽然内部状态比较复杂，但经过不断研　

行走、低头行走、携物行走、匍匐、攀登等，因此虚拟人的动作　

３０８６　计算机应用　第３０卷　

库中需存有覆盖所有动作和动作幅度的基本动作。　

如果时刻计算并判断所采取的动作和发生的结果，高昂的运算　

２．２虚拟人的高层行为控制　成本会降低画面的实时性。因此要满足三维渲染的实时性，需　

虚拟人运动的底层控制在于对骨骼姿态的控制，这部分　

以尽可能低的运算成本实现虚拟人的驱动及其对环境的感知　

在动作建模时已经完成。虚拟人的高层行为控制依赖于Ｊａｖａ　

能力。图３为Ｊａｖａ　３Ｄ程序控制模块示意图。　

３Ｄ对骨骼动画的编辑。大部分的复杂行为其实是由各种基　

本动作组合而成的，根据提供的外部参数，如路径、速度、加速　

度，以及方向等，把一些基础动作加以顺序、组合、重复即可实　

时合成出连续的、满足要求的交互性行为。　

高层行为活动的控制方式主要由用户指导（Ｕｓｅｒ—ｇｕｉｄｅｄ）　

和自主行为（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ）两种模式组成。用户指导方式只需　

用户根据提示提供一些参数集合或者选择命令来控制虚拟人　

图３　Ｊａｖａ　３Ｄ程序控制　

的活动。自主行为方式为虚拟人定义了一定的行为规则和内　

部状态机制，使其具有针对环境变化自主产生相关行为的能　

３　实例分析　

力。面对有规律或突发的情况，虚拟人会触发设计好的响应　

本文在ＰＣ机上实现了网络虚拟环境下对虚拟人的调　

事件，产生及时的反应动作。若是中长期的复杂行为，则需要　用，并通过程序编辑让角色在多个场景中做出各种交互动作，　

根据行为控制面板的规则，选择一个或一组基本动作指令，通　

如图４所示。实验平台的配置为：ＩｎｔｅｌＰ４２．９３ＧＨｚＣＰＵ，内　

过动作指令来完成复杂行为需求。过度的人为控制也会使得　

存５１２　ＭＢ，ＮＶＩＤＩＡ　

虚拟人缺乏对环境主动和被动的应变能力，造成不真实的情　

ＧｅＦｏｒｃｅ７９００　ＧＰＵ，显存　

况。两种控制形式可以实现基本意识行为和低级反射行为的　

５１２　ＭＢ，操作系统为　

并存，既保证了对突发事件的实时响应，又能按任务要求实现　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＸＰ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　

复杂行为仿真。　

ＳＰ２，开发工具为ＪＤＫ　

通过编程技术实现虚拟人在场景中的高层控制还需要引　

１．５。　

入时间控制和碰撞检测机制，以保证在正确的时刻根据环境和　

本文方法能有效地　

数据进行正确的行为控制，从而达到各种交互运动。许多情况　

把虚拟人建模与交互控　

下需要建立模型和算法来控制虚拟人的运动路径和实时碰撞　

制分离开来，做到了角　

检测结果。如虚拟人在任意曲面、任意坡度的地面沿任意方向　

色建模、运动仿真和行　

行走时会产生穿透现象，因此需要实时调整方向。这种情况　

为控制等设计工作的分　

下，首先要得出虚拟人所在点Ｄ的地形曲面的法线方向ｎ（ｎ　，　

图４虚拟人在网络虚拟环境中的截图　

工协作，具有明显的实　

，　

），根据一定的偏差量来纠正躯体的位置。虚拟人在行　

用性和优越性。与同类方法的绘制效果比较如表１所示。由　

走过程中对其所处的虚拟世界中环境地形的感知和反应能力，　

于是播放关键帧，每个文件量都很小，因此非常适应于追求速　

人体动作适应于环境变化的调整保证了虚拟人运动的真实性。　

度和真实感的网络三维环境。　

表１　各种绘制方法的比较　

４　结语　

ＫＩＮＧＳＬＥＹ　Ｅ　Ｃ，ＳＣＨＯＦＩＥＬＤ　Ｎ　Ａ，ＣＡＳＥ　Ｋ．ＳＡＭＭＩＥ——Ａ　ＣＯＢ—　

ｐｕｔｅｒ　ａｉｄ　ｆｏｒ　ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ【Ｊ】．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ，　

本文提出了一种三维网络虚拟环境中载入和驱动虚拟人　

１９８１，１５（３）：１６３—１６９．　

的完整解决方案，可以满足当前绝大多数工程项目的要求。　

『６】　景韶宇，苟秉宸，陆长德，等．面向网络定制设计的虚拟人仿真　

【Ｊ］．系统仿真学报，２００５，１７（３）：６７９—６８１．　

Ｊａｖａ　３Ｄ网络虚拟现实技术的使用可显著提高网络虚拟人的　

『７】　刘一松，王刚，孙亚民．ＶＲＭＬ中虚拟人动作描述的研究【Ｊ】．　

真实感和交互性。本技术方案不仅可以应用于网络三维工业　

计算机工程与设计，２００７，２８（１４）：３４４６—３４５２．　

产品展示时的人机测试和工作空间里的人机工程学评估，还　

［８】　庄运杰，马麟，高杰．虚拟人运动仿真的ＶＲＭＬ重构研究【Ｊ】．　

可以推动网络三维动漫产业的发展，以及进一步扩大虚拟人　

系统仿真学报，２００９，２１（１１）．３３２１—３３２４．　

技术在其他领域的应用。　

ｆ　９１　ＣＨＥＮ　ＸＩＡＮ，ＺＨＡＯ　ＮＡＩＬＩＡＮＧ，ＨＥ　ＧＡＯＱＩ，ｅｔ　ａ１．Ｖｉｒｔｕａｌ　ｈｕ—　

ｍＢ３ｑ　ａｎｉｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｆｉｔｎｅｓｓ　ｓｙｓｔｅｍ【Ｃ］／／　

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