基于多自主智能体的群体动画创作框架初探

耿昂

摘要：计算机技术与群体动画创作的结合在动画制作界是一种创新，很好的借助信息化技术的发展内容，从智能化、创作的框架化等特征进行利用，有效的将人文思维及相应的动画人工方法结合在一起，促进了整个群体动画创作框架的竞争性。此外，群体动画制作中动画系统模型之间的协调也在增加，这使得群体动画的创作越来越困难。本文首先总结了基于多自主智能体的群体动画导向行为理论和群体动画角色模型的基本情况。从理论与实践相结合的角度，用实例进行讨论并分析，供参考。

关键词：多自主智能体;群体动画;创作;框架

计算机动画是指利用计算机技术中的编程以及动画制作软件应用生成一系列不同的场景，是计算机图形和艺术的完美结合，同时利用图像和图形处理技术，可对当前帧的前一帧进行修改，是基于计算机硬件和图形算法的快速发展而开发形成的一种高科技技术。在多学科的交叉知识的基础上，利用计算机生成色彩丰富，动作连续的虚拟现实图片，帮助人们充分展现其想象中的精彩世界。随着计算机技术的发展，应用计算机实现群体动画制作的场景越来越多，但随着群体动画要求的日益增强，常用的计算机动画人工生命方法的人工角色模型制作技术在日常群体动画创作框架的应用变得越来越复杂。此外，群体动画制作中动画系统模型之间的协调也在增加，这使得群体动画的创作越来越困难。因此，在当今计算机群体动画的研究中，基于多自主智能体的群体动画创作框架研究值得我们来深入探讨。

一、智能体背景下的群体动画理论及模型分析

1、 Steering行为理论

在行为理论的分析与应用的过程中，将智能化的角色信息进行高级性的分析，实现对于智能化应用为主的相关引擎层的有效利用及分析，从而将动作行为与思想意识有效的结合。

智能角色在行为选择级别是自动生成的，或是由动画师为其分配高级抽象策略或目标;引擎层把抽象的策略或着目标转换成在运动层可以实现的一系列动作，并将控制信号发送发给运动层;运动层将引擎层发来的控制信号转换成字符动作，并用适当的形式变现它们。

引擎层和运动层之间是没有必要的连接和约束的，导致模块之间的耦合程度降低;智能角色的移动是在角色运动层的动画描述得基础上实现的。

2、蒙皮与骨骼动画方法

皮肤骨骼动画技术是当前3D动画领域的一项高科技技术，它是应用一系列骨骼来驱动皮肤网格的移动，解决了片段与片段动画之间关节的明显接缝，同事保持了流畅生动的外观，在经过预处理之后实现了实时交互的效果，将相应的技术信息化进行分解，不断应用到整个动画制作的方法中。

3、群体动画角色模型

在群体动画制作的方案中，倾向于利用智能化的角色建模，将对应的行为理论与实际的角色扮演相互串联，形成了基于角色与动画自身骨骼、皮肤为一体的多角色扮演模型及形式。

群体动画角色模型分为行为决策模块、传感模块和人体动画模块，在此基础上分别实现智能人物的行为决策力、感知力和动作表现力。

行为决策模块又分为动机模型和行为选择机制，其中行为选择机制是角色的内在动机，然后在环境刺激和动画师指定的外部意图的基础上产生行为选择。

感知模块是应用于外部感知角色的界面，反映智能角色生活环境的变化，智能角色的感知建模过程包括模仿角色对环境的感知，并对感知信息进行处理，但是在现有研究的基础上，不容易处理模仿信息，很难做到模仿智能人物的感知系统。目前，虚拟场景的信息主要是通过角色，查询环境数据库，或使用集成的可视化模型进行简化处理。

动作和动画形式的组成构成了身体动画模块，且整个的动画智能化运动应用与实际的运动模型相互关联，促进了整体性的角色动画信息量的分析与提取，从而实现了基于动画模块为一体的整体化智能框架结构的组成。

二、实例讨论：基于多自主智能体的鱼群动画创建框架探讨

选择两种海洋鱼类，将普通鱼作为猎物，鲨鱼作为掠食者，作为创造的一个示例：鲨鱼在海中捕食，普通鱼在海里游泳，以逃避捕食。根据智能角色动画框架的功能设计智能角色的模块。实现方法如下：

（1）感知模块

使用感知建模方法模拟鱼类不同的感知和视觉限制，实现对智能角色的有限感知。

（2）行为决策模块

构建行为决策模块，使角色获得智能功能，行为决策模块使角色获得行为的的内在动机。

①鱼的动机模型

鱼的动机模型使用“人工鱼”的心理状态模型，建立鲨鱼模型的饥饿和普通鱼模型的恐惧。

②行为选择机制

将看到的鱼的状态及动作的互动进行有效分析，以行为的选择为依据，构建有效的行为选择机制。

（3）躯体动画模块

鱼体动画模型主要创建鱼体模型和动画表演。

①鱼的躯体模型与动画表现

鱼的身体模型和动画表现决定了鱼在虚拟环境中运动的动画显示，利用皮肤骨骼动画技术将用作皮肤的网状物附着在一系列鱼的骨头上，同时根据不同鱼类的运动表现要求，设计骨骼的相应运动方式，构建鱼体和动画。

②鱼的整体运动动画合成

以质点的形式将整个鱼的身体及对应的内容结合在一起，促进整体性的行为动画结构的有效分析，进而将整体性的运动内容及实际有效的智能化角色分析进行有效的整合，促进整个群体动画演示效果的有效性。

三、群体动画实现效果展示

使用Microsoft Visual Studio等软件平台来实现群体动画实现效果的展示，并实现两种不同的用户交互效果，一是用户可以从不同角度实现自由漫游，另一个是用户可以从不同角度自由漫游。

四、结语

在自主智能化的群体动画指导行为理论的分析中，充分的结合群体动画角色模型建立的情况，有针对性的进行相应分析，实现基于自主智能体为主的根据总结分析，在基于多自主智能体的群体动画创作工作中，如何保证动画效果和实时性能不降低。减少动画系统模型之间的协调，减少计算机操作量，提高动画创作效率。它已成为当前计算机组动画创作者的研究热点。

參考文献：

[1]刘丰，庄越挺，罗忠祥，等.基于多自主智能体的群体动画创作[J].计算机研究与发展，2004，41（1）：104-110

[2]董刚.基于自主智能体的群体动画创作方法研究与实现[D].国防科学技术大学，2004

[3]康俊霞，郭献崇.基于自主智能体的计算机动画创作思考[J].学术交流，2012（s1）：117-118