经过多年的研究, 计算机图形学在静态成像方面已经相当完善. 在当今普通的PC上, 我们就能实时制造出令人震撼的效果. 但对具有运动物体的场景, 怎样使物体以令人信服的方式移动还是一个难题. 对需要实时模拟大量运动物体的游戏来说尤其是这样. 这里是关于游戏中角色动画 (character animation) 系列文章的第一篇. 将对角色动画作一个简要的介绍. 这个系列的文章不仅牵涉到计算机图形学, 它也涉及到一些简单的机械学, 牛顿力学和一些其他方面的知识.

　　从最早宣传片三维游戏开始, 你就能观察到角色动画的应用, 三维动画三维动画玩家对游戏的基本要求. 在idSoftware的经典作品DOOM里, 一群冲向你的怪物是吸引玩家的卖点之一. 在三维动画个宣传片期角色动画实际上利用的还三维动画二维技术. 这些怪物实际上三维动画利用一系列二维宣传片图片来表示的. 通过对三维动画些二维图片巧妙的组织和旋转, 早期的三维游戏利用较少的系统资源就实现了相当逼真宣传片三维动画效果.

　　随着电脑能力的迅速增强和玩家对游戏越来越高的要求,三维动画 阵容空前强大., 新出现的游戏开始采用真正的三维动画模型. 一个著名的例子是idSoftware的MD2 动画模型. MD2 动画模型被应用在Quake2中. MD2 文件保存了角色动画关键帧的顶点信息. 游戏运行时,12, 根据宣传片间对两个关键帧 (Keyframe) 的信息进行插值计算以得到对应时间的动画数据. 这种动画通常被称为顶点动画 (vertex animation). 它的优点是实现简单, 所需的计算量也很少. 但它同宣传片具有一些问题. 象是需要大量的内存, 插值计算时动画容易产生变形, 以及不能实现游戏角色与游戏环境的交互. 图一显示的是一个MD2 顶点动画的模型.

　　由于顶点动画的种种问题, 研究人员又设计出了新的方法: 骨胳动画 (Skeletal Animation). 骨胳动画是一种计算机动画技术, 它特别适合于人物和其他的脊椎动物的动画模拟. 一般来说, 被模拟的角色由两个部分来表示. 一个部分是形成层次的一系列骨胳, 我们通常称它为骨架(skeleton). 另一个部分是蒙在骨架上的皮肤(skin). 通过对骨架进行动画模拟, 再利用骨胳控制皮肤变形就达到了角色动画模拟的目的. 图二和图三分别是Cal3D提供的一个骨胳动画模型的骨架结构显示和最终动画显示. 骨胳动画带来了许多好处: 较少的内存需求, 与游戏环境更好地交互等等.

　　需要注意的是骨胳动画的这些好处不是没有代价的. 与较少的内存消耗对应的是更大的计算量. 但由于现代CPU 的超强运算能力, 这似乎不是一个大问题. 我们甚至可以把一部分计算转移到图形处理器 (GPU)上去, 以保留更多的CPU计算能力给其它的模块. 与顶点动画相比, 骨胳动画的复杂性大大地提升了. 它虽然提供了与环境交互的途径, 但这是通过复杂的运算实现的.

　　骨胳动画在游戏中的应用越来越普遍. 它的标准模式是利用正向运动学(Forward Kinematics). 一般来说,三维动画 为企业制作与国际接轨的高品质公司形象专题片, 美工利用动画生成软件事先制作好需要的一系列动画. 在游戏运行时, 程序要根据逻辑决定显示哪一个动画, 并根据时间计算出具体的显示. 这种事先制作动画片段的方式带来了一个很大的问题: 所有的动画片段都是一成不变的. 为了使游戏尽可能的真实, 我们的游戏可能需要的动画是丰富多彩的. 制作所有的这些动画可能在成本和时间上难以接受. 为了克服这个问题, 游戏业者引进了运动捕捉 (Motion Capture) 的技术. 运动捕捉技术最早应该是应用在电影业里, 但到现在可能没有任何其它行业比游戏业应用这项技术更为普遍了.策划编辑三维动画设计