第1章 概述 1
1.1 感知 2
1.2 動畫發展簡史 3
1.2.1 早期設備 4
1.2.2 早期傳統動畫 5
1.2.3 迪斯尼 7
1.2.4 其他技術 8
1.2.5 其他動畫媒介 8
1.2.6 動畫原理 9
1.2.7 電影製作原理 10
1.3 動畫製作 12
1.4 計算機動畫製作 15
1.4.1 計算機動畫製作任務 16
1.4.2 數字編輯 18
1.4.3 數字視頻 20
1.4.4 數字音頻 21
1.5 計算機動畫簡史 22
1.5.1 早期行為（1980年之前） 22
1.5.2 中期行為（20世紀80年代） 24
1.5.3 新紀元（20世紀80年代以後） 26
1.6 本章小結 29
參考文獻 29
第2章 技術背景知識 33
2.1 空間與轉換 33
2.1.1 顯示管綫 34
2.1.2 齊次坐標和轉換矩陣 38
2.1.3 復閤轉換：轉換矩陣的纍積操作 38
2.1.4 基本的轉換操作 39
2.1.5 描述任意方嚮 41
2.1.6 從矩陣中獲取轉換操作 44
2.1.7 顯示管綫中的轉換描述 44
2.1.8 誤差 46
2.2 方嚮錶達 50
2.2.1 定角錶達 51
2.2.2 歐拉角錶達 52
2.2.3 軸角錶達 53
2.2.4 四元數錶達 54
2.2.5 指數映射錶達 55
2.3 本章小結 56
參考文獻 56
第3章 插值技術 57
3.1 插值計算 57
3.1.1 生成函數 57
3.1.2 綜述 60
3.2 麯綫頂點的移動控製 60
3.2.1 計算弧長 61
3.2.2 速度控製 73
3.2.3 易入/易齣 74
3.2.4 通用距離-時間函數 80
3.2.5 匹配於位置-時間對的麯綫 82
3.3 方嚮插值 84
3.4 與路徑協同工作 88
3.4.1 路徑移動 88
3.4.2 基於路徑的方嚮 88
3.4.3 基於路徑平滑操作 92
3.4.4 沿錶麵確定路徑 97
3.4.5 路徑計算 98
3.4.6 綜述 99
3.5 本章小結 99
參考文獻 99
第4章 插值動畫技術 100
4.1 關鍵幀係統 100
4.2 動畫語言 103
4.2.1 麵嚮設計人員的動畫語言 104
4.2.2 基於動畫設計的全功能程序語言 105
4.2.3 關聯變量 105
4.2.4 圖形語言 105
4.2.5 基於角色的動畫語言 106
4.3 對象的變形操作 107
4.3.1 拾取和拖曳 107
4.3.2 嵌入空間的變形 108
4.4 三維形狀插值方案 119
4.4.1 匹配拓撲結構 120
4.4.2 星形多麵體 120
4.4.3 軸嚮切麵 121
4.4.4 球體映射 123
4.4.5 遞歸細分 127
4.4.6 綜述 129
4.5 變形效果（二維） 129
4.5.1 坐標網格方案 129
4.5.2 特徵變形 134
4.6 本章小結 139
參考文獻 139
第5章 運動鏈接 142
5.1 層次結構建模 143
5.1.1 基於層次建模的數據結構 144
5.1.2 局部坐標框架 149
5.2 前嚮動力學 150
5.3 逆嚮動力學 151
5.3.1 通過解析法求解簡單係統 152
5.3.2 Jacobian方案 153
5.3.3 逆嚮動力學的數值方案 156
5.3.4 綜述 162
5.4 本章小結 163
參考文獻 163
第6章 運動捕捉 164
6.1 運動捕捉技術 164
6.2 圖像處理 165
6.3 相機校正 167
6.4 三維位置重構 168
6.4.1 多標記 169
6.4.2 多相機 170
6.5 骨骼匹配 170
6.6 從運動捕捉係統中輸齣內容 171
6.7 操控運動捕捉數據 172
6.7.1 信號處理 173
6.7.2 運動重定位 173
6.7.3 運動組閤 174
6.8 本章小結 174
參考文獻 174
第7章 物理動畫 176
7.1 基本物理學知識 176
7.2 彈性網格 178
7.2.1 彈性對象 178
7.2.2 虛擬彈簧 181
7.3 粒子係統 181
7.3.1 生成粒子 182
7.3.2 粒子屬性 183
7.3.3 粒子消亡 183
7.3.4 粒子動畫 183
7.3.5 粒子渲染 183
7.3.6 粒子係統錶達 184
7.3.7 粒子受力狀態 184
7.3.8 粒子生命周期 185
7.4 剛體模擬 185
7.4.1 自由落體 186
7.4.2 碰撞體 194
7.4.3 基於鏈接層次結構的動力學 205
7.4.4 綜述 208
7.5 軟約束條件和硬約束條件 208
7.5.1 能量最小化 208
7.5.2 空間-時間約束條件 211
7.6 本章小結 212
參考文獻 213
第8章 流體：液體和氣體 216
8.1 特定流體模型 216
8.1.1 水流模型 216
8.1.2 雲彩模型 226
8.1.3 火焰建模 234
8.1.4 綜述 236
8.2 計算流體動力學 236
8.2.1 流體建模的通用解決方案 237
8.2.2 CFD方程 238
8.3 本章小結 242
參考文獻 243
第9章 人物角色的建模和動畫 246
9.1 虛擬人物錶現方式 246
9.1.1 軀體幾何體的錶達方式 247
9.1.2 幾何體數據采集 248
9.1.3 幾何體變形 249
9.1.4 錶麵細節 249
9.1.5 人物角色建模過程中的層次方案 250
9.2 搜索和抓取行為 253
9.2.1 手臂建模 254
9.2.2 肩部關節 256
9.2.3 手部 256
9.2.4 協調的運動行為 258
9.2.5 迴避障礙物 258
9.2.6 受力狀態 259
9.3 行走效果 260
9.3.1 運動機製 261
9.3.2 行進過程中的動力學 264
9.3.3 基於動力學的真實運動行為 267
9.3.4 前嚮動力學控製 268
9.3.5 綜述 268
9.4 人物的服飾 269
9.4.1 布料和服裝 269
9.4.2 簡單的懸垂方案 269
9.4.3 布料內部結構 272
9.4.4 頭發 274
9.5 本章小結 276
參考文獻 277
第10章 麵部動畫 283
10.1 麵部結構 283
10.1.1 解剖學結構 283
10.1.2 麵部行為編碼係統 285
10.2 麵部模型 286
10.2.1 創建連續的錶麵模型 287
10.2.2 紋理 292
10.3 臉部的動畫效果 293
10.3.1 參數化模型 293
10.3.2 彎麯形狀 294
10.3.3 肌肉模型 295
10.3.4 麵部錶情 298
10.3.5 綜述 298
10.4 口型動畫 299
10.4.1 語音發聲 299
10.4.2 音素 300
10.4.3 協同發音 301
10.4.4 韻律學 301
10.5 本章小結 301
參考文獻 302
第11章 建模行為 305
11.1 環境認知 305
11.1.1 視覺 306
11.1.2 記憶 307
11.2 纍計行為 307
11.3 原始行為 308
11.3.1 群集行為 308
11.3.2 捕食行為 317
11.4 智能行為建模 317
11.4.1 自主行為 318
11.4.2 錶達方式和姿態 320
11.4.3 個性化建模：個性和情感狀態 321
11.5 群體管理 322
11.5.1 突發行為 322
11.5.2 基於統計學的建模行為 322
11.5.3 內部結構 323
11.6 本章小結 323
參考文獻 323
第12章 特殊動畫模型 327
12.1 隱式錶麵 327
12.1.1 基本的隱式錶麵方程 327
12.1.2 基於隱式定義對象的動畫效果 329
12.1.3 碰撞檢測 330
12.1.4 基於碰撞的隱式錶麵變形 330
12.1.5 Level Set法 332
12.1.6 綜述 333
12.2 植物 333
12.2.1 植物學簡介 334
12.2.2 L係統 335
12.3 錶麵細分 342
12.4 本章小結 343
參考文獻 343
附錄A 渲染技術 346
附錄B 背景知識和技術 364
· · · · · · (收起)