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第一章 绪论1

1.1 动机1

1.2 挑战2

1.3 方法学：计算机动画的人工生命方法4

1.3.1 目标和准则4

1.3.2 人工动物4

1.3.3 从物理学到逼真运动5

1.3.4 逼真感知6

1.3.5 逼真行为6

1.3.6 逼真度和效率7

1.4 研究开发结果8

1.4.1 主要研究成果9

1.4.2 辅助技术贡献10

1.5 本书内容概要10

2.1 基于物理的图形建模12

第二章 背景12

2.1.1 基本约束的方法13

2.1.2 运动合成的方法13

2.2 行为动画16

2.2.1 感知建模16

2.2.2 行为控制17

2.3 行动选择的建模18

2.3.1 定义行动18

2.3.2 目标和方法20

2.3.3 以前的工作20

2.3.4 任务级行动规划22

2.4 小结22

第三章 人工鱼的总体方案24

3.1 运动系统25

3.2 感知系统26

3.3 行为系统26

第四章 人工鱼的生物力学模型及运动系统27

4.1 基于物理的人工鱼模型28

4.2 人工鱼的动态模型28

4.3 生物力学分析29

4.3.1 粘弹性单元30

4.4 肌肉与水动力学32

4.5 数字仿真算法33

4.5.1 系统矩阵汇集与轮廓存储方案35

4.5.2 半隐式仿真算法37

4.6 运动控制器38

4.6.1 肌肉运动控制器39

4.6.2 胸鳍运动控制器41

第五章 人工鱼的形态与外观模型44

5.1 人工鱼的三维几何模型44

5.2 获取纹理坐标47

5.3 纹理绘制模型48

5.4 动力学模型与显示模型相结合50

5.5 胸鳍运动的可视化52

第六章 人工鱼的感知系统54

6.1 动画的感知建模54

6.2 人工鱼感知系统55

6.3 视觉感受器建模56

6.3.1 感知范围56

6.3.2 遮挡57

6.3.3 感知性能57

6.4 可见性计算58

6.4.1 点的可见性58

6.4.2 其他鱼的可见性59

6.4.3 圆柱的可见性60

6.4.4 水草的可见性60

6.4.5 讨论60

6.5.1 动物注意力聚焦61

6.5 感知聚焦器61

6.5.2 聚集器设计62

6.5.3 小结64

6.6 从感知到行为65

6.7 综合视觉模型66

第七章 人工鱼的行为系统69

7.1 有效行动选择机制70

7.2 行为控制与生态学70

7.2.1 意图级71

7.2.2 行动级71

7.2.3 小结72

7.3 习性72

7.4 精神状态73

7.5 意图发生器75

7.5.1 为什么要分级？76

7.7.1 行为记忆77

7.6 意图引导感知：聚焦器控制77

7.7 行为的持续性77

7.7.2 抑制增益与疲劳78

7.7.3 目标的持续性78

7.8 行为程序79

7.8.1 基本行为：躲避潜在碰撞79

7.8.2 基本行为：追逐运动目标80

7.9 人工鱼类型81

7.9.1 捕食者82

7.9.2 被捕食者84

7.9.3 安居者88

7.10 讨论92

7.10.1 分析92

7.10.2 小结93

8.1 水流95

第八章 虚拟海洋环境建模95

8.2 海草及浮游生物96

第九章 动画图形用户界面98

9.1 初始化面板98

9.2 操作面板99

9.3 控制面板101

9.4 讨论103

第十章 人工鱼的动画效果104

10.1 “去钓鱼!”104

10.2 “杰克·考斯托的海底世界”105

10.3 动画特写：捕食行为106

10.4 动画特写：集群行为107

10.5 动画特写：求偶行为107

第十一章 结论和展望109

11.1 结论109

11.2 对计算机动画和人工生命的影响110

11.3 对计算机视觉和机器人的影响111

11.4 在生态学方面潜在的应用112

11.5 其他人工动物113

11.6 展望113

11.6.1 计算机动画113

11.6.2 人工生命115

参考文献116

附录A 可变形的轮廓模型123

附录B 胸鳍运动的可视化125

B.1 胸鳍拍水运动的动画126

B.2 胸鳍划水运动的动画126

附录C 优先行动选取机制128

C.1 行为选择网128

C.2 自由流动层129

附录D 晓媛的鱼(Xiaoyuan s Fish)130

致谢136