虚拟人技术
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➢ 动作捕捉技术（Motion Capture） ——跟踪物体运动，获取运动数据，实现运动编辑
应用实例
➢ 影视创作中的电脑特技制作：
顺着信息技术在影视创作中的 应用，一种全新的影像捕捉技术使 片中人物的逼真程度达到了前所未 有的水平，成功地表达出以往电脑 动画难以表达的“人类面部表情” 以及“生命的真实感”，甚至连皮 肤的纹理和衣服的褶皱这些细节的 部分都栩栩如生。
➢ 计算机图形（Computer Graphic）技术 ——利用CG对人物形象进行再创造
➢ 电子动画学（Animatronics） ——利用电气、电子控制等手段制作电影需要的生物、机器人
➢ 影像合成技术（Compositing） ——对影视剧特殊效果进行影像合成
➢ 虚拟现实技术（Virtual Reality） ——实现人物、场景的数字化编辑
传媒业数字化（Digital）指信息（计算机）领域 的数字技术向人类生活各个领域全面推进的过程，包 括通信领域、大众传播领域内的传播技术手段以数字 制式全面替代传统模拟制式的转变过程。
产业特征
➢ 数字娱乐的本质是虚拟现实（VIRTUAL REALITY），是科技发展到相当高度后诞生的 新娱乐形式。
➢ 体育系统仿真的分类
✓ 根据模型的类型，分为物理仿真、数字仿真和物理 －数学仿真。
✓ 根据仿真计算机的类型，分为模拟仿真、数字仿真 和混合仿真。
✓ 根据仿真系统的研究对象，分为连续系统仿真和离 散事件系统仿真。
Animation lab 的Hodgins等人做的 跳水仿真
2.2 娱乐与传媒业
数字娱乐业不只是人们通常所说的电脑游戏，它 覆盖了以数字技术向人们“制造快乐”的各个领域： 提供视听享受的音乐、DVD、VCD、交互电视；重在体 验的电脑电子网络游戏；陆续开发出的新式娱乐产品 MP3、数码摄像机、电子显微镜等；甚至可以说网络聊 天、网络媒体都可以称为一种数字娱乐业，一切通过 数字技术，如计算机、互联网等为人们提供娱乐的东 西都可以称为数字娱乐业。
艺术与设计领域
医学领域
应用
体育、舞蹈、文化遗产保护、产 医学、航天、航空、国防 品设计、服装设计与展示、影视、 娱乐与传媒业
仿真
运动编辑与规划、运动仿真、 动作创新
物理仿真、生理仿真、生物仿真、 医疗仿真
建模 技术基础
人体外部构造建模（表面模型） 人体内部构造建模（解剖模型）
骨架模型->肌肉模型->
✓ 数字娱乐的核心在于通过一定的软硬件实现人和电 脑程序的互动（INTERACTION），在这个虚拟的过 程中体会到精神上的快感。
➢ 数字化传媒将成为传媒主流。传媒领域在数字 化时代的发展，有两个显著的特点：
✓ 一是各类传统媒体的数字化步伐加快 ✓ 二是基于数字技术的新媒体新传播工具层出不穷
虚拟人技术的应用
➢ 国外人机工程辅助设计的研究较为先进，如：虚拟人体，虚拟仿 真与评价技术，应用在军事、工业、农业、医学等。缺点：不是 针对中国人人体特征开发的；
➢ 国内人机工程研究相对比较落后。
虚拟产品设计
评价接口
产品模型导入
格式转换
参数化设计 运动学模型 动力学模型
人机评价源自文库
姿势控制 运动规划
人机分析工具集 专家系统
虚拟环境和虚拟人技术
1.虚拟人技术概述 2.研究背景 3.主要研究内容 4.实例研究
1.虚拟人技术概述
➢ 利用信息技术实现人体从微观到宏观的结构和 机能的数字化、可视化，最终达到人体的整体 精确模拟，将对医学生物学及人体相关学科的 发展起到难以估量的影响
➢ 数字化虚拟人不仅在医学生物学相关领域取得 极大应用, 在人类活动的许多方面业存在多层 次的巨大应用需求, 如服装、娱乐、传媒、汽 车、体育以及文化艺术等等
人体模型->器官模型->
皮肤模型->运动模型
细胞模型->基因表达
计算机技术、物理学、生理学、生物学、运动学、医学、心理学等
虚拟智能人 虚拟生理人 虚拟物理人 虚拟可视人
软计算
群体仿真
单体
虚拟人运动控制
虚拟人体建模
体数据信息 运动信息
生物/生理信息
医学虚拟人研究
其它领域
1.虚拟人技术概述 2.研究背景 3.主要研究内容 4.实例研究
2.1 体育系统仿真
➢ 体育系统仿真是综合计算机科学、图形学、运动训练 学、决策学、管理学、心理学等众多学科的交叉学科。
➢ 体育系统仿真以计算机仿真为手段，以真实的运动数 据和科学的体育理论将体育运动用计算机以生动、直 观的形式表现出来。
➢ 体育系统仿真通过计算机模拟技术再现体育教师的教 学经验、教练员的训练意图、管理者的组织方案和运 动员的训练过程，从而达到对体育系统的解释、分析、 预测、组织、评价的一种实验技术学科。
《英雄》中的秦军部队列阵
《最终幻想》中人物面部造型
场景编辑技术使得大规模 电影制作场景大大简化。 运用
计算机特技，从真实的拍摄场 景锁定部分人物，通过从不同 的队列中加以选取然后在电脑 中合成“千军万马”。
应用实例
➢ 3D游戏《小李飞刀》中运用 motion capture捕捉真人动作得 到动作数据，用于游戏动画制作 当中 。
虚拟人（virtual human 或computer synthesized characters）是人在计算机生成空间 （虚拟环境）中的几何特性与运动特性的表示，是多 功能感知与情感计算的研究内容。
在艺术与设计领域，传统的肢体语言及直观的表 达方式在解决问题时已经越来越不能满足实际需要， 人体及其行为的合理性与艺术价值的结合，从基础理 论到表现手法都面临新的变革。随着虚拟现实技术与 计算机图形图象技术的不断发展，三维虚拟人的深入 研究则为解决这些问题提供了新的途径。
三维人体建模
人机环境搭建
人机工程评价
评价结果及反 馈意见
2.4 服装设计与展示
2.3 产品设计
➢ 在产品设计和制造业，人机工程技术已得到了广泛应用，尤其在 产品设计领域中，人机标准数据库、三维人体模型及一些简单的 人机软件系统，已被广泛应用于设计过程，并作为检验和分析产 品设计方案人机关系的工具。
➢ 人机工程学研究的目的就是如何让机器及工作环境的设计，能更 适合人的生理心理特点，让人在作业当中，能够感受到舒适和便 捷，提高工作效率；
应用实例
➢ 影视创作中的电脑特技制作：
顺着信息技术在影视创作中的 应用，一种全新的影像捕捉技术使 片中人物的逼真程度达到了前所未 有的水平，成功地表达出以往电脑 动画难以表达的“人类面部表情” 以及“生命的真实感”，甚至连皮 肤的纹理和衣服的褶皱这些细节的 部分都栩栩如生。
➢ 计算机图形（Computer Graphic）技术 ——利用CG对人物形象进行再创造
➢ 电子动画学（Animatronics） ——利用电气、电子控制等手段制作电影需要的生物、机器人
➢ 影像合成技术（Compositing） ——对影视剧特殊效果进行影像合成
➢ 虚拟现实技术（Virtual Reality） ——实现人物、场景的数字化编辑
传媒业数字化（Digital）指信息（计算机）领域 的数字技术向人类生活各个领域全面推进的过程，包 括通信领域、大众传播领域内的传播技术手段以数字 制式全面替代传统模拟制式的转变过程。
产业特征
➢ 数字娱乐的本质是虚拟现实（VIRTUAL REALITY），是科技发展到相当高度后诞生的 新娱乐形式。
➢ 体育系统仿真的分类
✓ 根据模型的类型，分为物理仿真、数字仿真和物理 －数学仿真。
✓ 根据仿真计算机的类型，分为模拟仿真、数字仿真 和混合仿真。
✓ 根据仿真系统的研究对象，分为连续系统仿真和离 散事件系统仿真。
Animation lab 的Hodgins等人做的 跳水仿真
2.2 娱乐与传媒业
数字娱乐业不只是人们通常所说的电脑游戏，它 覆盖了以数字技术向人们“制造快乐”的各个领域： 提供视听享受的音乐、DVD、VCD、交互电视；重在体 验的电脑电子网络游戏；陆续开发出的新式娱乐产品 MP3、数码摄像机、电子显微镜等；甚至可以说网络聊 天、网络媒体都可以称为一种数字娱乐业，一切通过 数字技术，如计算机、互联网等为人们提供娱乐的东 西都可以称为数字娱乐业。
艺术与设计领域
医学领域
应用
体育、舞蹈、文化遗产保护、产 医学、航天、航空、国防 品设计、服装设计与展示、影视、 娱乐与传媒业
仿真
运动编辑与规划、运动仿真、 动作创新
物理仿真、生理仿真、生物仿真、 医疗仿真
建模 技术基础
人体外部构造建模（表面模型） 人体内部构造建模（解剖模型）
骨架模型->肌肉模型->
✓ 数字娱乐的核心在于通过一定的软硬件实现人和电 脑程序的互动（INTERACTION），在这个虚拟的过 程中体会到精神上的快感。
➢ 数字化传媒将成为传媒主流。传媒领域在数字 化时代的发展，有两个显著的特点：
✓ 一是各类传统媒体的数字化步伐加快 ✓ 二是基于数字技术的新媒体新传播工具层出不穷
虚拟人技术的应用
➢ 国外人机工程辅助设计的研究较为先进，如：虚拟人体，虚拟仿 真与评价技术，应用在军事、工业、农业、医学等。缺点：不是 针对中国人人体特征开发的；
➢ 国内人机工程研究相对比较落后。
虚拟产品设计
评价接口
产品模型导入
格式转换
参数化设计 运动学模型 动力学模型
人机评价源自文库
姿势控制 运动规划
人机分析工具集 专家系统
虚拟环境和虚拟人技术
1.虚拟人技术概述 2.研究背景 3.主要研究内容 4.实例研究
1.虚拟人技术概述
➢ 利用信息技术实现人体从微观到宏观的结构和 机能的数字化、可视化，最终达到人体的整体 精确模拟，将对医学生物学及人体相关学科的 发展起到难以估量的影响
➢ 数字化虚拟人不仅在医学生物学相关领域取得 极大应用, 在人类活动的许多方面业存在多层 次的巨大应用需求, 如服装、娱乐、传媒、汽 车、体育以及文化艺术等等
人体模型->器官模型->
皮肤模型->运动模型
细胞模型->基因表达
计算机技术、物理学、生理学、生物学、运动学、医学、心理学等
虚拟智能人 虚拟生理人 虚拟物理人 虚拟可视人
软计算
群体仿真
单体
虚拟人运动控制
虚拟人体建模
体数据信息 运动信息
生物/生理信息
医学虚拟人研究
其它领域
1.虚拟人技术概述 2.研究背景 3.主要研究内容 4.实例研究
2.1 体育系统仿真
➢ 体育系统仿真是综合计算机科学、图形学、运动训练 学、决策学、管理学、心理学等众多学科的交叉学科。
➢ 体育系统仿真以计算机仿真为手段，以真实的运动数 据和科学的体育理论将体育运动用计算机以生动、直 观的形式表现出来。
➢ 体育系统仿真通过计算机模拟技术再现体育教师的教 学经验、教练员的训练意图、管理者的组织方案和运 动员的训练过程，从而达到对体育系统的解释、分析、 预测、组织、评价的一种实验技术学科。
《英雄》中的秦军部队列阵
《最终幻想》中人物面部造型
场景编辑技术使得大规模 电影制作场景大大简化。 运用
计算机特技，从真实的拍摄场 景锁定部分人物，通过从不同 的队列中加以选取然后在电脑 中合成“千军万马”。
应用实例
➢ 3D游戏《小李飞刀》中运用 motion capture捕捉真人动作得 到动作数据，用于游戏动画制作 当中 。
虚拟人（virtual human 或computer synthesized characters）是人在计算机生成空间 （虚拟环境）中的几何特性与运动特性的表示，是多 功能感知与情感计算的研究内容。
在艺术与设计领域，传统的肢体语言及直观的表 达方式在解决问题时已经越来越不能满足实际需要， 人体及其行为的合理性与艺术价值的结合，从基础理 论到表现手法都面临新的变革。随着虚拟现实技术与 计算机图形图象技术的不断发展，三维虚拟人的深入 研究则为解决这些问题提供了新的途径。
三维人体建模
人机环境搭建
人机工程评价
评价结果及反 馈意见
2.4 服装设计与展示
2.3 产品设计
➢ 在产品设计和制造业，人机工程技术已得到了广泛应用，尤其在 产品设计领域中，人机标准数据库、三维人体模型及一些简单的 人机软件系统，已被广泛应用于设计过程，并作为检验和分析产 品设计方案人机关系的工具。
➢ 人机工程学研究的目的就是如何让机器及工作环境的设计，能更 适合人的生理心理特点，让人在作业当中，能够感受到舒适和便 捷，提高工作效率；