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