本書為研究生、研究人員和專業(yè)人士提供人群仿真算法和技術(shù)。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫研究人員、開發(fā)人員、設(shè)計(jì)師和城市規(guī)劃師將從中受益良多。2007年我們出版了第1版，第2版介紹了自2007年以后出現(xiàn)的新技術(shù)和新方法。
　　作者于1996年開始研究人群仿真時(shí)，關(guān)于此主題的相關(guān)文獻(xiàn)很少。Daniel Thalmann在1997年開始指導(dǎo)Soraia Raupp Musse的博士論文，之后在該領(lǐng)域發(fā)表了諸多論文。許多其他研究團(tuán)隊(duì)也相繼在該領(lǐng)域開展研究工作。作為這項(xiàng)研究的先驅(qū)者，作者于2005年在洛桑組織召開了第五屆人群仿真研討會(huì)（V-Crowds）。如今，新加坡南洋理工大學(xué)的Daniel Thalmann和巴西南大河天主教大學(xué)（PUCRS）的Soraia Raupp Musse仍然在研究人群仿真。當(dāng)前人群仿真是一個(gè)很受歡迎的領(lǐng)域，尤其是娛樂行業(yè)發(fā)現(xiàn)了群體動(dòng)畫的潛力，從而促使該領(lǐng)域技術(shù)日臻成熟。但是為什么人群仿真如此吸引人呢？
　　群體運(yùn)動(dòng)的美妙和復(fù)雜值得我們思考。其美妙之處在于該類運(yùn)動(dòng)的同步性、相似性和一致性；其復(fù)雜之處在于需要處理許多參數(shù)以實(shí)現(xiàn)上述特性。一直以來(lái)，人們對(duì)理解與控制人群的運(yùn)動(dòng)和行為充滿興趣。心理學(xué)家和社會(huì)學(xué)家已經(jīng)對(duì)人的行為進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，主要研究人們因?yàn)橄嗤�目�?biāo)聚集成為群體時(shí)的效應(yīng)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，人們可能會(huì)失去其個(gè)性，而表現(xiàn)出群體性行為，這不同于他們獨(dú)處時(shí)的行為方式。
　　大規(guī)模人群的實(shí)時(shí)仿真需要實(shí)例化很多相似的角色，因此需要一種算法使人群中的每個(gè)個(gè)體都是獨(dú)一無(wú)二的。本書提供了一些角色生成和個(gè)性化可能用到的方法；強(qiáng)調(diào)了人群建模，包括模型的形狀、大小和顏色；論述了添加配件（諸如書包、眼鏡、手機(jī)）的重要性，以及它們對(duì)動(dòng)畫的影響。這是一個(gè)重要的主題，其意義在于實(shí)現(xiàn)了人群動(dòng)畫的視覺真實(shí)感，像本書在第3章中所討論的那樣。
　　群體動(dòng)畫實(shí)質(zhì)上是基于個(gè)體虛擬人的動(dòng)畫。第4章論述了個(gè)體動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方法，特別是運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫；闡述了基于不同方法的行走模型，比如主成分分析法（PCA）；強(qiáng)調(diào)了動(dòng)畫多樣性在現(xiàn)實(shí)的人群行為中是必不可少的。
　　在研究人群時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題。例如，群體行為有一定的智慧，同時(shí)可以觀察到個(gè)人的智慧和行為。在低密度人流中能夠感知到個(gè)體、團(tuán)體和群體之間的互動(dòng)（言語(yǔ)或非言語(yǔ)）。導(dǎo)航應(yīng)該是計(jì)算機(jī)人群仿真中最關(guān)鍵的行為。本書詳細(xì)討論了路徑規(guī)劃的技術(shù)：結(jié)合導(dǎo)航圖、基于勢(shì)的方法后的新方法。同一區(qū)域大規(guī)模人群之間與兩個(gè)個(gè)體之間的避障問題的解決策略不同。在現(xiàn)實(shí)生活中，人們會(huì)因?yàn)闆]有足夠空間走路而停下腳步，甚至因?yàn)橥�一空間內(nèi)人的密度過高而不幸死亡。本書還介紹了關(guān)于“注視”的新內(nèi)容，因?yàn)閭�(gè)體對(duì)環(huán)境和其他人的感知是很重要的。人和環(huán)境之間的關(guān)系取決于文化、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、記憶等方面。計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這些交互的行為模式。第4章和第5章展示了一些有助于解決這一問題的內(nèi)容。
　　此外，人群不僅可由眾多個(gè)體組成，還可由多個(gè)個(gè)體構(gòu)成的團(tuán)體組成。處理團(tuán)體層次結(jié)構(gòu)的人群行為時(shí)，還存在其他行為動(dòng)作。團(tuán)體行為可用于指定團(tuán)體的移動(dòng)、行為和動(dòng)作。個(gè)人能力也是必要的，用于提高虛擬人群的自主性和智能性，例如感知、情緒、記憶、溝通等狀態(tài)。但是，涉及大規(guī)模個(gè)體時(shí)，由于硬件和計(jì)算速率的限制，不能為每個(gè)個(gè)體設(shè)置復(fù)雜行為。進(jìn)一步的問題是如何在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中提高虛擬人的智能性并為大規(guī)模人群賦予自主性。本書在第6章介紹了人群仿真的可視化，并為解決這個(gè)問題提供了新的視角。
　　第7章討論了人群渲染的技術(shù)，特別是當(dāng)需要實(shí)時(shí)仿真構(gòu)建虛擬環(huán)境時(shí)所用的渲染技術(shù)。本章引入了一個(gè)用于快速渲染的管線，其渲染的內(nèi)容包含精細(xì)程度、可變形人物和不可變形人物，即視圖載體。同時(shí)闡述了如何使用人群補(bǔ)丁來(lái)生成具有無(wú)限個(gè)體的高密度人群環(huán)境。
　　人群仿真取決于環(huán)境，即環(huán)境必須以特定的方式建模。第8章討論了如何對(duì)包括地形和建筑物在內(nèi)的已知環(huán)境進(jìn)行建模，也展示了本體論在人群仿真中的重要作用。
　　最后一章主要對(duì)虛擬遺跡和安全系統(tǒng)中的人群仿真應(yīng)用和案例進(jìn)行研究。第2版新增了龐貝古城與重建和人群沉浸的部分。
　　本書介紹了用于解決人群仿真問題所采取的群體需求策略和技術(shù)，部分涉及人群建模、虛擬角色動(dòng)畫，重點(diǎn)在于用于人群控制和人群渲染的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，并且對(duì)一些應(yīng)用進(jìn)行了分析。