计算机三维动画是计算机应用的一个重要领域。随着计算机软硬件技术的迅速发展,三维动画已经应用到人们生活的各个领域,尤其在影视、广告、游戏、多媒体行业得到广泛的应用。其中群体动画越来越受到广泛的关注,成为计算机图形学中的一个热点。目前群体行为的模拟应用非常广泛,包括在电影、游戏、虚拟现实、公共场所人流模拟、防灾、交通规划等许多方面。本文主要关注于艺术创作中群体行为表现的实现方法。由于控制群体行为的复杂性,群体动画始终是计算机动画中一项具有挑战性的研究工作。在艺术创作中动画主要的创作手段是“关键帧”技术。这种传统方法在模拟智能生命行为时难以具有真实性。尤其当角色数量增加时,模拟角色之间或角色与环境之间互动行为的计算量呈几何增长。而当某些角色动作需要改变时,修改的工作量几乎和重建动画相当。因此动画创作中兼顾艺术表现和真实性同时,探索一个高效率的实现方法,对于群体动画创作具有非常重要的现实意义。本文对三维动画中群体动画的人工生命方法进行详细的分析,对计算机三维动画中群体动画的结构设计和实现方法进行了深入的研究,并设计与实现了一个基于自主智能体的具有实用价值的群体动画系统。该系统在业界得到广泛应用的高端三维软件Maya平台下运用Maya Mel语言编写完成,能够简单有效地模拟常见的群体动作行为。本文主要的工作是:1)设计了一个基于自主智能体的群体动画的制作模型。本文系统地研究了计算机动画中群体动画的实现方法,重点研究总结了群体动画表现的要求和特点,并以艺术创作为出发点,以当前最前沿的群体动画人工生命理论为基础,设计了一个基于自主智能体的群体动画的制作模型。此模型将角色的运动动画分为三个层次:行为选择、行为规划、行为实现。2)提出了一个适用于模拟多种生物的感知模型。这个感知模型针对艺术创作的特点,简单而高效。仿真角色的感知能力是大规模群体动画创作的重点。针对角色的感知的特性,在研究了生物各种感知能力的基础上,本文设计了一个以视觉感知和触觉感知为重点的感知方法。此算法在尽量真实模拟生物感知能力的同时,减少了角色的潜在感知物体数目,提高了动画运行的效率。3)提出了一个适用于模拟多种生物行为规划实现方法。在深入研究了Reynolds的Steering行为理论基础上设计了一个动画的行为模型。此模型实现了与动画软件中的粒子系统和动画系统有机的结合,有效的利用了现有资源,保证了动画的真实性。4)基于本文设计的群体动画创作模型,在Maya平台下,运用MEL语言编写了一个实用的群体动画插件steering studio。此插件可以模拟二维和三维环境下生物的群体行为。具有很高的实用性和操作性。