角色动画是计算机动画技术的一个重要组成部分,也是计算机图形学的一个重要分支。角色动画在离线渲染环境下和实时渲染环境下都得到了广泛的应用。在实时渲染环境下,主要应用于虚拟现实,游戏,甚至是建模软件,动画制作软件。现在,随着计算机硬件技术的发展,特别是带有硬件加速功能的显卡性能的提高,实时渲染的角色动画技术得到了较快的发展且被广泛的应用。在实时计算领域,为了保证用户的视觉体验,要求计算机每秒钟生成的图像数目在20帧以上。骨骼动画技术的实时性、灵活性、以及逼真性使得它广泛应用于虚拟现实、教育、电子娱乐等领域。本文研究了实时角色动画技术中得到最广泛应用的骨骼动画技术,及其与可编程图形硬件技术的结合,以及该技术中的顶点变形算法。首先从实践的角度出发全面分析了骨骼动画技术的原理及实现过程,并设计了一个骨骼动画引擎框架,提出了完整的解决方案。并引入了网格子对象的概念,从而大大提高骨骼动画的灵活性。之后在该框架内研究了骨骼动画的扩展应用技术,如动画混合、平面阴影以及单个骨骼子节点控制等。之后针对于通用性非常强的OpengGL绘制平台,利用OpenGL提供的可编程管线,使用GLSL编写shader程序来做骨骼动画相关运算,释放该平台下CPU的工作压力,从而可以大大提高骨骼动画在该平台的效率,借以提高其平台下最为重要的游戏运行参数——帧率。最后,针对骨骼动画的事实上的标准算法——矩阵线性混合算法本身存在的缺陷,详细分析了塌陷、包裹纸效应的产生原因,并利用对偶四元数算法进行改进。对偶四元数作为一种数学工具,因其有着优良的数学特性,近两年内被引入到计算机图形学领域。本文研究了对偶四元数线性混合算法(DLB),并实现了传统算法到该算法的平滑过渡,以期对现有大量实时应用中的原有工作量进行重用。