5.1計算機動畫基礎

●計算機動畫的概念

●動畫的視覺原理●動畫的特點

●動畫的分類

●動畫與視頻的區別

●動畫的技術參數5.2動畫設計與創意5.3動畫文件格式5.4常見動畫制作軟件第5章動畫及處理技術計算機動畫基礎動畫設計與創意動畫文件格式動畫制作軟件教學進程本章要點：教學進程5.1計算機動畫基礎5.1.1計算機動畫的概念計算機動畫技術綜合利用了計算機科學、數學、物理學、繪畫藝術等知識來生成絢麗多彩的連續的逼真畫面。上世紀60年代初計算機動畫→程序實現70年代開始研制動畫系統MSGEN、┄Eg:饑餓(1974)、終結者Ⅱ(1991)

侏羅紀公園(1993)、玩具總動員(1996)計算機動畫教學進程5.1計算機動畫基礎5.1.1計算機動畫的概念動畫是通過一定速度播放連續畫面來顯示運動和變化的過程，其含義有：①播放速度：24f/s、25f/s、30f/s②運動過程：動畫的本質③變化過程：色彩變化、光強變化世界著名動畫藝術家JohnHalas曾指出：“運動是動畫的本質”。動畫是一種源于生活而又以抽象于生活的形象來表達運動的藝術形式。由于計算機及其相關理論和技術的飛速發展，為動畫制作提供了強大的數字施展空間。動畫教學進程5.1計算機動畫基礎5.1.1計算機動畫的概念計算機動畫計算機動畫是借助于計算機生成一系列連續圖像并可動態播放的計算機技術。

是利用人眼視覺暫留的生理特性，采用計算機的圖形和圖像數字處理技術，借助動畫編程軟件直接生成或對一系列人工圖形進行一種動態處理后生成的可以實時播放的畫面序列。教學進程5.1.2動畫的視覺原理視覺原理人的眼睛在觀察過物體后，物體的影響將在眼睛的視網膜上保留一段短暫的時間，這種生物現象被稱為“視覺暫留”。因此，一系列的每次改變很小、很快的圖像就會使人們在視覺上產生一種物體在連續運動的錯覺。動畫是根據人們的“視覺暫留”生物現象，通過一系列彼此略有差別的相關的單個畫面來產生運動畫面，以一定速度的播放可達到畫中形象連續變化的效果。教學進程5.1.2動畫的視覺原理視覺原理動畫是一門通過在連續多格的膠片上拍攝一系列單個畫面，從而產生動態視覺的技術和藝術，這種視覺是通過將膠片以一定的數率放映體現出來的。

實驗證明:動畫和電影的畫面刷新率為24幀/s,即每秒放映24幅畫面，則人眼看到的是連續的畫面效果。

計算機動畫是指采用圖形與圖像的處理技術，借助于編程或動畫制作軟件生成一系列的景物畫面，其中當前幀是前一幀的部分修改。

計算機動畫是采用連續播放靜止圖像的方法產生物體運動的效果。

教學進程5.1.2動畫的視覺原理視覺原理如今電腦動畫的應用十分廣泛，無論是讓應用程序更加生動，增添多媒體的感官效果；還應用于游戲的開發，電視動畫制作，創作吸引人的廣告，電影特技制作，生產過程及科研的模擬等等。

計算機動畫的關鍵技術體現在計算機動畫制作軟件及硬件上.計算機動畫制作軟件目前很多，不同的動畫效果，取決于不同的計算機動畫軟、硬件的功能。雖然制作的復雜程度不同，但動畫的基本原理是一致的。

動畫創作本身是一種藝術實踐。教學進程5.1.3動畫的特點特點動畫是指把一些原本沒有生命（不活動）的東西，制作成影片（或電視）并放映后，成為有生命的東西。因此，廣義的動畫包含了“剪紙片”、“木偶片”等藝術形式。在中國它們也被稱為“美術片”或“卡通片”。它們有兩個最重要的特征：（1）它們的影像是用電影膠片或錄影帶以逐格記錄的方式制作出來的。（2）這些影像的“動作”是利用設計者的想像和虛幻創造出來的，而不是原本就存在然后被攝影機記錄下來的景物。計算機動畫的原理與傳統動畫基本相同，只是在傳統動畫的基礎上把計算機技術用于動畫的處理和應用。

教學進程5.1.4動畫的分類分類

1.按動畫功能強弱分類第一等級：用于交互產生、著色、存儲、檢索和修改圖像，不考慮時間→圖像編輯器第二等級：實現中間幀的計算第三等級：形體的操作(平移、旋轉)

虛擬攝像機的操作(鏡頭推移)

第四等級：定義角色第五等級：智能動畫系統(自學習能力)教學進程5.1.4動畫的分類分類2.按動畫制作原理分類⑴二維動畫(計算機輔助動畫)

二維動畫主要用來實現中間幀生成，即根據兩個關鍵幀生成所需的中間幀(插補技術)。二維動畫系統的功能(第二等級)：①畫面生成、中間幀生成②圖像編輯③著色、預演④后期制作教學進程5.1.4動畫的分類分類⑵三維動畫(計算機生成動畫)

三維動畫是采用計算機技術來模擬真實的三維空間(虛擬真實性)。三維動畫系統的功能(第三、四等級)：①輸入素材②構造幾何造型③調整材質和貼圖④設置運動、相機和燈光⑤著色生成圖像文件教學進程5.1.4動畫的分類分類按照計算機處理動畫的方式不同，計算機動畫分為造型動畫（Cast-basedAnimation）和幀動畫（FrameAnimation）和算法動畫（PaletteAnimation）三種。按照動畫的表現效果分，計算機動畫又可分為路徑動畫（PathAnimation）、調色板動畫（AlgorithmicAnimation）和變形動畫（Animation）三種。另外，不同的計算機動畫制作軟件，根據本身所具有的動畫制作和表現功能，又將計算機動畫分為更加具體的種類，如漸變動畫、遮罩動畫、逐幀動畫和關鍵幀動畫等。

教學進程計算機動畫的應用

應用領域

1.影視與廣告主要用于制作電視廣告、電視片頭、卡通片、電影片頭和電影特技等。電視廣告：計算機動畫可制作出神奇的視覺效果，以取得特殊宣傳效果和藝術感染力。玩具總動員：沒有真人演員表演故事片，這部長達77分鐘的影片全部由計算機動畫和計算機合成圖像組成。教學進程計算機動畫的應用

應用領域2.教育與娛樂多媒體教學：計算機動畫為教師改進教學手段、提高教學質量提供了強有力的工具。娛樂：利用計算機動畫產生模擬環境，使人有身臨其境的感覺。教學進程計算機動畫的應用

應用領域3.Web動畫技術

Flash：網絡動畫格式swf(閃客)VRML：3DWeb場景(三維世界)Java：Web動態頁面(動畫程序→消除閃爍)

教學進程計算機動畫的應用

應用領域4.科學計算與工程設計科學計算可視化：通過計算機動畫將科學計算過程及其結果轉換為幾何圖形或圖像并顯示出來，以便于研究和交互處理。工程設計：工程圖紙設計完后，指定立體模型材質，制作三維動畫。如建筑行業中樓房建筑的透視和整體視覺效果。教學進程計算機動畫的應用

應用領域5.模擬與仿真飛行模擬器：能訓練飛行員模擬起飛和著陸、操縱各種手柄、觀察各種儀器以及在舷窗能看到機場跑道或自然景象。在航天、導彈和原子武器等復雜的系統工程中，先建立模型，再用計算機動畫模擬真實系統的運行，調節參數，獲得最佳運行狀態。教學進程計算機動畫的應用

發展趨勢計算機動畫是圖形學的一個研究熱點。

相關學科：物理學，機器人學，生物學，心理學，人工智能，多媒體技術，虛擬現實，……

開發具有人的意識的虛擬角色的動畫系統，系統應具備的能力：

C虛擬角色自動產生自然的行為

C提高運動的復雜性和真實性：關節運動真實性，虛擬角色、收、面部等身體各部分行為的真實性

C減少運動描述的復雜性。人物級上運動描述

大型化、網絡化、標準化。

最終目標：從自然語言描述的腳本開始有計算機自動產生動畫。(智能)教學進程5.1.5動畫與視頻的區別區別動態圖形與圖像序列根據每一幀畫面的產生形式，又分為兩種不同的類型，當每一幀畫面是人工或計算機生成的畫面時，稱為動畫。當每一幀畫面為實時獲得的自然景物圖時，稱為動態影像視頻，簡稱視頻，視頻一般由攝像機攝制的畫面組成。

由多幀連續圖像組成的動畫效果教學進程5.1.6動畫的技術參數幀速度動畫是利用快速變換幀的內容而達到運動的效果。一幀就是一幅靜態圖像，而幀速度表示一秒鐘的動畫內有幾幀靜態畫面。一般幀速選擇為每秒30幀或每秒25幀。在不計壓縮的情況下，數據量是指幀速度與每幅圖像的數據量的乘積。如果一幅圖像為1MB，則每秒將達到30MB，經過壓縮后將減少幾十倍。

圖像質量和壓縮比有關，一般來說，壓縮比較小時對圖像質量不會有太大的影響，但當壓縮比超過一定的數值后，將會明顯地看到圖像質量下降。所以，對圖像質量和數據量適當折中選擇。數據量

圖像質量

引言5.2動畫設計與創意計算機動畫是高科技與藝術創作的結合。在動畫制作之前，需要精心地設計和完美地藝術構思，這就是創意。創意屬于技術美學范疇，它是計算機動畫的靈魂，沒有好的創意，就不會創作出好的動畫作品。1教學進程計算機動畫創意的概念

5.2動畫設計與創意計算機動畫是高科技與藝術創作的結合，它需要科學的設計和藝術的構思，這些在制作之前的方案性思考，稱為創意。創意有宏觀和微觀兩個層面。宏觀(戰略創意)：指整個設計行動的統籌安排(戰略策劃高度)。微觀(戰術創意)：指具體動畫作品的意境構思及手法選擇(小點子、小安排)。教學進程動畫設計流程創意設計。有特色并且個性化的動畫是當代信息傳播的特色之一。2應用環境。首先確定動畫放在什么環境下，比如動畫如果放在網站上，動畫文件的容量大小就是要考慮的主要問題。既要在瀏覽器中較完整地體現動畫的主題，又不能太復雜。總體構圖。圖像的大小，色彩的選擇，不同圖像間的色彩過渡和背景的選擇最終使主題突出，整體效果好。教學進程動畫設計流程2教學進程畫素材處理。動畫是由多幅圖像構成。每幅圖像都要進行相應的處理，以滿足最后的需要。動畫生成。動畫由什么來進行實現。文字編排。文字內容要點題，文字的色彩選用主色系中飽和度較低的單一色，與主色相呼應，并突出主題。字體的選擇要使整體構圖更加生動活潑。人物動作規律及設計

動作的設計與創意

人的走路動作：左右兩腳交替向前；為了求得平衡，當左腳向前時左手向后擺動，當右腳向前時右手向后擺動。人的奔跑動作：身體中心前傾，手臂成屈曲狀，兩手自然握拳，雙腳的跨步動作幅度較大，頭的高低變化也比走路動作大。人的面部表情：面部的動作變化能體現人物的情緒和性格，但也更加復雜教學進程動物動作規律及設計

鳥類：鳥越大，動作越慢鳥越小，動作越快翅膀越大，鳥軀干上下運動越明顯獸類：四條腿的獸類在運動時，必須注意前腿動作如何與后腿動作相配合。如牛的右前腿向前時，右后腿在后；在右前腿向后時，右后腿向前。

教學進程動作的設計與創意自然物體規律及設計

旋轉物體：當物體拋向空中時，其重心沿拋物線運動，到頂點時速度減慢，下降時速度加快強調運動：為了強調運動，有時要加入一些視覺效果。如開槍射擊時槍管突然后退，射擊本身是通過很強烈的猛推效果和隨槍管再沖向前時一股較慢的噴煙在視覺上展現的。振動物體：①快速振動彈簧片的震動②柔性振動旗幟的飄動教學進程動作的設計與創意1.電影片頭的設計電影片頭可以通過把影片最扣人心弦的核心展示出來，可只提問題不解決問題，以造成一定的懸念使觀眾急于相探索其中的究竟。教學進程片頭的設計與創意

2.電視片頭的設計電視節目片頭：5,10,15,20,60秒電視欄目片頭：12-20秒，字幕是欄目片頭設計中主要的藝術設計形象。3.電視廣告的設計電視廣告通過近在咫尺的屏幕，能使觀眾見其形而聞其聲，具有極大的感染力。制作電視廣告，要讓觀眾接受重點內容，除必要重復外，還應多選中、近鏡頭。5.3動畫文件格式計算機動畫現在應用得比較廣泛，由于應用領域不同，其動畫文件也存在著不同類型的存儲格式。目前應用最廣泛的有下面幾種文件格式。

GIF圖像由于采用了無損數據壓縮方法中壓縮率較高的LZW算法，文件尺寸較小，因此被廣泛采用。●

GIF動畫格式教學進程

FLIC是Autodesk公司在其開發的AutodeskAnimator/AnimatorPro/3DStudio等2D/3D動畫制作軟件中采用的彩色動畫文件格式，FLIC是FLC和FLI的統稱。

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FLIC（FLI／FLC）格式5.3動畫文件格式教學進程

Director的動畫格式，擴展名為.DIR，也是一種具有交互性的動畫，可加入聲音，數據量較大。多用于多媒體產品、游戲中。

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DIR格式

SWF是Macromedia公司的產品Flash的矢量動畫格式，它采用曲線方程描述其內容，不是由點陣組成內容，因此這種格式的動畫在縮放時不會失真，非常適合描述由幾何圖形組成的動畫，如教學演示等。

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SWF格式5.4常見動畫制作軟件教學進程一個很好用的GIF動畫制作軟件，它的輸出文件比一般GIF文件要小10％～80％，壓縮效率好。

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AnimagicGif快速、專業地為網頁創建透明、交錯和活動的GIF文件。動畫向導可使你在幾分鐘之內創建極具魅力的Web圖形。●

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