【计算机图形学】计算机图形学计算机动画技术-1-绪论

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动画的发展历史
早期动画：
1888年，托马斯·爱迪生； 发明了一部连续画片的记录仪器；
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动画的发展历史
早期动画：
1895年，卢米·埃尔兄弟； 首次公开放映电影，标志胶片时代的到来；
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动画的发展历史
胶片动画的发展
1906年，斯图亚特·波拉克顿，发明了“逐格拍 摄法”；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1986年，史蒂夫·乔布斯，1000万； 成立了皮克斯(Pixar)动画工作室; 改进CG动画技术作为一种讲述故事的手段； 1988年，影片《罐 头总动员》(Tin Toy)；
第一部 奥斯卡最佳动画短片奖 计算机动画影片
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胶片动画制作成本昂贵； 电视台时间需求紧，促进了探索新的动画制作
技术。
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动画的发展历史
电视动画的发展：
灵活应变的剧本，有限动画的制作方式； 《汤姆和杰瑞》，奥斯卡短片奖；
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动画的发展历史
电脑动画的发展：
1946年，第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼 亚大学诞生；
伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的 一门高新技术；
它以计算机图形学，特别是实体造型和真实感 显示技术、消隐、光照模型、表面质感等为基 础；
涉及到图像处理技术、运动控制原理、视频技 术、艺术甚至于视觉心理学、生物学、机器人 学、人工智能等领域；
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计算机动画中的软硬件技术
逐渐提高的计算机硬件性能赋予了计算机动画 人员开发新的CG软件和技巧的自由；
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康奈尔大学
辐射度方法
JPL实验室
运动动态技术
加利福尼亚大学
样条模型开发
多伦多大学
过程技术应用
俄亥俄州立大学 蒙特利尔大学 东京大学
人物分级动画与逆向运动学 人物动画与嘴唇同步技术
气泡表面模型技术
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动画的发展历史
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
Softimage 3D; 有超强的渲染器和超强的动画能力； 支持各种制作动画的方法，产生非常逼真的运
动；
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
MAYA，Alias/Wavefront公司出品； 三维动画软件，不仅包括一般三维和视觉效果
制作的功能，而且还结合了最先进的建模、数 字化布料模拟、毛发渲染和运动匹配技术；
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
3D Max，Autodesk公司； 元老级三维动画软件； 丰富的建模和动画能力，出色的材质编辑系统； 使用插件来增加软件的功能，如增强的粒子系统、
设计火、烟、云、制作肌肉和人面部动画等；
——动画制作理论的基石。
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动画的发展历史
早期动画：
1825年, 幻影转盘；
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动画的发展历史
早期动画：
1834年，走马盘；
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动画的发展历史
早期动画：
1868年，手翻书；
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动画的发展历史
早期动画：
1879年，英国人爱德华·麦布里； 一组马奔跑的连续照片； 最早的关于连续动作的记录；
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
SOFTIMAGE---TOONZ； 二维优秀的卡通动画制作软件系统；
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
RETAS PRO； 1993，日本，一套专业二维动画制作系统；
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计算机动画中的软硬件技术
动画技术是动画的基础；
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动画的原理
视觉假象
“视觉暂留”特性； 连续播放一系列基于时间顺序的静止画面，给视觉
造成连续变化的假象； 和电影在本质上是一致的；
Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Frame7
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动画原理
心理活动
心理似动现象； 心理活动对事务认知的
影响；
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动画的发展历史
早期动画
古代壁画； 走马灯；
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动画的发展历史
早期动画：
1824年，彼得·罗杰，《移动物体的视觉暂留现 象》；
提出观点：“形象刺激在最初显露后，能在视 网膜上停留若干时间。当多个刺激相当迅速地 连续显现时，在视网膜上的刺激信号会重叠起 来，形象就成为连续进行的了”；
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动画的发展历史
电脑动画的发展：
1973年，电影《西部世界》(West World)； 第一部使用电脑特效的影片；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1977年，乔治 ·卢卡斯； 星球大战； ILM(Industrial Light and Magic, 工业光魔)；
卢卡斯与星战模型
计算机动画的关键技术体现在
计算机动画制作软件； 计算机硬件； 不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、
硬件的功能；
实现理想的三维动画特技：
需要非常强大的软件 能提供无比运算能力的硬件平台； 需要大量的专业高级技术人才
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计算机动画中的软硬件技术
2000年，迪斯尼，恐龙
1950年，显示器在美国MIT出现； 更广阔的舞台！
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ENIAC
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动画的发展历史
电脑动画的发展
60年代——电脑动画的初创期； 1962年，MIT林肯实验室； Ivan E.Sutherland； “Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统 ” 首次使用了“Computer Graphics”术语； 标志着计算机图形学的诞生；
电脑动画的发展
90年代——生产期； 计算机技术与硬件的不断成熟使得任何东西都
有可能实现；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1991年，詹姆斯·卡麦隆； 终结者2 ，Terminator 2:Judgement Day；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1991年，迪斯尼证明了CG在传统动画的应用； 《美女与野兽》(Beauty and the Beast) ;
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1993年，斯皮尔伯格，侏罗纪公园； ILM制作，利用恐龙的骨架控制运动； 利用恐龙模型的动作实时地调整CG模型 ；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1995年，Pixar，《玩具总动员》(Toy Story)； 一部完全由CG创作的电影； 片长81分钟，76个角色和11.4万个画面；
动画的发展历史
电脑动画的发展
1988年，卢卡斯电影公司, Willow; 引入了“图象变形”技术； 1989年，詹姆斯·卡麦隆，《深渊》(The Abyss) ILM制作了一只能模仿影片中演员的面部表情
和动作的蛇状的水怪；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
80年代图形图像处理技术进入了普及阶段；
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动画的发展历史
胶片动画的发展
1928年11月18日，沃特·迪斯尼； 首映《蒸汽船威利》，米老鼠；
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动画的发展历史
胶片动画的发展
1937年，首部长篇动画片； 《白雪公主》
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动画的发展历史
电视动画的发展：
1956年，第一台广播用磁采用这种新的手段来叙述 剧情；
计算机动画技术的完善赋予了他们新的构思空 间；
计算机动画的未来没有止境。
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动画的发展历史
化学活动影像 电子活动影像 数字活动影像 更广阔的创作空间
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计算机动画技术
计算机动画：
计算机图形学和艺术相结合的产物；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1964年，贝尔实验室，肯·诺尔顿； BEFLIX语言； 可以利用图片生成计算机动画 ;
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动画的发展历史
电脑动画的发展
60年代—70年代初； 计算机动画的初创期； 计算机动画十分粗糙； 其理论发展却十分迅速； 吸引许多计算机专家投入到这个新生的领域来；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
70年代是计算机动画技术飞速发展的时代； 跟踪球、数字化仪等工具的出现为人机交互提
供了多样的输入手段； 个人计算机的发明，使更多的艺术家能利用电
脑进行创作； 分形，虚拟现实和图形学的一些成果在这一时
期也从单纯的理论发展出具体的技术产品。
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计算机动画技术
第一讲 绪论
什么是动画？
动态的产生一系列景物画面的技术； 其中当前画面是对前一幅画面某些部分作
的修改； 运动是动画的本质，动画是运动的艺术；
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动画的定义
动画(Animation)：
动画艺术是指除真实动作或方法外，使用各种 技术创作活动影像，亦即是以人工的方式创造 动态影像。
第一部全部使用三维角色动画和实际拍摄的背 景合成的故事片；
摄制组选择了多种成品软件的组合；
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计算机动画中的软硬件技术
硬件平台：
SGI, Silicon Graphics公司； 1982年成立，美国硅谷； 提供世界上最优秀的服务器系列以及具有超级
计算能力的可视化工作站。
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动画的发展历史
电脑动画的发展
新世纪，CG合成演员的出现； 《最终幻想曲》(Final Fantasy) ； 第一部CG合成演员的影片； 展示了未来无限的创作空间；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
计算机硬件在速度上稳步提升；
一些最有创意的人们目前正在开发能让动画人 员控制和处理3D模型和效果的新软件；
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动画的发展历史
电脑动画的发展
70年代—发展期； 1971年，宾夕法尼亚大学，Animator； 1971年，加拿大国家研究院，Burtnyk和Wein；
➢关键帧动画系统的模型； ➢1976年，提出了骨架派生图像；
1973年举行了第一届SIGGRAPH展览 ；
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《滑稽脸的幽默像》，第一部动画影片；
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北京航空航天大学
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动画的发展历史
胶片动画的发展
1914年，美国人温瑟·麦凯，《恐龙戈蒂》； 画幅超过5000张； 每一张背景都重画；
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北京航空航天大学
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动画的发展历史
胶片动画的发展
1915年，易尔·赫德，赛璐珞胶片； 分层制作建立了胶片动画的基本拍摄方法；
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北京航空航天大学
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动画的发展历史
电脑动画的发展
90年代，图形图像技术进入实用化时期； 处理信息巨大，要求处理速度极高，实时生产
高质量的图形图像是整个90年代追求的目标; 动力学仿真技术，三维仿真演员系统，自主动
画（面向目标的动画）也在这个时期相继完成; 计算机动画在许多其他领域获得了广泛的应用。
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
LIGHT WAVE 3D； 价格低廉、品质出色； 唯一支援大多数工作平台的3D系统；
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计算机动画的应用领域
计算机动画提供了一个充分展示个人想像力和艺 术才能的新天地；
广泛应用于许多领域：
动画片制作、电视广播 广告、电影特技 教学演示 训练模拟 建筑场景漫游 产品模拟试验 电子游戏
常用软件：
US Animation； 动画师可以自由地创造传统的卡通技法无法想
像的效果; 轻松地组合二维动画和三维图像；
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计算机动画中的软硬件技术
常用软件：
Flash，Macromedia开发，Adobe公司收购； 专门用来设计网页及多媒体动画的软件； 使用矢量运算方式； 产生出来的影片占用存储空间较小； 被大量应用于互联网网页的矢量动画文件格式。
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动画的发展历史
电脑动画的发展
80年代——成熟期； 光线跟踪技术； 1982年，迪斯尼，Tron《电脑争霸》； 30分钟计算机动画，高科技的摩托车赛的片段
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动画的发展历史
电脑动画的发展
1985年，《青年福尔摩 斯》； 第一次出现了CG电影角色； ILM公司制作；