第九章 计算机动画

第九章计算机动画

学习目标

了解动画的特点及其应用。

掌握动画基础知识。

掌握运用计算机制作二维、三维动画的基本技能。

第一节计算机动画基础

一、动画概述

动画，顾名思义，即活动的图画。在电影电视中，动画不是真人、实物的

真实动作在屏幕上的再现，而是把动体的动作过程，以人为绘制的连续静态画面．通过逐格摄影、逐帧录制或储存，将图形记录在胶片、磁带或磁盘上．再以一定的速度连续地在银幕或荧屏上放映、播出或显示，使之成为

活动的图画。逐格(帧)摄制，是动画最关键的制作方法，也是动面区别于其

他影视节目制作的重要标志。

由于动画是由一幅幅有顺序的人为图画，通过逐格摄制和连续播放使形象

活动起来的，因此，它能使一切物象按照画者的意志活动起来，从而为想像和

创造提供了广阔的表达天地。在具有活动性和声画并茂、视听结合特点的电

影、电视等现代声像媒体中，动画以其生动形象和其他画面手段不能达到的特

殊效果而得到广泛应用。

动画又称“卡通”(Cartoon)，英语意为“活动的漫画”。这一特殊的时空艺

术形式，特别适合用来表现夸张的、幻想的和虚构的事物，并能够把幻想和现

实结合起来，使抽象的事物通过具体的形象表现出来，它所具有的这种独特的表现力和感染力，被广泛运用于科教片、儿童喜爱的美术片和电视广告、片头

制作等方面，也是人们喜闻乐见的影视艺术表现形式。

(一)动画的产生与发展

在静止的画面中，要表现出人、动物或物体的活动过程，是人们很早以前

就有的愿望。例如，在古代绘画和浮雕中，往往会发现奔跑的鹿被画成八条

腿，飞翔的燕子画上六只翅膀或是跳舞的人有四条腿和四只胳膊等等，就是试

图通过人或动物活动过程中的各个连续阶段来反映其运动状态的。

我国发明的皮影戏(如图9—2一1)和走马灯(如图9—2—2)，使刻绘出来

的形象通过人工的操纵或利用热气流的推动活了起来。中国的这种影灯技术是

当今电影的先驱。

19世纪30年代，出现了能使图画活动起来的旋盘(如图9—2—3)和旋筒

(如图9—2—4)，奠定了电影发展的基础。它们是一个装在轴上的网盘或网筒，

在盘上或筒的内壁画有一组图画(通常是8—12幅)，这图画的是人或动物

某种动作的各个连续阶段，并使最后一幅图的动作与最先一幅动作首尾相连。

在圆盘前或网筒上，每一幅图的对面有一条狭长的小孔，在网盘或圆筒迅速转动时，对着小孔观看，就能看到对面的一幅图画。当每个小孔从眼前转过时，

图画就在看的人眼前一幅接一幅地迅速变换着，形成了循环动作，使人觉得图

画真的活了起来，好像在连续不断地活动着。

由于科技的飞速发展，特别是计算机动画的出现，逐步摆脱了繁重的手工

动画制作，并以其简便、高效、更具表现力的特点，使动画不仅得以越来越广

泛地用于各类电视节目、影视广告，而且在新型的现代多媒体乃至军事模拟训

练等方面亦大有用武之地。可以预见，随着科技水平的进一步提高，动画必将

得到更大的发展，在更为广阔的领域里显示其特有的作用。

(二)动画的原理

为什么许多不动的图画在旋转时能造成活动的感觉呢?产生这种现象是人

们视觉生理和心理作用的结果。

1．视觉生理作用

视觉暂留：人眼在观察物体时，如果物体突然消失，这个物体的影像仍会

在人眼的视网膜上保留一段很短的时问，这个视觉生理现象叫做“视觉暂留”。

在这个短暂的时间里，当第一个物体影像消失后，紧接着又出现第二个影像，

这两个影像就会连接起来，融为一体。这种情况在我们的日常生活中经常可以

看到．如雨点下落形成雨丝，光点旋转变成网环，风扇叶片快速转动成为圆

盘，等等，都是由于视觉暂留的作用，形成影像在视网膜中的“重叠”现象。

似动现象：是视觉生理另一特殊形式的运动知觉。例如在屏幕上先呈现一

竖线，后在稍右处再呈现一横线，若两线出现的相隔时间短于0．2秒，长于

0．0秒．则见竖线向横线倒下，这种情况就叫似动现象。这是由于第一个刺激(竖线)停止后，它所引起的神经兴奋还能持续一个短暂的时间，在这短暂时

间内如出现第二个刺激(横线)，它所引起的神经兴奋就会与第一个刺激所引

起的暂时持续的兴奋相连，而使人感到竖线在作倒下运动。

2．视觉心理作用

处在高处的物体，一旦失去了依托，必然会下落到地面；步行着的人，迈

了左脚以后，还会迈出右脚，这些经验能将连续出现在眼前的某一运动各个阶

段的静止画面，很自然地联系起来，形成动感。我们可以通过如下的实验来证

实上述现象：如果把如图9—3的两张画面交替出现，就会看到黑球延着弧形轨

道来回滚动。因为经验告诉我们，黑球由于地心引力作用和弧形轨道的限制，必然会沿着弧形轨道来回运动。这个经验使我们意识到了黑球的运动过程，看到了实际上没有的现象。

19世纪40年代，人们根据视觉暂留原理和视觉心理作用，掌握了把静止

画面变为活动图像的秘密，创造了一种把幻灯和旋盘结合起来，可供许多人同

时观看的活动幻灯——原始的动画电影(如图9—4)。后来，照相术被引进到

电影制作中。到了19世纪末叶，法国卢比埃尔兄弟成功地制作了活动电影机。

以每秒钟通过16个画格的速度拍摄和放映影片，在银幕上再现了真人和实物

的活动，电影从此诞生，如图9—5是电影机的间隙抓遮片装置。

(三)动画的类型

根据动画的制作方法和工具器材，可分为传统动画和计算机动画，如图

9—6传统动画的绘制与拍摄、图9—7计算机动画制作。

根据表现的空间及其手段，计算机动画可分为：

1．二维动画

是在二维空间中绘制的平面活动图画。二维动画通常采用“单线平涂”的

绘制方法，即在单线勾画的形象轮廓线内，涂以各种均匀的颜色。这种画法既

简洁明快，又易于使数目繁多的画面保持统一和稳定，如图9—8《宝莲灯》。

2．三维动画

是在三度空间中，制作立体的形体及其运动，可以模拟极为真实的光影、

材质、动感和空间效果，如图9—9《玩具总动员》。

二、动画的特点与绘制方法