4.2 计算机动画技术基本原理与应用

3DS的主要功能特点
建立三维实体模型，对模型及其所在场景进行设计及调整，包括设 置场景中的光源和观察场景所用的摄像机。 编辑制作模型所需的各种表面材质、纹理质感和表面贴图。 对动画过程的关键帧进行编辑，完成动画制作。
Maya
Maya 是Alias/Wavefront公司在1998年推出的三维 动画制作软件,虽然相对于其他3DS等经典的三维制 作软件来说，Maya的历史并不长，但Maya凭借其强 大的功能，友好的用户界面和丰富的视觉效果，一 经推出就引起了动画和影视界的广泛关注。目前 Maya成为世界上最为优秀的三维动画的制作软件之 一。 Maya是为影视创作应用而开发的，推出不久就在 《精灵鼠小弟》、《恐龙》等这些动画影片中一展 身手。除了影视方面的应用外，Maya在三维动画制 作、影视广告设计、多媒体制作甚至游戏制作领域 都有很出色的表现。
三维动画的制作过程
在动画技术当中，最有魅力并应用最广的当然是三 维动画。因为我们的世界是立体的，只有三维才让 我们感到更真实。二维动画可以看成三维动画的一 个分支，它的制作难度及对电脑性能的要求都远远 低于三维动画。 三维动画之所以被称作计算机生成动画，是因为参 加动画的对象不是简单地由外部输入的，而是根据 三维数据在计算机内部生成的，运动轨迹和动作的 设计也是在三维空间中考虑的。 计算机3D动画的制作过程主要有建模、编辑质材、 贴图、灯光、动画编辑和渲染几个步骤。
计算机动画的特点
• 动画软件的应用： 动画软件的应用： 通过交互式操作实现预定的各种动画效果 • 动画创作：软件功能与艺术创意的结合 动画创作： 高技术、 ** 高技术、高智力和高艺术的创造性工作 计算机图像CG,动画，数字视频DV CG,动画 DV等 ** 计算机图像 CG, 动画 ，数字视频DV 等 ， 不同的术语间没有严格的界限
三维动画软件
3DS
3D Studio（简称3DS）是美国Autodesk公司在20世 纪90年代开发的基于普通微机的三维动画软件系统。 也曾是在ＰＣ机上应用最为广泛、影响力最大的三 维动画软件。由于其功能强，且对硬件要求低，因 此在国内得到了广泛应用。许多电视节目中的三维 动画，都是由3DS软件制作的。
第四章
4.2 计算机动画技术基本原理与应用
动画的特点
动画是指把一些原本没有生命（不活动）的东西， 经过制作成影片（或电视）并放映后,成为有生命的 东西。因此.广义的动画包含了“剪纸片”木偶片” 等艺术形式。在中国它们也被称为“美术片”或 “卡通片”。它们有两个最重要的特征：
它们的影像是用电影胶片或录影带以逐格记录的方式制作 出来的。 这些影像的“动作”是利用设计者的想像和虚幻创造出来 的，而不是原本就存在再被摄影机记录下来的景物。
计算机动画及其发展
计算机动画概念： 使用计算机产生图形、 使用计算机产生图形、图像运动的技术 和艺术 其原理与传统动画基本相同， 其原理与传统动画基本相同，并在此基 础上把计算机技术用于动画的处理。 础上把计算机技术用于动画的处理。 达到传统动画所达不到的效果。 达到传统动画所达不到的效果。
计算wk.baidu.com动画及其发展
2、二维动画的制作过程
(1) 制作声音对白和背景音乐 (2) 制作关键画面 (3) 绘制动画画面 (4) 复制到胶片上 (5) 上色 (6) 核实检查动画画稿 (7) 拍摄电影胶片 (8) 后期制作
计算机动画的分类
从制作技术和手段看，动画可分为以手工绘制为主 的传统动画和以计算机为主的电脑动画。 按动作的的表现形式来区分，动画大致分为接近自 然动作的“完善动画”（动画电视）和采用简化、 夸张的“局限动画”（幻灯片动画）。 从空间的视觉效果上，可分为二维动画（《小虎还 乡》）和三维动画（《最终幻想》）。 从播放效果上，可以分为顺序动画（连续动作）和 交互式动画（反复动作）。 从图形、图像的生成方式来看，可分为实时动画和 逐帧动画。
逐帧动画与实时动画对比表
特点 类别 生成方式 是否记录
实时动画
采用算法实现
无需记录
逐帧动画
产生所需的每一 帧画面。
需要记录
二维动画
二维画面是平面上的画面，是在二维空间 上模拟真实的三维空间效果。
二维动画的特点
计算机辅助动画： 将事先手工制作的原动画逐帧输入计算机，由 计算机帮助完成描线上色的工作，并且用计算 机控制完成记录工作。
●
动画的本质
● 传统动画的性质
—— 由多幅画面构成，称为“帧动画” 由多幅画面构成，称为“帧动画”
Frame1 ● 传统动画分类
Frame2
Frame3
Frame4
Frame5
Frame6
Frame7
(1) 全动画 ——为追求画面完美和动作流畅，按照24帧／s制作动画 ——为追求画面完美和动作流畅 按照24帧 为追求画面完美和动作流畅， (2) 半动画 ——又名“有限动画”。为追求经济效益，6帧／s的动画 ——又名 有限动画” 为追求经济效益， 又名“
Flash
现在，我们在浏览网页时，经常会看到引人入 胜的动画效果，制作这种效果的工具就是 Flash。在二维动画的软件中，Flash可以说是 后起之秀，它已无可争议地成为最优秀交互动 画的制作工具，并迅速流行起来。Flash的动 画效果不再是单纯的反复运动，而是可以在画 面里进行菜单选择和操作以及播放声音文件。 Flash的出现，立即受到用户的欢迎，并迅速 被应用到网络与多媒体课件设计中去。
三维动画的建模
三维动画的贴图
美国哥伦比亚电影公司联合制作的全计算机动画电影 《Final Fantasy：The Spirits Within》【最终幻想：灵 魂深处】。其中的女主人公的面部是用计算机动画技 术制作的，其生动的3D面部表情足以乱真
二维动画软件
Animator Studio Flash Ulead Gif Animator
Animation Stand二维卡通软件
Animation Stand是一个流行的非常二维卡通 软件，全球最大卡通动画公司如沃尔特、华纳 兄弟、迪斯尼和Nckelodeon，皆曾采用 Animation Stand作为二维卡通动画软件，用 于生产最原本的图样、独创的和完全动画化的 系列片，为娱乐业的商业应用。
Flash支持动画、声音以及交互功能，具有强 大的多媒体编辑能力，并可直接生成主页代码。 Flash通过妙巧的设计也可制作出色的三维动 画。由于Flash本身没有三维建模功能，为了 做出更好的三维效果，可在Adobe Dimensions 软件中创建三维动画，再将其导入Flash中合 成。
Ulead Gif Animator 是一个简单、快速、灵 活，功能强大的GIF 动画编辑软件，同时，也 是网页设计辅助工具，还可以作为Photoshop 的插件使用，丰富而强大的内制动画选项，让 我们更方便地制作符合要求的GIF动画。 Ulead GIF Animator 5.0功能很强大。使用它 可作出真彩色环境下的GIF 动画，得到色彩斑 斓的动画；功能更强的工具和更为灵活的工作 环境，也使我们的动画制作愈显轻松。
60年代： 美国的Bell实验室和一些研究机构开始研 美国的Bell实验室和一些研究机构开始研 Bell 究用计算机实现动画片中间画面的制作和 自动上色。 自动上色。 二维动画：二维辅助动画系统computer 二维动画：二维辅助动画系统computer assisted animation
计算机动画及其发展
70－80年代： 三维辅助动画系统开始研制并投入使用。 三维辅助动画系统开始研制并投入使用。 三维动画：计算机生成动画computer 三维动画：计算机生成动画computer animation。 generated animation。 动画的对象不是简单地由外部输入， 动画的对象不是简单地由外部输入，而 是根据三维数据在计算机内部生成。 是根据三维数据在计算机内部生成。
最简单的实时动画。 屏幕上一个元素（对象）在二维平面 上沿着某一固定轨迹作步进运动。对象 或物体本身在运动时的大小、形状、色 彩等效果不变。
对象的移动(实例)
（a）起点位置
（b）中间过程
（c）结束位置
二维动画的关键技术
输入和编辑关键帧 计算和生成中间帧 定义和显示运动路径 交互式给画面上色 产生一些特技效果 实现画面与声音的同步 控制运动系列的记录
计算机动画及其发展
90年代：一个多种学科和技术的综合领域
计算机图形学( 实体造型和真实感显示,如消隐、 计算机图形学( 实体造型和真实感显示,如消隐、 光照模型、表面质感等） 光照模型、表面质感等） 图像处理技术、 图像处理技术、 运动控制原理、视频技术、 运动控制原理、视频技术、 艺术、视觉心理学、 艺术、视觉心理学、 生物学、机器人学、 生物学、机器人学、人工智能等 计算机动画以其自身的特点而逐渐成为一门独 立的学科。 立的学科。 案例：鼠老弟； 案例：鼠老弟；Mikes New Car