计算机动画
计算机动画原理
计算机动画原理
计算机动画原理是利用计算机技术和数学算法来模拟和生成动态图像的技术。
它基于一系列静止图片（称为帧）的快速连续播放，通过每一帧之间微小的变化来创造出动画效果。
首先，计算机动画的基本原理是人眼的视觉暂留效应。
人眼在观看连续的快速帧图像时，会将这些静止图像视为连贯的动态画面。
这是因为当一个图像消失后，人眼的视觉留存能够持续一小段时间，直到下一个图像出现。
这个时间间隔足够短，使人眼无法察觉到图像之间的间断，从而产生了动画效果。
其次，计算机动画的原理还包括动画对象的建模和动作处理。
动画对象可以是物体、角色或其他元素，它们通过虚拟三维空间中的坐标和属性来进行建模。
这些模型可以是简单的几何图形，也可以是复杂的多边形网格。
动作处理则是对模型的位移、旋转、缩放等变换进行操作，以实现对象的运动和变化。
此外，计算机动画还涉及到插值和插帧技术。
插值是通过计算两个关键帧之间的中间帧，来平滑过渡对象的位置、颜色、形状等属性的方法。
插帧是在某些情况下，为了获得更加连贯的动画效果，插入额外的关键帧。
这些技术可以使动画效果更加自然、流畅。
最后，计算机动画的原理还涉及到渲染和光照技术。
渲染是将模型的表面属性（如纹理、颜色、光照等）计算为像素值的过程，以便在屏幕上显示。
通过光照技术，可以模拟真实世界中的光照条件，使动画对象产生阴影、反射和折射等效果，增强
了动画的真实感。
综上所述，计算机动画原理涉及到视觉暂留效应、动画对象建模和动作处理、插值和插帧技术、渲染和光照技术等多个方面，通过这些方法和技术的组合，可以创造出各种各样逼真、生动的动画效果。
第六章_计算机动画
左图显示一个被贴了标示物（白色小球）的演员在 场地中跑步，右图是Vicon370系统所采用的特殊红 外照相机，只捕捉白色标示物。
3、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。
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
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。
动画原理
● 早期的动画 ● 视觉效果
观看动画的机器1906
教学进程
什么是动画
动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化 的图画。 基本原理与电影、电视一样，都是视觉原理。医学已证 明，人类具有“视觉暂留”的特性，就是说人的眼睛看到 一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失。利用这一 原理，在一幅画还没有消失前播放出下一幅画，就会给 人造成一种流畅的视觉变化效果。 电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄播放，电视采用了 每秒25幅（PAL制）或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄 播放。如果以每秒低于24幅画面的速度拍摄播放，就会 出现停顿现象。
多媒体技术应用教程之计算机动画制作技术
角色设计
游戏中的角色形象简洁明了，色彩鲜 明，符合游戏主题。
物理模拟
游戏中的物理模拟精确地再现了现实 世界中的物理规律，如重力、碰撞等 。
交互体验
通过动画和特效的结合，提供流畅的 交互体验，增强游戏的趣味性。
06
计算机动画制作发展趋势与展 望
AI与机器学习在计算机动画中的应用
总结词
AI和机器学习技术在计算机动画制作中发挥着越来越重要的 作用，它们能够自动生成复杂的动画效果，提高制作效率， 为动画制作带来更多可能性。
适用于高端影视制作，提供六面体绑定和动画解决方案，支持复杂 的角色动画和特效制作。
Adobe After Effects
强大的合成功能
将多个图层合并为一个合成，并应用各种视觉 效果和动画。
动态图形设计
创建动态图形模板，用于视频、电视和网络媒 体。
3D效果
支持3D图层和3D渲染效果，实现更丰富的视觉表现。
3
运动规律可以应用于不同领域，如角色动画、自 然现象模拟等，为计算机动画制作提供重要的技 术支持。
三维建模与渲染
三维建模是计算机动画制作中不可或缺的一环，通过建立三维模型来构建动画场景 和角色。
三维模型可以根据实际需求进行精细的细节处理和纹理贴图，以实现逼真的视觉效 果。
渲染是将三维模型转化为二维图像的过程，通过渲染技术可以模拟光线在场景中的 传播和反射，增强动画的真实感。
音效与配乐整合
将音效和配乐与动画进行整合，确保音效与画面、音乐的协调一致 。
05
计算机动画制作案例分析
《狮子王》角色动画制作解析
总结词
角色建模
通过分析《狮子王》的角色动画制作过程 ，了解计算机动画制作技术在角色建模、 表情和动作设计等方面的应用。
计算机动画课教案
计算机动画课教案一、教学目标1. 让学生了解计算机动画的基本概念和原理。
2. 培养学生运用计算机软件制作简单动画的能力。
3. 提高学生创新意识和审美能力，激发学生对计算机动画的兴趣。
二、教学内容1. 计算机动画概述1.1 动画的定义和发展历程1.2 计算机动画的分类和特点2. 动画制作基本原理2.1 帧与帧率2.2 关键帧与补间动画2.3 动画序列与动画路径3. 动画制作软件介绍3.1 Adobe After Effects3.2 Blender3.3 Toon Boom Animation Studio4. 动画制作基本步骤4.1 前期准备4.2 动画制作4.3 后期合成5. 动画作品的欣赏与评价5.1 动画作品的类型与风格5.2 动画作品的评价标准三、教学方法1. 讲授法：讲解计算机动画的基本概念、原理和制作方法。
2. 演示法：展示动画制作软件的操作过程和动画作品。
3. 实践法：引导学生动手制作动画，培养实际操作能力。
4. 讨论法：组织学生交流动画制作心得，提高创新意识。
四、教学环境1. 计算机教室，每台电脑安装有动画制作软件。
2. 投影仪或大屏幕显示设备，用于展示动画作品和操作过程。
3. 网络环境，便于查找资料和交流。
五、教学评价1. 学生能熟练掌握动画制作软件的基本操作。
2. 学生能独立制作出具有创新性和艺术性的动画作品。
3. 学生能理解计算机动画的基本原理，并能在实际制作中灵活运用。
4. 学生能对动画作品进行欣赏和评价，提高审美能力。
六、教学重点与难点教学重点：计算机动画的基本概念和原理。
动画制作软件的操作方法和技巧。
动画制作的基本步骤和流程。
教学难点：动画制作软件的高级功能和应用。
动画作品的创新和艺术表现。
动画制作的后期合成和效果处理。
七、教学安排课时：20课时（每课时45分钟）第一阶段：计算机动画概述与原理（2课时）动画的定义和发展历程计算机动画的分类和特点第二阶段：动画制作软件操作（6课时）Adobe After Effects（2课时）Blender（2课时）Toon Boom Animation Studio（2课时）第三阶段：动画制作基本步骤（6课时）前期准备（2课时）动画制作（2课时）后期合成（2课时）第四阶段：动画作品的欣赏与评价（2课时）动画作品的类型与风格动画作品的评价标准第五阶段：实践与创作（4课时）学生动手制作动画（2课时）学生交流与展示（2课时）八、教学资源1. 教材：计算机动画教程2. 课件：动画制作软件的操作演示和动画作品示例3. 视频资源：动画制作的教程和优秀动画作品4. 网络资源：动画制作的素材和参考资料九、教学过程1. 导入：通过展示优秀动画作品，引发学生对计算机动画的兴趣。
第七章 计算机动画
7.2.1 Ulead GIF Animator 5.0动画设计软件
工作环境 7.2.2 Ulead GIF Animator 5.0作图工具介绍 7.2.3 GIF Animator 5.0工作区介绍 7.2.4利用动画向导制作GIF动画
7.2.1 Ulead GIF Animator 5.0 动画设计软件工作环境
7.1.3计算机动画系统的组成
计算机动画系统是一种交互式的计算机图形系
统。 一般结构如图7-2所示。 硬件平台大致可分为以PC机为基础组成的小型 图形工作站以及专业的大中型图形工作站。 软件平台不单单指动画制作软件，还包括完成 一部动画片的制作所需要的其他类别的软件。
7.2
GIF格式动画设计软件 Ulead GIF Animator介绍
7.3矢量动画软件Flash 8
7.3.1 Flash 动画概述
7.3.2 Flash 8工作界面
7.3.3 Flash基本动画技术 7.3.4 高级动画制作技术
7.3.1 Flash 动画概述
Flash是一种基于“关键帧”方式创建动画的
工具软件。动画中的每一个画面被称为一帧， 各帧依次排列起来连续播放就形成视觉上的动 画。 动画每一帧的画面中会出现许多对象，这些对 象可以是图形、图像、文字乃至动画片段等。
7.3.2 Flash 8工作界面
启动Flash 8应用程序时的工作界面如图7-14
所示。
7.3.3 Flash基本动画技术
逐帧动画制作
实例制作演示例7.1 连续播放F、L、A、S、H 几个字母 运动动画制作
实例制作演示例7.2 运动彩球 变形动画制作 实例制作演示例7.3逐渐变形的文字 蒙版图层的应用 实例制作演示例7.4 探照灯效果的文字
计算机动画技术
汇报人： 2024-01-09
目录
• 计算机动画技术概述 • 计算机动画制作流程 • 计算机动画技术原理 • 计算机动画软件与工具 • 计算机动画技术挑战与未来发
展 • 计算机动画技术案例分析
01
计算机动画技术概述
定义与特点
定义
计算机动画技术是一种利用计算 机生成连续动态图像的技术，通 过模拟物体运动轨迹和形态变化 ，生成具有真实感的动态画面。
动画制作
角色动画
根据故事情节，为角色添加动作和表情，使其生 动活泼。
镜头运动
设计镜头的运动轨迹，包括推拉、摇移和跟拍等 。
特效制作
根据需要，添加烟雾、火焰或水流等特效。
渲染与后期处理
渲染输出
通过渲染引擎，将三维场景渲染成二维图像。
后期合成
将渲染出的图像与音效、配乐等素材进行合成，形成完整的动画。
蒙皮技术则是将模型表面与骨骼系统绑定，通过骨骼的运动来影响模型表面的变形 。
骨骼动画与蒙皮技术适用于创建逼真的生物运动效果，如人物行走、奔跑和跳跃等 。
粒子系统与流体模拟
粒子系统是一种模拟大量微观 粒子的运动和相互作用的计算 机图形技术。
流体模拟则是模拟液体的流动 和变形，如水流、火焰和烟雾 等效果。
特点
计算机动画技术具有逼真度高、 制作周期短、成本低廉等优点， 广泛应用于电影、电视、游戏、 广告等领域。
计算机动画技术的应用领域
电影与电视
游戏开发
计算机动画技术在电影和电视制作中广泛 应用，用于制作特效、场景、角色等，提 升视觉效果。
计算机动画技术在游戏开发中用于创建逼 真的角色、场景和特效，提高游戏的可玩 性和沉浸感。
AI与机器学习在计算机动画中的应用
简述计算机动画的制作方法。
简述计算机动画的制作方法。
计算机动画的制作方法可以简单概括为以下几个步骤：1. 规划和创建故事板：首先根据故事的需求和要表达的内容，制作一个故事板。
故事板是一系列的手绘或绘制的图像，用来描述故事的各个场景和重要细节。
2. 创建3D模型：通过计算机软件，建立3D模型。
这些模型可以是简单的几何图形，也可以是复杂的人物、场景或物体。
设计师使用3D建模软件来创建并细化这些模型，以便能够进行后续的动画制作。
3. 定义运动路径：为了让3D模型动起来，需要定义它们的运动路径。
通过设定关键帧和插值，可以确定对象在场景中的移动、旋转、缩放等动作和变化。
这些关键帧和插值可以通过动画软件来设置和调整。
4. 添加纹理和材质：为3D模型添加纹理和材质是使其外观更加逼真的重要步骤。
这些纹理和材质可以是颜色、图案、光照、反射等，可以通过纹理编辑软件来创建和编辑。
5. 渲染和光影效果：一旦3D模型和场景完成，就可以进行渲染。
渲染是将3D场景转换为2D图像的过程，其中包括光影、颜色和纹理的处理。
渲染软件可以模拟光的传播、阴影、反射和折射等效果。
6. 添加动画效果：一旦渲染完成，可以将动画效果添加到场景中。
这些效果可以包括物体的移动、变形、旋转，以及其他特殊效果，如粒子效果、特殊声音效果等。
通过动画软件可以对场景进行编辑和创建动画效果。
7. 合成和渲染输出：最后，将所有的元素合成到一起，添加必要的音频、音乐和声音效果。
通过合成软件，可以对影片进行最终编辑和调整。
最终输出的结果可以是视频文件、GIF动画或者其他适合的格式。
这些步骤是计算机动画制作的基本过程，制作人员可以根据自己的需求和具体情况进行调整和扩展。
计算机动画与仿真
广告、电影特技
3 教学演示
计算机动画技术在教育中的应用亦日益广泛。 由于动画技术特别是三维动画技术的形象性， 它已被用来解释复杂的自然现象：小到简单的 牛顿定律，大到复杂的狭义相对论。
4 飞行训练模拟
计算机动画技术在飞行模拟器的设计中起着非常 重要的作用。该技术主要用来实时生成具有真实 感的周围环境图象，如机场、山脉和云彩等。此 时，飞行员驾驶舱的舷舱成为计算机屏幕，飞行 员的飞行控制信息转化为数字信号直接输出到电 脑程序，进而模拟飞机的各种飞行特征。飞行员 可以模拟驾驶飞机进行起飞、着落、转身等操作。
计算机动画与仿真
计算机动画是计算机图形学和艺术相结合 的产物，它是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，它综合 利用计算机科学、艺术、数学、物理学和 其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽 多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供 了一个充分展示个人想象力和艺术才能的 新天地。
二维动画(2D animation)
三维动画(3D animation)
《侏罗纪公园》
《终结者Ⅱ》
《魔鬼终结者》
《玩具总动员》
《第五元素》
《蜘蛛侠》
《鲨鱼故事》
《怪物史莱克2》
过程动画
关节动画和人体动画
基于物理的动画
五、计算机动画的应用领域
Hale Waihona Puke 与传统卡通动画相比，计算机动画是一门相当年 轻的新兴技术。它给人们提供了一个充分展示个 人想像力和艺术才能的新天地。计算机动画已在 许多应用领域证明了其无限的潜力。 目前，计算机动画已经广泛应用于： 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
计算机动画的算法基础
计算机动画的算法基础计算机动画是一种通过计算机技术生成的图像序列，通过连续播放这些图像，可以产生一种运动的视觉效果。
计算机动画的算法基础是指在计算机动画的生成过程中所使用的数学和计算方法。
计算机动画的算法基础主要包括以下几个方面：1.几何建模算法几何建模是计算机动画中的基础环节，它用于描述物体的形状和结构。
常见的几何建模算法包括：多边形网格建模、贝塞尔曲线和曲面建模、体素表示等。
这些算法可以用来创建各种几何形状，如人物角色、场景中的物体等。
2.运动学算法运动学算法用于描述物体的运动变换。
在计算机动画中，物体的运动可以通过平移、旋转、缩放等变换来实现。
常见的运动学算法包括：欧拉角、四元数、矩阵变换等。
这些算法可以用来控制物体在动画中的运动轨迹和速度。
3.插值算法插值算法用于生成动画中物体的中间帧。
在计算机动画中，物体的运动通常是通过给定起始帧和结束帧来生成中间帧的。
常见的插值算法包括：线性插值、贝塞尔插值、样条插值等。
这些算法可以用来平滑地生成物体的运动轨迹，使动画更加流畅。
4.光照和渲染算法光照和渲染算法用于模拟光照效果和生成真实感图像。
在计算机动画中，为了使物体看起来更加真实，需要考虑光照的影响。
常见的光照和渲染算法包括：光照模型、阴影算法、纹理映射等。
这些算法可以模拟光线的传播和物体表面的反射、折射等效果，从而生成逼真的图像。
5.碰撞检测算法碰撞检测算法用于检测物体之间的碰撞关系。
在计算机动画中，物体之间可能会发生碰撞，因此需要使用碰撞检测算法来判断物体是否相交。
常见的碰撞检测算法包括：包围盒碰撞检测、凸包碰撞检测、分离轴定理等。
这些算法可以有效地检测物体之间的碰撞，保证动画的真实性。
除了以上几个方面的算法基础，计算机动画还涉及到很多其他的算法，如动画融合算法、逆运动学算法、剪辑和合成算法等。
这些算法共同构成了计算机动画的核心技术，使得计算机动画能够呈现出各种丰富多样的效果。
总结起来，计算机动画的算法基础包括几何建模算法、运动学算法、插值算法、光照和渲染算法以及碰撞检测算法等。
CG是什么意思
CG是什么意思计算机动画（Computer Animation），是借助计算机来制作动画的技术。
大致可以分为二维动画（2D）和三维动画（3D）两种。
CG”原为Computer Graphics的英文缩写。
随着以计算机为主要工具进行视觉设计和生产的一系列相关产业的形成,国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。
它既包括技术也包括艺术，几乎囊括了当今电脑时代中所有的视觉艺术创作活动，如平面印刷品的设计、网页设计、三维动画、影视特效、多媒体技术、以计算机辅助设计为主的建筑设计及工业造型设计等。
基本概念CG是英文computer graphics的缩写。
是通过计算机软件所绘制的一切图形的总称。
随着以计算机为主要工具进行视觉设计和生产的一系列相关产业的形成，国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。
它既包括技术也包括艺术，几乎囊括了当今电脑时代中所有的视觉艺术创作活动，如平面印刷品的设计、网页设计、三维动画、影视特效、多媒体技术、以计算机辅助设计为主的建筑设计及工业造型设计等。
应用领域建筑在中国蓬勃发展的今天，CG技术有一个非常重要的应用领域——建筑工程。
对于CG本身的含义来说，计算机图形学在建筑工程上的应用可谓是非常广泛的。
文艺复兴时期，建筑师们通过制作等比例缩小的建筑模型和手绘的油画来给大众展示未来建筑的直观景象，这种表现建筑的方式一直延续到上世纪末。
20世纪 60~70年代，计算机图形技术开始受到人们的关注。
开始的时候计算机所呈现出来的图形图像还是很粗劣的，但人们还是意识到计算机方便、直观和可提供多种可能的优势。
80年代，计算机图形技术逐渐成熟起来，开始应用在影视、工程、工业制造等各个领域，计算机开始帮助建筑师进行辅助设计，建筑师利用计算机进行建筑平面图、立面图、剖面图的设计和绘制，同时建筑模型的制作也逐渐由计算机控制完成。
到90年代中期，中国开始出现了计算机绘制建筑效果图的行业。
计算机动画制作专业介绍
计算机动画制作专业介绍
计算机动画制作专业是一门基于计算机技术，通过计算机图像技术、三维建模、动画
绘制等专业技术进行数字特效的创作和制作的专业。
具体来说，该专业的学生需要学
习计算机图像处理、动画制作、3D建模、电影后期特效制作等专业技术和软件操作技能，具备一定的美术素养和创造力。
其主要学科包括计算机图像学、计算机动画、数
字媒体技术、多媒体设计、特效制作。
学生在学习计算机动画制作专业时，需要掌握计算机制图技术、特效制作技术，具备
高超的动画制作和设计能力。
在学习过程中，主要会学习电脑三维建模软件、动画制
作软件、特效制作软件、渲染软件等相关技术和软件的知识和操作技能，同时还需要
熟悉各种数码音频、图像等媒体设备的使用及网络视频传输等相关的技术。
通过学习，学生将可以掌握计算机制图与编辑、动画制作、影视特效制作等技能，从而有能力设
计标志性的视觉艺术形象、创作单机游戏、电影广告、赛车游戏等优秀作品，并为该
行业做出贡献。
《多媒体技术及应用》第7章 计算机动画制作技术
动画的类型
逐帧动画
►使用逐帧动画技术，可以为时间轴中的每个帧 指定不同的艺术作品，可创建与快速连续播放 的影片帧类似的效果。
►它最适合于图像在每一帧中都在变化而不仅是 在舞台上移动的复杂动画。
►在逐帧动画中，Flash会存储每个完整帧的值。 逐帧动画增加文件大小的速度比补间动画快得 多。
第29页
►空白关键帧本身是关键帧，但未包含任何对象，可作 为计划稍后添加的元件的占位符，或者显式将该帧保 留为空。
►属性关键帧是在补间范围中为补间目标对象显式定义 属性值的帧。Flash能补间，即自动填充属性关键帧之 间的属性值，以便生成流畅的动画。
►补间帧是作为补间动画的一部分的任何帧。 ►静态帧是不作为补间动画的一部分的任何帧。
Poser
►Metacreations公司推出的一款三维动物、人体造型和三维 人体动画制作软件。
►利用Poser进行角色创作的过程较简单，内置了丰富的模型。
Cool 3D
►Ulead公司出品的三维动画制作软件。 ►其拥有强大方便的图形和标题设计工具，丰富的动画特效，
整合的输出功能可以输出静态图像、动画、视频或Flash格 式。
绘
• “查看”区域包含在应用程序窗口内进行缩放和 平移的工具。
图
• “颜色”区域包含用于笔触颜色和填充颜色的功 能键。
工 具
• “选项”区域包含用于当前所选工具的功能键。 功能键影响工具的上色或编辑操作。
第17页
Flash工作界面
时间轴
►Flash CS6的时间轴用于组织和控制一定时间内的图 层和帧中的文档内容。
第23页
Flash工作界面
“颜色”面板
►使用“颜色”面板可 以修改FLA的调色板 并更改笔触和填充的 颜色。
计算机动画基础知识
计算机动画基础知识计算机动画是指利用计算机技术制作动画的过程，包括建模、动画制作、灯光效果、材质贴图等技术。
计算机动画技术发展迅速，已广泛应用于影视制作、游戏开发、广告宣传等领域。
以下是计算机动画基础知识的介绍。
一、3D建模3D建模是计算机动画制作的基础。
在计算机中，我们把空间分为三维坐标系，即X轴、Y轴和Z轴。
3D建模就是利用这个坐标系来绘制三维图形。
常见的3D建模软件有3D Studio Max、Maya、Blender等。
建模的过程包括选择所需要的立体图形、构建虚拟的三维模型、调整模型的形状和比例，以及添加纹理等。
建模是一项艺术性和创造性极强的工作，需要艺术家或设计师具备较强的设计能力和审美能力。
二、动画制作动画制作是计算机动画制作的另一个重要环节。
动画制作旨在通过呈现一系列连续的图像（也称为“帧”）来创造一种连续的动态效果。
通常情况下，每秒钟播放的帧数为24帧。
动画制作的过程包括创建场景、拍摄镜头、添加角色及其动作、调整灯光效果和材质贴图等。
动画制作是一项高难度的工作，需要动画师具备丰富的经验和技能。
三、灯光效果灯光效果是决定计算机动画质量的一个重要因素。
有一个好的灯光效果可以使画面更加逼真、生动，反之则缺乏真实感。
灯光效果制作的过程包括选择灯光类型、调整灯光强度和颜色、确定灯光照射的位置和角度，以及调整阴影等。
四、材质贴图材质贴图是为了使计算机制作的图像看起来更加真实，常常会在图像表面贴上各种材料的外观贴图。
常见的材质包括木材、金属、纸张和布料等。
材质贴图制作的过程包括选择材质类型、粘贴材质贴图，以及调整贴图的大小和颜色等。
五、特效制作特效制作是计算机动画中特殊效果的制作，如爆炸、火焰、水面波纹等等。
这些特效可以让画面更加生动、逼真。
特效制作的过程包括选择特效类型、添加特效素材、调整特效参数、以及调整特效的时序等。
六、总结计算机动画制作需要多种技术的综合运用，包括三维建模、动画制作、灯光效果、材质贴图和特效制作等。
计算机动画技术
●计算机动画 ● 计算机动画的发展
第一阶段
在屏幕上依次画出简单的线条、几何图形和颜色块， 电脑一丝不苟地把绘画过程记录下来。在需要时，由 电脑重复绘画过程，使人们看到活动的画面
第二阶段
在屏幕上依次绘制画面，动画的主体从简单的线条、 几何图形过渡到复杂的图形、丰富多彩的颜色。动画 基本体现了传统动画的风格
观看动画的机器
4
● 动画的历史
1906年 美国人J·斯泰瓦德（J·Steward）制作了一部名叫“滑稽面孔的幽默 形象”的短片，非常接近现代动画概念 1908年 法国人Emile Cohl首创用负片制作动画影片，负片从概念上解决了 影片载体的问题，为今后动画片的发展奠定了基础 1909年 美国人Winsor McCay用一万张图片表现一段动画故事，这是迄今 为止世界上公认的第一部真正的动画短片 1915年 美国人Eerl Hurd创造了在赛珞璐片上画动画片，再拍成胶片电影 的动画制作工艺，这种工艺一直沿用至今 1928年 美国人华特·迪斯尼 (Walt Disney) 完善了动画体系和制作工艺，被 誉为商业动画影片之父，他把动画影片推向颠峰 今 天 动画本质没有多大变化，而动画制作手段却发生了巨大变化， 如：电脑动画、电脑特技动画
2
1 什么是计算机动画
什么是动画
● 动画由多幅连续画面组成，当画面快速、连续地播放时，由于人类眼 动画由多幅连续画面组成，当画面快速、连续地播放时，
睛存在 “视觉滞留效应” 而产生动感。 视觉滞留效应” 而产生动感。 当被观察的物体消失后，影像仍在大脑中停留一段时间，约为1/10s。 当被观察的物体消失后，影像仍在大脑中停留一段时间，约为1/10s。
6Leabharlann Frame1Frame2
计算机动画的定义
计算机动画是指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部分修改。 计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。
计算机动画的范畴
高品质的多媒体作品中离不开大量的使用动画场面，因而动画的创作也是多媒体产品必不可少一部分。电脑动画分为二维动画与三维动画两类，下面分别介绍。
有很多三维软件是在工作站或苹果电脑上使用的。随着PC机性能的不断提高，Autodesk公司推出了3D Studio MAX，由于它是在WindowsNT下运行，因而迅速成为国内的主流产品。由于3D Studio MAX 功能强大，并较好的适应了国内PC机用户众多的特点，被广泛运用于三维动画设计、影视广告设计、室内外装饰设计等领1域，业内有句话：只有你想不到的，没有3DSMAX做不到的。也就是说，用3DSMAX搞三维创作，最大的局限便是作者本身的能力，当然，要熟练的使用3DSMAX也要花费很多精力。
三维动画 制作三维动画首先要创建物体和背景的三维模型。然后让这些物体在三维空间里动起来，可移动、旋转、变形、变色等。再通过三维软件内的“摄影机”去拍摄物体的运动过程，当然，我们也要打上“灯光，最后生成栩栩如生的画面。下面简单说明制作三维动画的步骤。 制作三维动画是一个涉及范围很广的话题，从某种角度来说，三维动画的创作有点类似于雕刻，摄影，布景设计及舞台灯光的使用，你可以在三维环境中控制各种组合。光线和三维对象，他们总是听候你的调遣，你需要的除基本技能外，还要更多的创造力。作为专业级的作品至少要经过三步：造型、动画、和绘图。 造型就是利用三维软件在电脑上创造三维形体。一般来说，先要绘出基本的几何形体，再将它们变成需要的形状，然后通过不同的方法将它们组合在一起，从而建立复杂的形体。另一种常用的造型技术是先创造出二维轮廓，再将其拓展到三维空间。还有一种技术叫作放样技术，就是先创造出一系列二维轮廓，用来定义形体的骨架，再将几何表面附于其上，从而创造出立体图形。由于造型有一定难度，工作量又大，因此，我们可以在市场上找到包罗万象的三维造型库，从自然界的小动物到宇宙飞船，应有尽有，直接调用它们可提高工作效率，也可为经验不足的新手提供方便。 动画就是使各种造型运动起来，由于电脑有非常强的运算能力，制作人员所要做的是定义关键帧，中间帧交给计算机去完成，这就使人们可做出与现实世界非常一致的动画，如我们看见好莱坞大片，很多镜头是用电脑合成，我们却无法分辨，不象传统的动画片，由于是手工绘制，帧与帧之间没有过渡，我们看到的是画面不断跳跃的卡通片。 绘图包括贴图和光线控制，当我们完成这一切要给动画上色时，会发现电脑的性能对制作三维动画有多么重要，动画一秒钟大约为30帧，合成一帧（就是一个画面）可能用几秒，也可能要几十分钟，性能不佳的电脑将无法工作。 制作三维动画需要大量时间，为了获得更高的效率，通常将一个项目分为几个部分，特别对于那些投资巨大的制作。这就使分工协助显得非常重要，很少见到一个象样的三维动画由一位设计者独立完成。
计算机动画基础知识
5．三维卡通动画
1.3 学习计算机动画应具备的知识
• 1．从事“影视片头包装”、“建筑效果图”、“建筑装璜设 计”等行业方面工作
• 这些行业对动画制作技术要求相对比较低，学会三维动画基本 操作，再加上一些艺术细胞及有一定的审美观就可以了。
• 2．从事“广告设计”、“片头制作”等行业方面工作 • 这些行业对动画制作技术要求比较高，需要掌握广告画面的构
• 3ds max是目前国内乃至国外用户群最大 的三维制作软件，它广泛应用于商业广告、 影视特技、游戏开发、工业设计、建筑设 计、计算机辅助教育等领域，近年来尤其 偏重于影视广告和游戏开发，在同类软件 中市场占有率最高。
• 从行业上看，三维动画的分工越来越细， 目前已经形成了几个比较重要的制作行业， 包括以下几类。
• 电视片头动画包装
2．影视片头包装
• 电视节目包装。
3.产品广告
• 这类产品动画在制 作的创意上难度都 较片头包装要难， 不仅要求质感亮丽， 还需要复杂的建模、 角色动画等，对三 维软件技术的要求 比前两种都要高。
4.电影电视特技
• 电影特技如今越来越 多地开始使用三维动 画和合成特技，像 《星球大战前传》都 使用了大量的三维动 画镜头。很多电视剧 越都要求加入特技来 制造更刺激的场面效 果，例如烟雾、雨雪、 爆炸等，尤其是武侠 片，需要辅以三维动 画的光效、气效等。
2.MAYA
• MAYA是Alias/Wavefront公司出品的最新三维 动画软件。它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.MAYA因其强大的功能在3D动画界造 成世大的影响，已经渗入到电影、广播电 视、公司演示、游戏可视化等各个领域， 且成为三维动画软件中的佼佼者。
计算机动画技术的应用场景
计算机动画技术的应用场景计算机动画技术是一种将数字图像和声音组合在一起并以连续的形式呈现的技术。
随着计算机技术的发展，计算机动画技术越来越受到人们的关注和重视。
在影视、游戏、广告和教育等多个领域中，计算机动画技术都得到了广泛应用。
一、影视制作计算机动画在影视制作中有很广泛的应用，比如通过计算机动画制作电影中的特效，如《阿凡达》中的海克龙和《变形金刚》中的各种变形车辆等。
这些特效可以通过计算机动画技术制作而成，不需要实际的场景或实际的物体，同时节省了大量的制作时间和成本。
另外，计算机动画还可以制作动画片，如迪士尼的《狮子王》和《冰雪奇缘》等。
二、游戏开发计算机动画技术在游戏开发中也得到了广泛的应用。
通过计算机动画制作游戏中的角色、场景和道具等，使得游戏更加具有身临其境的感觉。
同时，计算机动画还可以制作游戏过场动画，如《魔兽世界》中的过场动画和《古墓丽影》中的片头动画等。
这些过场动画能够增加游戏的情节和体验感，吸引更多的玩家。
三、广告宣传计算机动画技术在广告宣传中也有很广泛的应用。
比如通过计算机动画制作汽车、家电以及服装等的广告宣传片，以展现产品的特点和优势。
而通过计算机动画制作的广告宣传片，具有更强的视觉冲击力和更大的感染力，能够很好地吸引人们的注意力。
四、教育培训计算机动画技术在教育培训中也有应用。
它可以被应用于教育界的各个方面，例如学科的跨媒介应用、学生交互体验等。
比如，在学校中，计算机动画可以被用来制作学科解说动画、教学片等，以帮助学生更好地理解知识点。
在企业培训中，计算机动画可以被用来制作培训教材、产品演示动画等，以便员工能够更快地学会技能和理解产品。
总之，计算机动画技术的应用场景十分广泛，涵盖了多个领域。
在未来，随着计算机技术和数码娱乐的快速发展，计算机动画技术的应用范围也将会越来越广泛，为人们带来更多的便利和更好的体验。
简述计算机动画类型
简述计算机动画类型
计算机动画是利用计算机图形技术实现各种动画效果的动态呈现系统。
主要分为三类：帧动画（或称矢量动画）、空间动画和视频合成动画。
帧动画是由几张或数十张图片构成的动画，框架内图片间逐帧播放，使动画或者影片的故事情节产生视觉变化。
动画连接效果借助电脑设定帧速，每秒显示几帧图片实现，多用于手绘故事视频或者漫画制作、游戏的开场介绍动画等。
空间动画是利用各种计算机图象处理技术分析、操作后，内置各种渲染算法，完成多个物体组合建构模型，以及解决阴影、光影等视觉现实效果，完成各类层级
空间穿梭拼接动画制作。
这类动画多采用3D 软件完成，用于动画短片、高科技设备推广介绍、广告制作等。
视频合成动画是在视频素材中利用各种图层效果，滤镜、蒙版处理动画混合效果，用于产品介绍、流程解说等模式，视觉效果更加精细、贴近实际拍摄效果，Edge 剪辑、MOS停靠介绍及细节过渡，完成各种视频素材的动画结合效果，渲染特效完成动态合成，包括了企业介绍片、网络短片、主题纪念片等作品的完成。
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3D扩展
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一个转头模型
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三维头像的构造
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边缘提取与隐线消除
• 边缘提取：计算各个剖面在X-Y平面上投影沿X轴方向 的大小极值，它们分别对应于头的右边和左边，然后 以一定顺序连接这些极值点画出头部边缘。
• 隐线消除：由于头像各部分是用曲线绘制的，把曲线 看成前后顺序连接的矢量，计算每个矢量在X-Z平面投 影与X轴的夹角 v，如果| v|< /2, 该矢量可见， 否则不可见。
• 保存骨骼:点击Up按钮，保存骨骼，然后在回到 第一步，等到所有的关键帧都提取完成以后，我 们通过点击file中的“导出skeleton”选项来导 出骨骼数据。
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插值算法流程
• 根据关键帧图片提取关节点数据并保存为文件 • 载入文件数据 • 取相邻两帧做线性插值 • 对于插值两帧对应的骨骼，分别计算它们中点的
• 最少可以用3幅，用于表现狂跑（但感觉粗糙些） • 一般可用4幅画面表现跑步的一步。
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跑步的角度加权函数
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跑步的类型
• 跑步的类型也是多种多样。图中第一个得动感更强，故感 觉更强壮，有坚定的方向。第二个看上去比较弱，不协调， 更像一个累极了的马拉松运动员要到终点的样子。
• 添加胳膊
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身体协调
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跑步
• 跑步除了要用到走步的所有规律外还有其新特点。跑步中 身体上下运动被夸张以给出更急促的感觉。
• 在位置1接触地面那只脚把身体猛地推向上。 • 胳膊运动要比走步中激烈得多。 • 跑步要比走步跨出更大的距离。
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跑步的时间分配
• 例如用一个因子 F=1+A*sin( i* /N)对加权函数 相乘（式中 i 表表示第 i 幅幅 画面的数标，N是一步内包含的画 面数），其结果是加权函数中间 几个值变大，在实际生成的走步 系列中表现为腿抬得高一些。根 据实验A的取值范围在0.1~0.3之 间效果比较好。
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添加胳膊
• 旋转轴下端经过坐标系原点，上端沿一玫瑰线运动，方程 如下 r=a*sin(t* ) 这里t为时间，t=0时对应位置1，t=1时对应位置9。参 数a和眼睛高度h控制低头的程度。根据实验，
a/h=0.4~0.5之间较合适。
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旋转矩阵
• 利用旋转矩阵把三维头像进行旋转，n1,n2,n3为 旋转轴的方向余弦， s1=sin , c1=cos , =t* /2是旋转角度。
• 选取眼睛中心为参考点，计算出该点高度h以及该 高度上头像的侧面宽度w;
• 距头后部取w/3，过该点的垂直轴即为Y轴，再把 侧面头像的下巴放在坐标系的X-Z平面上。
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三维头像的构造
• 正面头像的中心对称轴与Y轴平行，画像所在平面与X-Y平面平行，再 把它的下巴放在z=w/5处。这个位置对应于侧面头像前后的中间。
计算机动画
人物走步建模
• 人物走步在向前运动过程中还要注意身体上下 移动，且移动应该用慢进慢出处理。
• 在动画中走步要避免僵硬，如一个怒气冲冲的 人走步时上身前倾，下巴朝前，如图。
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走步的变化
• 若用走步表现出骄傲的情绪，则身体略微后倾， 在走步过程中的最高位置出伴有胸部和肩部的 动作。
系统界面
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操作步骤
• 打开关键画面
• 指定骨骼: 在右面的骨骼指定工具条里面选取所 要提取的骨骼。
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操作步骤
• 提取骨骼:点击提取骨骼按钮，点击左键拖动，释 放的方式提取骨骼，对所有的骨骼通过这种方式 提取。最后如下图所示。
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操作步骤
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走步速度的控制
• 上面的角度— i 只对应9幅画面，为了利用该变化 规律生成速度有变化的走步序列，用样条曲线对这 9个离散样点插值，然后对其弧长参数化,再用不同 区间间隔采样，得到角度加权值来控制不同速度中 的腿部动态。
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腿部动态局部控制
• 如果对腿部角度加权函数进行幅 度调制，就有可能生成腿部抬升 角度不同的走步序列。
• 其它如潜行等都可以用同样的方法处理。
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跑步的预备
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跑步运动中表现重量
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一个动画角色骨架提取系统
• 目标: 在手工绘制的人物或动物走步或跑步序列 中提取骨架;
• 利用上述提取的骨架信息控制一些形状元素,生成 动画
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• 然后画出中间画面(5)，在该位置上右腿完全伸直以
支撑全身，此时身体位置因此抬高，左腿自然抬高并弯 曲向前。
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走步中腿部的动态模型
• 在手工绘制的走步序列 上用两矢量近似上腿和 下腿的骨架，然后测量 两个矢量的角度，得到 它们随着画面 i 变化 的关系图。从中我们可 以看到它们是非线性变 化的。
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模型生成的转头例子
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走步的时间分配
• 正常的走步用9幅画面表现跨出一步。小孩的走步 还可以快一些，比如用7幅画面。一个疲惫的老人 走步则有可能用13幅表现一步。
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走步中腿部的处理
• 先画出一步的两个关键画面，其中一个是右腿在 前，左腿在后，如(1)，另一个是左腿在前，右腿 在后，如(9)。
• 用一个平行于Z-X的平面进行上下移动来切割由正面头像和侧面头像 构成的基本框架。如果切割m次，得到m组相交点，用样条曲线分别对 它们插值得到m个头步水平剖面，按切割平面高度把它们堆砌起来获 得三维头部形象。
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பைடு நூலகம்
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旋转轴设定
• 旋转轴对应于颈部中心轴，它控制头部的旋转状态。从手 工绘制的转头序列可以看到颈部中心再转头过程中保持固 定，而头顶部的运动轨迹可以用一玫瑰线来近似。