第一章 计算机动画概述(1)
计算机动画概述
江苏 陈冠清 教授
1993-01-29
1831年法国人发明了动画片，当时演示动画的机器是由一个旋转园盘和一个可视窗口构成的，在旋转盘上装有一系列的画面。此后，动画技术迅速发展。1906年美国人制作了第一部放映在屏幕上的动画片，它向人们展示了奇妙的动画艺术，于是世界各地开始制作动画。动画的应用范围很广，它可用于广告、电视、电影、教育、科研、工业生产等领域。例如DISNEY乐园制作的米老鼠及唐老鸭等系列动画片，至今还深受人们的青睐。
第二阶段是具有一定辅助手段的动画设计阶段。这一阶段的特点是生成手段有了很大改进，对某一高级语言进行了扩充，设计一个工具包，或者是提供动画写作语言使点阵图的功能设计和显示更为方便。但是生成动画的功能并无多大进展，还是点阵图形的“Get-Put”。这时的代表作有在IMB70g机上设计的BEFLIX动画语言。
计算机动画技术出现以后，取代了传统制作中绝大部分复杂而繁重的手工劳动，提高了制作效率，降低了成本，而且还能够产生传统动画制作中难以实现的动画特技效果。计算机动画技术很快得到了人们的重视，对它进行了研究，使之发展很快。
计算机动画技术已有近三十年的历史了，它的发展大至可以分为三个阶段，第一阶段是初始阶段。这一阶段的特点是采用高级语言编程，利用嵌入高级语言中的简单图形包绘图，计算能力也只限于高级语言所拥有的标准函数库，这种动画实际上是人们常说的“Get-Put”。这一阶段的代表作有贝尔实验室用FORTRAN语言制作的说明画面的技术，将一系列单独的画面拍摄在胶片上，以每秒24帧的速度连续放映，从而得到动画效果。由于动画片的画面频率为24帧/秒，所以制作半小时的动画片，需要贯用也是可观的。据说在美国制作半小时的动画片，需要三十万美元。
1963年美国贝尔实验室制作了第一部计算机动画片，于是，使计算机动画成为计算机应用的一个新的领域。此后，随着计算机图形学的不断进展，计算机在动画技术领域中的作用也越来越大，其作用大致可以归纳如下：1、画面制作。采用图形输入设备将关键画面输入计算机并使数字化，也可以采用交互式图形编辑器制作关键画画，等等。2、产生运动。利用计算机算出所有插入的中间画面。3、着色。可实感图象，4、拍摄。采用计算机控制物理摄像机或模拟摄像机的动作，例如图形的平移、缩放、旋转、渐显、渐暗等等。5、后处理。采用计算机编辑画面，使同步输出，其中包括画面与音响的同步。
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。
计算机动画概述
第1章计算机动画概述对于许多人来说，计算机动画基本上等价于那些大银幕上的故事，如《星球大战》、《玩具总动员》、《泰坦尼克号》等。
但是并不是所有的，或者说事实上只有一部分计算机动画是在好莱坞这样的地方完成的。
对于星期六早晨播放的那些卡通片而言（美国电视频道通常在星期六早晨播放预定的动画节目），它们很有可能完全是使用计算机来生成的。
计算机游戏同样受益于各种最先进的计算机图形学技术，并且已经成为计算机动画技术研发的主要驱动力。
实时的、性能驱动的计算机动画已经在SIGGRAPH①上提出，并应用在《芝麻街》（Sesame Street，一个风靡美国的儿童电视节目）上。
台式计算机的动画制作已经可以维持在一个合理的开销水准上，而基于网络的计算机动画设计也有各种规程可循。
使用数字模拟技术来完成飞行员、SW AT反恐小组的训练项目，以及核反应堆的模拟也已经不是什么新闻了。
这种种应用之间最显著的差别就在于它们的成本、画面要求质量，以及可用的交互行为的种类和数量。
在这本书里，我们不会列举某一个应用领域的优势与不足，而是向读者介绍所有这些案例当中，计算机动画的算法实现和相关技术的使用。
这里所说的计算机动画，指的是各种基于计算机实现的运算，其目的是产生多幅图像以构成对运动的感知。
本书的重点在于三维图形数据的处理算法和相关技术。
总的来说，任何可以被改变的数据量都可以被动画化。
某个对象的位置和方向显然都是动画的组成元素，而以下这些内容同样可以构成某种形式的动画：物体的形状、着色参数、纹理坐标、光源的参数，以及摄像机的参数等。
对于计算机动画的技术而言，通常有3种运动控制的实现方式。
●艺术动画（artistic animation），设计者需要全力负责运动的制作过程。
艺术动画的构建基础是插值技术（interpolation）。
●数据驱动的动画（data-driven animation），此时我们需要将各种即时录制的运动过程数字化并且映射为图形对象。
计算机动画技术_1_绪论
2011-2-3
北京航空航天大学
7
动画的发展历史 早期动画： 早期动画：
1825年, 幻影转盘； 年 幻影转盘；
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北京航空航天大学
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动画的发展历史 早期动画： 早期动画：
1834年，走马盘； 年 走马盘；
2011-2-3
北京航空航天大学
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动画的发展历史 早期动画： 早期动画：
1868年，手翻书； 年 手翻书；
北京航空航天大学
3
动画的原理
视觉假象
“视觉暂留”特性； 视觉暂留”特性； 连续播放一系列基于时间顺序的静止画面， 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； 造成连续变化的假象； 和电影在本质上是一致的； 和电影在本质上是一致的；
Frame1
Frame2
Frame3
Frame4
康奈尔大学 JPL实验室 实验室 加利福尼亚大学 多伦多大学 俄亥俄州立大学 蒙特利尔大学 东京大学
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辐射度方法 运动动态技术 样条模型开发 过程技术应用 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
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 年代——生产期； 生产期； 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； 有可能实现；
第一部 奥斯卡最佳动画短片奖 计算机动画影片
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动画的发展历史 电脑动画的发展
1988年，卢卡斯电影公司, Willow; 年 卢卡斯电影公司 引入了“图象变形 技术； 图象变形” 引入了 图象变形”技术； 1989年，詹姆斯 卡麦隆，《深渊》(The Abyss) 卡麦隆， 深渊》 年 詹姆斯·卡麦隆 ILM制作了一只能模仿影片中演员的面部表情 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； 和动作的蛇状的水怪；
计算机基础：Flash动画处理技术
双击对象：选择轮廓线和填充色。（是被轮廓线包 围的图形 ）
单击轮廓线：选择该轮廓线 双击轮廓线：选择所有轮廓线 单击填充色：选择填充色
Flash动画技术
（2）整形操作功能：对对象细节的修饰。
如对线条的整形 图形轮廓的整形 整形的对象只能是Shape图形 而且整形时对象必须在非选中状态下。
Flash动画技术
5、画桶工具
给封闭区域填充颜色，可以为白色区域填 充，也可以改变原有区域的填充颜色。
其颜色的设置和画笔相同
Flash动画技术
6、文字工具 文字工具“A”的功能：
输入、修改、编辑文字 用“属性面板”设置文字的字体、字型、
字号。
1）、文字输入的操作为 ：
单击【文字】工具→用【属性面板】，设 置文字的字体、字型、字号→在舞台（画 板）上单击在文本框的光标位置输入文字。
Flash动画技术
2、选择工具
对图形对象或其中的一部分进行修改、编辑， 必须选择对该对象后，才能对该对象进行操作， 选择工具有：
1）箭头工具 2）任意变形工具 3）套索工具
Flash动画技术
1）箭头工具
用箭头工具功能有：
选择整个对象或对象的一部分 实现对象的变形、整形操作、对象的移动 。
（1）形状（Shape）对象的选择操作，使用箭头工 具 ，分别有：
Flash动画技术
（2）编辑区 舞台（Stage）：也称为画板，绘图 和编辑动画的地方 工作区：相当于后台。有时把：舞台 ＋工作区＝编辑区
Flash动画技术
(二)文件的操作
1、建立新文件 2、保存文件 3、保存其他类型的文件 4、打开文件
第一章 计算机动画概述(1)
– 第二个阶段是从20世纪70－80年代中期，计算机图
形、图像技术的软、硬件都取得了显著的发展，使 计算机动画技术日趋成熟，三维辅助动画系统也开 始研制并投入使用。三维动画也称为计算机生成动 画，其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推出第一部电脑动画电影，就是 Tron（中文片译“电脑争霸”），使计算机动画成为计算 应用的新领域。 1982至1983年间，麻省理工学院（MIT）及纽约技术学院 同时利用光学追踪（Optical Tracking）技术记录人体动作； 演员穿戴发光物体于身体各部份，在指定之拍摄范围内移 动，同时有数部摄影机拍摄其动作，然后经电脑系统分析 光点的运动再产生立体活动影像。
■动画 规则
1）动画有多画面组成，并且画面必须连续。
构 成 表 现
2）画面之间的内容必须存在差异。 3）画面表现的动作必须连续，即后一画面是前一画面的继续。 1）动作可进行适度夸张，但要严格遵循运动规律。 2）动画节奏应符合自然规律。 3）动画节奏通过画面之间物体的相对位移量进行控制。
■动画的原理
技巧动画 特技动画
抽拉移位法 关节法 磁控法 连续叠化法
循环法
划变 遮挡
闪烁
键控
叠化
扩大了动画的制作手段，丰富了动画的表现力， 并大大地节省了动画的工作量
2、计算机动画
也叫电脑动画（Computer Animation），是依据传统动画的基本原 理，用计算机生成一系列可供实时播放的动态连续图像的计算机动画技 术 。 计算机动画技术：制作功能全、效率高、色彩丰富鲜明、动态流畅自 如，为电视动画设计者提供了一个任其发挥想象的创作环境 。
– 第三个阶段是从1985年到目前为止的飞速发
展时期，是计算机辅助制作三维动画的实用 化和向更高层次发展的阶段。
计算机动画原理与技术
▲ 三维动画
三维动画又叫“空间动画”。 动画主体的三维造型是经过计算 机得到的，然后为其赋予“材 质”，布置好“灯光”、放好 “摄影机”，规定好运动的方式， 就制作好了三维动画。
பைடு நூலகம் 1.5 计算机动画技术
在计算机动画系统中应用的主要动画技术有： (1)参数关键帧技术。 (2)轨迹驱动技术。 (3)变形动画技术。 (4)关节动画技术 (5)过程动画技术 (6)基于物理的动画技术。 (7)行为动画技术。
◎很长时间的不断完善，传统动画已形成了一套完整 的体系，包括制作流程，分工，市场运作，甚至电 视播出的动画系列片长度和集数都已经规范。
◎他可以完成许多复杂的高难度的动画效果，几乎人 们可以想象到的他都可以完成。
◎美术效果也是如此，传统动画可以制作风格多样的 美术风格，特别是大场面，大制作的片子，用传统 动画可以塑造出恢弘的画面及其细腻的美术效果。
计算机动画的本质
“动作的变化是动画的本质”这一 说法已不全面。计算机能够按照人们 的意图自动生成有特殊效果的动画， 例如颜色动画、变形动画、材质动画， 以及透视效果动画等等。
计算机动画的制作流程
① 创意（脚本制作）． ② 预处理（输入外部资料） ③ 场景造型。 ④ 设定材质和光源。 ⑤ 设置动画。
计算机在动画制作中的应用
第一阶段 用计算机画出简单的线条和几
何图形，计算机把绘画过程记录下 来。在需要时，由计算机重复绘画 过程，使人们看到活动的画面。
计算机在动画制作中的应用
第二阶段
计算机动画中活动的主体从简单的 线条、几何图形过渡到比较复杂的图 形。画面上的变化模式和多种颜色的 运用使这一阶段的动画具有良好的视 觉效果，开始体现计算机动画的风格。 计算机图形学渐趋成熟，计算机动画 软件出现。
计算机动画技术
通过动作捕捉设备记录演员的 动作，将其应用到角色的动作
中。
实例二：环境动画制作
场景模型设计
创建逼真的场景模型，包括地形、建筑物、 树木、花草等元素。
光照与渲染
为场景添加逼真的光照效果，通过调整材质 属性和光源属性来渲染场景。
背景动画制作
根据故事情节，制作背景动画，如四季更替 、日出日落等。
特效动画制作
在场景中添加特效动画，如雨雪、火焰、烟 雾等。
实例三：特效动画制作
01
粒子系统
使用粒子系统模拟自然现象，如雨 雪、火焰、烟雾等。
柔体动力学
模拟柔软物体的动态效果，如头发 、布料等。
03
02
刚体动力学
模拟物体的物理属性，如重力、碰 撞、弹跳等。
渲染特效
添加光晕、描边、景深等特效来增 强画面的视觉效果。
通过云计算，可以将渲染好的动 画片段进行合成、剪辑和发布， 大大提高了工作效率。
实时渲染技术发展
高性能图形处理器
随着GPU技术的发展，实时渲染的速度和质量得到了大幅提升 ，使得动画制作更加高效。
逼真度与实时性
实时渲染技术不断追求更高的逼真度和实时性，以满足不断增长 的视觉效果需求。
交互式动画
实时渲染技术使得观众可以与动画进行交互，如虚拟现实游戏中 的角色动画，增强了互动性和沉浸感。
交互式动画
通过用户与虚拟环境的交互，实 现动态的动画效果，如游戏、虚
拟现实电影等。
04
计算机动画应用领域
影视制作
特效制作
计算机动画技术可以用于制作电影、电视剧中的特效，包括火、 水、爆炸等复杂场景，以及虚拟角色、怪物等。
背景模拟
在影视制作中，计算机动画技术可以模拟出各种背景，包括古代建 筑、未来城市、山水风光等，提高影片的视觉效果。
计算机动画原理
• 在实际应用中，图形、图像技术又是相互关 联的。把图形、图像处理技术相结合，可以 使视觉效果和质量更加完善，更加精美。
• 从技术发展趋势和应用要求看，两者的结合 既有必要性，又有可能性。
• 1. 必要性 利用两种技术进行完美逼真的立 体成像
• 2. 可能性 都以像素为基础
图形与图像的对比与区别
项目 位 图
由像素组成的， 表示 用若干位来定义
图中每个像素点 的颜色
放大 模糊、失真
文件 相对较大 大小
矢量图
用矢量表示图的轮廓， 用数学公式描述图中所 包含的直线段、曲线段 、圆弧等图形的形状
依然清晰
相对小
1.1.2 图形的表示方法
• 点阵法 • 参数法
图形的点阵法
• 点阵法是在实现阶段用具有颜色信息的像 素点阵来表示图形的一种方法，描述的图 形常称为图像。
坐标系之间的变换
• 写成矩阵形式：
– Q0=P0 + [q1，q2，q3] {v1，v2，v3} T – {u1，u2，u3} T =M {v1，v2，v3} T – 其中:
坐标系之间的变换
• 对于空间中的任一个点D ,如果已知D点在坐标系II中的 坐标为[d1d2d3]
• 则：
– D= P0+ [d1d2d3] {v1，v2，v3} T
在 由绘 锯图 齿机 形上 折， 线线 组条 成 。
（圆弧见例图）
基础知识
第二章第二节 图形变换
2.1 图形变换的数学基础
• 矢量、点和欧氏空间 • 坐标系和坐标 • 矩阵与坐标变换 • 齐次坐标的引入
矢量
• 矢量具有确定的方向和大小（长度） • 矢量是流动的，无位置概念 • 矢量的运算 C=A+B
1计算机动画概述
1-3 Flash CS4简介 简介
1-3 Flash CS4创作流程 创作流程
创建新文件
创建导入资源
制作Flash动画 制作Flash动画
添加交互性 测试与发布
1、依据向导创建 2、修改文档属性
1．创 建形 状、 组合 体、 文本、 元件 与实 例 2．导 入位 图、 声音
1． 创 建 逐 帧 动 画 2． 创 建 补
2.Flash cs 4 简介
在学习Flash CS4中的各项操作之前 在学习Flash CS4中的各项操作之前，应先对软件工作界面的组成 中的各项操作之前， 有初步的了解，这部分内容主要包括了开始页面、菜单栏、工具箱、 有初步的了解，这部分内容主要包括了开始页面、菜单栏、工具箱、 时间轴面板、舞台、属性面板和面板集等界面元素。 时间轴面板、舞台、属性面板和面板集等界面元素。 开始页面 菜单栏 工具箱 时间轴面板 舞台 【属性】面板 属性】 面板集
1-2 计算机动画
三维动画制作软件 • 1．3ds max • 2．Maya • 3．SOFTIMAGE|XSI • 4．Lightwave 3D
1-3 Flash CS4简介 简介
交互式二维动画制作软件Flash • 1．Flash的基本功能 – （1）绘图和填充 – （2）文字的输入和修改 – （3）创建动画元件和实例 – （4）使用动作脚本控制内容 – （5）添加声音 – （6）集成电影
选用教材： CS4基础与案例教程 选用教材：Flash CS4基础与案例教程 机械工业出版社
计 算 机 动 画
方 琨 fangkun111111111@
计算机动画 CS4
BASIC
绘图基础 颜色工具操作 文字特效及其应用 对象的编辑 元件和库 特效应用 帧与图层 动画制作
计算机动画3篇
计算机动画计算机动画（一）计算机动画是指利用计算机技术产生的动画效果，它为电影、电视、游戏、广告等传媒产业提供了强大的支持，已经成为了现代视觉艺术的重要形式之一。
计算机动画的发展可以追溯到20世纪60年代，当时的计算机技术虽然还十分落后，但已经可以利用绘图软件绘制出二维图像。
随着计算机硬件和软件的发展，计算机图像的分辨率和细节都不断提高，计算机动画技术也实现了跨越式的发展。
目前，计算机动画技术已经非常成熟，可以产生逼真的三维图像和动画。
计算机动画的制作需要经过多个环节，包括：概念设计、角色建模、场景设计、材质贴图、灯光设置、动画绑定、运动捕捉、渲染和后期制作等。
每个环节都需要专业的技术和艺术造诣，才能制作出高质量的计算机动画作品。
计算机动画在广告、电影、游戏等领域的应用非常广泛，它可以有效地传递信息和表达情感，吸引观众的眼球，提高品牌知名度和影响力。
同时，它也可以用于教育和科学领域，例如在医学领域可以利用计算机动画模拟病理过程，帮助医生诊断病情。
总之，计算机动画已经成为了现代传媒产业不可或缺的一部分，未来它还将继续发挥重要作用，创造更加丰富、逼真的视觉体验。
计算机动画（二）计算机动画是一种综合性的艺术表现形式，它不仅需要技术人员的配合，还需要艺术人员的创造力。
计算机动画的核心是图形学，它涉及计算机硬件、软件、算法等多个方面的知识，需要具备较高的技术门槛。
计算机动画的制作可以分为三个阶段：前期预备、制作和后期制作。
前期预备包括创意构思、角色设计和场景设计等工作，它是整个制作过程中最为关键的阶段。
制作阶段是制作人员按照预设计划进行角色建模、场景构建、材质贴图、灯光设置、动画绑定、运动捕捉等一系列技术操作。
后期制作主要是对制作出来的动画进行渲染效果的优化和调整，并完成其它包括音效、配乐、字幕等无法在制作阶段完成的工作。
计算机动画在应用方面，最为广泛的就是电影、电视剧、广告等。
目前，许多好莱坞巨制电影都采用了计算机动画技术，例如《阿凡达》、《猩球崛起》等。
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。
计算机动画概述
计算机动画概述在当今数字化的时代，计算机动画已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
从精彩绝伦的电影特效到引人入胜的电子游戏，从生动有趣的教育软件到吸引眼球的广告宣传，计算机动画以其独特的魅力和强大的表现力征服了观众的眼睛和心灵。
计算机动画，简单来说，就是利用计算机技术来创建和生成动态的图像序列，从而展现出连续的运动和变化效果。
它并非一蹴而就的产物，而是经过了多年的发展和演进。
早期的计算机动画技术相对简单，主要基于一些基本的图形绘制和变换算法。
那时候，由于计算机硬件和软件的限制，动画的效果往往比较粗糙，色彩单一，动作也不够流畅自然。
但随着计算机技术的飞速发展，尤其是在处理器性能、图形显卡能力以及存储容量等方面的巨大提升，为计算机动画的发展提供了强大的支撑。
现如今，计算机动画的制作过程通常包括以下几个主要步骤。
首先是前期策划，这一阶段需要明确动画的主题、风格、故事情节以及预期的观众群体等。
接下来是角色设计和场景构建，动画师们会运用各种专业软件，通过手绘、建模等方式创建出动画中的角色形象和背景环境。
在模型创建完成后，还需要进行材质和纹理的绘制，以使角色和场景看起来更加真实和生动。
动画的核心环节是关键帧的设定和动画曲线的调整。
关键帧就像是动画中的重要节点，确定了角色或物体在特定时刻的姿态和位置。
而动画曲线则控制着关键帧之间的过渡，决定了运动的速度和节奏。
通过精心调整动画曲线，可以让角色的动作更加自然流畅，富有节奏感。
在动画制作中，物理模拟也是一个重要的方面。
例如，模拟物体的重力、碰撞、弹性等物理特性，能够让动画中的物体运动更加符合真实世界的规律，增强动画的真实感和可信度。
渲染则是将制作好的动画场景和角色转化为最终可见的图像的过程。
在渲染过程中，需要考虑光照、阴影、反射等因素，以营造出逼真的视觉效果。
这一过程往往需要耗费大量的计算资源和时间，特别是对于高质量的动画作品。
计算机动画按照不同的分类方式，可以分为多种类型。
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。
计算机动画制作教案
计算机动画制作教案一、教学目标1.了解计算机动画的定义、特点和应用领域。
2.掌握计算机动画制作的基本技能和流程。
3.能够运用所学知识制作基本的计算机动画作品。
二、教学内容1.计算机动画的定义、特点和应用领域。
2.计算机动画制作的基本技能和流程，包括场景设计、角色设计、动画制作等方面。
3.基于Maya软件的计算机动画制作实践。
三、教学流程1. 计算机动画的概述1.1 计算机动画的定义计算机动画是指通过计算机技术对图像进行处理，形成连续、逼真的动态影像的艺术形式。
它是一种集电脑绘图、计算机模拟、图像处理和动态图象合成等技术于一体的数字艺术形式。
与传统手绘动画相比，计算机动画具有操作灵活、制作快捷、效果逼真等特点。
1.2 计算机动画的特点1)计算机动画具有逼真的效果，可以通过计算机技术处理实现更为精细的画面和动态效果。
2)计算机动画制作速度快，可以快速创建3D模型、贴图和特效，方便制作实验和预览，提高制作效率。
3)计算机动画具有非常广泛的应用领域，包括电影、广告、游戏、建筑等等，所以其市场前景非常广阔。
1.3 计算机动画的应用领域1)电影和电视节目：常用于特效、CGI等方面的制作。
2)广告：可以制作产品特效或广告宣传片等。
3)游戏：动态游戏场景、人物等。
4)建筑：可以使用计算机动画制作建筑模型以便于设计和展示。
2. Maya软件基本操作2.1 Maya软件介绍Maya是由Autodesk公司开发的一个三维计算机图形软件和动画制作软件，主要用于电影、电视、游戏和建筑等领域。
2.2 Maya软件的基础知识Maya界面的布局：包括视图窗口、属性编辑器、时间轴、主菜单、工具栏、状态行等。
2.3 Maya软件基本操作1)选择物体：可通过拖动鼠标进行选择。
2)移动物体：按住W键，选择移动工具，鼠标拖动。
3)旋转物体：按住E键，选择旋转工具，鼠标拖动。
4)缩放物体：按住R键，选择缩放工具，鼠标拖动。
2.4 Maya软件的基本设置Maya软件可以进行各种设置，如单位、键盘快捷键、工具设置等。
《计算机动画设计》第一章 动画概论
计算机动画设计Computer Animation Design李剑敏福州大学数学与计算机科学学院animation@403007871@第一章动画概论本章内容:●动画的概念●动画发展历史●动画基本原理●动画分类与特点●二维动画流程●三维动画动画的本质运动是动画的本质-动画艺术家约翰·哈拉斯1.创造性地塑造各种形象及符号2.创造性地应用“动”的语言，用各种千变万化的动作来表述一切事物3.创造性地表达人们可能持有的任何思维《猫与老鼠》动画的特征1.动画是画出来的电影2.动画是画出来的运动艺术3.动画属假定性艺术日本漫画风格《千与千寻》画面表现形象的假定性《怪物史莱克》动画的特征4.动画语言是决定动画片质量的关键4.动画的幽默5.夸张变形是动画的法宝幽默画面《阿凡提》夸张画面《猫与老鼠》动画的特征5.夸张变形是动画的法宝动画的特征5.夸张变形是动画的法宝动画的特征6.动画的拟人化手法《快乐的数字》《唐老鸭与米老鼠》动画的定义1.动画是通过对一系列单个画面连续逐格拍摄在胶片上，在播放时产生运动视觉的技术，这种视觉是通过胶片，以一定的速率放映的形式而体现出来的。
2.动画是一种动态艺术，是一系列相关画面每一格与前一格有所不同的变是化。
3.动画原本是无生命之物，经过创作者之意念或手法，而成为活生生的活动电影动画的定义（百度）动画是一种综合艺术门类，是工业社会人类寻求精神解脱的产物，它集合了绘画、漫画、电影、数字媒体、摄影、音乐、文学等众多艺术门类于一身的艺术表现形式。
动画的英文有：animation、cartoon、animated cartoon、cameracature。
其中，比较正式的"Animation" 一词源自于拉丁文字根的anima，意思为灵魂；动词animate是赋予生命，引申为使某物活起来的意思。
所以animation可以解释为经由创作者的安排，使原本不具生命的东西像获得生命一般地活动。
计算机动画——精选推荐
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。
计算机动画概述
4.3 计算机动画设计与创意
一、计算机动画创意的概念 计算机动画是高科技与艺术创作的结合， 它需要科学的设计和艺术的构思，这些在制作 之前的方案性思考，称为创意。 创意有宏观和微观两个层面。 宏观(战略创意)：指整个设计行动的统筹 安排(战略策划高度)。 微观(战术创意)：指具体动画作品的意境 构思及手法选择(小点子、小安排)。
4.1 计算机动画概述
4.科学计算与工程设计 科学计算可视化：通过计算机动画将科学 计算过程及其结果转换为几何图形或图像并显 示出来，以便于研究和交互处理。 工程设计：工程图纸设计完后，指定立体 模型材质，制作三维动画。如建筑行业中楼房 建筑的透视和整体视觉效果。
4.1 计算机动画概述
5.模拟与仿真 飞行模拟器：能训练飞行员模拟起飞和着 陆、操纵各种手柄、观察各种仪器以及在舷窗 能看到机场跑道或自然景象。 在航天、导弹和原子武器等复杂的系统工 程中，先建立模型，再用计算机动画模拟真实 系统的运行，调节参数，获得最佳运行状态。
二、Flash基本操作 1.创建一个Flash文件 文件/新建、工具栏→新建按钮 2.定义影片属性 修改/影片、属性面板→影片属性 (尺寸、背景颜色、帧速、设为默认值) 3.导入对象 文件/导入库→窗口/库→拖入工作区 文件/导入→合适文件
4.4 矢量动画制作软件
4.简单动画 ①新建文件→设置影片属性(352*240*12) ②导入背景图片(文件/导入) ③插入/新建元件→文字→回到场景1 ④窗口/库→图层1/第50帧设为关键帧 ⑤创建图层2 第1帧→文字在舞台下 第50帧→文字在舞台中 ⑥插入/创建动画动作
4.4 矢量动画制作软件
2.基本功能 ①具有较强的矢量绘图和动画制作功能， 且图像质量高，制作的动画和网页数据量小 ②导入和发布功能强：可导入bmp、mov、 mp3等，可发布各种音视频文件 ③插件工作方式：Shockwave Flash插件 流式技术播放动画 ④强大的ActionScript函数、属性和对象 ⑤支持XML技术标准，等等
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1831年，法国人约瑟 夫· 普拉托 （Joseph Antoine Plateau）把画 好的图片按照顺序放在 一部机器的圆盘上，圆 盘可以在机器的带动下 转动。这部机器还有一 个观察窗，用来观看活 动图片效果。在机器的 带动下，圆盘低速旋转。 圆盘上的图片也随着圆 盘旋转。从观察窗看过 去，图片似乎动了起来， 形成动的画面，这就是 原始动画的雏形。
从每秒放的幅数来讲，有全动画（每秒24幅）（迪斯尼动 画）和半动画（少于24幅）（三流动画）之分，中国的动 画公司为了节省资金往往用半动画做电视片。
1、传统动画
利用了电影原理，即人眼的视觉残留现象，将一张张逐渐变化的并能清 楚地反映一个连续动态过程的静止画面，经过摄像机逐张逐帧拍摄，编 辑后通过电视播放，使之在屏幕上活动起来。
3、具有的独特表现力、感染力，是人们所喜闻乐见的艺术表现形式
4、具有生动、形象、直观和高度假定性
动画适合表现如下的科教内容：
●难以拍摄的内容：
有形但不便拍摄的，如密闭容器或管道内的液体、气体的流动、人体 内的血液循环、消化过程等；瞬间或长时间的变化过程，如炮弹发射、飞 行、爆炸和冲压变形、放电状态以及植物生长，岩石风化过程等； ●枯燥、不易引起兴趣和注意的内容。
除真实动作或方法外，使用各种技术创作活动影像， 亦即以人工的方式创造动态影像。 ——国际动画组织（ASIFA）
动作的变化是动画的本质 —— 英国动画大师 John Halas
■启示 它能使一切物象（包括有生命的和无生命的）按 创作者的意志活动起来，从而为想象和创造提供了 广阔的表达天地。 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，可以 说，动画具有独特的表现力和感染力。
1．视觉生理作用
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间，这个视觉生理现象，叫做“视觉暂
留”。
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 隔时间小于0.2秒，则会看到竖线倒向横线的位置，这种现象就叫“似动
现象”。 2．视觉心理作用
■动画时间与节奏的掌握
■动画的产生与发展
几千年前一个西班牙画家第一次把连续的动作画在同 一作品中，奔跑的牛被画成八条腿。用静态绘画表现连续 动作 ，可以看作动画设计的雏形。
达· 芬奇 黄金比例人体图
我国在一千多年前就发明了皮影戏和走马灯
1828年，法国人保罗· 罗盖特首先发现了视觉暂留。 他发明了留影盘。它是一个被绳子或木杆在两面间穿过 的圆盘。盘的一个面画了一只鸟，另外一面画了一个空 笼子。当圆盘被旋转时，鸟在笼子出现了。这证明了当 眼睛看到一系列图像时，它一次保留一个图象。
随后，他又制作了电影史上第一部以动画表现的纪录 片《路斯坦尼雅号之沉没》(The Sinking of the Lusiitania)它是根据一个真实的战时的悲剧故事创作 的，英国路斯坦尼雅号被一艘敌国潜水艇撞沉，1198 名乘客葬身海底。他 将当时悲剧性的新闻事件，在舞 台上逐格呈现，特别是穿将沉入海中，几千人坠入海 里小时在波涛中的画面，用动画表现，让观众十分震 撼。为了重现当时的情景，他画了将近25000张的素描， 这在当时可说是创举。总言之，在发展多重角色的塑 造，结合故事结构和通俗趣味，以及暗示三度空间的 画面美学风格上，马凯的努力是不可忽视；同时，他 也是第一个发展全动画观念的人。而他以一个漫画家 专业的素养为动画开辟的路线，也预告了一个美式卡 通时代的来临。
1915年，美国人Eerl Hurd创造了新的动画制作工艺，他 先在塑料胶片上画动画片，然后再把画在塑料胶片上的一幅 幅图片拍摄成动画电影。多少年来，这种动画制作工艺一直 被沿用着。 1928年，世人皆知的华特· 迪士尼(Walt Disney)创作出 了第一部有声动画《威利汽船》；1937年，又创作出第一部 彩色动画长片《白雪公主和七个小矮人》。他逐渐把动画影 片推向了颠峰，在完善了动画体系和制作工艺的同时，还把 动画片的制作与商业价值联系了起来，被人们誉为商业动画 之父。直到如今，他创办的迪士尼公司还在为全世界的人们 创造出丰富多彩的动画片，可以说是20世纪最伟大的动画公 司
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■动画的类型
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，可分为二维动画和三维动画。
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）。
第一讲 动画概述
1．认识动画 2．掌握动画特征与分类 3．了解动画的发展情况
■什么是动画
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动画，顾名思义，即活动的图画。在影视中，它不 是真人、实物真实动作在屏幕上的再现，而是把动体的 动作过程，人为制作成连续静态画面，通过逐格摄影、 逐帧录制或储存，将图形记录下来，再以一定的速度连 续在屏幕上播放，使之活动的图画。
（1）二维动画——是在二维空间中制作的平面活动图画 。 （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。
■动画的特点
1、以绘画或其它造型艺术形式塑造人物和环境，并运用夸张、变形、 幻想、象征等手法反映和表现客观事物和作者的主观世界 2、适合用来表现夸张的幻想的和虚构的事物，并能把幻想和现实结合 起来，使抽象的事物通过具体形象表现出来
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象样的动画 短片。从此以后，动画片的创作和 制作水平日趋成熟， 人们已经开始有意识的制作表现各种内容的动画片 1914年，他制作的动画片《恐龙葛蒂》(Gertie the Dinosaur)公映，这部影片把故事、角色和真人表演安排 成互动式的情节，大获成功。
■动画 规则
1）动画有多必须存在差异。 3）画面表现的动作必须连续，即后一画面是前一画面的继续。 1）动作可进行适度夸张，但要严格遵循运动规律。 2）动画节奏应符合自然规律。 3）动画节奏通过画面之间物体的相对位移量进行控制。
■动画的原理
1946-1965年—发展时期 这一时期，国家政局相对稳定，政策相对宽松， 艺术家的积极性得到充分调动，中国动画片进入快 速的发展时期。不少影片在国际电影节获奖，在艺 术和技术上达到空前的高度，形成了被世界公认的 中国动画学派。 建国初期，中国动画片的创作和生产呈现以下 特点：在题材上，采用适合儿童的故事脚本，拍摄 了《小猫钓鱼》（1952）等；在技术上，由黑白片 向彩色片转化，摄制了中国第一部彩色木偶片《小 小英雄》（1953）、第一部彩色传统动画片《乌鸦 为ff一么是黑的》（1955）；在风格上，踏上民族 化的道路，制作了木偶片《神笔》（1955）、动画 片《骄傲的将军》（1956）。
– 第三个阶段是从1985年到目前为止的飞速发
展时期，是计算机辅助制作三维动画的实用 化和向更高层次发展的阶段。
在这个阶段中，计算机辅助三维动画的制作技术 有了质的变化，已经综合集成了现代数学、控制 论、图形图像学、人工智能、计算机软件和艺术 的最新成果。以致于有人说：“如果想了解信息 技术的发展成就，就请看计算机三维动画制作的 最新作品吧！”
■计算机动画的发展
计算机动画是指用计算机技术辅助制作影视动 画片 它的发展过程大体上可分为三个阶段。
– 60年代美国的Bell实验室和一些研究机构就开始研
究用计算机实现动画片中间画面的制作和自动上色。 这些早期的计算机动画系统基本上是二维辅助动画 系统（Computer Assisted Animation），也称为二维 动画。1963年美国贝尔实验室编写了一个称为 BEFLIX的二维动画制作系统，这个软件系统在计 算机辅助制作动画的发展历程上具有里程碑的意义。
技巧动画 特技动画
抽拉移位法 关节法 磁控法 连续叠化法
循环法
划变 遮挡
闪烁
键控
叠化
扩大了动画的制作手段，丰富了动画的表现力， 并大大地节省了动画的工作量
2、计算机动画
也叫电脑动画（Computer Animation），是依据传统动画的基本原 理，用计算机生成一系列可供实时播放的动态连续图像的计算机动画技 术 。 计算机动画技术：制作功能全、效率高、色彩丰富鲜明、动态流畅自 如，为电视动画设计者提供了一个任其发挥想象的创作环境 。
制作动画的人像上帝一样创作着世界
—— 加拿大导演、动画大师 麦克拉伦
麦克拉伦(1914～ 1987)
加拿大电影导演。1914年4月11日生于苏格兰的斯 特灵。毕业于英国格拉斯格市美术学校。1933年开始 实验动画片的创作，制成短片《从七到五》、《彩色 鸡尾酒》等。1937年后与英国的J.格里尔逊等合作，尝 试在胶片上直接绘画和在光学声带片上刻划声音。 1939年后又在美国尝试在彩色胶片上绘画。1941年返 加拿大，完成《美之舞》 、《小提琴》、《邻居》 (该片获奥斯卡最佳动画片奖)、《 椅子的传说 》等动 画片。60年代后，创作了运用抽象的几何图形表现音 乐旋律的《垂直线》、《水平线》和《马赛克》等。 1975 年，制作了一部如何拍摄各类动画片的影片。
– 第二个阶段是从20世纪70－80年代中期，计算机图
形、图像技术的软、硬件都取得了显著的发展，使 计算机动画技术日趋成熟，三维辅助动画系统也开 始研制并投入使用。三维动画也称为计算机生成动 画，其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的。