计算机在动画中的应用

计算机在动画中的应用

一、计算机动画的产生

动画的发明早于电影。从1820年英国人发明的第一个动画装置，到本世纪30年代Walt Disney电影制片厂生产的著名的米老鼠和唐老鸭，动画技术从幼稚走向了成熟。成功的动画形象可以深深地吸引广大观众。卡通的意思就是漫画和夸张，动画采用夸张拟人的手法将一个个可爱的卡通形象搬上银幕。

计算机动画是在传统动画的基础上，采用计算机图形

图像技术而迅速发展起来的一门高新技术。动画使得多媒体信息更加生动，富于表现。广义上看，数字图形图像的运动显示效果都可以称作为动画,而在MPC上很容易实现简单的

动画。

二、计算机动画的发展

随着计算机图形技术的迅速发展，从60年代起，计算机动画技术也很快发展和应用起来。计算机动画区别于计算机图形、图像的重要标志是动画使静态图形、图形产生了运动效果。计算机动画的应用小到一个多媒体软件中某个对象、物体或字幕的运动，大到一段动画演示、光盘出版物片头片尾的设计制作，甚至到电视片的片头片尾、电视广告，直至计算机动画片等。

詹姆斯?卡梅隆带着他3亿美元打造的科幻史诗巨制《阿凡达》上映仅三天，已在北美爆收7700万美元。虽然

近年3D电影已经大行其道，但詹姆斯这次所拍的3D《阿凡达》片，却为3D技术带来历史性的突破。它的实时观看3D 拍摄效果的技术是史无前例的，同时詹姆斯又在实景中拍摄，令观众难分真假。另我们不禁感慨，目前的多媒体技术已经发展到了如此之高的境界，这些精美到极致的画面，生动的栩栩如生的特技，也让我们知道如今多媒体技术，三维动画的技术价值所在。2002年12月11日，美国艺术和科学协会公布了2003年度奥斯卡最佳动画片奖的评选名单。入选名

单上有16部影片，比2002年多出将近一倍。经过一年的适应，看似不起眼的小小动画片终于在奥斯卡舞台上站稳了脚跟，但是绝大多数还是日美的动画片的领域。

三、二维动画与三维动画

根据视觉空间的不同，计算机动画又有二维动画与三

维动画之分。

二维画面是平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕

显示，无论画面的立体感有多强，终究只是在二维空间上模拟真实的三维空间效果。一个真正的三维画面，画中的景物有正面，也有侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。二维画面则不然，无论怎么看，画面的内容是不变的。二维与三维动画的区别主要在于采用不同的方法获

得动画中的景物运动效果。一个旋转的地球，在二维处理中，需要一帧帧地绘制球面变化画面，这样的处理难以自动进行。在三维处理中，先建立一个地球的模型并把地图贴满球面，然后使模型步进旋转，每次步进自动生成一帧动画画面，当然最后得到的动画仍然是二维的活动图像数据。如果说二维动画对应于传统卡通片的话，三维动画则对应于木偶动画。如同木偶动画中要首先制作木偶、道具和景物一样，三维动画首先要建立角色、实物和景物的三维数据模型。模型建立好了以后，给各个模型“贴上”材料，相当于各个模型有了外观。模型可以在计算机的控制下在三维空间里运动，或远或近；或旋转或移动；或变形或变色等等。然后，在计算机内部“架上”虚拟的摄像机，调整好镜头，“打上”灯光，最后形成一系列栩栩如生的画面。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。

四、计算机动画的基本原理

动画与运动是分不开的，可以说运动是动画的本质，

动画是运动的艺术。从传统意义上说，动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面，从而产生动态视觉的技术和艺术，这种视觉是通过将胶片以一定的速率放映的形式体现出来的。一般说来，动画是一种动态生成一系列相关

画面的处理方法，其中的每一幅与前一幅略有不同。? 计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生景物运动的效果，也即使用计算机产生图形、图像运动的技术。计算机动画的原理与传统动画基本相同，只是在传统动画的基础上把计算机技术用于动画的处理和应用，并可以达到传统动画所达不到的效果。由于采用数字处理方式，动画的运动效果、画面色调、纹理、光影效果等可以不断改变，输出方式也多种多样。

计算机动画的关键技术――变形动画的应用：

1、变形原理：变形指景物的形体变化，它是使一幅图像在1－2秒内逐步变化到另一幅完全不同图像的处理方法。这是一种较复杂的二维图像处理，需要对各像素点的颜色、位置作变换。变形的起始图像和结束图像分别为两幅关键帧，从起始形状变化到结束形状的关键在于自动地生成中间形状，也即自动生成中间帧。??图像的变形可以采用插值算法来实现。最简单的插值就是对图像的每个像素的色彩值直接进行插值，以实现渐隐渐现效果。但这种技术还不能满足图像变形的要求。由于两幅相差很大的图像之间的对应关系很难直接建立，因此通常的方法是首先建立图像与某种特征结构的对应关系，然后通过对特征结构的插值达到对图像本身的变形插值。一般过程为：

2、关键帧选取：选择两幅结构相似、大小相同的画面

作为起始和结束关键帧，这样才能比较容易地实现自然、连续的中间变形过程。

3、设定关键帧特征结构：在起始和结束画面上确定和勾画出各部分（主要轮廓）的结构对应关系，也即从起始画面上的一个点变到结束画面上的另一个对应点的位置，这是变形运算所需要的参数。根据需要，点的位置可以任意移动。一种特例是起始帧就是结束帧的背景图，起始帧上所有的对应点都位于画面中心，结束图帧上的点对应于图的前景轮廓。生成的动画效果是结束帧的图像前景逐步地放大，效果很象摄影中的推镜头。

4、参数设置：包括中间帧的帧数，生成的动画格式和压缩等参数。

5、动画生成：系统自动地对当前帧上的每个点作向着结束点方向的步进运动，步进长度为移动距离除以中间帧数，以求出下一帧对应点的位置及颜色，并对其它相邻点作插值处理。对全部点处理完后生成一个新的当前帧画面。如此反复，生成所有的中间帧。在实际应用中，可以设置连续的多组关键帧，第二组关键帧的起始图像是第一组的结束图像，由此生成从一幅画面变化到第二幅画面，再变化到第三幅画面甚至更多画面的动画效果。

6、变形动画的编辑：PhotoMorph 的动画编辑文件以PMP为后缀，也称为专案（Project）文件，它包括变形动画