动画制作技术综述
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中间帧的生成由计算机来完成(采用关键帧插值方法)。
图5-1 第1帧和第8帧是关键帧，其余各帧(2-7帧)可由插值算法生成
5.1.3 动画的生成方法
2. 调色板动画
调色板动画涉及画出物体和处理调色板的颜色，或者只 是处理调色板的颜色而不重画物体。例如，让一个圆形物体 从屏幕的左边运动到屏幕的右边，圆形物开始向右边运动时 的初始颜色为红色，随着它的运动，有规则地用不同的调色 板项重新绘制它，这样在每次重画时它的颜色就会改变。 某些情况下，物体并不运动，只有它的颜色被改变。 例如，可以用不同的颜色段来画一个轮子。按规则的间隔每 次只改变调色板中的一项，这样的颜色就会有规律地变化。
7. 三维扫描
三维扫描技术又称为三维数字化技术，它能对立体的实 物进行三维扫描，迅速获得物体表面各采样点的三维空间坐 标和色彩信息，从而得到物体的三维彩色数字模型。
5.1.4 动画的制作环境
1. 动画制作的硬件环境
制作动画的计算机应该是一台多媒体计算机， 具有高主频的CPU、大容量内存和硬盘空间，能够 使用和加工各种媒体文件。另外，彩色显示器对于 动画制作也十分重要，应选用屏幕尺寸大、色彩还 原好、点距小的彩色显示器。
第5章 动画制作技术
（讲授4学时，实验4学时）
5.1 动画的基本概念和原理 5.2 使用Flash制作动画
5.1 动画的基本概念和原理
5.1.1 动画的分类 5.1.2 动画的技术参数 5.1.3 动画的生成方法 5.1.3 动画的制作环境 5.1.4 动画的文件格式
5.1.1 动画的分类
计算机动画如果按照动画的创作方式（或实现方式）分 类，可分为两大类：帧动画和造型动画，造型动画属于矢量 动画。而按动画的空间视觉效果分，则可以分为如下三大类： 二维动画、三维动画和变形动画。
图5-4 人体骨架模型
图5-5 虚拟人体的分层表示模型
5.1.3 动画的生成方法
5. 过程动画
过程动画是指动画中物体的运动或变形用一个过程来描述。 在过程动画中，物体的变形是基于一定的数学模型或物理规 律的。最简单的过程动画是用一个数学模型去控制物体的几 何形状和运动，如水波的运动。
6.运动捕捉
运动捕捉技术是一种新的动画制作方法，它是通过分析人体 运动序列图像来提取人体关节点的三维坐标的，从而得到人 体的运动参数，进而获得完全真实的人体动画。
5.1.3 动画的生成方法
1. 关键帧动画
出现在动画片中的一段连续画面实际上是由一系列静 止的画面来表现的。制作过程并不需要逐帧绘制，只需要从 这些静止画面中选出少数几帧加以绘制。被选出来的画面一 般出现在动作变化的转折点处，对这段连续动作起着关键的 控制作用，因此称为关键帧。 绘出关键帧后，再根据关键 帧插入中间画面，就完成了动画制作。
1．帧动画与矢量动画（造型动画）
帧动画由图形或图像序列组成，序列中的每幅静态图像 称为一帧。因此，帧动画中构成动画的基本单位是帧，一部 动画片由很多帧组成。 造型动画也称为对象动画，就是利用三维软件创造三维 形体。建立复杂的形体有三种造型技术：组合技术，拓展技 术 ，放样技术 。
5.1.1 动画的分类
3. 图像质量
图像质量和压缩比有关，一般来说，压缩比较小时对图 像质量不会有太大的影响，但当压缩比超过一定的数值后， 将会看到图像质量明显下降。所以，对于图像质量和数据量 要适当折衷选择。
5.1.2 动画的技术参数
4. 数据率
在不计压缩的情况下，帧动画的数据率是指帧速度与每 帧图像数据量的乘积。 如果一幅图像为1MB，则每秒的数据容量将达到25或 30MB，即数据率为25MB/s或30MB/s，经过压缩后数据率 将减少几十倍。尽管如此，由于数据量太大致使计算机、显 示器跟不上速度，因此，只能减少数据率和提高计算机的运 算速度，可通过降低帧速度或缩小画面尺寸的方法减少数据 率。
2．二维动画与三维动画
二维动画又叫“平面动画”，具有非常灵活的表现手段、 强烈的表现力和良好的视觉效果。二维动画的特点是：运用 传统动画的基本概念，在平面上构成动画的基本动作。 三维动画又叫“空间动画”，主要表现三维的动画主体 和背景，它的图形设计强调空间概念，配上真实色彩和三维 虚拟环境，动画效果会显得相当逼真。
5.1.3 动画的生成方法
4. 基于物理模型的动画
该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算， 力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。然而要 真正达到真实的运动是很难的，比如人的行走或跑步是全身 的各个关节协调的结果(如图5-4)，要实现很自然的人走路 的动画(如图5-5)，计算方程非常复杂和计算量极大，所以， 基于物理模型的计算机动画还有许多内容需要进一步研究。
2. 动画制作的软件环境
图形界面操作系统(如Windows); 不要同时运行 其它应用程序，同时应关闭任务栏中当前不使用的 任务项; 动画制作软件 。
5.1.5 动画的文件格式
1. GIF文件格式（.gif） 该文件格式最多只能处理256种色彩，不能用于存储真 彩色的图像文件，但能够存储成背景透明的形式。所以该文 件格式被广泛应用于网页设计中。 2. SWF文件格式（.swf） 是一种矢量动画格式，且容量很小，广泛应用于网页设计。 3. AVI文件格式（.avi） 是一种带有声音的文件格式，符合视频标准，通常叫做视 频文件或电影文件。 4. FLC文件格式（.fli/.flc） 是一种“无声动画”格式。该格式的动画文件采用数据压 缩格式，代码效率较高Βιβλιοθήκη BaiduFLI是最初基于320×200分辨率的 动画文件格式，而FLC则是在FLI上的进一步扩展，采用更高 的数据压缩技术，分辨率也扩大到320×200～1600×1280。
5.1.3 动画的生成方法
3. 变形动画
变形动画也是帧动画的一种，它具有把物体形态从一种 形态过渡到另外一种形态的特点。变形可以是二维或三维的。 常见的有基于特征的图像变形（如图5-2所示），二维形状 混合，轴变形方法、三维自由形体变形（如图5-3所示）等。
图5-2 基于特征的图像变形
图5-3 三维自由形体变形
5.1.2 动画的技术参数
1. 帧速度
一帧就是一幅静态图像. 帧速度是指一秒钟播放的画面 数量，即帧的数量。一般帧速度为每秒30帧或每秒25帧。
2. 画面大小
动画的画面尺寸一般为320×240～1280×1024像素大 小范围之间。画面的大小与图像质量和数据量有直接的关系， 一般情况下，画面越大、图像质量越好，则数据量越大。
图5-1 第1帧和第8帧是关键帧，其余各帧(2-7帧)可由插值算法生成
5.1.3 动画的生成方法
2. 调色板动画
调色板动画涉及画出物体和处理调色板的颜色，或者只 是处理调色板的颜色而不重画物体。例如，让一个圆形物体 从屏幕的左边运动到屏幕的右边，圆形物开始向右边运动时 的初始颜色为红色，随着它的运动，有规则地用不同的调色 板项重新绘制它，这样在每次重画时它的颜色就会改变。 某些情况下，物体并不运动，只有它的颜色被改变。 例如，可以用不同的颜色段来画一个轮子。按规则的间隔每 次只改变调色板中的一项，这样的颜色就会有规律地变化。
7. 三维扫描
三维扫描技术又称为三维数字化技术，它能对立体的实 物进行三维扫描，迅速获得物体表面各采样点的三维空间坐 标和色彩信息，从而得到物体的三维彩色数字模型。
5.1.4 动画的制作环境
1. 动画制作的硬件环境
制作动画的计算机应该是一台多媒体计算机， 具有高主频的CPU、大容量内存和硬盘空间，能够 使用和加工各种媒体文件。另外，彩色显示器对于 动画制作也十分重要，应选用屏幕尺寸大、色彩还 原好、点距小的彩色显示器。
第5章 动画制作技术
（讲授4学时，实验4学时）
5.1 动画的基本概念和原理 5.2 使用Flash制作动画
5.1 动画的基本概念和原理
5.1.1 动画的分类 5.1.2 动画的技术参数 5.1.3 动画的生成方法 5.1.3 动画的制作环境 5.1.4 动画的文件格式
5.1.1 动画的分类
计算机动画如果按照动画的创作方式（或实现方式）分 类，可分为两大类：帧动画和造型动画，造型动画属于矢量 动画。而按动画的空间视觉效果分，则可以分为如下三大类： 二维动画、三维动画和变形动画。
图5-4 人体骨架模型
图5-5 虚拟人体的分层表示模型
5.1.3 动画的生成方法
5. 过程动画
过程动画是指动画中物体的运动或变形用一个过程来描述。 在过程动画中，物体的变形是基于一定的数学模型或物理规 律的。最简单的过程动画是用一个数学模型去控制物体的几 何形状和运动，如水波的运动。
6.运动捕捉
运动捕捉技术是一种新的动画制作方法，它是通过分析人体 运动序列图像来提取人体关节点的三维坐标的，从而得到人 体的运动参数，进而获得完全真实的人体动画。
5.1.3 动画的生成方法
1. 关键帧动画
出现在动画片中的一段连续画面实际上是由一系列静 止的画面来表现的。制作过程并不需要逐帧绘制，只需要从 这些静止画面中选出少数几帧加以绘制。被选出来的画面一 般出现在动作变化的转折点处，对这段连续动作起着关键的 控制作用，因此称为关键帧。 绘出关键帧后，再根据关键 帧插入中间画面，就完成了动画制作。
1．帧动画与矢量动画（造型动画）
帧动画由图形或图像序列组成，序列中的每幅静态图像 称为一帧。因此，帧动画中构成动画的基本单位是帧，一部 动画片由很多帧组成。 造型动画也称为对象动画，就是利用三维软件创造三维 形体。建立复杂的形体有三种造型技术：组合技术，拓展技 术 ，放样技术 。
5.1.1 动画的分类
3. 图像质量
图像质量和压缩比有关，一般来说，压缩比较小时对图 像质量不会有太大的影响，但当压缩比超过一定的数值后， 将会看到图像质量明显下降。所以，对于图像质量和数据量 要适当折衷选择。
5.1.2 动画的技术参数
4. 数据率
在不计压缩的情况下，帧动画的数据率是指帧速度与每 帧图像数据量的乘积。 如果一幅图像为1MB，则每秒的数据容量将达到25或 30MB，即数据率为25MB/s或30MB/s，经过压缩后数据率 将减少几十倍。尽管如此，由于数据量太大致使计算机、显 示器跟不上速度，因此，只能减少数据率和提高计算机的运 算速度，可通过降低帧速度或缩小画面尺寸的方法减少数据 率。
2．二维动画与三维动画
二维动画又叫“平面动画”，具有非常灵活的表现手段、 强烈的表现力和良好的视觉效果。二维动画的特点是：运用 传统动画的基本概念，在平面上构成动画的基本动作。 三维动画又叫“空间动画”，主要表现三维的动画主体 和背景，它的图形设计强调空间概念，配上真实色彩和三维 虚拟环境，动画效果会显得相当逼真。
5.1.3 动画的生成方法
4. 基于物理模型的动画
该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算， 力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。然而要 真正达到真实的运动是很难的，比如人的行走或跑步是全身 的各个关节协调的结果(如图5-4)，要实现很自然的人走路 的动画(如图5-5)，计算方程非常复杂和计算量极大，所以， 基于物理模型的计算机动画还有许多内容需要进一步研究。
2. 动画制作的软件环境
图形界面操作系统(如Windows); 不要同时运行 其它应用程序，同时应关闭任务栏中当前不使用的 任务项; 动画制作软件 。
5.1.5 动画的文件格式
1. GIF文件格式（.gif） 该文件格式最多只能处理256种色彩，不能用于存储真 彩色的图像文件，但能够存储成背景透明的形式。所以该文 件格式被广泛应用于网页设计中。 2. SWF文件格式（.swf） 是一种矢量动画格式，且容量很小，广泛应用于网页设计。 3. AVI文件格式（.avi） 是一种带有声音的文件格式，符合视频标准，通常叫做视 频文件或电影文件。 4. FLC文件格式（.fli/.flc） 是一种“无声动画”格式。该格式的动画文件采用数据压 缩格式，代码效率较高Βιβλιοθήκη BaiduFLI是最初基于320×200分辨率的 动画文件格式，而FLC则是在FLI上的进一步扩展，采用更高 的数据压缩技术，分辨率也扩大到320×200～1600×1280。
5.1.3 动画的生成方法
3. 变形动画
变形动画也是帧动画的一种，它具有把物体形态从一种 形态过渡到另外一种形态的特点。变形可以是二维或三维的。 常见的有基于特征的图像变形（如图5-2所示），二维形状 混合，轴变形方法、三维自由形体变形（如图5-3所示）等。
图5-2 基于特征的图像变形
图5-3 三维自由形体变形
5.1.2 动画的技术参数
1. 帧速度
一帧就是一幅静态图像. 帧速度是指一秒钟播放的画面 数量，即帧的数量。一般帧速度为每秒30帧或每秒25帧。
2. 画面大小
动画的画面尺寸一般为320×240～1280×1024像素大 小范围之间。画面的大小与图像质量和数据量有直接的关系， 一般情况下，画面越大、图像质量越好，则数据量越大。