清华大学出版社多媒体技术及应用教学课件第4章 计算机动画技术

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，
● 基本概念 ● 动画的本质
动作的变化是动画的本质 —— 英国动画大师 John Halas
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● 最原始的动画
1831年，法国人约瑟夫· 安东尼·普拉特奥 (Joseph Antoine Plateau) 在一个可以转动 的圆盘上按照顺序画了一些图片 ● 视觉效果
1. 按系统的功能强弱分为5级：
第一等级：只用于交互产生、着色、存储、 检索和修改图像，由于不考虑时间因素,相当于一 个图像编辑器 第二等级：实现中间帧的计算，并能使物体 沿着某条轨迹运动，可代替人工制作中间帧。 第三等级：可以提供一些形体的操作(平移、 旋转等)，同时也包括虚拟摄像机的操作(镜头推 移、倾斜变化等)
●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 第三阶段
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● 全动画与半动画 ● 全动画 ——为追求画面完美和动作流畅，按照24帧／s制作动画
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● 半动画 ——又名“有限动画”，为追求经济效益，6帧／s的动画
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● 传统动画 ● 传统动画是怎样制成的
如：电脑动画、电脑特技动画
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● 动画的构成规则
1) 动画由多画面组成，并且画面必须连续 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，即后一幅画面是前一幅画面的继续
● Hale Waihona Puke Baidu画的表现规则
1) 在严格遵循运动规律的前提下，可进行适度地夸张和发展 2) 动画节奏应符合自然规律，可适度夸张 3) 动画节奏由画面之间物体的位置差决定 位置差越大，移动速度越快
以先进的软件和硬件作为基础，更加逼真地模拟传统
动画，并进一步制作传统动画难以表现的题材，如三 维造型动画、变形动画、仿真动画、矢量动画等
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计算机动画
计算机动画是借助计算机技术生成一系 列的画面，其中当前帧画面是对前一帧的 部分修改，是采用连续播放静止图像的方 法产生景物运动的效果。这里的运动泛指 使画面发生改变的所有动作，比如放大、 缩小、变形、旋转、颜色变化等。
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● 平面动画
● 颜色动画
● 变形动画
由多帧连续图像组成的动画效果
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计算机动画的特点
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”。它们最重要的特征有两点： 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，而不是原本就存在由摄影机 记录下来的景物。
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电影中动画的播放速度是24帧/秒，画面 中的情景是连续和流畅的。但仔细观看电影 胶片会发现画面并不连续。只有以一定的速
率把胶片投影到银幕上才有运动的效果，这
种现象可由视觉滞留原理来解释，即人眼所 看到的影像会在视网膜上滞留十分之一秒。 这是动画制作的主要理论基础。
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4.1.2 计算机动画的分类
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计算机动画的视觉原理
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。以传统的电影胶片为 例，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。
4.1.1 什么是计算机动画 4.1.2 计算机动画的分类 4.1.3 计算机动画的应用 4.1.4 计算机动画的制作环境
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4.1.1 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
睛存在 “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。
观看动画的机器
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● 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
1) 制作声音对白和背景音乐 2) 根据声音计算动画格数 3) 设计人员绘制动画关键画面 4) 绘制人员描画关键画面之间的插画 5) 把纸上的动画轮廓复制到赛珞璐片上 6) 上色人员为赛珞璐片上色
7) 拍摄电影胶片之前检查动画画稿
8) 电影摄制人员把赛珞璐片拍成电影 9) 对电影胶片进行剪辑和编辑
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计算机动画是在传统动画的基础上引 入了计算机图形技术，它不仅缩短了动 画制作的周期，而且还产生了原有动画 制作不能比拟的具有震撼力的视觉效果。 计算机动画技术的广泛应用，使我们的 世界发生了翻天覆地的变化。
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目录
4.1 计算机动画概述 4.2 计算机动画的设计方法 4.3 矢量动画制作软件
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4.1 计算机动画概述
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第四等级：提供了定义角色的方法，这些角色 具有自己的运动特色。 第五等级：智能动画系统，系统可以自学习。 前四个等级的动画系统已有许多商品化的产品 问世，而智能动画系统正在研究中。现在又出现了 一些新的研究方向，像人工生命、虚拟生物等。