计算机动画技术综述

计算机动画技术综述

摘要：本文介绍了什么是计算机动画，及其发展趋势和过程。详细列出了一些计算机动画软件，和里程碑式的动画作品。

关键字：计算机、动画、二维、三维、动画软件动画作品

什么是计算机动画

所谓动画也就使一幅图像“活”起来的过程。使用动画可以清楚的表现出一个事件的过程，或是展现一个活灵活现的画面。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数率放映体现出来的.

实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果.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。

如今电脑动画的应用十分广泛，无论是让应用程序更加生动，增添多媒体的感官效果；还应用于游戏的开发，电视动画制作，创作吸引人的广告，电影特技制作，生产过程及科研的模拟等等。

计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。

计算机动画制作软件目前很多，不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、硬件的功能。虽然制作的复杂程度不同，但动画的基本原理是一致的。

动画创作本身是一种艺术实践。计算机动画分：二维动画和三维动画。

计算机动画的二维与三维

二维动画：

平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的立体感多强，终究是二维空间上模拟真实三维空间效果。

三维动画：

画中的景物有正面、侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。

二维动画中计算机的作用:

输入和编辑关键帧，计算和生成中间帧，定义和显示运动路径，交互给画面上色，产生特技效果，实现画面与声音同步，控制运动系列的记录等。

常用二维动画软件：

Animator Studio-----基于Windows系统下的一种集动画制作，图像处理，音乐编辑，音乐合成等多种功能为一体的二维动画制作软件。

Flash----交互动画制作工具，在网页制作及多媒体课程中应用。

Retas——日本生产的一种计算机二维动画软件

Pegs——法国生产的一种计算机二维动画软件

三维动画的制作：

计算机三维动画是根据数据在计算机内部生成的，而不是简单的外部输入。

制作三维动画首先要创建物体模型，然后让这些物体在空间动起来，如移动、旋转、变形、变色。再通过打灯光等生成栩栩如生的画面。

创作一个三维动画的过程：造型、动画、绘图。

常用三维动画软件：

1.群雄争霸：法国TDI、加拿大Alias、美国Wavefront(NURBS)

2.异军突起：

AutoDesk,3DS->3DSMAX->3DSMAX2.0->3DSMAX2.5

3.天下大乱：Wavefront吞并TDI,Alias投靠SGI，Wavefront

只能投靠SGI，最后出现Alias|Wavefront各路好手涌现。SoftImage(投奔MS)、Animation Master等

4.战场转移：PC性能不断提高。便宜3D软件占领市场。

TrueSpace、Lightscape、Lightwave3D

5.MAYA出山：SGI统一TDI、ALIAS、WAVEFRONT，形成MAYA。

MAYA 1998年6月推出PC版。

计算机动画使用的硬件

SGI，Silicon Graphics Inc. Indy ,Indigo2。

WaveFront、Alias、SoftImage都在SGI上运行

PC， AutoDesk 。

3D Studio、3DS Max、Animator Studio、PhotoShop

Macintosh， Apple 。

Elastic Reality 、Alias Sketch

Amiga， Commodore。

计算机动画的应用领域

动画片制作;

广告、电影特技;

教学演示;

训练模拟;

作战演习;

产品模拟试验;

电子游戏

发展趋势

是图形学的一个研究热点。

相关学科：物理学，机器人学，生物学，心理学，人工智能，多媒体技术，虚拟现实，……开发具有人的意识的虚拟角色的动画系统，系统应具备的能力：

–虚拟角色自动产生自然的行为

–提高运动的复杂性和真实性：关节运动真实性，虚拟角色、收、面部等身体各部分行为的真实性

–减少运动描述的复杂性。人物级上运动描述

大型化、网络化、标准化。

最终目标：从自然语言描述的脚本开始有计算机自动产生动画。（智能）

面临的问题

真实性和实时性

功能更强、速度更快、效果更好、使用更方便

真实运动生成

物体造型，人体动画；

绘制（渲染）

只考虑了动画算法和局部动画的控制，大型动画片的设计制作局部求精过程

计算机动画发展里程碑

60年代: 二维计算机辅助动画系统

( MSGEN系统(加拿大),CAAS系统(美国)）

70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发;

一小批领导三维动画与图像的公司的出现;

一些三维可明暗着色的系统的完成;

80年代: 优化70年代出现的模型和阴影技术;

康奈尔大学（辐射度方法），JPL实验室(运动动态),

加利福利亚大学(样条模型), 多伦多大学(过程技术),

俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学), 蒙特利尔大学(人物动画与嘴唇同步),值得一提的

Pixar公司 RenderMan系统：

玩具总动员（创票房记录），美女与野兽(91 Oscar)，阿拉丁(93 Oscar)，蝙蝠侠回归，终结者Ⅱ，……

Geri’s game(Oscar最佳短片奖)

作品里程碑（国内）