数字动画与数字媒体虚拟现实技术

数字动画与数字媒体虚拟现实技术

1.1动画基本概念

动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化的图画。它的基本原理与电影、电视一样，都是视觉原理。医学已证明，人类具有“视觉暂留”的特性，就是说人的眼睛看到一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失。利用这一原理，在一幅画还没有消失前播放出下一幅画，就会给人造成一种流畅的视觉变化效果。因此，电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄播放，电视采用了每秒25幅（PAL制）(中央电视台的动画就是PAL制)或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄播放。如果以每秒低于24幅画面的速度拍摄播放，就会出现停顿现象。

1.2.1动画的视觉原理

以一定的速率把胶片投影到银幕上才能有运动的视觉效果，这种现象是由视觉残留造成的。

一秒钟呈现给眼睛图像的数量决定了景物有“闪烁率”。当眼睛能够测出每一图像帧时，便出现抖动（Flicker），这是因为帧与帧之间的时间间隔太长。

实验证明，如果动画或电影的画面刷新率为每秒24帧左右，则人眼看到的是连续的画面效果。

我国电视画传输速度是25帧/s。

在逐行扫描的计算机显示器中，画面刷新速度一般在75帧/s 以上。

计算机动画技术是利用计算机产生运动图像的技术，

具体说，就是利用计算机产生和处理帧画面上的图形和图像，交互地进行图形和图像的编辑、润色和声效结合，并将连续的画面实时演播的计算机技术。

计算机动画发展至今，主要分为两个阶段:

(1)计算机辅助动画（computer-assisted animation），也称为“二

维动画”

(2)计算机生成动画（computer-generated animation ），也称

为“三维动画”。

(3)根据运动的控制方式可将计算机动画分为实时

（real-time）动画和逐帧动画（frame-by-frame）两种。

(4)实时动画也称为算法动画，它是采用各种算法来实现运

动物体的运动控制。在实时动画中，计算机一边计算一边显示就能产生动画效果。

(5)逐帧动画也称为帧动画或关键帧动画，也即通过一帧

一帧显示动画的图像序列而实现运动的效果。

根据视觉空间的不同，计算机动画又可分为二维动画与三维动画。

二维动画对应于传统卡通动画，使用计算机描线上色工作非常方便，颜色一致，绝对没有颜料的开裂、胶片闪光等问题。

界线非常准确，不需晾干，不会串色，改色方便，制作工艺简单，不需通过胶片拍摄和冲印就能预演结果，发现问题随即在计算机上修改。

•三维动画对应于木偶动画，需要首先建立角色、实物和景物的三维数据。

•接着，让这些角色和实物在三维空间里动起来：接近、远离、旋转、变形和变色等。

•再在计算机内部“加上”虚的摄影机，调好镜头，“打上”灯光，“贴上”材质，最后形成一系列栩栩如生的画面。

•二维与三维的主要区别在于图形中是否完全提供了深度信息。

•三维动画与二维相比，有一定的真实性，同时与真实物体相比又是虚拟的，这两者构成了三维动画的特性：虚拟真实性。

这里就联系到虚拟现实技术，这里就不做介绍，后面会对数字媒体虚拟现实技术做详细的介绍。

在电影工业中的应用

在教育中的应用

在科学研究中的应用

在训练模拟中的应用

在工程设计中的应用

计算机动画在艺术和广告中的应用

1.3GIF动画

GIF是图形交换格式（Graphics Interchange Format）的英文缩写，采用了无损压缩方式，在不影响图像质量的情况下可生成很小的文件

1.3.1GIF动画的原理

1.在图像处理软件中作好动画中的每一幅单帧画面，

2.用专门的制作GIF文件的软件把这些静止的画面连在一起。

3.再定好帧与帧之间的时间间隔，

4.再保存成GIF格式。

1.4Flash动画的原理

Flash动画只包含有两种基本的动画制作方式，即补间动画和逐帧动画。

Flash生成的动画文件的扩展名默认为.fla和.swf。

1.4.1补间动画

用户只需创建起始和结束二个关键帧，而中间的帧由Flash通过计算自动生成。

可用于创建随时间移动或更改的动画，例如，对象大小、形状、颜色、位置的变化等。

1.4.2逐帧动画

是一种传统的动画形式，在逐帧动画中用户需要设置舞台中每一帧的内容。

逐帧动画模拟传统卡通片的逐帧绘制的方法，耗时，要求用户有较高的绘图能力。

1.5三维动画的原理

建立三维动画一般来说有6个基本的步骤：

建模、编辑材质、贴图、灯光、动画编辑和渲染。

2.1数字媒体虚拟现实技术

数字媒体是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体，这些载体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感觉媒体，和表示这些感觉媒体的表示媒体（编码）等，通称为逻辑媒体，以及存储、传输、显示逻辑媒体的实物媒体。但通常意义下所称的数字媒体常常指感觉媒体。

随着计算机互联网和多媒体软硬件技术的飞速发展，与数字媒体相关的行业已经非常广泛，包括影视、出版、新闻、展览、移动通信、数码产品、娱乐游戏、广告等行业。具体的产品内容包括动画、网络游戏、手机游戏、数字电影、数字电视、手机电视、数字出版物、数字教育、数字博物馆、数字展览馆等。

2.2虚拟现实

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

2.3虚拟现实技术

VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)