计算机动画技术

1、第四章计算机动画技术教学目标：了解计算机动画概述；掌握计算机动画的设计方法；掌握矢量动画制作软件；了解三维动画制作软件。重点难点：计算机动画的设计方法；矢量动画制作软件。教学内容：1计算机动画概述2 计算机动画的设计方法3 矢量动画制作软件4 三维动画制作软件教学课时：3学时教学过程：教学目标：了解计算机动画概述；掌握计算机动画的设计方法；掌握矢量动画制作软件；了解三维动画制作软件。重点难点：计算机动画的设计方法；矢量动画制作软件。4.1 计算机动画概述计算机动画技术综合利用了计算机科学、数学、物理学、绘画艺术等知识来生成绚丽多彩的连续的逼真画面。上世纪60年代初计算机动画-程序实现70年代开

2、始研制动画系统MSGEN、一饥饿(1974)、终结者II(1991)侏罗纪公园(1993)、玩具总动员(1996)一、什么是计算机动画动画是通过一定速度播放连续画面来显示运动和变化的过程，其含义有:播放速度：24f/s、25f/s、30f/s运动过程：动画的本质变化过程：色彩变化、光强变化计算机动画是借助于计算机生成一系列连续图像并可动态播放的计算机技术。二、计算机动画的分类1 .按动画功能强弱分类第一等级：用于交互产生、着色、存储、检索和修改图像，不考虑时间-图像编辑器第二等级：实现中间帧的计算第三等级：形体的操作（平移、旋转）虚拟摄像机的操作（镜头推移）第四等级：定义角色第五等级：智能动画

3、系统（自学习能力）2 .按动画制作原理分类二维动画（计算机辅助动画）二维动画主要用来实现中间帧生成，即根据两个关键帧生成所需的中间帧（插补技术）。二维动画系统的功能（第二等级）：画面生成、中间帧生成图像编辑着色、预演后期制作三维动画（计算机生成动画）三维动画是采用计算机技术来模拟真实的三维空间（虚拟真实性）。三维动画系统的功能（第三、四等级）：输入素材构造几何造型调整材质和贴图设置运动、相机和灯光着色生成图像文件三、计算机动画的应用1 .影视与广告主要用于制作电视广告、电视片头、卡通片、电影片头和电影特技等。电视广告：计算机动画可制作出神奇的视觉效果，以取得特殊宣传效果和艺术感染力。玩具总动员

4、：没有真人演员表演故事片，这部长达77分钟的影片全部由计算机动画和计算机合成图像组成。2 .教育与娱乐多媒体教学：计算机动画为教师改进教学手段、提高教学质量提供了强有力的工具。娱乐：利用计算机动画产生模拟环境，使人有身临其境的感觉。3 .Web动画技术Flash：网络动画格式swf（闪客）VRML：3DWeb场景（三维世界）Java:Web动态页面（动画程序-消除闪烁）4 .科学计算与工程设计科学计算可视化：通过计算机动画将科学计算过程及其结果转换为几何图形或图像并显示出来，以便于研究和交互处理。工程设计：工程图纸设计完后，指定立体模型材质，制作三维动画。如建筑行业中楼房建筑的透视和整体视觉效

5、果。5 .模拟与仿真飞行模拟器：能训练飞行员模拟起飞和着陆、操纵各种手柄、观察各种仪器以及在舷窗能看到机场跑道或自然景象。在航天、导弹和原子武器等复杂的系统工程中，先建立模型，再用计算机动画模拟真实系统的运行，调节参数，获得最佳运行状态。4.2 计算机动画制作环境计算机动画系统：计算机硬件、软件系统一、硬件配置主机：图形工作站（SGI、SUN、IBM、HP）微机（Pentium、Macintosh系列机）输入设备：图像扫描仪、录象输入输出设备：视频输出、胶片输出二、软件系统1 .系统软件操作系统、高级语言、诊断程序等2 .动画软件二维动画软件AXA2D、AnimatorStudio、Flash

6、三维动画软件3DStudioMAX、Softimage3DMaya（Alias/Wavefront）、Poser3DStudioMAX动画软件：3DSMAX是美国Autodesk公司在PC机上开发的实体造型、真实感显示和动画制作软件。版本：1.0/2.0/2.5/3.0/3.1/4.0/4.2/5.03DSMAX5在动画和贴图方面比4.0有长足的进步，如完善了动画编辑器，增加了卡通效果的材质，提高了渲染功能等。Softimage动画软件：Softimage是加拿大Softimage公司开发的一套三维动画软件，它已被广泛应用于电影、电视和广告制作等领域。曾轰动一时的侏罗纪公园中栩栩如生的恐龙形象

7、的动作，就是该软件设计制作的。该软件系统包括五个模块：Model（造型）Matter（材质）Motion（运动）Tools（工具箱）Actor（演员系统）4.3 计算机动画设计与创意一、计算机动画创意的概念计算机动画是高科技与艺术创作的结合，它需要科学的设计和艺术的构思，这些在制作之前的方案性思考，称为创音一意。创意有宏观和微观两个层面。宏观（战略创意）：指整个设计行动的统筹安排（战略策划高度）。微观（战术创意）：指具体动画作品的意境构思及手法选择（小点子、小安排）。二、动作的设计与创意1. 人物动作规律及设计人的走路动作：左右两脚交替向前；为了求得平衡，当左脚向前时左手向后摆动，当右脚向前时

8、右手向后摆动。人的奔跑动作：身体中心前倾，手臂成屈曲状，两手自然握拳，双脚的跨步动作幅度较大，头的高低变化也比走路动作大。人的面部表情：面部的动作变化能体现人物的情绪和性格，但也更加复杂2. 动物动作规律及设计鸟类：鸟越大，动作越慢鸟越小，动作越快翅膀越大，鸟躯干上下运动越明显兽类：四条腿的兽类在运动时，必须注意前腿动作如何与后腿动作相配合。如牛的右前腿向前时，右后腿在后；在右前腿向后时，右后腿向前。3. 自然物体规律及设计旋转物体：当物体抛向空中时，其重心沿抛物线运动，到顶点时速度减慢，下降时速度加快强调运动：为了强调运动，有时要加入一些视觉效果。如开枪射击时枪管突然后退，射击本身是通过很强

9、烈的猛推效果和随枪管再冲向前时一股较慢的喷烟在视觉上展现的。振动物体：快速振动弹簧片的震动柔性振动旗帜的飘动三、片头的设计与创意1. 电影片头的设计电影片头可以通过把影片最扣人心弦的核心展示出来，可只提问题不解决问题，以造成一定的悬念使观众急于相探索其中的究竟。2. 电视片头的设计电视节目片头：5,10,15,20,60秒电视栏目片头：12-20秒，字幕是栏目片头设计中主要的艺术设计形象。3. 电视广告的设计电视广告通过近在咫尺的屏幕，能使观众见其形而闻其声，具有极大的感染力。制作电视广告，要让观众接受重点内容，除必要重复外，还应多选中、近镜头。4.4矢量动画制作软件1、 Flash概述Fla

10、sh是美国Macromedia公司开发的矢量图编辑和动画制作软件。1. 发展简史前身：矢量动画软件FutureSplashMacromedia收购fFlash2.01998：Flash3.0（网页制作三剑客之一）1999：Flash4.0（交互式矢量动画标准）2000：Flash5.0（闪客）、FlashMX（2002）2. 基本功能具有较强的矢量绘图和动画制作功能，且图像质量高，制作的动画和网页数据量小导入和发布功能强：可导入bmp、mov、mp3等，可发布各种音视频文件插件工作方式：ShockwaveFlash插件流式技术播放动画强大的ActionScript函数、属性和对象支持XML技术

11、标准，等等3. 窗口组成标题栏、菜单栏、工具栏工具箱：工具、查看、颜色、选项时间轴：图层控制区、时间线控制区场景、工作区：对动画中各对象进行编辑、修改的场所。属性面板：动画文档或当前对象属性控制面板：用于浏览、改变文档中的元素状态栏：用于显示工具或菜单的说明等2、 Flash基本操作1 .创建一个Flash文件文件/新建、工具栏-新建按钮2 .定义影片属性修改/影片、属性面板-影片属性(尺寸、背景颜色、帧速、设为默认值)3 .导入对象文件/导入库-窗口/库-拖入工作区文件/导入-合适文件4 .简单动画新建文件-设置影片属性(352*240*12)导入背景图片(文件/导入)插入/新建元件-文字-

12、回到场景1窗口/库-图层1/第50帧设为关键帧创建图层2第1帧-文字在舞台下第50帧文字在舞台中插入/创建动画动作5 .预览动画控制/测试影片(Ctrl+Enter)6 .保存动画文件/保存或另存为(*.fla)7 .输出动画文件/导出影片* .swfFlash播放文件* .avi视频文件* .gif动画GIF三、图形与文本1 .创建图形铅笔工具可以绘制出变化灵活的直线或曲线。选项：直线化、平滑、墨水瓶属性：描绘颜色、描绘高度、描绘风格直线工具可以绘制各种不同方向的矢量直线段，它是铅笔工具的特例。属性：描绘颜色、描绘高度、描绘风格钢笔工具可以绘制比较复杂、精确的曲线。属性：描绘颜色、填充颜色、

13、描绘高度、描绘风格椭圆工具可以绘制椭圆及椭圆轮廓线。属性：描绘颜色、填充颜色、描绘高度、描绘风格矩形工具可以绘制矩形及圆角矩形。选项：不同填充模式属性：描绘颜色、填充颜色、描绘高度、描绘风格画笔工具可以绘制出形状多变的色块。选项：标准绘画、颜色填充、后面绘画、颜料选择、内部绘画、画笔大小、画笔形状（设置笔刷的不同形状）属性：填充颜色2 .编辑图形选择对象箭头工具：套索工具：选择区域不规则删除、移动和复制对象删除对象：选择对象fDel键或退格键移动对象：选择对象-拖动或按方向键复制对象：选择对象-Alt+拖动改变对象的大小与形状使用箭头工具：主要用于修改矢量线的弧度和矢量色块的外形。使用自由转换

14、工具：从舞台中的对象某一点为圆心，做任意角度的旋转、倾斜和变形。使用菜单命令：选中对象-修改/转换自由转换变形、封套、比例旋转与歪斜、比例与旋转橡皮工具主要用来擦除舞台上的对象。选项：标准擦除、擦除填充、擦除线段、擦除所填色、内部擦除、橡皮大小和形状水龙头工具：可以一次性擦除，而橡皮只能进行局部擦除。3 .群组、叠放和对齐对象群组对象：将多个对象组合在一起。修改/群组，修改/撤消群组叠放对象：修改/排序对齐对象：修改/排列4 .文本文本的属性设置选择文本工具-在场景中单击-输入框输入文本之前需要设置：字体、字号、颜色、风格、文字间距、格式设置（缩进、行间距、边距）文本的输入文本的类型静态文本：

15、动画播放时文本不可修改动态文本：动画播放时文本内容可通过事件的激发来改变输入文件：动画播放时提供用户输入文本并产生交互创作实例（五彩字）四、简单动画创作1 .创建逐帧动画逐帧动画是一种最基础的动画制作方法。模仿写字过程：2 .创建位移运动动画直线运动的物体球体直线匀速运动：沿轨道运动的物体鸟沿指定路径运动：物体的转动物体对象的转动也是一种动画。3 .创建变形动画变形动画描述了一段时间内将一个对象变成另一个对象过程。五、交互式动画1 .Flash编程基础ActionScriptf制作交互式动画。ActionScript编程(类似JavaScript)：它采用面向对象的编程思想，以关键帧、按钮和电

16、影片段符号为对象，采用事件响应来定义和编写ActionScript。它还有语法、变量、运算符、函数、表达式、语句等(C/C+编程语言)。点运算符用于指明与某个对象或电影剪辑相关的属性和方法，也用于指向电影或变量的路径。例如：如果电影剪辑dog被嵌套在电影剪辑animal中，则在dog上的下列语句表示：_parent.stop();又如：调用主时间轴中电影剪辑animal的buildGameBoard函数：_root.animal.buildGameBoard();分号ActionScript语句用分号结束，例如：row=0;关键字它是ActionScript保留的一些标识符，用作标识内置对象、

17、函数等。字母的大小写关键字区分大小写，其它的不区分。例如：下面语句是等价的cat.hilite=true;CAT.hilite=true;常量常量是指值永不变化的属性。例如：表示Key对象的属性有BACKSPACE、ENTER、QUOTE、RETURN、TAB等。2 .数据类型字符串字符串是由字母、数字和标点符号组成的字符序列。例如：firstname=“zhang”;greeting=“Welcome,”+firstname;数值型数值类型是双精度浮点数值。Math.sqrt(100);逻辑型逻辑型只有两个值：true(真,1)false(假,0)逻辑运算：与(&),或(|),非(!)主要用

18、于条件判断，例如：若password的值为true，动画播放。onClipEvent(enterFrame)if(userName=true&password=true)play();对象型对象是属性的集合，每一个属性都有名字和值。属性值可以是任何数据类型。例如：Math对象拥有一些方法，可执行数学运算。squareRoot=Math.sqrt(100);电影剪辑它是对象类型的一种，例如：onClipEvent(mouseUp)myMC.prevFrame();3 .Action面板窗口/动作-帧动作面板标准模式：左侧选择动作，右侧添加语句专家模式：高级用户编写脚本例一画面中有一只小鸟飞翔，小

19、鸟随着鼠标移动而移动。4 .变量、运算符和表达式支持简单编程，增强动画的交互能力。变量变量是语句中可以变的参数值。变量命名规则：变量名必须是一个标识符；变量名不能是关键字或逻辑常量。例如：x=168;y=“hello”;运算符运算符是指能够对常量与变量进行运算的符号。例如：算术运算符：+,-,*,/,%,+,-比较运算符：=,=,=逻辑运算符：&,|,!字符串运算符：+位运算符：&J,赋值运算符：=表达式表达式是指用运算符将常量、变量和函数以一定的运算规则组织的式子。算术表达式：total=168+4*3字符串表达式：“Congratulations,”+“Donna!”逻辑表达式if(i10&_framesloaded50)play（）;5 .播放、停止和跳转语句最基本的语句：Play语句Stop语句GoTo语句6 .条件语句格式一：if（条件）语句体;11I格