动画及处理技术

5.1计算机动画基础

●计算机动画的概念

●动画的视觉原理●动画的特点

●动画的分类

●动画与视频的区别

●动画的技术参数5.2动画设计与创意5.3动画文件格式5.4常见动画制作软件第5章动画及处理技术计算机动画基础动画设计与创意动画文件格式动画制作软件教学进程本章要点：教学进程5.1计算机动画基础5.1.1计算机动画的概念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年代开始研制动画系统MSGEN、┄Eg:饥饿(1974)、终结者Ⅱ(1991)

侏罗纪公园(1993)、玩具总动员(1996)计算机动画教学进程5.1计算机动画基础5.1.1计算机动画的概念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：①播放速度：24f/s、25f/s、30f/s②运动过程：动画的本质③变化过程：色彩变化、光强变化世界著名动画艺术家JohnHalas曾指出：“运动是动画的本质”。动画是一种源于生活而又以抽象于生活的形象来表达运动的艺术形式。由于计算机及其相关理论和技术的飞速发展，为动画制作提供了强大的数字施展空间。动画教学进程5.1计算机动画基础5.1.1计算机动画的概念计算机动画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。

是利用人眼视觉暂留的生理特性，采用计算机的图形和图像数字处理技术，借助动画编程软件直接生成或对一系列人工图形进行一种动态处理后生成的可以实时播放的画面序列。教学进程5.1.2动画的视觉原理视觉原理人的眼睛在观察过物体后，物体的影响将在眼睛的视网膜上保留一段短暂的时间，这种生物现象被称为“视觉暂留”。因此，一系列的每次改变很小、很快的图像就会使人们在视觉上产生一种物体在连续运动的错觉。动画是根据人们的“视觉暂留”生物现象，通过一系列彼此略有差别的相关的单个画面来产生运动画面，以一定速度的播放可达到画中形象连续变化的效果。教学进程5.1.2动画的视觉原理视觉原理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。

教学进程5.1.2动画的视觉原理视觉原理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。教学进程5.1.3动画的特点特点动画是指把一些原本没有生命（不活动）的东西，制作成影片（或电视）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”。它们有两个最重要的特征：（1）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。（2）这些影像的“动作”是利用设计者的想像和虚幻创造出来的，而不是原本就存在然后被摄影机记录下来的景物。计算机动画的原理与传统动画基本相同，只是在传统动画的基础上把计算机技术用于动画的处理和应用。

教学进程5.1.4动画的分类分类

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：智能动画系统(自学习能力)教学进程5.1.4动画的分类分类2.按动画制作原理分类⑴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)：①画面生成、中间帧生成②图像编辑③着色、预演④后期制作教学进程5.1.4动画的分类分类⑵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)：①输入素材②构造几何造型③调整材质和贴图④设置运动、相机和灯光⑤着色生成图像文件教学进程5.1.4动画的分类分类按照计算机处理动画的方式不同，计算机动画分为造型动画（Cast-basedAnimation）和帧动画（FrameAnimation）和算法动画（PaletteAnimation）三种。按照动画的表现效果分，计算机动画又可分为路径动画（PathAnimation）、调色板动画（AlgorithmicAnimation）和变形动画（Animation）三种。另外，不同的计算机动画制作软件，根据本身所具有的动画制作和表现功能，又将计算机动画分为更加具体的种类，如渐变动画、遮罩动画、逐帧动画和关键帧动画等。

教学进程计算机动画的应用

应用领域

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：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。教学进程计算机动画的应用

应用领域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。教学进程计算机动画的应用

应用领域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)

教学进程计算机动画的应用

应用领域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果。教学进程计算机动画的应用

应用领域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。教学进程计算机动画的应用

发展趋势计算机动画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：

C虚拟角色自动产生自然的行为

C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

C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)教学进程5.1.5动画与视频的区别区别动态图形与图像序列根据每一帧画面的产生形式，又分为两种不同的类型，当每一帧画面是人工或计算机生成的画面时，称为动画。当每一帧画面为实时获得的自然景物图时，称为动态影像视频，简称视频，视频一般由摄像机摄制的画面组成。

由多帧连续图像组成的动画效果教学进程5.1.6动画的技术参数帧速度动画是利用快速变换帧的内容而达到运动的效果。一帧就是一幅静态图像，而帧速度表示一秒钟的动画内有几帧静态画面。一般帧速选择为每秒30帧或每秒25帧。在不计压缩的情况下，数据量是指帧速度与每幅图像的数据量的乘积。如果一幅图像为1MB，则每秒将达到30MB，经过压缩后将减少几十倍。

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，将会明显地看到图像质量下降。所以，对图像质量和数据量适当折中选择。数据量

图像质量

引言5.2动画设计与创意计算机动画是高科技与艺术创作的结合。在动画制作之前，需要精心地设计和完美地艺术构思，这就是创意。创意属于技术美学范畴，它是计算机动画的灵魂，没有好的创意，就不会创作出好的动画作品。1教学进程计算机动画创意的概念

5.2动画设计与创意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)。教学进程动画设计流程创意设计。有特色并且个性化的动画是当代信息传播的特色之一。2应用环境。首先确定动画放在什么环境下，比如动画如果放在网站上，动画文件的容量大小就是要考虑的主要问题。既要在浏览器中较完整地体现动画的主题，又不能太复杂。总体构图。图像的大小，色彩的选择，不同图像间的色彩过渡和背景的选择最终使主题突出，整体效果好。教学进程动画设计流程2教学进程画素材处理。动画是由多幅图像构成。每幅图像都要进行相应的处理，以满足最后的需要。动画生成。动画由什么来进行实现。文字编排。文字内容要点题，文字的色彩选用主色系中饱和度较低的单一色，与主色相呼应，并突出主题。字体的选择要使整体构图更加生动活泼。人物动作规律及设计

动作的设计与创意

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，但也更加复杂教学进程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。

教学进程动作的设计与创意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：①快速振动弹簧片的震动②柔性振动旗帜的飘动教学进程动作的设计与创意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。教学进程片头的设计与创意

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。5.3动画文件格式计算机动画现在应用得比较广泛，由于应用领域不同，其动画文件也存在着不同类型的存储格式。目前应用最广泛的有下面几种文件格式。

GIF图像由于采用了无损数据压缩方法中压缩率较高的LZW算法，文件尺寸较小，因此被广泛采用。●

GIF动画格式教学进程

FLIC是Autodesk公司在其开发的AutodeskAnimator/AnimatorPro/3DStudio等2D/3D动画制作软件中采用的彩色动画文件格式，FLIC是FLC和FLI的统称。

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FLIC（FLI／FLC）格式5.3动画文件格式教学进程

Director的动画格式，扩展名为.DIR，也是一种具有交互性的动画，可加入声音，数据量较大。多用于多媒体产品、游戏中。

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DIR格式

SWF是Macromedia公司的产品Flash的矢量动画格式，它采用曲线方程描述其内容，不是由点阵组成内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。

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SWF格式5.4常见动画制作软件教学进程一个很好用的GIF动画制作软件，它的输出文件比一般GIF文件要小10％～80％，压缩效率好。

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