多媒体技术第二章

多媒体技术第二章第1页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

色调：用来描述颜色的不同类别的物理量，取决于颜色的波长，如红、黄、蓝等。色饱和度：描述颜色的深浅程度的物理量，按颜色混入白光的比例来表示。注意区分：在某颜色中混入白光与增强白光对某颜色物体的照射是不同的。亮度：用来描述色光的明暗变化强度的物理量，是色光能量的一种表示，色调和色饱和度已经固定。色度：色调和色饱和度的统称。第2页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

⑶三基色原理三基色原理认为自然界中景物的绝大多数的彩色光能分解为互相独立的红（R）、绿(G)、蓝(B)三种基色光；反之用互相独立的红、绿、蓝三种基色光以不同的比例混合，可模拟出自然界中绝大多数景物的彩色。注意：三基色是相互独立的；三基色的选择不是唯一的。⑷像素（Pixel）像素是计算机图形与图像中能被单独处理的最小基本单元。注意：从视觉属性看，是最小的可视单位；从量值属性看，其数据结构包括显示地址、色彩、亮度等信息，称为像素值。第3页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

2．颜色模型⑴RGB模型RGB模型也称为加色法混色模型。它是以RGB三色光互相叠加来实现混色的方法，因而适合于显示器等发光体的显示。其混色规律是：以等量的红、绿、蓝基色光混合时，有红+绿＝黄色红+蓝＝紫色绿+蓝＝青色红+绿+蓝＝白色三种基色光全无＝黑色第4页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

加色法的混色规律可用图表示.其配色方程描述：F(物体颜色)=R（红色的百分比）+G（绿色的百分比）+B（蓝色的百分比）第5页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

⑵CMY模型(彩色印刷时采用)CMY模型（CyanMagentaYellow）是采用青、品红、黄色3种基本颜色按一定比例合成颜色的方法。CMY模型又称为减色法混色模型，因为色彩的显示不是直接来自于光线的色彩，而是光线被物体吸收掉一部分之后反射回来的剩余光线所产生的，光线都被吸收时成为黑色，当光线都被反射时成为白色。注意：CMYK模型---四色印刷；RGB与CMY模型是颜色互补的。见表2-1.第6页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

⑶YUV与YIQ模型在彩色电视系统中不采用RGB颜色模型，而采用YUV或颜色YIQ模型表示彩色图像。YUV适用于PAL和SECAM彩色电视制式，而YIQ适用于美国国家电视标准委员会（NarionalTelevisionSystemCommittee,NTSC）彩色电视制式。Y是亮度信号，U和V则是两个色差信号，分别传送红基色分量和蓝基色分量与亮度分量的差值信号第7页，课件共89页，创作于2023年2月⑷HSI颜色模型HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕颜色模型用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的波长，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．1图形与图像的颜色模型

第8页，课件共89页，创作于2023年2月由于HSI色彩空间更接近人对色彩的认识和解释，因此采用HSI方式能够减少彩色图像处理的复杂性，提高处理速度。在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在HSI色彩空间中方便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。因此，用HSI色彩空间可以大大简化图像分析和处理的工作量。第9页，课件共89页，创作于2023年2月第10页，课件共89页，创作于2023年2月1.分辨率分辨率是一个统称，分为显示分辨率、图像分辨率、打印分辨率和扫描分辨率等。⑴显示分辨率是指某一种显示方式下，显示屏上能够显示出的像素数目，以水平和垂直的像素数表示。⑵图像分辨率图像分辨率指数字化图像的大小，以水平和垂直的像素数表示。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第11页，课件共89页，创作于2023年2月⑶扫描分辨率与打印分辨率在用扫描仪扫描图像时，通常要指定扫描的分辨率，用每英寸多少点（dotsperinch,DPI）表示。打印分辨率是指图像打印时每英寸可识别的点数，也使用DPI（dotsperinch，每英寸点数）为衡量单位。

第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第12页，课件共89页，创作于2023年2月2.颜色深度颜色深度是指图像中每个像素的颜色（或亮度）信息所占的二进制数位数，记作位/像素（b/p：bitsperpixel）。4bit------VGA标准支持的颜色深度；2^48bit------索引颜色图；2^816bit------HI-Color（高彩色）图像；2^1524bit------真彩色；2^2432bit------真彩色；2^24注意：颜色深度越深，所占用的存储空间越大。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第13页，课件共89页，创作于2023年2月3.文件的大小图形与图像文件的大小（也称数据量）是指在磁盘上存储整幅图像所有点的字节数（Bytes），反映了图像所需数据存储空间的大小，可按下面的公式计算：文件字节数＝图像分辨率×图像深度/8第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第14页，课件共89页，创作于2023年2月4.真彩色、伪彩色与直接色⑴真彩色（Truecolor）真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。⑵伪彩色（PseudoColor）伪彩色图像是每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表（color-look-uptable,CLUT）的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的R、G、B强度值，用查找出的R、G、B强度值产生的彩色称为伪彩色。

第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第15页，课件共89页，创作于2023年2月⑶直接色（DirectColor）把像素值的R、G、B分量作为单独的索引值，通过相应的彩色变换表找出R、G、B各自的基色强度，用这个强度值产生的彩色称为直接色。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．2图形与图像的基本属性

第16页，课件共89页，创作于2023年2月1.位图与矢量图二值（黑白）位图点阵图像⑴位图（Bit-mappedGraphics）位图是由许许多多的像素组合而成的平面点阵图。其中每个像素的颜色、亮度和属性是用一组二进制像素值来表示的。右图给出了经过放大的一个亮度或颜色值仅为两个等级的二值（黑白）点阵图像的示例。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．3图形与图像的基本类型

二值（黑白）位图点阵图像

第17页，课件共89页，创作于2023年2月第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念位图文件：按照一定的结构编排的图像数据集合。决定位图文件大小的因素：

图像的分辨率、像素的颜色深度第18页，课件共89页，创作于2023年2月⑵矢量图（VectorGraphic）矢量图是用一系列计算机指令集合的形式来描述或处理一幅图的，描述的对象包括一幅图中所包含的各图元的位置、颜色、大小、形状、轮廓和其他一些特性，也可以用更为复杂的形式表示图像中的曲面、光照、阴影、材质等效果，右图是一个简单的矢量图。

矢量图由计算生成，精度高，图元对象可任意放大、缩小而不变形，不必考虑分辨率的影响。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．3图形与图像的基本类型

矢量图第19页，课件共89页，创作于2023年2月2.图形与图像的区别与联系

一般来说，图像所表现的显示内容是自然界的真实景物，或利用计算机技术逼真地绘制出的带有光照、阴影等特性的自然界景物，而图形实际上是对图像的抽象，组成图形的画面元素主要是点、线、面或简单立体图形等，与自然界景物的真实感相差很大。注意：

矢量图文件大小取决于图的复杂程度，占用的存储空间较小。

矢量图需要经过计算，花费很长的时间去执行绘图指令。第2章图形与图像

2．1图形与图像的基本概念

2．1．3图形与图像的基本类型

第20页，课件共89页，创作于2023年2月1.图形与图像的数字化计算机存储和处理的图形与图像信息都是数字化的，亦即是用二进制数代码序列来表示或存储图像信息的。因此，无论以什么方式获取图形与图像信息，最终都要转换为由一系列二进制数代码表示的离散数据的集合，这个集合即所谓数字图像信息，也就是说图形与图像的获取过程就是图形与图像的数字化过程。下图所示的就是图像数字化的过程。

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.1图形与图像的获取

第21页，课件共89页，创作于2023年2月图像数字化过程第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.1图形与图像的获取

采样量化编码图像（模拟量）数字化图像第22页，课件共89页，创作于2023年2月2.图形的获取（1）利用软件绘制图形

图形系统：一个模型组件、一个应用程序组件、图形系统组件。

（2）利用数字化硬件绘制图形

数字化仪、光笔、轨迹球、空间球、数据手套等。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.1图形与图像的获取

第23页，课件共89页，创作于2023年2月3.图像的获取位图图像可以由特殊的数字化采集设备获得。尽管不同的图像采集设备的精度、速度和成本可能大不相同，但其工作原理都是一样的。

位图存储包括两部分：图像说明部分、图像数据部分。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.1图形与图像的获取

第24页，课件共89页，创作于2023年2月1.静态图形与图像常见文件存储格式⑴BMP格式⑹PCX格式⑵DIB格式⑺JPG格式⑶GIF格式⑻EPS格式⑷TIFF格式⑼PNG格式

⑸TGA格式第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2．2．2图形与图像的存储

第25页，课件共89页，创作于2023年2月2．BMP图像文件格式

是微软公司为其Windows环境设置的标准图像格式。Windows系统软件中内含了一系列支持BMP图像处理的API函数。非压缩格式是BMP图像文件所采用的一种通用格式。两种压缩方式：如果图像为16色模式，则采用RLE4压缩方式；若图像为256色模式，则采用RLE8压缩方式。可以存储单色、16色、256色以及真彩色4种图像数据。第26页，课件共89页，创作于2023年2月3．GIF图像文件格式

是最早由CompuServe公司于1987年制定的标准，主要用于网络图形数据的在线传输和存储。GIF提供了足够的信息并很好地组织了这些信息，使得许多不同的输入输出设备能够方便的交换图像。它最多支持8位（256种颜色），图像的大小最多是64K×64K个像点。GIF的特点是LZW压缩、多图像和交错屏幕绘图。第27页，课件共89页，创作于2023年2月4．JPEG图像文件格式

JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）图像格式是一种比较复杂的文件结构和编码方式的文件格式。它是用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，在获得极高压缩率的同时能展现十分丰富和生动的图像，适用于在Internet上作图像传输。JPEG文件格式具有以下特点：适用性广，大多数图像类型都可以进行JPEG编码；对于数字化照片和表达自然景物的图片，JPEG编码方式具有非常好的处理效果；对于使用计算机绘制的具有明显边界的图形，JPEG编码方式的处理效果不佳。第28页，课件共89页，创作于2023年2月5．TIFF图像文件格式

是一种通用的位映射图像文件格式。TIFF文件格式具有以下特点：支持从单色到32位真彩色的所有图像；适用于多种操作平台和多种机器，如PC机和Macintosh机；具有多种数据压缩存储方式等。

第29页，课件共89页，创作于2023年2月6．PNG图像文件格式

是20世纪90年代中期开发的图像文件格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。PNG用来存储彩色图像时其颜色深度可达48位，存储灰度图像时可达16位，并且还可存储多达16位的Alpha通道数据。PNG文件格式具有以下特点：流式读写性能、加快图像显示的逐次逼近显示方式、使用从LZ77派生的无损压缩算法以及独立于计算机软硬件环境等。

第30页，课件共89页，创作于2023年2月7．PSD图像文件格式

是Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式。PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”，它里面包含有各种图层、通道、蒙板等多种设计的样稿，以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。

第31页，课件共89页，创作于2023年2月图片类型说明BMP鲜艳、细腻，但尺寸大GIF尺寸小，有小动画效果JPEG、JPG质量高，尺寸小，略失真TIFF、TIF用于扫描仪、OCR系统PNG适合在网络上传输及打开PSDPhotoshp专用，图像细腻PCX压缩比适中，能快速打开表4-3常见的位图文件格式第32页，课件共89页，创作于2023年2月2.动态图形与图像常见文件存储格式⑴主要动画文件格式FLIC文件格式MMM文件格式SWF文件格式⑵主要数字视频文件存储格式AVI文件格式MPEG文件格式MOV文件格式AVS文件

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2．2．2图形与图像的存储

第33页，课件共89页，创作于2023年2月3.文件存储格式的数据结构任何一种图像文件格式都有各自不同的文件数据结构，亦即图像文件都是由按照一定的结构形式排列的一组图像数据（以二进制代码表示）的集合表示的。⑴文件结构(4）彩色表⑵位图文件头⑸位图数据⑶位图信息头第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2．2．2图形与图像的存储

第34页，课件共89页，创作于2023年2月映射显示原理下图是光栅显示原理示意图。一个硬件显示控制器可以接收并解释输入命令序列，刷新缓冲器是一个RAM存储器，其中以像素数据为单位存储整幅的显示图像，存储的像素数据与显示屏上的像素点一一对应，成为一个像素数据的矩阵。可以通过图像显示子系统读取像素数据并输出到图像显示屏，然后在屏幕上产生真实的图像，这个图像就是刷新缓冲器中像素数据矩阵的映射图像。

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.3图形与图像的显示

第35页，课件共89页，创作于2023年2月光栅显示原理第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.3图形与图像的显示

显示（视频）控制器(DC)(显示命令)(交互数据)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011100000000000000000000000000000011111111111111111000000000000000000011111111111111111111111110000000000000001111111111111111111111111000000000000000111111110000000001111111100000000000000011111111111111111111111110000000000000001111111111000001111111111000000000000000111111111100000111111111100000000000000011111111110000011111111110000000000000001111111111111111111111111000000000000000000000000000000000000000000000000(刷新缓冲器)显示的光栅图像形成光栅的扫描图像像素矩阵图形与图像处理系统第36页，课件共89页，创作于2023年2月2.硬复制设备图像打印机是典型的硬复制设备，它将计算机中的数字图形与图像准确地复制到打印纸上。打印机输出的图片同样也都是由一系列点组成的，只是分辨率有所不同。

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.3图形与图像的显示

第37页，课件共89页，创作于2023年2月1.图形与图像处理的基本内容⑴图形处理的内容几何变换，如平移、旋转、缩放、透视和投影等；曲线和曲面拟合；建模或造型；隐线、隐面消除；阴暗处理；纹理产生；配色，等等。另外计算机动画处理还要在此基础上附加横摇、竖摇、变焦、扭转、淡入、淡出、溶暗、卷切等动态处理。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第38页，课件共89页，创作于2023年2月⑵图像处理的内容如放大、缩小、平移、坐标轴旋转、透视图制作、位置重合、几何校正、r校正、灰度线制作、图像增强和复原、图像变换、图像编码压缩、图像重建、图像分割、图像识别、局部图像选出或去除，轮廓周长计算、面积计算以及各种正交变换等。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第39页，课件共89页，创作于2023年2月•图形处理与图像处理的区别在于：图形处理着重研究怎样将数据和几何模型变成可视的图形，这种图形可能是自然界根本不存在的，即是人工创造的画面。图像处理侧重于将客观世界中原来存在的物体映像处理成新的数字化图像，关心的问题是如何压缩数据、如何识别、提取特征、三维重建等内容。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第40页，课件共89页，创作于2023年2月•常用处理操作：①图像变换②图像增强、复原和重建③图像分割和特征提取④图像识别⑤图像编码压缩第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第41页，课件共89页，创作于2023年2月几种图像处理的效果第42页，课件共89页，创作于2023年2月2.图像处理实例分析──图像识别⑴图像识别的涵义物体的种类、背景、图像传感器、感觉观点（viewpointofthesensor），所有这些决定了识别问题的难易。例如，假定一个在全黑背景上的白色平面方块（如下图所示的数字图像），就可以由一个简单的拐点特征提取器来识别不同的拐点，如第二幅图所示。第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第43页，课件共89页，创作于2023年2月数字亮度图

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

00000000000000000000000000000025525525525525500000000255255255255255000000002552552552552550000000025525525525525500000000255255255255255000000000000000000000000000000第44页，课件共89页，创作于2023年2月图像拐点的数字亮度图（N表是非拐点，C表示拐点）

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCNNNCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCNNNCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN第45页，课件共89页，创作于2023年2月⑵图像识别步骤一般地，计算机识别和物体检测是一个复杂的过程，它需要连续地将图标数据转换为识别信息。识别的步骤如下图所示。

第2章图形与图像

2.2图形与图像的处理

2.2.4图形与图像的处理

第46页，课件共89页，创作于2023年2月图像识别的步骤

第47页，课件共89页，创作于2023年2月第48页，课件共89页，创作于2023年2月1.动态图形与图像的视觉原理人眼具有“视觉暂留”的时间特性，就是说人眼对光像的主观亮度感觉与光像对人眼作用的时间并不同步。一个光像对人眼的作用消失后，视觉对这个光像亮度与颜色的主观感觉在△t（大约1/20-1/10）秒之内不会完全消失，主观感觉亮度是逐渐下降的，如下图所示。动态图形与图像正是利用人眼的这一视觉暂留特性制作的。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第49页，课件共89页，创作于2023年2月视觉暂留的时间特性

第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第50页，课件共89页，创作于2023年2月6.1.16.1动画的基本概念动画的视觉原理动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化的画面。它的基本原理与电影、电视一样，都是利用了一种视觉原理。医学已证明，人类的眼睛具有“视觉暂留”的特性，就是说当人的眼睛看到一幅画或一个物体后，它的影像就会投射到我们的视网膜上，如果这件物体突然移开，它的影像仍会在我们的眼睛里停留一段极短的时间，在1/24秒内不会消失，这时如果有另一个物体在这段极短的时间内出现，我们将看不出中间有断续的感觉，这便就是“视觉暂留”的原理。

第51页，课件共89页，创作于2023年2月●动画的时间特性(1)动作的发展按照时间发生的顺序进行(2)与自然现象一致的运动节奏(3)遵守自然规律，可有限的夸张●

动画的节奏掌握(1)利用各帧之间的位置差控制动画节奏(2)自然规律和有限的夸张是动作节奏的依据Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7Frame8第52页，课件共89页，创作于2023年2月6.2电脑动画

1.电脑动画的种类●

帧动画——模拟以帧为基本单位的传统动画，占动画产品的98%●

矢量动画——经过电脑运算而确定的运行轨迹和形状的动画按照表现形式可分为●

平面动画——以传统平面绘画为基础的动画●空间动画——形成三维造型并进行空间运动的动画●

变形动画——主体变形效果的动画，是帧动画的一种第53页，课件共89页，创作于2023年2月6.2.3常见的动画文件格式

1．GIF格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）即“图形交换格式”,Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式的文件，也称为GIF89a格式文件,画面尺寸随显示模式而定。2．FLIC（FLI/FLC）格式FLIC是Autodesk公司在其出品的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，其中，FLI是最初的基于320×200像素的动画文件格式，而FLC则是FLI的扩展格式，采用了更高效的数据压缩技术，其分辨率也不再局限于320×200像素。第54页，课件共89页，创作于2023年2月3．SWF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。

4．AVI格式

是Microsoft公司开发的一种符合RIFF文件规范的数字音频与视频文件格式，该方式的压缩率较高，可将音频和视频混合到一起。第55页，课件共89页，创作于2023年2月2．动画与视频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别。动画：当每一帧画面是人工或计算机生成的画面时，称为动画；视频：当每一帧画面为实时获取的自然景物图时，称为动态影象视频，简称视频。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第56页，课件共89页，创作于2023年2月3.计算机动画原理计算机动画（computeranimation）是动态图形与图像时基媒体的一种形式，它是利用计算机二维和三维图形处理技术，并借助于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一系列可供实时演播的连续画面。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第57页，课件共89页，创作于2023年2月•运动是动画的要素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的，如下图中所示的动画片段从第一帧到第六帧是马跑的一个连贯动作，帧与帧之间存在着马跑动作上的连贯性。

第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第58页，课件共89页，创作于2023年2月马跑的多帧画面第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第59页，课件共89页，创作于2023年2月Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7第60页，课件共89页，创作于2023年2月•计算机动画具有以下特点：⑴动画的前后帧之间在内容上有很强的相关性，因而其内容具有时间延续性，这更适合于表现事件的“过程”，这也使得该类媒体具有了更加丰富的信息内涵。⑵动画具时基媒体的实时性，亦即画面内容是时间的函数。改变播放频率（每秒画面刷新率）就可以改变动画中事物的动态频率。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第61页，课件共89页，创作于2023年2月⑶无论是实时变换生成并演播的动画、还是三维真实感动画，由于计算数据量太大，必须采用合适的压缩方法才能按正常时间播放。⑷对计算机性能有更高的要求，要求信息处理速度、显示速度、数据读取速度都要达到实时性的要求。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.1计算机动画的原理

第62页，课件共89页，创作于2023年2月计算机动画的类型可以从多方面进行判别。1.实时生成动画与帧动画从动画的生成机制看可以分为两种动画，一种叫作实时生成动画，另一种叫作帧动画。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第63页，课件共89页，创作于2023年2月•实时生成动画是一种矢量型的动画，它由计算机实时生成并演播。在制作过程中，它对画面中的每一个活动的对像（也称为角色(Actor)）（包括场景）分别进行设计，赋予每个对像一些特征（如形状、大小、颜色等），然后分别对这些对象进行时序状态设计，即这些对象的位置、形态与时间的对应关系设计，最后在演播时这些对象在设计要求下可以实时变换，并实时组成完整的画面，从而实时生成视觉动画。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第64页，课件共89页，创作于2023年2月例如：如下图所示，就是一个实时生成的电脑动画，其中人物的腿、胳膊和躯干以及街景都设计为独立的角色对象，然后分别对这些对象的位置、角度、形态进行时序状态设计，最后在播放时实时生成了一个人在大街上走路的动作。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第65页，课件共89页，创作于2023年2月实时生成动画第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第66页，课件共89页，创作于2023年2月•帧动画是一幅幅连续的画面组成的图像或图形序列，接近于视频的播放机制，这是产生各种动画的基本方法。一些动画特别是三维真实感动画由于计算量太大，只能先生成连续的帧图形画面序列。这类动画有明显的生成和播放的不同过程，播放时仅调用该图像序列演播即可。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

帧动画分类：(1)全动画——为追求画面完美和动作流畅，按照24帧／s制作动画(2)半动画——又名“有限动画”。为追求经济效益，6帧／s的动画第67页，课件共89页，创作于2023年2月2.二维动画与三维动画从画面对象的透视效果看，可以分为二维动画和三维动画。•二维动画画面构图比较简单，它通常是由线条、圆弧及样条曲线等基本图元构成，色彩使用大面积着色。二维动画中所有物体及场景都是二维的，不具有深度感，只能由创作人员根据画面的内容来描绘三维效果，不能自动生成三维透视图。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第68页，课件共89页，创作于2023年2月•三维动画虽也是由线条及圆弧等基本图元组成，但是与二维动画相比，三维模型还增加了对于深度（远近）的自动生成与表现手段，还具有真实的光照效果和材质感，因而更接近人眼对实际物体的透视感觉，成为三维真实感动画。目前这种动画已成为广泛应用的媒体类型。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第69页，课件共89页，创作于2023年2月例如：如下图所示游标卡尺分别是由二维和三维动画制作软件制作的，其中，三维动画使用的软件比较复杂，它可以根据制作者的要求自动生成三维透视效果并且赋予材质与光效（下图），而二维动画要现实三维物体效果就必须由作者手工绘制（上图），其三维视点并不是软件自动生成，且无法附加材质与光效。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第70页，课件共89页，创作于2023年2月二维与三维立体画面的区别第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第71页，课件共89页，创作于2023年2月3.路径动画、作用动画和变形动画从画面形成的规则和形式看，计算机动画可以分为路径动画、作用动画和变形动画。

⑴路径动画路径动画是指让每个对象根据指定路径进行运动的动画，这类动画最适合于描述一个实体组合过程或分解过程，如演示或模拟某个复杂仪器是怎样由各个部件对象组合而成的，或描述一个沿一定轨迹运动的物体等等。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第72页，课件共89页，创作于2023年2月⑵作用动画在运动动画中，物体的真实运动一般是由其物理力学规律来支配的。它能够真实地按照力对物体的实际作用情况来描述物体运动的速度、加速度和运动轨迹，以及在各种场景下可以根据物理力学公式进行描述和处理的其它作用现象。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第73页，课件共89页，创作于2023年2月例如：如右图所示，动画描述的是在重力作用下，两个作自由落体和平抛运动的小球的运动过程。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

根据力学公式处理的作用动画第74页，课件共89页，创作于2023年2月⑶变形动画变形动画是将两个对象联系起来进行相互转化的一种动画形式，通过连续地在两个对象之间彩色插值和路径变换，可以将一个对象或场景渐变为另一个对象或场景。例如：如下图所示，是将一个园形转化为一个方形的动画过程。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第75页，课件共89页，创作于2023年2月变形指景物形体变化，它是使一幅图像在1～2秒内逐步变化到另一幅完全不同图像的处理方法。这是一种较复杂的二维图像处理，需要对各像素点的颜色、位置作变换。变形的起始图像和结束图像分别为两幅关键帧，从起始形状变化到结束形状的关键在于自动地生成中间形状，也即自动生成中间帧。基本原理：根据首、尾画面给定的位置、颜色参数进行数学变换。第76页，课件共89页，创作于2023年2月园形变形为一个方形的动画过程从人与动画播放的关系角度看，计算机动画可以分为自动连续播放动画与人机交互动画。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.2计算机动画的类型

第77页，课件共89页，创作于2023年2月frame1frame2frame3frame4变形效果：第78页，课件共89页，创作于2023年2月1.二维动画的制作过程·关键帧（原画）的产生关键帧以及背景画面，可以用摄象机、扫描仪、数字化仪实现数字化输入，再用电脑生产流水线后期制作。也可以用相应软件直接绘制。

·中间画面的生成利用电脑对两幅关键帧进行插值计算，自动生成中间画面。

·分层制作合成对层的各种控制，如移动、旋转等。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.3计算机动画的制作

第79页，课件共89页，创作于2023年2月•着色动画软件一般都会提供许多绘画颜料效果，如喷笔、调色板等，这也是很接近传统的绘画技术。

•预演在生成和制作特技效果之前，可以直接在电脑屏幕上演示一下草图或原画，检查动画过程中的动画和时限以便及时发现问题并进行问题并进行修改。

•生成由计算机自动渲染生成出最后的可供播放或控制度动画成品。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.3计算机动画的制作

第80页，课件共89页，创作于2023年2月2.三维动画的制作过程•物体造型物体造型又称几何造型或建模，这是计算机动画的基础。动画软件提供了丰富的基本物体和丰富的造型手段。

•材质、纹理和的设置材质、纹理的设置是模拟真实世界和生成特殊视觉效果的重要阶段。第2章图形与图像

2.3计算机动画

2.3.3计算机动画的制作

第81页，课件共89页，创作于2023年2月•动画设置动画设置是指动画创作人员改变画面的参数、指定一定的变化规律，使其按照创意的要求进行变化。一般包括：关键帧动画、变形动画、过程动画、关节动化和基于物理规律的动画等。

•场景绘制进行场景环境的真实感创作，涉及到光照模型、雾效模型和背景处理等。第2章图形与图像