動(dòng)畫及處理技術(shù)

5.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)

●計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的概念

●動(dòng)畫的視覺原理●動(dòng)畫的特點(diǎn)

●動(dòng)畫的分類

●動(dòng)畫與視頻的區(qū)別

●動(dòng)畫的技術(shù)參數(shù)5.2動(dòng)畫設(shè)計(jì)與創(chuàng)意5.3動(dòng)畫文件格式5.4常見動(dòng)畫制作軟件第5章動(dòng)畫及處理技術(shù)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)動(dòng)畫設(shè)計(jì)與創(chuàng)意動(dòng)畫文件格式動(dòng)畫制作軟件教學(xué)進(jìn)程本章要點(diǎn)：教學(xué)進(jìn)程5.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)5.1.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的概念計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)綜合利用了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、繪畫藝術(shù)等知識(shí)來生成絢麗多彩的連續(xù)的逼真畫面。上世紀(jì)60年代初計(jì)算機(jī)動(dòng)畫→程序?qū)崿F(xiàn)70年代開始研制動(dòng)畫系統(tǒng)MSGEN、┄Eg:饑餓(1974)、終結(jié)者Ⅱ(1991)

侏羅紀(jì)公園(1993)、玩具總動(dòng)員(1996)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫教學(xué)進(jìn)程5.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)5.1.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的概念動(dòng)畫是通過一定速度播放連續(xù)畫面來顯示運(yùn)動(dòng)和變化的過程，其含義有：①播放速度：24f/s、25f/s、30f/s②運(yùn)動(dòng)過程：動(dòng)畫的本質(zhì)③變化過程：色彩變化、光強(qiáng)變化世界著名動(dòng)畫藝術(shù)家JohnHalas曾指出：“運(yùn)動(dòng)是動(dòng)畫的本質(zhì)”。動(dòng)畫是一種源于生活而又以抽象于生活的形象來表達(dá)運(yùn)動(dòng)的藝術(shù)形式。由于計(jì)算機(jī)及其相關(guān)理論和技術(shù)的飛速發(fā)展，為動(dòng)畫制作提供了強(qiáng)大的數(shù)字施展空間。動(dòng)畫教學(xué)進(jìn)程5.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)5.1.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的概念計(jì)算機(jī)動(dòng)畫計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是借助于計(jì)算機(jī)生成一系列連續(xù)圖像并可動(dòng)態(tài)播放的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

是利用人眼視覺暫留的生理特性，采用計(jì)算機(jī)的圖形和圖像數(shù)字處理技術(shù)，借助動(dòng)畫編程軟件直接生成或?qū)σ幌盗腥斯D形進(jìn)行一種動(dòng)態(tài)處理后生成的可以實(shí)時(shí)播放的畫面序列。教學(xué)進(jìn)程5.1.2動(dòng)畫的視覺原理視覺原理人的眼睛在觀察過物體后，物體的影響將在眼睛的視網(wǎng)膜上保留一段短暫的時(shí)間，這種生物現(xiàn)象被稱為“視覺暫留”。因此，一系列的每次改變很小、很快的圖像就會(huì)使人們?cè)谝曈X上產(chǎn)生一種物體在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)覺。動(dòng)畫是根據(jù)人們的“視覺暫留”生物現(xiàn)象，通過一系列彼此略有差別的相關(guān)的單個(gè)畫面來產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)畫面，以一定速度的播放可達(dá)到畫中形象連續(xù)變化的效果。教學(xué)進(jìn)程5.1.2動(dòng)畫的視覺原理視覺原理動(dòng)畫是一門通過在連續(xù)多格的膠片上拍攝一系列單個(gè)畫面，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)視覺的技術(shù)和藝術(shù)，這種視覺是通過將膠片以一定的數(shù)率放映體現(xiàn)出來的。

實(shí)驗(yàn)證明:動(dòng)畫和電影的畫面刷新率為24幀/s,即每秒放映24幅畫面，則人眼看到的是連續(xù)的畫面效果。

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是指采用圖形與圖像的處理技術(shù)，借助于編程或動(dòng)畫制作軟件生成一系列的景物畫面，其中當(dāng)前幀是前一幀的部分修改。

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是采用連續(xù)播放靜止圖像的方法產(chǎn)生物體運(yùn)動(dòng)的效果。

教學(xué)進(jìn)程5.1.2動(dòng)畫的視覺原理視覺原理如今電腦動(dòng)畫的應(yīng)用十分廣泛，無論是讓應(yīng)用程序更加生動(dòng)，增添多媒體的感官效果；還應(yīng)用于游戲的開發(fā)，電視動(dòng)畫制作，創(chuàng)作吸引人的廣告，電影特技制作，生產(chǎn)過程及科研的模擬等等。

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作軟件及硬件上.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作軟件目前很多，不同的動(dòng)畫效果，取決于不同的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫軟、硬件的功能。雖然制作的復(fù)雜程度不同，但動(dòng)畫的基本原理是一致的。

動(dòng)畫創(chuàng)作本身是一種藝術(shù)實(shí)踐。教學(xué)進(jìn)程5.1.3動(dòng)畫的特點(diǎn)特點(diǎn)動(dòng)畫是指把一些原本沒有生命（不活動(dòng)）的東西，制作成影片（或電視）并放映后，成為有生命的東西。因此，廣義的動(dòng)畫包含了“剪紙片”、“木偶片”等藝術(shù)形式。在中國它們也被稱為“美術(shù)片”或“卡通片”。它們有兩個(gè)最重要的特征：（1）它們的影像是用電影膠片或錄影帶以逐格記錄的方式制作出來的。（2）這些影像的“動(dòng)作”是利用設(shè)計(jì)者的想像和虛幻創(chuàng)造出來的，而不是原本就存在然后被攝影機(jī)記錄下來的景物。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的原理與傳統(tǒng)動(dòng)畫基本相同，只是在傳統(tǒng)動(dòng)畫的基礎(chǔ)上把計(jì)算機(jī)技術(shù)用于動(dòng)畫的處理和應(yīng)用。

教學(xué)進(jìn)程5.1.4動(dòng)畫的分類分類

1.按動(dòng)畫功能強(qiáng)弱分類第一等級(jí)：用于交互產(chǎn)生、著色、存儲(chǔ)、檢索和修改圖像，不考慮時(shí)間→圖像編輯器第二等級(jí)：實(shí)現(xiàn)中間幀的計(jì)算第三等級(jí)：形體的操作(平移、旋轉(zhuǎn))

虛擬攝像機(jī)的操作(鏡頭推移)

第四等級(jí)：定義角色第五等級(jí)：智能動(dòng)畫系統(tǒng)(自學(xué)習(xí)能力)教學(xué)進(jìn)程5.1.4動(dòng)畫的分類分類2.按動(dòng)畫制作原理分類⑴二維動(dòng)畫(計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)畫)

二維動(dòng)畫主要用來實(shí)現(xiàn)中間幀生成，即根據(jù)兩個(gè)關(guān)鍵幀生成所需的中間幀(插補(bǔ)技術(shù))。二維動(dòng)畫系統(tǒng)的功能(第二等級(jí))：①畫面生成、中間幀生成②圖像編輯③著色、預(yù)演④后期制作教學(xué)進(jìn)程5.1.4動(dòng)畫的分類分類⑵三維動(dòng)畫(計(jì)算機(jī)生成動(dòng)畫)

三維動(dòng)畫是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬真實(shí)的三維空間(虛擬真實(shí)性)。三維動(dòng)畫系統(tǒng)的功能(第三、四等級(jí))：①輸入素材②構(gòu)造幾何造型③調(diào)整材質(zhì)和貼圖④設(shè)置運(yùn)動(dòng)、相機(jī)和燈光⑤著色生成圖像文件教學(xué)進(jìn)程5.1.4動(dòng)畫的分類分類按照計(jì)算機(jī)處理動(dòng)畫的方式不同，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫分為造型動(dòng)畫（Cast-basedAnimation）和幀動(dòng)畫（FrameAnimation）和算法動(dòng)畫（PaletteAnimation）三種。按照動(dòng)畫的表現(xiàn)效果分，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫又可分為路徑動(dòng)畫（PathAnimation）、調(diào)色板動(dòng)畫（AlgorithmicAnimation）和變形動(dòng)畫（Animation）三種。另外，不同的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作軟件，根據(jù)本身所具有的動(dòng)畫制作和表現(xiàn)功能，又將計(jì)算機(jī)動(dòng)畫分為更加具體的種類，如漸變動(dòng)畫、遮罩動(dòng)畫、逐幀動(dòng)畫和關(guān)鍵幀動(dòng)畫等。

教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域

1.影視與廣告主要用于制作電視廣告、電視片頭、卡通片、電影片頭和電影特技等。電視廣告：計(jì)算機(jī)動(dòng)畫可制作出神奇的視覺效果，以取得特殊宣傳效果和藝術(shù)感染力。玩具總動(dòng)員：沒有真人演員表演故事片，這部長達(dá)77分鐘的影片全部由計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和計(jì)算機(jī)合成圖像組成。教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域2.教育與娛樂多媒體教學(xué)：計(jì)算機(jī)動(dòng)畫為教師改進(jìn)教學(xué)手段、提高教學(xué)質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的工具。娛樂：利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫產(chǎn)生模擬環(huán)境，使人有身臨其境的感覺。教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域3.Web動(dòng)畫技術(shù)

Flash：網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫格式swf(閃客)VRML：3DWeb場(chǎng)景(三維世界)Java：Web動(dòng)態(tài)頁面(動(dòng)畫程序→消除閃爍)

教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域4.科學(xué)計(jì)算與工程設(shè)計(jì)科學(xué)計(jì)算可視化：通過計(jì)算機(jī)動(dòng)畫將科學(xué)計(jì)算過程及其結(jié)果轉(zhuǎn)換為幾何圖形或圖像并顯示出來，以便于研究和交互處理。工程設(shè)計(jì)：工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完后，指定立體模型材質(zhì)，制作三維動(dòng)畫。如建筑行業(yè)中樓房建筑的透視和整體視覺效果。教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域5.模擬與仿真飛行模擬器：能訓(xùn)練飛行員模擬起飛和著陸、操縱各種手柄、觀察各種儀器以及在舷窗能看到機(jī)場(chǎng)跑道或自然景象。在航天、導(dǎo)彈和原子武器等復(fù)雜的系統(tǒng)工程中，先建立模型，再用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫模擬真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行，調(diào)節(jié)參數(shù)，獲得最佳運(yùn)行狀態(tài)。教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用

發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是圖形學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

相關(guān)學(xué)科：物理學(xué)，機(jī)器人學(xué)，生物學(xué)，心理學(xué)，人工智能，多媒體技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)，……

開發(fā)具有人的意識(shí)的虛擬角色的動(dòng)畫系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)具備的能力：

C虛擬角色自動(dòng)產(chǎn)生自然的行為

C提高運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性和真實(shí)性：關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)真實(shí)性，虛擬角色、收、面部等身體各部分行為的真實(shí)性

C減少運(yùn)動(dòng)描述的復(fù)雜性。人物級(jí)上運(yùn)動(dòng)描述

大型化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

最終目標(biāo)：從自然語言描述的腳本開始有計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)畫。(智能)教學(xué)進(jìn)程5.1.5動(dòng)畫與視頻的區(qū)別區(qū)別動(dòng)態(tài)圖形與圖像序列根據(jù)每一幀畫面的產(chǎn)生形式，又分為兩種不同的類型，當(dāng)每一幀畫面是人工或計(jì)算機(jī)生成的畫面時(shí)，稱為動(dòng)畫。當(dāng)每一幀畫面為實(shí)時(shí)獲得的自然景物圖時(shí)，稱為動(dòng)態(tài)影像視頻，簡(jiǎn)稱視頻，視頻一般由攝像機(jī)攝制的畫面組成。

由多幀連續(xù)圖像組成的動(dòng)畫效果教學(xué)進(jìn)程5.1.6動(dòng)畫的技術(shù)參數(shù)幀速度動(dòng)畫是利用快速變換幀的內(nèi)容而達(dá)到運(yùn)動(dòng)的效果。一幀就是一幅靜態(tài)圖像，而幀速度表示一秒鐘的動(dòng)畫內(nèi)有幾幀靜態(tài)畫面。一般幀速選擇為每秒30幀或每秒25幀。在不計(jì)壓縮的情況下，數(shù)據(jù)量是指幀速度與每幅圖像的數(shù)據(jù)量的乘積。如果一幅圖像為1MB，則每秒將達(dá)到30MB，經(jīng)過壓縮后將減少幾十倍。

圖像質(zhì)量和壓縮比有關(guān)，一般來說，壓縮比較小時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量不會(huì)有太大的影響，但當(dāng)壓縮比超過一定的數(shù)值后，將會(huì)明顯地看到圖像質(zhì)量下降。所以，對(duì)圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)量適當(dāng)折中選擇。數(shù)據(jù)量

圖像質(zhì)量

引言5.2動(dòng)畫設(shè)計(jì)與創(chuàng)意計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是高科技與藝術(shù)創(chuàng)作的結(jié)合。在動(dòng)畫制作之前，需要精心地設(shè)計(jì)和完美地藝術(shù)構(gòu)思，這就是創(chuàng)意。創(chuàng)意屬于技術(shù)美學(xué)范疇，它是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的靈魂，沒有好的創(chuàng)意，就不會(huì)創(chuàng)作出好的動(dòng)畫作品。1教學(xué)進(jìn)程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫創(chuàng)意的概念

5.2動(dòng)畫設(shè)計(jì)與創(chuàng)意計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是高科技與藝術(shù)創(chuàng)作的結(jié)合，它需要科學(xué)的設(shè)計(jì)和藝術(shù)的構(gòu)思，這些在制作之前的方案性思考，稱為創(chuàng)意。創(chuàng)意有宏觀和微觀兩個(gè)層面。宏觀(戰(zhàn)略創(chuàng)意)：指整個(gè)設(shè)計(jì)行動(dòng)的統(tǒng)籌安排(戰(zhàn)略策劃高度)。微觀(戰(zhàn)術(shù)創(chuàng)意)：指具體動(dòng)畫作品的意境構(gòu)思及手法選擇(小點(diǎn)子、小安排)。教學(xué)進(jìn)程動(dòng)畫設(shè)計(jì)流程創(chuàng)意設(shè)計(jì)。有特色并且個(gè)性化的動(dòng)畫是當(dāng)代信息傳播的特色之一。2應(yīng)用環(huán)境。首先確定動(dòng)畫放在什么環(huán)境下，比如動(dòng)畫如果放在網(wǎng)站上，動(dòng)畫文件的容量大小就是要考慮的主要問題。既要在瀏覽器中較完整地體現(xiàn)動(dòng)畫的主題，又不能太復(fù)雜。總體構(gòu)圖。圖像的大小，色彩的選擇，不同圖像間的色彩過渡和背景的選擇最終使主題突出，整體效果好。教學(xué)進(jìn)程動(dòng)畫設(shè)計(jì)流程2教學(xué)進(jìn)程畫素材處理。動(dòng)畫是由多幅圖像構(gòu)成。每幅圖像都要進(jìn)行相應(yīng)的處理，以滿足最后的需要。動(dòng)畫生成。動(dòng)畫由什么來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。文字編排。文字內(nèi)容要點(diǎn)題，文字的色彩選用主色系中飽和度較低的單一色，與主色相呼應(yīng)，并突出主題。字體的選擇要使整體構(gòu)圖更加生動(dòng)活潑。人物動(dòng)作規(guī)律及設(shè)計(jì)

動(dòng)作的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意

人的走路動(dòng)作：左右兩腳交替向前；為了求得平衡，當(dāng)左腳向前時(shí)左手向后擺動(dòng)，當(dāng)右腳向前時(shí)右手向后擺動(dòng)。人的奔跑動(dòng)作：身體中心前傾，手臂成屈曲狀，兩手自然握拳，雙腳的跨步動(dòng)作幅度較大，頭的高低變化也比走路動(dòng)作大。人的面部表情：面部的動(dòng)作變化能體現(xiàn)人物的情緒和性格，但也更加復(fù)雜教學(xué)進(jìn)程動(dòng)物動(dòng)作規(guī)律及設(shè)計(jì)

鳥類：鳥越大，動(dòng)作越慢鳥越小，動(dòng)作越快翅膀越大，鳥軀干上下運(yùn)動(dòng)越明顯獸類：四條腿的獸類在運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須注意前腿動(dòng)作如何與后腿動(dòng)作相配合。如牛的右前腿向前時(shí)，右后腿在后；在右前腿向后時(shí)，右后腿向前。

教學(xué)進(jìn)程動(dòng)作的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意自然物體規(guī)律及設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)物體：當(dāng)物體拋向空中時(shí)，其重心沿拋物線運(yùn)動(dòng)，到頂點(diǎn)時(shí)速度減慢，下降時(shí)速度加快強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)：為了強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)，有時(shí)要加入一些視覺效果。如開槍射擊時(shí)槍管突然后退，射擊本身是通過很強(qiáng)烈的猛推效果和隨槍管再?zèng)_向前時(shí)一股較慢的噴煙在視覺上展現(xiàn)的。振動(dòng)物體：①快速振動(dòng)彈簧片的震動(dòng)②柔性振動(dòng)旗幟的飄動(dòng)教學(xué)進(jìn)程動(dòng)作的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意1.電影片頭的設(shè)計(jì)電影片頭可以通過把影片最扣人心弦的核心展示出來，可只提問題不解決問題，以造成一定的懸念使觀眾急于相探索其中的究竟。教學(xué)進(jìn)程片頭的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意

2.電視片頭的設(shè)計(jì)電視節(jié)目片頭：5,10,15,20,60秒電視欄目片頭：12-20秒，字幕是欄目片頭設(shè)計(jì)中主要的藝術(shù)設(shè)計(jì)形象。3.電視廣告的設(shè)計(jì)電視廣告通過近在咫尺的屏幕，能使觀眾見其形而聞其聲，具有極大的感染力。制作電視廣告，要讓觀眾接受重點(diǎn)內(nèi)容，除必要重復(fù)外，還應(yīng)多選中、近鏡頭。5.3動(dòng)畫文件格式計(jì)算機(jī)動(dòng)畫現(xiàn)在應(yīng)用得比較廣泛，由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，其動(dòng)畫文件也存在著不同類型的存儲(chǔ)格式。目前應(yīng)用最廣泛的有下面幾種文件格式。

GIF圖像由于采用了無損數(shù)據(jù)壓縮方法中壓縮率較高的LZW算法，文件尺寸較小，因此被廣泛采用?！?/p>

GIF動(dòng)畫格式教學(xué)進(jìn)程

FLIC是Autodesk公司在其開發(fā)的AutodeskAnimator/AnimatorPro/3DStudio等2D/3D動(dòng)畫制作軟件中采用的彩色動(dòng)畫文件格式，F(xiàn)LIC是FLC和FLI的統(tǒng)稱。

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FLIC（FLI／FLC）格式5.3動(dòng)畫文件格式教學(xué)進(jìn)程

Director的動(dòng)畫格式，擴(kuò)展名為.DIR，也是一種具有交互性的動(dòng)畫，可加入聲音，數(shù)據(jù)量較大。多用于多媒體產(chǎn)品、游戲中。

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DIR格式

SWF是Macromedia公司的產(chǎn)品Flash的矢量動(dòng)畫格式，它采用曲線方程描述其內(nèi)容，不是由點(diǎn)陣組成內(nèi)容，因此這種格式的動(dòng)畫在縮放時(shí)不會(huì)失真，非常適合描述由幾何圖形組成的動(dòng)畫，如教學(xué)演示等。

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SWF格式5.4常見動(dòng)畫制作軟件教學(xué)進(jìn)程一個(gè)很好用的GIF動(dòng)畫制作軟件，它的輸出文件比一般GIF文件要小10％～80％，壓縮效率好。

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GIFconstructionSetPro友立公司出版的動(dòng)畫GIF制作軟件，內(nèi)建的Plugin有許多現(xiàn)成的特效可以立即套用，可將AVI文件轉(zhuǎn)成動(dòng)畫GIF文件，