多媒體技術(shù)與應(yīng)用

聲音：原理、采集及處理聲音簡(jiǎn)介什么是聲音聲音是通過一定介質(zhì)（如空氣、水等）傳播的連續(xù)的波聲音的重要性聲音是攜帶信息的極其重要的媒體，是多媒體技術(shù)研究中的一個(gè)重要內(nèi)容聲音的種類繁多，如人的話音、樂器聲、動(dòng)物發(fā)出的聲音、機(jī)器產(chǎn)生的聲音以及自然界的雷聲、風(fēng)聲、雨聲、閃電聲等這些聲音有許多共同的特性，也有它們各自的特性。在用計(jì)算機(jī)處理這些聲音時(shí)，既要考慮它們的共性，又要利用它們各自的特性聲音的物理和心理特征物理特性心理/生理感覺特性頻率(Hz)音調(diào),音高振幅/能量(W,mW)音量,響度波形音色頻率和振幅聲音信號(hào)的兩個(gè)基本參數(shù)：頻率和振幅信號(hào)的頻率:指信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)，用Hz表示。例如，大氣壓的變化周期很長(zhǎng)，以小時(shí)或天數(shù)計(jì)算，一般人不容易感到這種氣壓信號(hào)的變化，更聽不到這種變化。對(duì)于頻率為幾Hz到20Hz的空氣壓力信號(hào)，人們也聽不到，如果它的強(qiáng)度足夠大，也許可以感覺到。音色聲音的波形絕大多數(shù)都不是簡(jiǎn)單的正弦波，而是一種復(fù)雜的波。分析表明這

種復(fù)雜的波形，可以分解為一系列的正弦波，這些正弦波中有基頻f0，還有與f0成

整數(shù)倍關(guān)系的諧波：f1、f2、f3、f4，它們的振幅有特定的比例。這種比例，賦予每種樂器以特有的“色彩”—音色。如果沒有諧波成分，單純的基音正弦信號(hào)是毫無音樂感的。比如：大提琴音色、黑管音色不同聲音特性連續(xù)性時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的聲波具有普通波所具有的特性反射(reflection)折射(refraction)衍射(diffraction)按照頻率分類次音信號(hào)(Infrasonic)：頻率小于20Hz的信號(hào)可聽音(Audio)信號(hào)：頻率范圍為20Hz～20kHz的信號(hào)超聲波(Ultrasonic)信號(hào)：頻率高于20kHz的信號(hào)。具有很強(qiáng)的方向性，形成波束。在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，如超聲波探測(cè)儀，超聲波焊接設(shè)備等音頻Audio音頻中 話音(speech)信號(hào)：頻率范圍為300～3400Hz的信號(hào)全頻帶聲音：20-20kHzMusic/Noise在多媒體技術(shù)中，處理的信號(hào)主要是Audio信號(hào)，包括音樂、話音、風(fēng)聲、雨聲、鳥叫聲、機(jī)器聲等

人的聽力人耳對(duì)中頻段1～3千赫的聲音最為靈敏，對(duì)高、低頻段的聲音，特別是低頻段的聲音則比較遲鈍利用這些特性可以在壓縮音頻數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分對(duì)待按照存儲(chǔ)方式分類波形聲音（存儲(chǔ)的是波形）語(yǔ)音音樂效果聲合成聲音（存儲(chǔ)的是命令）MIDI聲音信號(hào)數(shù)字化從模擬過渡到數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)優(yōu)點(diǎn)精確運(yùn)算容易可編程模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)話音信號(hào)是典型的連續(xù)信號(hào)，不僅在時(shí)間上是連續(xù)的，而且在幅度上也是連續(xù)的時(shí)間上“連續(xù)”：指在一個(gè)指定的時(shí)間范圍里聲音信號(hào)的幅值有無窮多個(gè)幅度上“連續(xù)”：指幅度的數(shù)值有無窮多個(gè)模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的信號(hào)數(shù)字信號(hào)采樣(sampling)：在某些特定時(shí)刻對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。離散時(shí)間信號(hào)：由這些特定時(shí)刻采樣得到的信號(hào)。

離散幅度信號(hào)：采樣得到的幅值是無窮多個(gè)實(shí)數(shù)值中的一個(gè)，因此幅度還是連續(xù)的。如果把信號(hào)幅度取值的數(shù)目加以限定，這種由有限個(gè)數(shù)值組成的信號(hào)就稱為離散幅度信號(hào)?！纠考僭O(shè)輸入電壓的范圍是0.0V～0.7V，并假設(shè)它的取值只限定在0、0.1、0.2，…，0.7共8個(gè)值。如果采樣得到的幅度值是0.123V，它的取值就應(yīng)算作0.1V，如果采樣得到的幅度值是0.26V，它的取值就算作0.3，這種數(shù)值就稱為離散數(shù)值。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度都用離散數(shù)字表示的信號(hào)。16聲音信號(hào)數(shù)字化數(shù)字化：采樣＋量化，聲音進(jìn)入計(jì)算機(jī)的第一步處理編碼：壓縮量化后的數(shù)據(jù)量

模擬聲音信號(hào)量化數(shù)字聲音01100011001···編碼采樣采樣采樣：連續(xù)時(shí)間的離散化。若每隔相等的一小段時(shí)間采樣一次，稱為均勻采樣(uniformsampling)采樣點(diǎn)采樣采樣頻率(fs)：決定每秒鐘需要采集多少個(gè)聲音樣本奈奎斯特定理：采樣頻率不應(yīng)低于聲音信號(hào)最高頻率的兩倍，這樣就能把以數(shù)字表達(dá)的聲音還原成原來的聲音，這叫做無損數(shù)字化(losslessdigitization)采樣定律采樣fs≥2f或者Ts≤T/2，其中f為被采樣信號(hào)的最高頻率。理解奈奎斯特理論：聲音信號(hào)可以看成由許許多多正弦波組成的，一個(gè)振幅為A、頻率為f的正弦波至少需要兩個(gè)采樣樣本表示，因此，如果一個(gè)信號(hào)中的最高頻率為fmax，采樣頻率最低要選擇2fmax。例如，電話話音的信號(hào)頻率約為3.4kHz，采樣頻率就選為8kHz。量化量化(quantization)：連續(xù)幅度的離散化，就是把信號(hào)的強(qiáng)度劃分成一小段一小段。如果幅度的劃分是等間隔的，就稱為線性量化，否則就稱為非線性量化。量化精度每個(gè)采樣點(diǎn)樣本大小是用每個(gè)聲音樣本的位數(shù)bit表示的，它反映度量聲音波形幅度的精度。量化精度既決定了取樣值的動(dòng)態(tài)范圍，也決定著所引入的噪聲大小。例如，每個(gè)聲音樣本用16位(2字節(jié))表示，測(cè)得的聲音樣本值是在0～65536的范圍里，它的精度就是輸入信號(hào)的1/65536。樣本位數(shù)的大小影響到聲音的質(zhì)量，位數(shù)越多，聲音的質(zhì)量越高，而需要的存儲(chǔ)空間也越多；位數(shù)越少，聲音的質(zhì)量越低，需要的存儲(chǔ)空間越少。信號(hào)噪聲比采樣精度的另一種表示方法是信號(hào)噪聲比，簡(jiǎn)稱為信噪比(signal-to-noiseratio，SNR)，并用下式計(jì)算：

SNR＝10log[(Vsignal)2/(Vnoise)2]＝20log(Vsignal/Vnoise)Vsignal表示信號(hào)電壓，Vnoise表示噪聲電壓；SNR的單位為分貝(db)【例1】假設(shè)Vnoise＝1，采樣精度為1位表示Vsignal＝21，它的信噪比SNR＝6分貝?！纠?】假設(shè)Vnoise＝1，采樣精度為16位表示Vsignal＝216，它的信噪比SNR＝96分貝。聲音的質(zhì)量根據(jù)聲音的頻帶，通常把聲音的質(zhì)量分成5個(gè)等級(jí)，由低到高分別是：電話(telephone)調(diào)幅(amplitudemodulation，AM)廣播調(diào)頻(frequencymodulation，F(xiàn)M)廣播激光唱盤(CD-Audio)數(shù)字錄音帶(digitalaudiotape，DAT)的聲音聲音質(zhì)量的度量用聲音信號(hào)帶寬來衡量聲音的質(zhì)量：等級(jí)由高到低依次是DAT，CD，F(xiàn)M，AM和數(shù)字電話。聲音客觀質(zhì)量度量：信噪比(signaltonoiseratio，SNR)，峰值信噪比PSNR。主觀度量聲音質(zhì)量：召集若干實(shí)驗(yàn)者，由他們對(duì)聲音質(zhì)量的好壞進(jìn)行評(píng)分，求出平均值作為對(duì)聲音質(zhì)量的評(píng)價(jià)。這種方法稱為主觀平均判分法，所得的分?jǐn)?shù)稱為主觀平均(meanopinionscore，MOS)分，比較通用的標(biāo)準(zhǔn)是5分制。（類似于評(píng)委打分）MOS表

聲音質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)質(zhì)量級(jí)別失真級(jí)別5優(yōu)(Excellent)無察覺4良(Good)(剛)察覺但不討厭3中(Fair)(察覺)有點(diǎn)討厭2差(Poor)討厭但不反感1劣(Bad)極討厭(令人反感)聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)率表

聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)率質(zhì)量采樣頻率(kHz)樣本精度(bit/s)單道聲/立體聲數(shù)據(jù)率(kB/s)(未壓縮)頻率范圍電話88單道聲8200～3400HzAM11.0258單道聲11.020～15000HzFM22.05016立體聲88.250～7000HzCD44.116立體聲176.420～20000HzDAT4816立體聲192.020～20000Hz聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率=取樣頻率*量化位數(shù)*通道數(shù)目例:電話語(yǔ)音=8k*8b*1=64kbps=8kB/s=28MB/h

例：CD的數(shù)據(jù)率44.1KHz,16bits,228常見的聲音文件擴(kuò)展名文件的擴(kuò)展名說明AuSun和NeXT公司的聲音文件存儲(chǔ)格式(8位m律編碼或者16位線性編碼)aif(AudioInterchange)Apple計(jì)算機(jī)上的聲音文件存儲(chǔ)格式cmf(CreativeMusicFormat)聲霸(SB)卡帶的MIDI文件存儲(chǔ)格式MctMIDI文件存儲(chǔ)格式mff(MIDIFilesFormat)MIDI文件存儲(chǔ)格式mid(MIDI)Windows的MIDI文件存儲(chǔ)格式Mp2MPEGLayerI,IIMp3MPEGLayerIIImod(Module)MIDI文件存儲(chǔ)格式rm(RealMedia)RealNetworks公司的流放式聲音文件格式表

常見的聲音文件擴(kuò)展名常見的聲音文件擴(kuò)展名ra(RealAudio)RealNetworks公司的流放式聲音文件格式RolAdlib聲音卡文件存儲(chǔ)格式snd(sound)Apple計(jì)算機(jī)上的聲音文件存儲(chǔ)格式SeqMIDI文件存儲(chǔ)格式SngMIDI文件存儲(chǔ)格式voc(CreativeVoice)聲霸卡存儲(chǔ)的聲音文件存儲(chǔ)格式wav(Waveform)*Windows采用的波形聲音文件存儲(chǔ)格式WrkCakewalkPro軟件采用的MIDI文件存儲(chǔ)格式*支持PCM，ADPCM，m率和A率波形聲音工具聲音工具(audiotools)用來錄放、編輯和分析聲音文件，聲音工具使用相當(dāng)普遍，但功能相差很大。Windows本身帶的“SoundRecorder”聲音工具聲卡自帶工具：聲卡一般都附帶有聲音工具。例如，聲霸(SoundBlaster)卡帶有幾種聲音工具，通常要由用戶自己安裝。其中，功能比較強(qiáng)的是WaveStudio,用戶界面如圖所示。

聲音工具網(wǎng)絡(luò)上下載的工具：因特網(wǎng)上有許多站點(diǎn)提供試用的或者是免費(fèi)的聲音工具。圖所示的是CoolEdit工具，它很受聲音研究工作者的歡迎，還有g(shù)oldwave公司的聲音工具，Cakewalk，Cubase等。電子樂器數(shù)字接口(MIDI)系統(tǒng)MIDI簡(jiǎn)介

MIDI(MusicalInstrumentDigitalInterface)電子樂器數(shù)字接口，是在音樂合成器(musicsynthesizers)、樂器(musicalinstruments)和計(jì)算機(jī)之間交換音樂信息的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

MIDI是樂器和計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，是一套指令(即命令的約定)，它指示樂器即MIDI設(shè)備要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音響效果等。MIDI不是聲音信號(hào)，在MIDI電纜上傳送的不是聲音，而是發(fā)給MIDI設(shè)備或其它裝置讓它產(chǎn)生聲音或執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作的指令。MIDI標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)生成的文件比較小，因?yàn)镸IDI文件存儲(chǔ)的是命令，而不是聲音波形容易編輯，因?yàn)榫庉嬅畋染庉嬄曇舨ㄐ我菀椎枚嗫梢宰鞅尘耙魳?，因?yàn)镸IDI音樂可以和其它的媒體，如數(shù)字電視、圖形、動(dòng)畫、話音等一起播放，這樣可以加強(qiáng)演示效果產(chǎn)生MIDI樂音的方法兩種方法FM(frequencymodulation)合成法樂音樣本合成法，也稱為波形表(Wavetable)合成法FM合成聲音早期，音樂合成器的先驅(qū)RobertMoog采用模擬電子器件生成復(fù)雜樂音。20世紀(jì)80年代初，美國(guó)斯坦福大學(xué)(StanfordUniversity)一名叫JohnChowning的研究生發(fā)明了一種產(chǎn)生樂音的新方法，稱為數(shù)字式頻率調(diào)制合成法(digitalfrequencymodulationsynthesis)，簡(jiǎn)稱為FM合成器。把幾種樂音的波形用數(shù)字來表達(dá)，并且用數(shù)字計(jì)算機(jī)而不是用模擬電子器件把它們組合起來，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digitaltoanalogconvertor，DAC)來生成樂音。工作原理通過組合各種波形參數(shù)生成樂音斯坦福大學(xué)得到了發(fā)明專利，并且把專利權(quán)授給Yamaha公司，該公司把這種技術(shù)做在集成電路芯片里，成了世界市場(chǎng)上的熱門產(chǎn)品。FM合成法的發(fā)明使合成音樂工業(yè)發(fā)生了一次革命。樂音樣本合成聲音樂音樣本的采集：音樂家在真實(shí)樂器上演奏不同的音符，選擇44.1kHz的采樣頻率、16位的樂音樣本，這相當(dāng)于CD-DA的質(zhì)量，把不同音符的真實(shí)聲音記錄下來。樂音樣本通常放在ROM芯片上，ROM是超大規(guī)模集成電路(verylargescaleintegrated，VLSI)芯片。樂音樣本合成器所需要的輸入控制參數(shù)比較少，可控的數(shù)字音效也不多，產(chǎn)生的聲音質(zhì)量比FM合成方法產(chǎn)生的聲音質(zhì)量要高。MIDI系統(tǒng)PC機(jī)使用內(nèi)置的MIDI接口卡，用來把MIDI數(shù)據(jù)發(fā)送到外部的多音色MIDI合成器模塊。語(yǔ)音合成(Speechsynthesis)語(yǔ)音合成：利用適當(dāng)?shù)姆椒ê褪侄?，從文本、概念或意向通過合成產(chǎn)生語(yǔ)音的過程。語(yǔ)音合成的3個(gè)層次：從文本到語(yǔ)音的合成（Text-to-Speech，簡(jiǎn)稱TTS）從概念到語(yǔ)音的合成（Concept-to-Speech）從意向到語(yǔ)音的合成（Intention-to-Speech）這三個(gè)層次反映了人類大腦中形成說話內(nèi)容的不同過程，涉及人類大腦的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)文語(yǔ)轉(zhuǎn)換的要求對(duì)合成語(yǔ)音的要求：可理解自然低延遲語(yǔ)速可變聲音可變語(yǔ)言可變應(yīng)用：聲訊服務(wù)，自動(dòng)應(yīng)答,有聲電子郵件,殘疾人服務(wù),自動(dòng)配音等.42文本分析與理解文本韻律控制語(yǔ)音生成合成語(yǔ)音一串語(yǔ)音基元語(yǔ)音基元庫(kù)文本到發(fā)音的轉(zhuǎn)換發(fā)音標(biāo)注發(fā)音規(guī)則庫(kù)韻律分析韻律控制參數(shù)韻律規(guī)則庫(kù)查找拼寫錯(cuò)誤，對(duì)不規(guī)范或無法發(fā)音的字符進(jìn)行過濾。分析文本中詞或短語(yǔ)的邊界，分析文本中的數(shù)字、姓氏、特殊字符、專有詞語(yǔ)等有關(guān)詞語(yǔ)讀音的性質(zhì)。根據(jù)文本的結(jié)構(gòu)、組成和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，確定發(fā)音時(shí)語(yǔ)氣的變換以及不同音的輕重方式。分析并決定各個(gè)音節(jié)的聲調(diào)、語(yǔ)氣和停頓方式，發(fā)音的輕重、長(zhǎng)短等文語(yǔ)轉(zhuǎn)換過程幾個(gè)TTS系統(tǒng)中國(guó)科大訊飛TTS系統(tǒng)

/微軟亞洲研究院的木蘭系統(tǒng)

/speech/tts/TTS.asp貝爾實(shí)驗(yàn)室

/project/tts/mandarin.htmlIBM的ViaVoice數(shù)字圖像簡(jiǎn)介圖象數(shù)據(jù)的獲取

圖象分為靜止的圖象(通常稱圖象)和活動(dòng)的視頻靜止圖象通常是以位映射方法來表示每一點(diǎn)的數(shù)據(jù)矩陣，許多位圖均為24位,它可表達(dá)上百萬種顏色(224)靜止圖象的編輯軟件常見有Photoshop、ColorIt、Photostyler、PicturePublisher等工具軟件繪圖軟件有許多地方類似,但在畫質(zhì)上較為講究,功能也較多些增加的功能包括顏色的選擇,如15位或24位顏色深度,并增加了光源、調(diào)色等功能

圖象數(shù)據(jù)視頻是由光線照射在物體上面,反映在照相機(jī)或攝象機(jī)鏡頭上,這種反射的光便形成電子信號(hào)信號(hào)可分3種顏色的合成,即RGB三色圖象保存在影片上或計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器上時(shí),便是以幀來組織的,一般一秒之內(nèi)可以形成24至30幀,幀越多畫質(zhì)與圖象的轉(zhuǎn)變愈平滑國(guó)際視頻標(biāo)準(zhǔn)

NTSC美國(guó)研制,是目前廣泛使用的電視制式以525條橫掃描線來組成一個(gè)屏幕幀,每秒30幀,其圖象的改變采用偶數(shù)線與奇數(shù)線相互交錯(cuò)更新的方式,造成視覺動(dòng)態(tài)圖象PAL中國(guó)、英國(guó)等國(guó)采用W.Bruch于1963年發(fā)明的,其基本原理類似于NTSC制式。它以625條掃描線,每秒25幀,也是以奇偶數(shù)掃描線交錯(cuò)方式造成動(dòng)態(tài)圖象國(guó)際視頻標(biāo)準(zhǔn)SECAM

法國(guó)、俄羅斯等國(guó)采用SECAM視頻同樣采用625條線和25幀,但與NTSC和PAL制式相比,其基礎(chǔ)的技術(shù)是采用頻率調(diào)制,傳播的方式也不同于以上兩種圖象處理軟件Photostyler是美國(guó)U-Lead公司開發(fā)的真彩色和灰度圖象編輯軟件,是用戶制作處理靜止圖象常常使用的軟件特點(diǎn):可完成簡(jiǎn)單的亮度和色彩校正以及復(fù)雜的圖象編輯,例如圖象掃描、校色、濾色、潤(rùn)色、混色、特殊效果及顏色分離支持大量的流行的圖象文件格式,如TIFF、TGA、PCX、GIF、BMP等格式,并很容易文件格式轉(zhuǎn)換支持RGB、CMYK、HLS多種彩色模式及灰度圖象Photostyler的功能

(1)掃描圖象(2)選擇和蒙片(3)圖象編輯、轉(zhuǎn)換和特殊效果(4)圖象合成(5)圖象校正和加強(qiáng)(6)繪圖和潤(rùn)色工具(7)圖象處理過濾器(8)顏色分離打印數(shù)字化表示傳統(tǒng)上用模擬方式表示聲音和圖象信息易出故障，常產(chǎn)生噪音和信號(hào)丟失，且拷貝過程中噪音和誤差逐步積累模擬信號(hào)不適合數(shù)字計(jì)算機(jī)加工處理數(shù)字化處理：巨大的數(shù)據(jù)量采樣采樣定理:僅當(dāng)采樣頻率≥2倍的原始信號(hào)頻率時(shí),才能保證采樣后信號(hào)可被保真地恢復(fù)為原始信號(hào)采用8bit數(shù)字化,從而1秒鐘電視信號(hào)的數(shù)據(jù)量約為99.2Mbits，即約為100Mbps650MB的CD-ROM僅能存約1分鐘的原始電視數(shù)據(jù)。若HDTV(1.2Gbps),一張CD-ROM還存不下6秒鐘的HDTV圖象采樣人說話的音頻一般在20Hz到4KHz,即人類語(yǔ)音的帶寬為4KHz依據(jù)采樣定理,設(shè)數(shù)字化精度為8b,則1秒鐘信號(hào)量為64Kbits，人講1分鐘話的數(shù)據(jù)量為480KB數(shù)字化處理的關(guān)鍵問題－數(shù)據(jù)壓縮壓縮的基礎(chǔ)－數(shù)據(jù)冗余

空間冗余

時(shí)間冗余

信息熵冗余結(jié)構(gòu)冗余

知識(shí)冗余

視覺冗余

其它冗余

這是靜態(tài)圖像中存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性即對(duì)同一景物表面上采樣點(diǎn)的顏色之間存在著空間連貫性例如：圖像中一片連續(xù)的區(qū)域，其像素為相同的顏色，空間冗余產(chǎn)生空間冗余序列圖像(電視圖像、動(dòng)畫)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余一組連續(xù)的畫面之間往往存在著時(shí)間和空間的相關(guān)性例如：唱歌的歌手時(shí)間冗余信息熵冗余信息熵是指一組數(shù)據(jù)所攜帶的信息量,它定義為：H=-∑i=0N-1Pilog2PiN為數(shù)據(jù)類數(shù)或碼元個(gè)數(shù),Pi為碼元yi發(fā)生的概率.為使信息編碼單位數(shù)據(jù)量d接近于或等于H,應(yīng)設(shè)：d=∑i=0N-1Pib(yi)b(yi)是分配給碼元yi的比特?cái)?shù),理論上應(yīng)取b(yi)=-log2Pi.實(shí)際一般取b(y0)=b(y1)=…=b(yK-1)例如,英文字母編碼碼元長(zhǎng)為7bit,即b(y0)=b(y1)=…=b(yK-1)=7,這樣d必然大于H,由此帶來的冗余稱為信息熵冗余或編碼冗余

在某些場(chǎng)景中，存在著明顯的分布模式——結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可以通過特定的過程來生成例如：方格狀的地板，蜂窩，磚墻等結(jié)構(gòu)冗余有許多圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可以由先驗(yàn)知識(shí)和背景知識(shí)得到例如：人臉的圖像知識(shí)冗余可以根據(jù)這些視覺特性來對(duì)圖象信息進(jìn)行取舍人類的視覺系統(tǒng)對(duì)圖像場(chǎng)的敏感性：非均勻和非線性的對(duì)亮度變化敏感，而對(duì)色度的變化相對(duì)不敏感在高亮度區(qū)，人眼對(duì)亮度變化敏感度下降對(duì)物體邊緣敏感，內(nèi)部區(qū)域相對(duì)不敏感對(duì)整體結(jié)構(gòu)敏感，而對(duì)內(nèi)部細(xì)節(jié)相對(duì)不敏感視覺冗余彩色空間常見模型：

RGB彩色空間

HSI彩色空間

YUV彩色空間

YIQ彩色空間RGB彩色空間R，G，B分別代表紅(red)、綠(green)、藍(lán)(blue)三色。這是彩色最基本的表示模型通過對(duì)R、G、B三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加可得到各式各樣的顏色RGB彩色空間

RGB是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的彩色模型顯示器可顯示256*256*256=16,777,216種顏色，即24位真彩(TrueColor)

常用的有RGB5：5：5方式和RGB8：8：8方式

RGB5：5：5方式中，用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)像素RGB8：8：8方式中，R、G、B三個(gè)分量各占一個(gè)字節(jié)(8位)HSI彩色空間這種模型中,用H(Hue,色調(diào))、S(Saturation,飽和度)、I(Intensity,光強(qiáng)度)3個(gè)分量來表示一種顏色,這種表示更適合人的視覺特性。顏色編輯器方形區(qū)域?yàn)樯葓D，可對(duì)色度進(jìn)行調(diào)節(jié)（包括色調(diào)和飽和度）色調(diào)值0~2392400亮度0~240飽和度從到條形區(qū)域?yàn)榱炼葓D，可調(diào)節(jié)亮度顏色編輯器YUV彩色空間Y為亮度信號(hào),U、V是色差信號(hào)(B-Y,R-Y)

PAL制式彩色空間即為YUV。優(yōu)點(diǎn)是亮度和色差信號(hào)分離,容易使彩色電視系統(tǒng)與黑白電視信號(hào)兼容國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為采用雙倍度采樣4:2:2方案效果較好,提出CCIR601標(biāo)準(zhǔn)變換公式（YUV<--->RGB）Y=0.299*R+0.587*G+0.114*BU=-0.169*R-0.332*G+0.500*BV=0.500*R+0.419*G-0.081*BYIQ彩色空間廣播電視系統(tǒng)另一種常用的亮度與色差分離的模型NTSC制式彩色空間即為YIQY是亮度,I和Q共同描述圖象的色調(diào)和飽和度。變換公式(YIQ<--->RGB)Y=0.299*R+0.587*G+0.114*BI=0.211*R-0.523*G+0.312*BQ=0.596*R-0.275*G-0.322*B數(shù)字圖象文件格式

TIFPCXGIF、TGA、BMP、DVI、JPEG等

TIF文件格式由美國(guó)AldusDeveloper’sDesk和Microsoft制定結(jié)構(gòu)文件頭(8B)參數(shù)指針表

參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖象數(shù)據(jù)

文件頭含字節(jié)順序(2B,表示存貯格式:II-Intel格式;MM—Motorola格式)標(biāo)記號(hào)(2B,版本信息)指向第一個(gè)參數(shù)指針表的編碼(4B)參數(shù)指針表由每個(gè)長(zhǎng)為12B參數(shù)塊構(gòu)成,描述壓縮種類、長(zhǎng)寬、彩色數(shù)、掃描密度等參數(shù)較長(zhǎng)參數(shù)(如調(diào)色板)只給出指針,參數(shù)放在參數(shù)數(shù)據(jù)表中。其結(jié)構(gòu)定義如下TIF文件格式

typedefstruct{inttag-type;intnumber-size;longlength;longoffset;}TIF-FIELD;TIF文件格式PCX文件格式由ZSoft公司最初制定結(jié)構(gòu)文件頭(128字節(jié))數(shù)據(jù)部分(采用行程長(zhǎng)度編碼)

文件頭結(jié)構(gòu)定義

typedefstruct{charmanufacture;/*always0xa0*/charversion；charencoding;/*always1*/charbits-per-pixel;/*colorbits*/intXmin,Ymin;/*imageorigin*/intXmax,Ymax;/*imagedimension*/inthres;/*resolutionvalues*/intvres;charpalette[48];/*colorpalette*/charreserved;charcolor-planes;/*colorplanes*/intbytes-per-line;/*linebuffersize*/intpalette-type;/*greyorcolorpalette*/charfiller[58];}PCXHEAD;PCX文件格式其中Version若為5,文件內(nèi)有個(gè)256色調(diào)色板,數(shù)據(jù)768字節(jié),在文件最后

文件體對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)采用行程長(zhǎng)度編碼,由包含Keybyte和Databyte的包組成分2種情況:若Keybyte最高位為11,則低6位為重復(fù)次數(shù)(Index),即后一個(gè)字節(jié)重復(fù)使用Index次。但最多重復(fù)63次,若再長(zhǎng)重建一個(gè)包若Keybyte最高位不是11，那么該Databyte按原樣寫入圖象文件。對(duì)一個(gè)字符的表示用長(zhǎng)度為1的包11IndexDatabytePCX文件格式111Databyte常用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致，數(shù)據(jù)壓縮方法劃分為兩類：可逆編碼(無失真編碼)解碼圖象與原始圖象嚴(yán)格相同，壓縮大約在2:1到5:1之間。如Huffman編碼、算術(shù)編碼、行程長(zhǎng)度編碼等。不可逆編碼(有失真編碼)還原圖象與原始圖象存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百倍來調(diào)節(jié)。常用的有變換編碼和預(yù)測(cè)編碼

根據(jù)壓縮的原理可以有以下分類：預(yù)測(cè)編碼利用空間中相鄰數(shù)據(jù)的相關(guān)性來預(yù)測(cè)未來點(diǎn)的數(shù)據(jù)。差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。變換編碼將圖象時(shí)域信號(hào)變換到頻域空間上處理。時(shí)域空間有強(qiáng)相關(guān)的信號(hào),反映在頻域上是某些特定的區(qū)域內(nèi)能量常被集中在一起,從而實(shí)現(xiàn)壓縮.正交變換如離散余弦變換,離散付立葉變換和Walsh-Hadamard變換.量化與向量量化編碼為了使整體量化失真最小,就必須依照統(tǒng)計(jì)的概率分布設(shè)計(jì)最優(yōu)的量化器。已知最優(yōu)量化器是Max量化器。對(duì)象元點(diǎn)進(jìn)行量化時(shí),也可以考慮一次量化多個(gè)點(diǎn)的向量量化。

常用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

信息熵編碼根據(jù)信息熵原理,讓出現(xiàn)概率大的用短的碼字表達(dá),反之用長(zhǎng)的碼字表示。最常見的方法如Huffman編碼、Shannon編碼以及算術(shù)編碼子帶編碼將圖象數(shù)據(jù)變換到頻域后,按頻域分帶,然后用不同的量化器進(jìn)行量化,從而達(dá)到最優(yōu)的組合。或者分步漸近編碼,隨著解碼數(shù)據(jù)的增加,圖象逐漸清晰模型編碼編碼時(shí)首先將圖象中邊界、輪廓、紋理等結(jié)構(gòu)特征找出來,保存這些參數(shù)信息。解碼時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)信息進(jìn)行合成,恢復(fù)出原圖象。具體方法有輪廓編碼、域分割編碼、分析合成編碼、識(shí)別合成編碼、基于知識(shí)的編碼、分形編碼等常用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

PhotoshopPhotoshop工具箱中存放著各種編輯工具，使用方便控制面板的主要作用是輔助工具欄，更改工具的設(shè)置，一些對(duì)圖層、通道、歷史紀(jì)錄的操作也要在此完成在菜單欄里的窗口選項(xiàng)中可以設(shè)置此欄中各項(xiàng)的顯示與否，也可用鼠標(biāo)拖動(dòng)控制面板中的選項(xiàng)，按自己的習(xí)慣組合控制面板狀態(tài)欄則是用來顯示當(dāng)前圖像的有關(guān)狀態(tài)及一些簡(jiǎn)要說明和提示工具箱的使用

【選框】工具單擊【選框】工具不放，會(huì)彈出如圖所示的隱藏工具面板【選框】工具用于在被編輯圖像中選取一個(gè)工作區(qū)域【SingleRowMarqueeTool(M)】（單行選框）工具是用于選取圖像中任一橫行象素【SingleColumnMarqueeTool(M)】（單列選框）工具用于選取圖像中任一豎行象素工具箱的使用【套索】工具【套索】工具也是重要的選圖工具，主要是用于選取不規(guī)則區(qū)域。【LassoTool(L)】（套索）工具用于手動(dòng)選擇一些極不規(guī)則的區(qū)域【PolygonalLassoTool(L)】（多邊形套索）工具用于選擇不規(guī)則多邊形【MagneticLassoTool(L)】(磁性套索)工具可選擇圓滑曲線Photoshop【MagicWandTool(W)】（魔術(shù)棒）工具用于選取圖像中顏色近似的一個(gè)封閉區(qū)域雙擊工具箱中的圖標(biāo)，可以打開相應(yīng)工具的控制面板，在控制面板里可以修改顏色的容差以決定選取色域的大小【TypeTool（T）】（文本）工具【TypeTool（T）】（文本）工具用于在圖像中添加文字，實(shí)心的代表生成文字時(shí)會(huì)生成文字圖層空心的代表生成文字時(shí)只在本層生成文字選區(qū)有“↓”標(biāo)記的表示豎直排版無“↓”標(biāo)記的表示橫向排版常用的著色工具：【AirbrushTool(J)】(噴槍)【PaintbrushTool(B)】(畫筆)濾鏡（Filter）

濾鏡是一些專門設(shè)計(jì)用于生成圖像特殊效果的工具使用濾鏡工具時(shí)所受的限制：在位圖、索引圖、48位RGB圖、16位灰度圖等色彩模式下，不允許使用濾鏡工具；在CMYK、Lab等模式下，不允許使用畫筆描邊、素描、視頻、紋理、藝術(shù)效果等五種濾鏡工具一般情況下，我們提倡用RGB模式編輯圖像，這樣就可不受阻礙的使用濾鏡工具了。濾鏡（Filter）濾鏡工具的使用方法：用選擇工具選擇欲應(yīng)用濾鏡的圖像區(qū)域（不選擇時(shí)，濾鏡默認(rèn)對(duì)本層全圖進(jìn)行操作）。單擊菜單欄里的【Filter】菜單，選擇濾鏡組的名稱，打開子菜單項(xiàng)。單擊子菜單項(xiàng)中帶有省略號(hào)“…”的選項(xiàng)，將會(huì)打開濾鏡對(duì)話框；若單擊沒有省略號(hào)“…”的選項(xiàng)便會(huì)直接進(jìn)行濾鏡變化而不出現(xiàn)任何提示。若打開對(duì)話框，可在對(duì)話框中設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)及選項(xiàng)，如果選擇對(duì)話框中的“預(yù)覽”復(fù)選框，還可以進(jìn)行預(yù)覽。決定好效果后便可點(diǎn)“OK”按鈕，將濾鏡應(yīng)用到圖像中。圖層(Layer)

圖層就好像把很多層畫疊加在一起，編輯修改都可分別進(jìn)行一個(gè)圖像文件最多可設(shè)置100個(gè)圖層蒙版通道

蒙版與選擇區(qū)域相似，不同的是當(dāng)圖像加上了蒙版后，蒙版蒙住的圖像區(qū)域?qū)⑹艿奖Ｗo(hù)，所做的各種操作只影響沒被蒙上的區(qū)域蒙版由一個(gè)灰度圖來表示，黑色表示圖像中沒被選擇的部分，白色表示被選擇了的部分，而不同層次的灰度表示蒙住的程度（即羽化效果），我們可以在灰度圖里使用各種工具為圖像制出選區(qū)蒙版通道圖像文件的格式轉(zhuǎn)換

PSD格式：它是Photoshop軟件的缺省文件格式。它支持所有文件類型，能保存沒有合并的圖層和通道，蒙版等信息。但缺點(diǎn)是很少有其它的圖像軟件能讀取這種格式，且存盤容量極大JPEG：它是一種有損壓縮，是較有效常用的一種壓縮格式，Photoshop5.5支持11級(jí)壓縮程度：0是圖像文件最小，圖像質(zhì)量最低；12是質(zhì)量最高，但文件最大。一般我們會(huì)選擇5級(jí)以上來保證圖像質(zhì)量TIFF格式：用于應(yīng)用軟件交換的文件格式，它是一種無損壓縮方式BMP格式：它是Windows下使用的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式。存盤時(shí)，可以選擇是“Windows”格式還是“OS/2”格式，選擇1、4、8、24位四種形式，選擇4位、8位的話，還可以設(shè)置RLE方式進(jìn)行壓縮，這種壓縮方式對(duì)圖像毫無損傷圖像文件的格式轉(zhuǎn)換圖形和動(dòng)畫圖形數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。它著重討論怎樣將數(shù)據(jù)和幾何模型變成可視的圖象;或?qū)ψ匀唤缫汛嬖趯?duì)象通過獲取相關(guān)數(shù)據(jù)建立幾何模型生成的圖象,以便于分析處理。圖形的顯示形式也稱為圖象,但和一般意義的圖象處理技術(shù)不同,后者側(cè)重于將客觀世界中原來存在的物體映象處理成新的數(shù)字化圖象,關(guān)心問題是如何濾掉噪聲、壓縮數(shù)據(jù)、提取特征、三維重建等內(nèi)容。在多媒體數(shù)據(jù)中,無法從客觀世界直接攝取的可視信息,就可用圖形技術(shù)來制作,這些數(shù)據(jù)主要包括文字、圖形、動(dòng)畫。

圖形包括二維空間及三維空間圖形,其中二維圖形僅能表現(xiàn)圖形中各部分簡(jiǎn)單的位置關(guān)系三維圖形經(jīng)真實(shí)感處理,將使圖形能表達(dá)出空間、位置、材質(zhì)、明暗等接近自然的真實(shí)感效果。動(dòng)畫是圖形對(duì)象賦予運(yùn)動(dòng)屬性后制作的連續(xù)畫面效果,需要專門的軟件工具制作。圖形數(shù)據(jù)

圖形數(shù)據(jù)圖形文件的格式通過圖形原語(yǔ)和它們的屬性來描述。圖形本身決定了哪些原語(yǔ)被支持,諸如線型、線寬、顏色之類的屬性影響著圖形畫面的輸出。這種表示需要在圖形顯示時(shí)被轉(zhuǎn)換成低級(jí)圖象的點(diǎn)陣。高級(jí)原語(yǔ)的優(yōu)點(diǎn)是減少了存儲(chǔ)每幅圖象需要的數(shù)據(jù),容易操縱圖形圖象,缺點(diǎn)是需要更多的步驟來將圖形原語(yǔ)及其屬性轉(zhuǎn)換成它的圖象象素。

對(duì)圖形軟件開發(fā)產(chǎn)生廣泛影響的標(biāo)準(zhǔn)有PHIGS，GKS和OPENGL等。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(ComputerAnimation)是用計(jì)算機(jī)生成一系列可供實(shí)時(shí)演播的連續(xù)畫面的技術(shù),它可把人們的視覺引向一些客觀不存在或做不到東西,并從中得到享受。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是使用計(jì)算機(jī)作為工具來產(chǎn)生動(dòng)畫的技術(shù),計(jì)算機(jī)在動(dòng)畫制作過程中起著大量的不同的作用,表現(xiàn)在畫面創(chuàng)建、著色、錄制、特技剪輯、后期制作等各個(gè)環(huán)節(jié)。

基本概念在過去幾十年里，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫一直是人們研究的熱點(diǎn)在全球的圖形學(xué)盛會(huì)Siggraph上，幾乎每年都有計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的論文和專題隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和硬件技術(shù)的高速發(fā)展，可以用計(jì)算機(jī)生成高質(zhì)量的圖像，促使計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)飛速地發(fā)展起來應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛影視作品制作科學(xué)研究視覺模擬電子游戲工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)訓(xùn)練軍事仿真過程控制平面繪畫建筑設(shè)計(jì)...動(dòng)畫發(fā)展的歷史

1831年，法國(guó)人JosephAntoinePlateau把畫好的圖片按照順序放在一部機(jī)器的圓盤上，圓盤可以在機(jī)器的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。這部機(jī)器還有一個(gè)觀察窗，用來觀看活動(dòng)圖片效果。在機(jī)器的帶動(dòng)下，圓盤低速旋轉(zhuǎn)。圓盤上的圖片也隨著圓盤旋轉(zhuǎn)。從觀察窗看過去，圖片似乎動(dòng)了起來，形成動(dòng)的畫面，這就是原始動(dòng)畫的雛形。1906年，美國(guó)人JSteward制作出一部接近現(xiàn)代動(dòng)畫概念的影片，片名叫“滑稽面孔的幽默形象”（HumorousPhaseofaFunnyFace）。1908年法國(guó)人EmileCohl首創(chuàng)用負(fù)片制作動(dòng)畫影片。所謂負(fù)片，是影象與實(shí)際色彩恰好相反的膠片，如同今天的普通膠卷底片。采用負(fù)片制作動(dòng)畫，從概念上解決了影片載體的問題，為今后動(dòng)畫片的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)民間的走馬燈和皮影戲，可以說是動(dòng)畫的一種古老形式。

動(dòng)畫發(fā)展的歷史

1909年，美國(guó)人WinsorMccay用一萬張圖片表現(xiàn)一段動(dòng)畫故事，這是迄今為止世界上公認(rèn)的第一部象樣的動(dòng)畫短片。從此以后，動(dòng)畫片的創(chuàng)作和制作水平日趨成熟，人們已經(jīng)開始有意識(shí)的制作表現(xiàn)各種內(nèi)容的動(dòng)畫片1915年，美國(guó)人EerlHurd創(chuàng)造了新的動(dòng)畫制作工藝，他先在塑料膠片上畫動(dòng)畫片，然后再把畫在塑料膠片上的一幅幅圖片拍攝成動(dòng)畫電影。多少年來，這種動(dòng)畫制作工藝一直被沿用著。動(dòng)畫發(fā)展的歷史

從1928年開始，世人皆知的WaltDisney逐漸把動(dòng)畫影片推向了顛峰。他在完善動(dòng)畫體系和制作工藝的同時(shí)，把動(dòng)畫片的制作與商業(yè)價(jià)值聯(lián)系了起來，被人們譽(yù)為商業(yè)動(dòng)畫之父。直到如今，他創(chuàng)辦的迪斯尼公司還在為全世界的人們創(chuàng)造出豐富多彩的動(dòng)畫片?！暗纤鼓帷?---20世紀(jì)最偉大的動(dòng)畫公司。

動(dòng)畫發(fā)展的歷史

什么是動(dòng)畫

動(dòng)畫是通過連續(xù)播放一系列畫面，給視覺造成連續(xù)變化的圖畫?；驹砼c電影、電視一樣，都是視覺原理。醫(yī)學(xué)已證明，人類具有“視覺暫留”的特性，就是說人的眼睛看到一幅畫或一個(gè)物體后，在1/24秒內(nèi)不會(huì)消失。利用這一原理，在一幅畫還沒有消失前播放出下一幅畫，就會(huì)給人造成一種流暢的視覺變化效果?！裨缙诘膭?dòng)畫動(dòng)畫原理觀看動(dòng)畫的機(jī)器-1906●

視覺效果教學(xué)進(jìn)程動(dòng)畫的特點(diǎn)動(dòng)畫是指把一些原本沒有生命（不活動(dòng)）的東西，經(jīng)過制作成影片（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(guó)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：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。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，而不是原本就存在再被攝影機(jī)記錄下來的景物。在動(dòng)畫片的制作中,研究物體怎樣運(yùn)動(dòng)（包括他們運(yùn)動(dòng)的軌跡、方向，以及所需的時(shí)間）的意義，遠(yuǎn)大于對(duì)單張畫面安排的考慮。所以相對(duì)每一格畫面來說,我們應(yīng)該更關(guān)心“每一格畫面與下一格畫面之間所產(chǎn)生的效果”。動(dòng)畫大師諾曼.麥克拉倫（NormanMclaren）說：動(dòng)畫不是“會(huì)動(dòng)的畫”的藝術(shù),而是“畫出來的運(yùn)動(dòng)”的藝術(shù)。

動(dòng)畫的特點(diǎn)動(dòng)畫的本質(zhì)動(dòng)作的變化是動(dòng)畫的本質(zhì)

——英國(guó)動(dòng)畫大師JohnHalas●傳統(tǒng)動(dòng)畫分類(1)全動(dòng)畫——為追求畫面完美和動(dòng)作流暢，按照24幀／s制作動(dòng)畫(2)半動(dòng)畫——又名“有限動(dòng)畫”。為追求經(jīng)濟(jì)效益，6幀／s的動(dòng)畫●傳統(tǒng)動(dòng)畫的性質(zhì)——由多幅畫面構(gòu)成，稱為“幀動(dòng)畫”Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7動(dòng)畫的分類從制作技術(shù)和手段看，動(dòng)畫可分為以手工繪制為主的傳統(tǒng)動(dòng)畫和以計(jì)算機(jī)為主的電腦動(dòng)畫。按動(dòng)作的的表現(xiàn)形式來區(qū)分，動(dòng)畫大致分為接近自然動(dòng)作的“完善動(dòng)畫”（動(dòng)畫電視）和采用簡(jiǎn)化、夸張的“局限動(dòng)畫”（幻燈片動(dòng)畫）。從空間的視覺效果上，可分為平面動(dòng)畫（《小虎還鄉(xiāng)》）和三維動(dòng)畫（《最終幻想》）。從播放效果上，可以分為順序動(dòng)畫（連續(xù)動(dòng)作）和交互式動(dòng)畫（反復(fù)動(dòng)作）。從每秒放的幅數(shù)來講，有全動(dòng)畫（每秒24幅）（迪斯尼動(dòng)畫）和半動(dòng)畫（少于24幅）（三流動(dòng)畫）之分，中國(guó)的動(dòng)畫公司為了節(jié)省資金往往用半動(dòng)畫做電視片。動(dòng)畫的分類動(dòng)畫的變化動(dòng)作的變化物體位置的變化物體形態(tài)的變化顏色的變化材料質(zhì)地的變化光線強(qiáng)弱的變化動(dòng)畫的制作過程(1)制作聲音對(duì)白和背景音樂(2)制作關(guān)鍵畫面(3)繪制動(dòng)畫畫面(4)復(fù)制到膠片上(5)上色(6)核實(shí)檢查動(dòng)畫畫稿(7)拍攝電影膠片(8)后期制作傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

總體設(shè)計(jì)階段

1）劇本。任何影片生產(chǎn)的第一步都是創(chuàng)作劇本，但動(dòng)畫片的劇本與真人表演的故事片劇本有很大不同。一般影片中的對(duì)話，對(duì)演員的表演是很重要的，而在動(dòng)畫影片中則應(yīng)盡可能避免復(fù)雜的對(duì)話。在這里最重的是用畫面表現(xiàn)視覺動(dòng)作，最好的動(dòng)畫是通過滑稽的動(dòng)作取得的，其中沒有對(duì)話，而是由視覺創(chuàng)作激發(fā)人們的想象。

2）故事板。根據(jù)劇本，導(dǎo)演要繪制出類似連環(huán)畫的故事草圖（分鏡頭繪圖劇本），將劇本描述的動(dòng)作表現(xiàn)出來。故事板有若干片段組成，每一片段由系列場(chǎng)景組成，一個(gè)場(chǎng)景一般被限定在某一地點(diǎn)和一組人物內(nèi)，而場(chǎng)景又可以分為一系列被視為圖片單位的鏡頭，由此構(gòu)造出一部動(dòng)畫片的整體結(jié)構(gòu)。故事板在繪制各個(gè)分鏡頭的同時(shí)，作為其內(nèi)容的動(dòng)作、道白的時(shí)間、攝影指示、畫面連接等都要有相應(yīng)的說明。一般30分鐘的動(dòng)畫劇本，若設(shè)置400個(gè)左右的分鏡頭，將要繪制約800幅圖畫劇本--故事板。3）攝制表。攝制表是導(dǎo)演編制的整個(gè)影片制作的進(jìn)度規(guī)劃表，以指導(dǎo)動(dòng)畫創(chuàng)作集體各方人員統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作。

傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

設(shè)計(jì)制作階段

1）設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作是在故事板的基礎(chǔ)上，確定背景、前景及道具的形式和形狀，完成場(chǎng)景環(huán)境和背景圖的設(shè)計(jì)、制作。對(duì)人物或其他角色進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，并繪制出每個(gè)造型的幾個(gè)不同角度的標(biāo)準(zhǔn)頁(yè)，以供其他動(dòng)畫人員參考。

2）音響。在動(dòng)畫制作時(shí)，因?yàn)閯?dòng)作必須與音樂匹配，所以音響錄音不得不在動(dòng)畫制作之前進(jìn)行。錄音完成后，編輯人員還要把記錄的聲音精確地分解到每一幅畫面位置上，即第幾秒（或第幾幅畫面）開始說話，說話持續(xù)多久等。最后要把全部音響歷程（或稱音軌）分解到每一幅畫面位置與聲音對(duì)應(yīng)的條表，供動(dòng)畫人員參考。

傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

具體創(chuàng)作階段

1）原畫創(chuàng)作。原畫創(chuàng)作是由動(dòng)畫設(shè)計(jì)師繪制出動(dòng)畫的一些關(guān)鍵畫面。通常是一個(gè)設(shè)計(jì)師只負(fù)責(zé)一個(gè)固定的人物或其他角色。

2）中間插畫制作。中間插畫是指兩個(gè)重要位置或框架圖之見的圖畫，一般就是兩張?jiān)嬛g的一幅畫。助理動(dòng)畫師制作一幅中間畫，其余美術(shù)人員再內(nèi)插繪制角色動(dòng)作的連接畫。在各原畫之間追加的內(nèi)插的連續(xù)動(dòng)作的畫，要符合指定的動(dòng)作時(shí)間，使之能表現(xiàn)得接近自然動(dòng)作。

傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

3)譽(yù)清和描線。前幾個(gè)階段所完成的動(dòng)畫設(shè)計(jì)均是鉛筆繪制的草圖。草圖完成后，使用特制的靜電復(fù)印機(jī)將草圖譽(yù)印到醋酸膠片上。再用手工給譽(yù)印在膠片上的畫面的線條進(jìn)行描墨。

4）著色。由于動(dòng)畫片通常都是彩色的。這一步是對(duì)描線后的膠片進(jìn)行著色（或稱上色）。傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

拍攝制作階段1）檢查。檢查是拍攝階段的第一步。在每一個(gè)鏡頭的每一幅畫面全部著色完成之后，拍攝之前，動(dòng)畫設(shè)計(jì)師需要對(duì)每一場(chǎng)景中的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的檢查。

2）拍攝。動(dòng)畫片的拍攝，使用中間有幾層玻璃層、頂部有一部攝象機(jī)的專用攝制臺(tái)。拍攝時(shí)將背景放在最下一層，中間各層放置不同的角色或前景等。拍攝中可以移動(dòng)各層產(chǎn)生動(dòng)畫效果，還可以利用攝象機(jī)的移動(dòng)、變焦、旋轉(zhuǎn)等變化和淡入等特技上的功能，生成多種動(dòng)畫特技效果。

傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

3）編輯。編輯是后期制作的一部分。編輯過程主要完成動(dòng)畫各片段的連接、排序、剪輯等。

4）錄音。編輯完成之后，編輯人員和導(dǎo)演開始選擇音響效果配合動(dòng)畫的動(dòng)作。在所有音響效果選定并能很好地與動(dòng)作同步之后，編輯和導(dǎo)演一起對(duì)音樂進(jìn)行復(fù)制。再把聲音、對(duì)話、音樂、音響都混合到一個(gè)聲道上，最后記錄在膠片或錄象帶上。傳統(tǒng)動(dòng)畫的制作過程

集體項(xiàng)目一部長(zhǎng)篇?jiǎng)赢嬈纳a(chǎn)需要許多人員，有導(dǎo)演、制片、動(dòng)畫設(shè)計(jì)人員和動(dòng)畫輔助制作人員。動(dòng)畫輔助制作人員是專門進(jìn)行中間畫面添加工作的，即動(dòng)畫設(shè)計(jì)人員畫出一個(gè)動(dòng)作的兩個(gè)極端畫面。動(dòng)畫輔助人員則畫出它們中間的畫面。畫面整理人員把畫出的草圖進(jìn)行整理。描線人員負(fù)責(zé)對(duì)整理后畫面上的人物進(jìn)行描線著色人員把描線后的圖著色。由于長(zhǎng)篇?jiǎng)赢嬛谱髦芷谳^長(zhǎng)，還需專職調(diào)色人員調(diào)色，以保證動(dòng)畫片中某一角色所著色前后一致。此外還特技人員、編輯人員、攝影人員及生產(chǎn)人員和行政人員。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫（電腦動(dòng)畫）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的發(fā)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助制作影視動(dòng)畫片它的發(fā)展過程大體上可分為三個(gè)階段60年代美國(guó)的Bell實(shí)驗(yàn)室和一些研究機(jī)構(gòu)就開始研究用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫片中間畫面的制作和自動(dòng)上色。這些早期的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫系統(tǒng)基本上是二維輔助動(dòng)畫系統(tǒng)（ComputerAssistedAnimation），也稱為二維動(dòng)畫。1963年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室語(yǔ)言編寫了一個(gè)稱為BEFLIX的二維動(dòng)畫制作系統(tǒng)，這個(gè)軟件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)輔助制作動(dòng)畫的發(fā)展歷程上具有里程碑的意義。第二個(gè)階段是從20世紀(jì)70－80年代中期，計(jì)算機(jī)圖形、圖像技術(shù)的軟、硬件都取得了顯著的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)日趨成熟，三維輔助動(dòng)畫系統(tǒng)也開始研制并投入使用。三維動(dòng)畫也稱為計(jì)算機(jī)生成動(dòng)畫（ComputerGeneratedAnimation），其動(dòng)畫的對(duì)象不是簡(jiǎn)單地由外部輸入，而是根據(jù)三維數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成的。1982年迪士尼（Disney）推出第一部電腦動(dòng)畫的電影，就是Tron（中文片譯“電腦爭(zhēng)霸”），使計(jì)算機(jī)動(dòng)畫成為計(jì)算應(yīng)用的新領(lǐng)域。1982至1983年間，麻省理工學(xué)院（MIT）及紐約技術(shù)學(xué)院同時(shí)利用光學(xué)追蹤（OpticalTracking）技術(shù)記錄人體動(dòng)作；演員穿戴發(fā)光物體于身體各部份，在指定之拍攝范圍內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)有數(shù)部攝影機(jī)拍攝其動(dòng)作，然后經(jīng)電腦系統(tǒng)分析光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)再產(chǎn)生立體活動(dòng)影像。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的發(fā)展第三個(gè)階段是從1985年到目前為止的飛速發(fā)展時(shí)期，是計(jì)算機(jī)輔助制作三維動(dòng)畫的實(shí)用化和向更高層次發(fā)展的階段。在這個(gè)階段中，首先是由美國(guó)的猶他大學(xué)開發(fā)出世界上第一個(gè)完整的且具有實(shí)用意義的三維動(dòng)畫片。在隨后的十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)輔助三維動(dòng)畫的制作技術(shù)有了質(zhì)的變化，已經(jīng)綜合集成了現(xiàn)代數(shù)學(xué)、控制論、圖形圖像學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)軟件和藝術(shù)的最新成果。以致于有人說：“如果想了解信息技術(shù)的發(fā)展成就，就請(qǐng)看計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫制作的最新作品吧！”計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的發(fā)展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫目前計(jì)算機(jī)動(dòng)畫已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)多種學(xué)科和技術(shù)的綜合領(lǐng)域，以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，特別是實(shí)體造型和真實(shí)感顯示技術(shù)（消隱、光照模型、表面質(zhì)感等）為基礎(chǔ)，涉及到圖像處理技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制原理、視頻技術(shù)、藝術(shù)甚至于視覺心理學(xué)、生物學(xué)、機(jī)器人學(xué)、人工智能等領(lǐng)域，它以其自身的特點(diǎn)而逐漸成為一門獨(dú)立的學(xué)科。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫關(guān)鍵技術(shù)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。動(dòng)畫制作軟件是由計(jì)算機(jī)專業(yè)人員開發(fā)的制作動(dòng)畫的工具，使用這一工具不需要用戶編程，通過簡(jiǎn)單的交互式操作就能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的各種動(dòng)畫功能。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。從另一方面看，動(dòng)畫的創(chuàng)作本身是一種藝術(shù)實(shí)踐，動(dòng)畫的編劇、角色造型、構(gòu)圖、色彩等的設(shè)計(jì)需要高素質(zhì)的美術(shù)專業(yè)人員才能較好地完成?？傊?，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作是一種高技術(shù)、高智力和高藝術(shù)的創(chuàng)造性工作。

視頻與動(dòng)畫的區(qū)別動(dòng)畫（Animation）和視頻（Video）都是由一系列的靜止畫面按照一定的順序排列而成的，這些靜止畫面稱為幀（frame），每一幀與相鄰幀略有不同。當(dāng)幀畫面以一定的速度連續(xù)播放時(shí)，由于是視覺暫留現(xiàn)象造成了連續(xù)的動(dòng)態(tài)效果。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和視頻的主要差別類似圖形與圖像的區(qū)別，即幀圖像畫面的產(chǎn)生方式有所不同。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生表現(xiàn)真實(shí)對(duì)象和模擬對(duì)象隨時(shí)間變化的行為和動(dòng)作，是利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)繪制出的連續(xù)畫面，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)重要的分支；數(shù)字視頻主要指經(jīng)過模擬信號(hào)源經(jīng)過數(shù)字化后的圖像和同步聲音的混合體。目前，在多媒體應(yīng)用中有將計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和數(shù)字視頻混同的趨勢(shì)。視頻與動(dòng)畫的區(qū)別幀動(dòng)畫——模擬以幀為基本單位的傳統(tǒng)動(dòng)畫，占動(dòng)畫產(chǎn)品的98%平面動(dòng)畫——以傳統(tǒng)平面繪畫為基礎(chǔ)的動(dòng)畫顏色動(dòng)畫——形成顏色流動(dòng)效果的動(dòng)畫變形動(dòng)畫——主體變形效果的動(dòng)畫矢量動(dòng)畫——經(jīng)過電腦運(yùn)算而確定的運(yùn)行軌跡和形狀的動(dòng)畫空間動(dòng)畫——形成三維造型并進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫電腦動(dòng)畫的種類計(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。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是指采用圖形與圖像的數(shù)字處理技術(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)前幀畫面是對(duì)前一幀的部分修改。運(yùn)動(dòng)是動(dòng)畫的要素，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)生景物運(yùn)動(dòng)的效果。運(yùn)動(dòng)不僅指景物的運(yùn)動(dòng)，還包括虛擬攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)、紋理、色彩的變化等，輸出方式也多種多樣。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫所生成的是一個(gè)虛擬的世界，畫面中的物體并不需真正去建造，物體、虛擬攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)也不會(huì)受到什么限制，動(dòng)畫師幾乎可以隨心所欲地編織他的虛幻世界。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的特點(diǎn)由多幀連續(xù)圖像組成的動(dòng)畫效果

關(guān)鍵幀（原畫）的產(chǎn)生

關(guān)鍵幀以及背景畫面，可以用攝象機(jī)、掃描儀、數(shù)字化儀實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸入，用掃描儀輸入鉛筆原畫，再用電腦生產(chǎn)流水線后期制作，也可以用相應(yīng)軟件直接繪制。動(dòng)畫軟件都會(huì)提供各種工具、方便繪圖。這大大改進(jìn)了傳統(tǒng)動(dòng)畫畫面的制作過程，可以隨時(shí)存儲(chǔ)、檢索、修改和刪除任意畫面。傳統(tǒng)動(dòng)畫制作中的角色設(shè)計(jì)及原畫創(chuàng)作等幾個(gè)步驟，一步就完成了。中間畫面的生成

利用電腦對(duì)兩幅關(guān)鍵幀進(jìn)行插值計(jì)算，自動(dòng)生成中間畫面，這是電腦輔助動(dòng)畫的主要優(yōu)點(diǎn)之一。這不僅精