計算機(jī)動畫技術(shù)

第四章14.1計算機(jī)動畫概述

傳統(tǒng)動畫：通常認(rèn)為第一部動畫影片是由J.Stewart

Blackton于1906年創(chuàng)作

的滑稽臉的幽默面。1946年美國創(chuàng)作第一部長篇真

人與動畫合演的動畫片南方之歌。制作流程：根據(jù)劇本中的人物和活動場景，先用鉛筆畫在動畫紙上，然后用鋼筆把線條描在透明的化學(xué)板(賽璐璐)上，再用毛筆在化學(xué)板的反面涂上各種顏色。把已繪制好的背景和人物合在一起，放在平面的攝影臺上，由攝影師一張一張地拍成電影膠片，再沖洗出電影影像。2在拍攝動畫片大鬧天宮時，幾十位動畫工作者花了近兩年的時間才完成，其中繪制了600多萬張圖畫。美國迪士尼公司于1937年創(chuàng)作的第一部長達(dá)83分鐘的大型動畫片白雪公主和七個小矮人，共繪制了兩億張草圖，最后用來拍攝的圖畫有250000張。4.1計算機(jī)動畫概述3

計算機(jī)動畫：1964年,Bell實驗室的KenKnowlton博士制作了第一部計算機(jī)動畫片。

1971年，被稱為計算機(jī)動畫之父NestorBurtnyk和Marceli

Wein

提出了計算機(jī)產(chǎn)生關(guān)鍵幀動畫技術(shù),并應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)了MSGEN二維動畫系統(tǒng)。

玩具總動員恐龍?zhí)┨鼓峥颂?.1計算機(jī)動畫概述4一、什么是計算機(jī)動畫

動畫是通過一定速度播放的連續(xù)畫面來顯示運動和變化的過程。其含義有：①播放速度：24f/s、25f/s、30f/s

②運動過程：動畫的本質(zhì)

③變化過程：色彩變化、光強(qiáng)變化4.1計算機(jī)動畫概述

計算機(jī)動畫是借助于計算機(jī)生成一系列連續(xù)圖像并動態(tài)播

放的計算機(jī)技術(shù)。5

第二級：實現(xiàn)中間幀的計算

第三級：提供形體的操作(平移、旋轉(zhuǎn))

虛擬攝像機(jī)的操作(鏡頭推移)

第四級：定義角色

第五級：智能動畫系統(tǒng)(自學(xué)習(xí)能力)4.1計算機(jī)動畫概述二、計算機(jī)動畫的分類

1.按動畫的系統(tǒng)功能分類

第一級：用于交互產(chǎn)生、著色、存儲、檢索和修改圖像，不考慮時間(圖像編輯器)62.按動畫的制作原理分類

⑴二維動畫(計算機(jī)輔助動畫)二維動畫可實現(xiàn)中間幀生成，即根據(jù)兩個關(guān)鍵幀生成所需的中間幀(插補(bǔ)技術(shù))。4.1計算機(jī)動畫概述

二維動畫系統(tǒng)的功能(第二級)①中間幀畫面生成②著色③預(yù)演④后期制作7⑵三維動畫(計算機(jī)生成動畫)三維動畫是采用計算機(jī)技術(shù)來模擬真實的三維空間(虛擬真實性)。4.1計算機(jī)動畫概述

三維動畫系統(tǒng)的功能(第三、四級)①定義角色②構(gòu)造幾何造型③設(shè)置運動和燈光④調(diào)整材質(zhì)和貼圖⑤生成連續(xù)畫面82.按運動的控制方法分類

⑴關(guān)鍵幀動畫通過一組關(guān)鍵幀或者關(guān)鍵參數(shù)得到中間的動畫幀序列。⑵算法動畫算法動畫又稱模型動畫或者過程動畫。算法動畫是采用算法實現(xiàn)對物體的運動控制或者模擬攝像機(jī)的運動控制，一般適用于三維動畫。4.1計算機(jī)動畫概述9三、計算機(jī)動畫的應(yīng)用

1.影視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：計算機(jī)動畫可制

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。

玩具總動員：沒有真人演員表演的故事片，這部長達(dá)77分鐘的影片全部由計算機(jī)動畫和計算機(jī)合成圖像組成。4.1計算機(jī)動畫概述10

2.工程設(shè)計

計算機(jī)輔助設(shè)計/制圖，正朝著利用計算機(jī)動畫的后期預(yù)覽發(fā)展。工程圖紙設(shè)計完后，指定立體模型材質(zhì)，制作三維動畫。如機(jī)械運動的效果、樓房建筑的透視和整體視覺效果。4.1計算機(jī)動畫概述113.飛行模擬

飛行模擬器：它能訓(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)場跑道或自然景象等。

在航天、導(dǎo)彈等復(fù)雜的系統(tǒng)工程中，先建立模型，再用計算機(jī)動畫模擬真實系統(tǒng)的運行，調(diào)節(jié)參數(shù)，獲得最佳運行狀態(tài)。4.1計算機(jī)動畫概述124.教育與娛樂

教育：利用計算機(jī)動畫可將各種現(xiàn)象或模型形象生動地表現(xiàn)出來，如化學(xué)反應(yīng)時分子結(jié)構(gòu)變化、機(jī)器結(jié)構(gòu)模型拆裝。

娛樂：利用計算機(jī)動畫產(chǎn)生模擬環(huán)境，使人有身臨其境的感覺。4.1計算機(jī)動畫概述135.科學(xué)計算可視化通過計算機(jī)動畫將科學(xué)計算過程及結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形或圖像并顯示出來，如計算標(biāo)量數(shù)據(jù)場、流體動力學(xué)分析等。4.1計算機(jī)動畫概述146.虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機(jī)動畫模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬環(huán)境系統(tǒng)。視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等。4.1計算機(jī)動畫概述15四、計算機(jī)動畫的制作環(huán)境1.硬件配置

圖形工作站：SGI、SUN、IBM、HP

高檔微型機(jī)：Pentium、Macintosh

輸入設(shè)備：圖形輸入板、掃描儀

輸出設(shè)備：視頻輸出、膠片輸出4.1計算機(jī)動畫概述16

2.軟件環(huán)境

⑴系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)、診斷程序、開發(fā)環(huán)境和工具、網(wǎng)絡(luò)通信軟件

⑵動畫軟件

二維動畫軟件：

AnimeStudio：專業(yè)二維動畫制作系統(tǒng)

4.1計算機(jī)動畫概述17

AXA2D：專業(yè)二維動畫制作系統(tǒng)代表作--鬼精靈等

Flash：二維矢量動畫制作系統(tǒng)

點睛輔助動畫制作系統(tǒng)：我國第一個擁有自主版權(quán)的計算機(jī)輔助制作動畫系統(tǒng)。代表作--海爾兄弟4.1計算機(jī)動畫概述18三維動畫軟件：

Softimage3D：擅長于卡通造型和角色動畫，如《侏羅紀(jì)公園》的恐龍制作。

MAYA：擅長于人物或動物動畫，如《泰坦尼克號》許多畫面制作。

3dsmax：廣泛應(yīng)用于的三維建模、動畫、渲染軟件，制作高質(zhì)量動畫、廣告等。

Poser：專門用來制作人體，它可以產(chǎn)生各種類型的人物，如男人、女人、小孩等4.1計算機(jī)動畫概述194.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法一、計算機(jī)動畫創(chuàng)意

計算機(jī)動畫是高科技與藝術(shù)創(chuàng)作的結(jié)合，它需要科學(xué)的設(shè)計和藝術(shù)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層面。

宏觀(戰(zhàn)略創(chuàng)意)：指整個設(shè)計行動的統(tǒng)籌安排(戰(zhàn)略策劃高度)。

微觀(戰(zhàn)術(shù)創(chuàng)意)：指具體動畫作品的意境構(gòu)思及手法選擇(小點子、小安排)。204.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法二、動畫動作的設(shè)計

1.動畫時間的分配

動畫時間：一個動作要用幾幀來完成

放映速度：24f/s、25f/s、30f/s

動畫電影：只畫12張，重復(fù)1次→1秒人類急跑＝4f、快跑＝8f、慢跑＝12f大象一個完整步子＝1-1.5s小貓一個完整步子≤0.5s老鷹一個翅膀循環(huán)＝9f麻雀一個翅膀循環(huán)＝2f214.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

2.

物體運動規(guī)律及設(shè)計方法自然物體都有重量、結(jié)構(gòu)和一定的柔韌性，動畫制作時還要考慮牛頓定律。

⑴旋轉(zhuǎn)物體

當(dāng)物體拋向空中或降落地面時，其重心沿拋物線運動，到頂點時

速度減慢，下降時速度加

快。不規(guī)則的物體在運動

過程中還要旋轉(zhuǎn)。224.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

⑵振動物體

快速振動：彈簧片的震動

柔性振動：旗幟的飄動⑶往復(fù)運動物體234.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法3.動物動作規(guī)律及設(shè)計方法

⑴飛鳥類

鳥越大，翅膀動作越慢；鳥越小，翅膀動作越快。244.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

⑵昆蟲類

多數(shù)昆蟲都有翅膀，但其扇動速度遠(yuǎn)快于普通鳥類，這就需要用一種特殊方法來處理(翅膀模糊技術(shù))。254.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法⑶獸類四條腿的獸類在運動時，必須注意前腿動作如何與后腿動作相配合。如牛的右前腿向前時，右后腿在后；在右前腿向后時，右后腿向前。獸類跨步時間牛、馬1秒大象1.5秒貓0.5秒264.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

4.人物動作規(guī)律及設(shè)計方法

⑴人的走路動作

左右兩腳交替向前。為了保持身體的平衡，當(dāng)左腳向前時左手向后擺動，當(dāng)右腳向前時右手向后擺動。274.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法⑵人的跑步動作身體重心前傾，兩手自然握拳，手臂成屈曲狀，雙腳的跨步動作幅度較大，頭的高低變化也比走路動作大。284.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

⑶人的面部表情

面部的動作變化能體現(xiàn)人物的情緒和性格，但也更加復(fù)雜。294.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法三、影視片頭的設(shè)計

1.片頭設(shè)計的長度

電視欄目片頭的時間長度：20秒電視臺臺標(biāo)的時間長度：30秒

2.電影片頭的設(shè)計

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。

二維動畫：人物、動物等柔軟復(fù)雜實體

三維動畫：變形、真實感強(qiáng)的造型物體304.2計算機(jī)動畫設(shè)計方法

3.電視片頭的設(shè)計

電視節(jié)目片頭：5、12、20、60秒新聞、評論類：嚴(yán)肅莊重文藝、少兒類：輕松活潑

電視欄目片頭：12-20秒字幕是電視欄目片頭

設(shè)計中主要的藝術(shù)設(shè)計形

象，這是以線為主的點、

線、面組合的表現(xiàn)藝術(shù)。314.3矢量動畫制作軟件一、Flash概述早期版本FutureSplashAnimator6人小組，最大用戶是Microsoft、Disney1996.11Flash1.0Macromedia收購1997.6Flash2.01998.5Flash3.0交互式矢量動畫標(biāo)準(zhǔn)1999.6Flash4.0F2000.8Flash5.0ActionScript1.0閃客：編程、美術(shù)2002.3FlashMX2003.8FlashMX20042005.8Flash8Adobe收購ActionScript2.02007.7FlashCS3/9.0ActionScript3.02008.9FlashCS41.發(fā)展簡史322.基本功能

Flash是Macromedia推出的網(wǎng)頁動畫設(shè)計軟件。它是一種交互的矢量動畫，能在低數(shù)據(jù)傳輸率下實現(xiàn)高質(zhì)量的動畫效果。

①具有較強(qiáng)的矢量繪圖和動畫制作功能

②導(dǎo)入和發(fā)布功能強(qiáng)

③插件的工作方式

④可以充分調(diào)用庫中的組件

⑤具有功能強(qiáng)大的ActionScript函數(shù)

⑥采用與JavaScript類似的語法結(jié)構(gòu)

⑦支持XML技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.3矢量動畫制作軟件33

3.應(yīng)用領(lǐng)域

MTV、游戲、網(wǎng)絡(luò)廣告、教學(xué)課件等。4.3矢量動畫制作軟件34

4.啟動和退出5.窗口組成菜單欄、工具箱、場景和工作區(qū)、時間軸面板、屬性面板4.3矢量動畫制作軟件35二、Flash基本操作1.文檔的基本操作

新建文檔、修改文檔屬性、保存文檔2.圖形繪制線條工具、鋼筆工具、矩形工具組、鉛筆工具4.3矢量動畫制作軟件36

3.色彩編輯

選擇工具、次選工具、套索工具顏料桶工具、墨水瓶工具、橡皮工具任意變形工具、填充變形工具4.3矢量動畫制作軟件①黑體，60，黑色②按2次Ctrl+B→打散③填充并著色④修改/變形/封套374.圖形對象

對齊對象、合并對象、組合與分離對象、排列對象5.文本特效6.濾鏡特效

投影、模糊、發(fā)光、斜角、漸變發(fā)光、漸變斜角、調(diào)整顏色4.3矢量動畫制作軟件38三、基本動畫制作

1.動畫原理及分類

計算機(jī)輔助動畫（二維動畫）計算機(jī)生成動畫（三維動畫）

2.逐幀動畫例如，小小系列動畫4.3矢量動畫制作軟件39例如，駿馬奔馳動畫4.3矢量動畫制作軟件40

3.動作補(bǔ)間動畫

例如，飛機(jī)的運動

4.遮罩動畫例如，探照燈效果4.3矢量動畫制作軟件41

5.引導(dǎo)動畫例如，小球沿曲線路徑運動

6.3D動畫4.3矢量動畫制作軟件42四、元件與庫資源

元件是在Flash中創(chuàng)建的圖形、按鈕和影片剪輯，是Flash動畫設(shè)計最基本、最重要的元素。五、聲音與視頻4.3矢量動畫制作軟件

圖形元件：可以反復(fù)使用的圖形，一種特殊的組合圖形。

按鈕元件：用于創(chuàng)建動畫的交互控制按鈕，以響應(yīng)鼠標(biāo)事件。

影片剪輯元件：基本上是一個小的獨立電影，可以包含交互式控件、聲音甚至其他影片剪輯元件。43六、ActionScript應(yīng)用

1.什么是ActionScript

ActionScript是針對Flash運行時環(huán)境的腳本編程語言。通過它可以使用鍵盤或鼠標(biāo)與動畫進(jìn)行交互。4.3矢量動畫制作軟件采用面向?qū)ο缶幊趟枷氩捎檬录Τ绦蜻M(jìn)行驅(qū)動以動畫中的對象來對ActionScript語言進(jìn)行定義和編寫快速構(gòu)建豐富互聯(lián)網(wǎng)程序RIA的理想語言44

ActionScript的發(fā)展簡史：4.3矢量動畫制作軟件ActionScript1.0Flash5誕生，交互腳本ActionScript2.0面向?qū)ο缶幊?，AVM1ActionScript3.0AVM2，代碼執(zhí)行快十倍ActionScript3的組成：核心語言定義編程語言的基本構(gòu)建塊，如語句、表達(dá)式、條件、循環(huán)和類型FlashPlayerAPI由代表FlashPlayer特定功能并提供對FlashPlayer特定功能訪問的類組成45[例]第一個程序(顯示Hello,world!)①新建一個Flash文件(ActionScript3)②按F9、窗口/動作→動作面板③輸入代碼：trace(“Hello,world!”);函數(shù)trace()的功能：將括號中的內(nèi)容從輸出面板中輸出④Ctrl+Enter

測試影片4.3矢量動畫制作軟件46

2.基本語法

點語法、大括號、小括號、分號、字母大小寫、注釋3.基本語句

語句的作用：控制程序執(zhí)行的流程。

常用的語句：條件語句、循環(huán)語句

條件語句：用來控制程序流程，判斷程序的執(zhí)行方向。有三種形式：

if…elseif…elseif…elseswitch4.3矢量動畫制作軟件47

if…else語句：4.3矢量動畫制作軟件如果x大于0，則自加1，否則自減1。if(x>0){x++;}else{x--;}48

if…elseif語句：4.3矢量動畫制作軟件如果x大于0，則x是正數(shù)，如果x小于0，則x是負(fù)數(shù)，否則x為0。if(x>0)trace(“xispositive”);elseif(x<0)trace(“xisnegative”);elsetrace(“xis0”);49switch語句：4.3矢量動畫制作軟件switch(temperature){case1:trace(“晴天”)；

break;case2:trace(“多云”)；

break;case3:trace(“小雨”)；

break;default:trace(“冰雹”)；

break;}50循環(huán)語句：根據(jù)條件判斷的結(jié)果，反復(fù)執(zhí)行一個特定的代碼段。循環(huán)語句有四種形式：

forfor…inwhiledo…while4.3矢量動畫制作軟件51

for語句：根據(jù)某個變量來獲取循環(huán)的次數(shù)，然后反復(fù)執(zhí)行里面的代碼。例如：4.3矢量動畫制作軟件計算從1加到10的總和。var

sum:int=0;for(var

i:int=1;i<=10;i++){sum+=i;}trace(“1+2+3+…+9+10=”+sum);52

for…in語句：循環(huán)訪問對象屬性或數(shù)組元素。例如：4.3矢量動畫制作軟件var

myArray:Array=[“Mon.”,“Tues.”,“Wed.”,“Thur.”,“Fri.”,“Sat.”,“Sun.”];for(vari:StringinmyArray){

Trace(myArray[i]);}//輸出：//Mon.//Tues.//Wed.//Thur.//Fri.//Sat.//Sun.

53

while語句:判斷邏輯表達(dá)式，如果為真就反復(fù)執(zhí)行里面特定的代碼。例如