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1、4.1 计算机动画概述 计算机动画技术综合利用了计算机科学、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。彩的连续的逼真画面。 上世纪上世纪6060年代初计算机动画年代初计算机动画程序实现程序实现 7070年代开始研制动画系统年代开始研制动画系统MSGENMSGEN、 饥饿饥饿(1974)(1974)、终结者终结者(1991)(1991) 侏罗纪公园侏罗纪公园(1993)(1993)、玩具总动员玩具总动员(1996)(1996)4.1 计算机动画概述一、什么是计算机动画一、什么是计算机动画 动画动画是通过
2、一定速度播放连续画面来显示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：运动和变化的过程，其含义有： 播放速度：播放速度：24f/s24f/s、25f/s25f/s、30f/s30f/s 运动过程：动画的本质运动过程：动画的本质 变化过程：色彩变化、光强变化变化过程：色彩变化、光强变化 计算机动画计算机动画是借助于计算机生成一系列连是借助于计算机生成一系列连续图像并可动态播续图像并可动态播放的计算机技术。放的计算机技术。二、计算机动画的分类二、计算机动画的分类 1.1.按动画功能强弱分类按动画功能强弱分类 第一等级第一等级：用于交互产生、着色、存储、：用于交互产生、着色、存储、检
3、索和修改图像，不考虑时间检索和修改图像，不考虑时间图像编辑器图像编辑器 第二等级第二等级：实现中间帧的计算：实现中间帧的计算 第三等级第三等级：形体的操作：形体的操作( (平移、旋转平移、旋转) ) 虚拟摄像机的操作虚拟摄像机的操作( (镜头推移镜头推移) ) 第四等级第四等级：定义角色：定义角色 第五等级第五等级：智能动画系统：智能动画系统( (自学习能力自学习能力) )4.1 计算机动画概述4.1 计算机动画概述 2. 2.按动画制作原理分类按动画制作原理分类 二维动画二维动画( (计算机辅助动画计算机辅助动画) ) 二维动画主要用来实现中间帧生成，即根二维动画主要用来实现中间帧生成，即根
4、据两个关键帧生成所需的中间帧据两个关键帧生成所需的中间帧( (插补技术插补技术) )。 二维动画系统的功能二维动画系统的功能( (第二等级第二等级) )： 画面生成、中间帧生成画面生成、中间帧生成 图像编辑图像编辑 着色、预演着色、预演 后期制作后期制作4.1 计算机动画概述 三维动画三维动画( (计算机生成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动画是采用计算机技术来模拟真实的三维空间三维空间( (虚拟真实性虚拟真实性) )。 三维动画系统的功能三维动画系统的功能( (第三、四等级第三、四等级) )： 输入素材输入素材 构造几何造型构造几何造型 调整材质和贴图调整材
5、质和贴图 设置运动、相机和灯光设置运动、相机和灯光 着色生成图像文件着色生成图像文件4.1 计算机动画概述三、计算机动画的应用三、计算机动画的应用 1.1.影视与广告影视与广告 主要用于制作电视广告、电视片头、卡通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。片、电影片头和电影特技等。 电视广告电视广告：计算机动画可：计算机动画可制作出神奇的视觉效果，以取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。得特殊宣传效果和艺术感染力。 玩具总动员玩具总动员：没有真人演员表演故事片，：没有真人演员表演故事片，这部长达这部长达7777分钟的影片全部由计算机动画和分钟的影片全部由计
6、算机动画和计算机合成图像组成。计算机合成图像组成。4.1 计算机动画概述 2. 2.教育与娱乐教育与娱乐 多媒体教学多媒体教学：计算机动画为教师改进教学：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。手段、提高教学质量提供了强有力的工具。 娱乐娱乐：利用计算机动画产生模拟环境，使：利用计算机动画产生模拟环境，使人有身临其境的感觉。人有身临其境的感觉。 3.Web3.Web动画技术动画技术 FlashFlash：网络动画格式：网络动画格式swfswf( (闪客闪客) ) VRML VRML：3D Web3D Web场景场景( (三维世界三维世界) ) Java Java：WebW
7、eb动态页面动态页面( (动画程序动画程序消除闪烁消除闪烁) ) 4.1 计算机动画概述 4. 4.科学计算与工程设计科学计算与工程设计 科学计算可视化科学计算可视化：通过计算机动画将科学：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。示出来，以便于研究和交互处理。 工程设计工程设计：工程图纸设计完后，指定立体：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。建筑的透视和整体视觉效果。4.1 计算机动画概述 5. 5.模拟与仿真
8、模拟与仿真 飞行模拟器：能训练飞行员模拟起飞和着飞行模拟器：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。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。系统的运行，调节参数，获得最佳运行状态。4.2 计算机动画制作环境 计算机动画系统：计算机硬件、软件系统计算机动画系统：计算机硬件、软件系统一、硬件配置一、硬件配置 主机主机：图形工作站：图
9、形工作站(SGI(SGI、SUNSUN、IBMIBM、HP)HP) 微机微机(Pentium(Pentium、MacintoshMacintosh系列机系列机) ) 输入设备输入设备：图像扫描仪、录象输入：图像扫描仪、录象输入 输出设备输出设备：视频输出、胶片输出：视频输出、胶片输出4.2 计算机动画制作环境二、软件系统二、软件系统 1.1.系统软件系统软件 操作系统、高级语言、诊断程序等操作系统、高级语言、诊断程序等 2.2.动画软件动画软件 二维动画二维动画软件软件 AXA 2DAXA 2D、Animator StudioAnimator Studio、FlashFlash 三维动画软件三
10、维动画软件 3D Studio MAX3D Studio MAX、Softimage 3DSoftimage 3D Maya(Alias/Wavefront Maya(Alias/Wavefront) )、Poser Poser 4.2 计算机动画制作环境 3D Studio MAX3D Studio MAX动画软件动画软件： 3DS MAX3DS MAX是美国是美国AutodeskAutodesk公司在公司在PCPC机上开机上开发的实体造型、真实感显示和动画制作软件。发的实体造型、真实感显示和动画制作软件。 版本：版本：1.0/2.0/2.5/3.0/3.1/4.0/4.2/5.01.0/2
11、.0/2.5/3.0/3.1/4.0/4.2/5.0 3DS MAX 5 3DS MAX 5在动画和贴图方面比在动画和贴图方面比4.04.0有长足有长足的进步，如完善了动画编辑器，增加了卡通效的进步，如完善了动画编辑器，增加了卡通效果的材质，提高了渲染功能等。果的材质，提高了渲染功能等。4.2 计算机动画制作环境 SoftimageSoftimage动画软件动画软件： SoftimageSoftimage是加拿大是加拿大SoftimageSoftimage公司开发的公司开发的一套三维动画软件，它已被广泛应用于电影、一套三维动画软件，它已被广泛应用于电影、电视和广告制作等领域。电视和广告制作等领
12、域。 曾轰动一时的侏罗纪公园中栩栩如生的恐曾轰动一时的侏罗纪公园中栩栩如生的恐龙形象的动作，就是该软件设计制作的。龙形象的动作，就是该软件设计制作的。 该软件系统包括五个模块：该软件系统包括五个模块： Model(Model(造型造型) Matter() Matter(材质材质) ) Motion( Motion(运动运动) Tools() Tools(工具箱工具箱) ) Actor( Actor(演员系统演员系统) )4.3 计算机动画设计与创意一、计算机动画创意的概念一、计算机动画创意的概念 计算机动画是高科技与艺术创作的结合，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
13、思，这些在制作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，称为之前的方案性思考，称为创意创意。 创意有宏观和微观两个层面。创意有宏观和微观两个层面。 宏观宏观( (战略创意战略创意) )：指整个设计行动的统筹：指整个设计行动的统筹安排安排( (战略策划高度战略策划高度) )。 微观微观( (战术创意战术创意) )：指具体动画作品的意境：指具体动画作品的意境构思及手法选择构思及手法选择( (小点子、小安排小点子、小安排) )。4.3 计算机动画设计与创意二、动作的设计与创意二、动作的设计与创意 1.1.人物动作规律及设计人物动作规律及设计 人的走路动作人的走路动作：左右两脚交替向前
14、；为了：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。脚向前时右手向后摆动。4.3 计算机动画设计与创意 人的奔跑动作人的奔跑动作：身体中心前倾，手臂成屈：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。大，头的高低变化也比走路动作大。4.3 计算机动画设计与创意 人的面部表情人的面部表情：面部的动作变化能体现人：面部的动作变化能体现人物的情绪和性格，但也更加复杂。物的情绪和性格，但也更加复杂。4.3 计算机动画设计与创意 2. 2
15、.动物动作规律及设计动物动作规律及设计 鸟类鸟类：鸟越大，动作越慢：鸟越大，动作越慢 鸟越小，动作越快鸟越小，动作越快 翅膀越大，鸟躯干上下运动越明显翅膀越大，鸟躯干上下运动越明显4.3 计算机动画设计与创意 兽类兽类：四条腿的兽类在运动时，必须注意：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，右腿向前时，右后腿在后；在右前腿向后时，右后腿向前。后腿向前。 兽类兽类跨步时间跨步时间牛、马牛、马1 1秒秒大象大象1.51.5秒秒猫猫0.50.5秒秒4.3 计算机动画设计与创意 3. 3.自然物
16、体规律及设计自然物体规律及设计 旋转物体旋转物体：当物体抛向空中：当物体抛向空中时，其重心沿抛物线运动，到顶时，其重心沿抛物线运动，到顶点时速度减慢，下降时速度加快点时速度减慢，下降时速度加快 强调运动强调运动：为了强调运动，：为了强调运动，有时要加入一些视觉效果。有时要加入一些视觉效果。 如开枪射击时枪管突然后退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，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。慢的喷烟在视觉上展现的。4.3 计算机动画设计与创意 振动物体振动物体： 快速振动快速振动 弹簧片的震动弹簧片的震动 柔性振动柔性振动 旗帜的飘动旗帜的飘动4.3 计算机动画设计与创意三、片头的设计与创意三、片头的设计与创意 1.1.电影片头的设计电影片头的设计 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。一定的悬念使观众急于相探索其中的究竟。 右图是第十一届亚右图是第十一届
