多媒体技术及应用计算机动画技术04

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1、第四章 计算机动画技术,4-2,4.1 计算机动画概述,传统动画： 通常认为第一部动画影片是由J.Stewart Blackton于1906年创作 的滑稽脸的幽默面。 1946年美国创作第一部长篇真 人与动画合演的动画片南方之歌。,制作流程：根据剧本中的人物和活动场景，先用铅笔画在动画纸上，然后用钢笔把线条描在透明的化学板(赛璐璐)上，再用毛笔在化学板的反面涂上各种颜色。把已绘制好的背景和人物合在一起，放在平面的摄影台上，由摄影师一张一张地拍成电影胶片，再冲洗出电影影像。,4-3,在拍摄动画片大闹天宫时，几十位动画工作者花了近两年的时间才完成，其中绘制了600多万张图画。,美国迪士尼公司于19

2、37年创作的第一部长达83分钟的大型动画片白雪公主和七个小矮人，共绘制了两亿张草图，最后用来拍摄的图画有250000张。,4.1 计算机动画概述,4-4,计算机动画：1964年,Bell实验室的Ken Knowlton博士制作了第一部计算机动画片。 1971年，被称为计算机动画之父Nestor Burtnyk和Marceli Wein 提出了计算机产生关键帧动画技术,并应用该技术开发了MSGEN二维动画系统。 玩具总动员 恐龙 泰坦尼克号,4.1 计算机动画概述,4-5,一、什么是计算机动画 动画是通过一定速度播放的连续画面来显示运动和变化的过程。其含义有： 播放速度：24f/s、25f/s、

3、30f/s 运动过程：动画的本质 变化过程：色彩变化、光强变化,4.1 计算机动画概述,计算机动画是借助于计算机生成一系列连续图像并动态播 放的计算机技术。,4-6,第二级：实现中间帧的计算 第三级：提供形体的操作(平移、旋转) 虚拟摄像机的操作(镜头推移) 第四级：定义角色 第五级：智能动画系统(自学习能力),4.1 计算机动画概述,二、计算机动画的分类 1.按动画的系统功能分类 第一级：用于交互产生、着色、存储、检索和修改图像，不考虑时间(图像编辑器),4-7,2.按动画的制作原理分类 二维动画(计算机辅助动画) 二维动画可实现中间帧生成，即根据两个关键帧生成所需的中间帧(插补技术)。,4

4、.1 计算机动画概述,二维动画系统的功能(第二级) 中间帧画面生成 着色 预演 后期制作,4-8,三维动画(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空间(虚拟真实性)。,4.1 计算机动画概述,三维动画系统的功能(第三、四级) 定义角色 构造几何造型 设置运动和灯光 调整材质和贴图 生成连续画面,4-9,三、计算机动画的应用 1.影视广告 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。 电视广告：计算机动画可制 作出神奇的视觉效果，以取得特 殊宣传效果和艺术感染力。 (1)最安全、最省力；（2）可免去大量模型、布景和道具的制作；（3）可提高动画制作的质量和效率

5、，降低成本。,4.1 计算机动画概述,4-10,2.工程设计 计算机辅助设计/制图，正朝着利用计算机动画的后期预览发展。 工程图纸设计完后，指定立体模型材质，制作三维动画。如机械运动的效果、楼房建筑的透视和整体视觉效果。,4.1 计算机动画概述,4-11,3.飞行模拟 飞行模拟器：它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能看到机场跑道或自然景象等。 在航天、导弹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系统的运行，调节参数，获得最佳运行状态。,4.1 计算机动画概述,4-12,4.教育与娱乐 教育：利用计算机动画可将各种现象或模型形象生动地表现出来，如化学

6、反应时分子结构变化、机器结构模型拆装。 娱乐：利用计算机动画产生模拟环境，使人有身临其境的感觉。,4.1 计算机动画概述,4-13,5.科学计算可视化 通过计算机动画将科学计算过程及结果转换为图形或图像并显示出来，如计算标量数据场、流体动力学分析等。,4.1 计算机动画概述,4-14,6.虚拟现实技术 利用计算机动画模拟产生一个三维空间的虚拟环境系统。 视觉、听觉、触觉、嗅觉等。,4.1 计算机动画概述,4-15,四、计算机动画的制作环境 1.硬件配置 图形工作站：SGI、SUN、IBM、HP 高档微型机：Pentium、Macintosh 输入设备：图形输入板、扫描仪 输出设备：视频输出、胶

7、片输出,4.1 计算机动画概述,4-16,2.软件环境 系统软件 操作系统、诊断程序、开发环境和工具 动画软件 二维动画软件： TOONZ：二维卡通动画制作系统 SGI/IRIX，PC/Windows,4.1 计算机动画概述,4-17,RETAS PRO：专业二维动画制作系统 适用于PC、Apple机 USAnimation：二维卡通制作系统 代表作-美女和野兽 点睛辅助动画制作系统：我国第一个拥有自主版权的计算机辅助制作动画系统。 代表作-海尔兄弟,4.1 计算机动画概述,4-18,三维动画软件： Softimage 3D：擅长于卡通造型和角色动画，如侏罗纪公园的恐龙制作。 MAYA：擅长于

8、人物或动物动画，如泰坦尼克号许多画面制作。 3ds max：广泛应用于的三维建模、动画、渲染软件，制作高质量动画、广告等。 Poser：专门用来制作人体，它可以产生各种类型的人物，如男人、女人、小孩等,4.1 计算机动画概述,4-19,4.2 计算机动画设计方法,一、计算机动画创意 1.动画时间的分配 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构思，这些在制作之前的方案性思考，称为创意。 创意有宏观和微观两个层面。 宏观(战略创意)：指整个设计行动的统筹安排(战略策划高度)。 微观(战术创意)：指具体动画作品的意境构思及手法选择(小点子、小安排)。,4.2 计算机动画设计方法,

9、2.创意的方法和技巧 创作过程中迸发的灵感和优秀的意念。 强调有目的的创造力和想象力。 有意识的:依靠艺术嗅觉捕捉有用的信息。 技巧：拟人、反成、夸张。 无意识的:技巧相互调配、综合作用；记录及运作想到的创意；分析并挖掘新观念。 原则：a.创意独特、立意新颖； b.主题突出、构思完整； c.情节合理、定位准确。,4-21,4.2 计算机动画设计方法,二、动画动作的设计 1.动画时间的分配 动画时间：一个动作要用几帧来完成 放映速度：24f/s、25f/s、30f/s 动画电影：只画12张，重复1次1秒,4-22,4.2 计算机动画设计方法,2. 物体运动规律及设计方法 自然物体都有重量、结构和

10、一定的柔韧性，动画制作时还要考虑牛顿定律。 旋转物体 当物体抛向空中或降落 地面时，其重心沿抛物线运 动，到顶点时速度减慢，下 降时速度加快。不规则的物 体在运动过程中还要旋转。,4-23,4.2 计算机动画设计方法,振动物体 快速振动： 弹簧片的震动 柔性振动： 旗帜的飘动,往复运动物体,4-24,4.2 计算机动画设计方法,3.动物动作规律及设计方法 飞鸟类 鸟越大，翅膀动作越慢； 鸟越小，翅膀动作越快。,4-25,4.2 计算机动画设计方法,昆虫类 多数昆虫都有翅膀，但其扇动速度远快于普通鸟类，这就需要用一种特殊方法来处理(翅膀模糊技术)。,4-26,4.2 计算机动画设计方法,兽类 四

11、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。如牛的右前腿向前时，右后腿在后；在右前腿向后时，右后腿向前。,4-27,4.2 计算机动画设计方法,4.人物动作规律及设计方法 人的走路动作 左右两脚交替向前。为了保持身体的平衡，当左脚向前时左手向后摆动，当右脚向前时右手向后摆动。,4-28,4.2 计算机动画设计方法,人的奔跑动作 身体重心前倾，两手自然握拳，手臂成屈曲状，双脚的跨步动作幅度较大，头的高低变化也比走路动作大。,4-29,4.2 计算机动画设计方法,人的面部表情 面部的动作变化能体现人物的情绪和性格，但也更加复杂。,4-30,4.2 计算机动画设计方法,三、影视片头的设

12、计 1.片头设计的长度 电视栏目片头的时间长度：20秒 电视台台标的时间长度：30秒 2.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心展示出来，可只提问题不解决问题。 二维动画：人物、动物等柔软复杂实体 三维动画：变形、真实感强的造型物体,4-31,4.2 计算机动画设计方法,3.电视片头的设计 电视节目片头：5、12、20、60秒 新闻、评论类：严肃庄重 文艺、少儿类：轻松活泼 电视栏目片头：12-20秒 字幕是电视栏目片头 设计中主要的艺术设计形 象，这是以线为主的点、 线、面组合的表现艺术。,4-32,4.3 矢量动画制作软件,一、Flash概述,1.发展简史,4-33,2.基

13、本功能 Flash是Macromedia推出的网页动画设计软件。它是一种交互的矢量动画，能在低数据传输率下实现高质量的动画效果。,4.3 矢量动画制作软件,4-34,3.应用领域 MTV、游戏、网络广告、教学课件等。,4.3 矢量动画制作软件,4-35,4.制作过程,4.3 矢量动画制作软件,4-36,5.窗口组成 菜单栏、工具箱、场景和工作区、“时间轴”面板、属性面板。,4.3 矢量动画制作软件,4.3 矢量动画制作软件,4-38,二、Flash基本操作 1.文档的基本操作 新建文档，文件/新建/ActionScript3.0 修改文档属性，“文档属性”面板 保存文档，文件/保存（另存为）,

14、4.3 矢量动画制作软件,4-39,2.图形绘制 线条工具，绘制矢量线段。 钢笔工具，绘制任意形状的图形。 矩形工具组，矩形工具、椭圆工具、基本矩形工具、基本椭圆工具、多角形工具。 铅笔工具，绘制矢量线和任意形状图形。 铅笔模式按钮：伸直，使尽量直线化 平滑，使图形线条平滑 墨水瓶，接近绘制笔迹,4.3 矢量动画制作软件,4-40,3.色彩编辑 颜料桶工具，对封闭区域进行色彩编辑。 墨水瓶工具，为图形添加边框的颜色、边框线条样式、线条宽度等。 滴管工具，复制填充区域颜色或边框颜色。 4.图形对象 对齐对象，对齐、分布、匹配大小、间隔等。 合并对象，联合、交集、打孔、裁切。 组合与分离对象，组合

15、、分离。 排列对象，移至顶层/底层、上移/下移一层。,4.3 矢量动画制作软件,4-41,5.文本特效 文本包括静态文本、动态文本和输入文本三种类型。 特效包括滚动文本、立体效果文字、变形文字等 6.滤镜特效 为对象应用各种滤镜，包括投影、模糊、发光、斜角、渐变发光、渐变斜角和调整颜色。,4.3 矢量动画制作软件,4-42,三、基本动画制作 1.动画原理及分类 动画原理与电影的成像原理一样，是利用人眼的“视觉暂留”现象。 根据动画制作原理将动画分成计算机辅助动画（二维），计算机生成动画（三维动画）。 三维动画是计算机动画真正具有生命力的体现，虚拟真实性。,4.3 矢量动画制作软件,4.3 矢量

16、动画制作软件,帧（Frame）,动画中的每一个画面称为一帧。 关键帧，是对象发生改变的关键状态。 普通帧，与关键帧保持相同内容的画面。 中间帧，由flash自动计算得出的位于关键帧之间的画面。 1.空白关键帧，尚未绘制画面 2.关键帧，已经绘制画面 普通帧，灰背景单元格 3.中间帧，黑色箭头灰背景,4-44,2.逐帧动画 逐帧动画是构成动画的每一帧的内容都是由一幅绘制的图像组成。 连续关键帧组成的动画 制作复杂，工作量大,4.3 矢量动画制作软件,4-45,3.动作补间动画 是指在动画播放过程中，场景中一个对象产生位置、形状、大小、颜色、透明度、旋转角度等属性的改变，从而产生动态效果。 动作补间动画通过设计好第一帧和最后一帧就能够完成动画设计。 运动补间动画(平移、转动)；形状补间动画(变形)。 属性包括缓动、旋转、调整到路径、同步、对齐。,4.3 矢量动画制作软件,4-46,4.遮罩动画 通过遮罩层将普通图层中一部分遮挡，是另一部分可见生成的动画。 遮罩层内放置一个任意