计算机图形学 第六章 计算机动画(1)

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计算机动画授课教师：单位：

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前言

计算机动画是图形学和艺术相结合的产物。它综合利用 计算机科学、艺术、数学、物理学和其它相关学科的知 识用计算机生成绚丽多彩的连续的虚拟真实画面，给人 们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地。 计算机动画得以迅速发展，并形成一个巨大的产业，与 影视特技的重大需求和推动是密不可分的。

1993年，电影《侏罗纪公园》采用计算机特技和动画技 术制作的恐龙片段获得了该年度的奥斯卡最佳视觉效果 奖。1996年，世界上第一部完全用计算机动画制作的电 影《玩具总动员》上映，该片不仅获得了破记录的票房 收入，而且给电影制作开辟了一条新路。2

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《金刚》

《冰川时代2》

《加菲猫2之双猫记》剧照

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《史前一万年》剧照

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《尼斯湖怪：深水传说》剧照

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《变形金刚》剧照

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《加勒比海盗3》

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计算机动画简介

计算机动画是指用绘制程序生成一系列的景物 画面，其中当前帧画面是对前一帧画面的部分 修改。 动画是运动中的艺术，正如动画大师John Halas 所讲的，运动是动画的要素。计算机动画中的运动包括：

景物位置、方向、大小和形状的变化 虚拟摄像机的运动 景物表面纹理、色彩的变化。

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例1:物体静止，摄像机在运动

Time

F1 F5

F2

摄像机F4 F3

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例2:摄像机静止，物体运动

F1

F2

F3

F4

摄像机

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动画形成的视觉原理

所谓动画，就是指通过以每秒若干帧的速 度顺序地播放静止图像帧以产生运动错觉 的艺术。动画利用了人的视觉残留这一特点，即上 个画面的残留还未消失，下一个画面又进 入视觉，这样循环往复，在人的眼中形成 动态的画面。

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动画形成的视觉原理——西洋镜

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计算机动画的主要两个类别

计算机辅助动画

三维计算机动画

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计算机动画制作主要步骤

创意策划 预处理 场景造型 设定材质和光源 设置动画 运动图像的绘制 动画播放 后处理 动画的录制 配音 上述步骤和次序并非是绝对的。

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帧(Frame)

动画利用了人的视觉残留特性。连续画面的基本单位为 单幅静态画面，在图形学和动画中称为一帧(Frame)。 电影：每秒钟24帧。电视：每秒钟25帧。

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场和制式

场(Field)是指图像中隔行扫描的某一半扫描 线，分奇场(Odd Field)和偶场(Even Field) 。奇偶二场交替显示有效提高了画面变化的连 续性，减少了闪烁现象。电视有多种制式，如PAL制、NTSC等。我国和 大部分欧亚地区使用PAL制，该制式的播放速 度为25帧/秒(50场/秒);美国和日本使用NTSC制 ，该制式的播放

速度为30帧/秒(60场/秒)。不 同制式的播放速度不同，画面图像的分辨率也 不同，如PAL制的分辨率为768×576,NTSC制 的分辨率为645×486。

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传统动画应用于三维计算机动画的一些基 本原则

Squash and Stretch Timing Anticipation Staging Follow-Through and Overlapping Action Straight-Ahead Action and Pose-toPose Action

Slow In and Slow Out Arcs Exaggeration Secondary Action Appeal

由Disney的动画师经数十年的经验整理出来的指导原则！

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Squash and Stretch挤压和伸展

挤压和伸展是指通过物体的形变来表现物体 的刚度和质量。 在使用“挤压和伸展”原则时，通常使变形 的物体保持其体积不变。

挤压和伸展原则在角色动画中最显著的应用 是肌肉的变形。在应用挤压和伸展原则时，一般不能简单地 进行比例缩放，因为现实世界中的变形并非 如此。