计算机动画概述
计算机动画原理
计算机动画原理
计算机动画原理是利用计算机技术和数学算法来模拟和生成动态图像的技术。
它基于一系列静止图片（称为帧）的快速连续播放，通过每一帧之间微小的变化来创造出动画效果。
首先，计算机动画的基本原理是人眼的视觉暂留效应。
人眼在观看连续的快速帧图像时，会将这些静止图像视为连贯的动态画面。
这是因为当一个图像消失后，人眼的视觉留存能够持续一小段时间，直到下一个图像出现。
这个时间间隔足够短，使人眼无法察觉到图像之间的间断，从而产生了动画效果。
其次，计算机动画的原理还包括动画对象的建模和动作处理。
动画对象可以是物体、角色或其他元素，它们通过虚拟三维空间中的坐标和属性来进行建模。
这些模型可以是简单的几何图形，也可以是复杂的多边形网格。
动作处理则是对模型的位移、旋转、缩放等变换进行操作，以实现对象的运动和变化。
此外，计算机动画还涉及到插值和插帧技术。
插值是通过计算两个关键帧之间的中间帧，来平滑过渡对象的位置、颜色、形状等属性的方法。
插帧是在某些情况下，为了获得更加连贯的动画效果，插入额外的关键帧。
这些技术可以使动画效果更加自然、流畅。
最后，计算机动画的原理还涉及到渲染和光照技术。
渲染是将模型的表面属性（如纹理、颜色、光照等）计算为像素值的过程，以便在屏幕上显示。
通过光照技术，可以模拟真实世界中的光照条件，使动画对象产生阴影、反射和折射等效果，增强
了动画的真实感。
综上所述，计算机动画原理涉及到视觉暂留效应、动画对象建模和动作处理、插值和插帧技术、渲染和光照技术等多个方面，通过这些方法和技术的组合，可以创造出各种各样逼真、生动的动画效果。
第六章_计算机动画
左图显示一个被贴了标示物（白色小球）的演员在 场地中跑步，右图是Vicon370系统所采用的特殊红 外照相机，只捕捉白色标示物。
3、二维动画软件
Animator Studio Flash Ulead Gif Animator
Animation Stand二维卡通软件
Animation Stand是一个流行的非常二维卡通 软件，全球最大卡通动画公司如沃尔特、华纳 兄弟、迪斯尼和Nckelodeon，皆曾采用 Animation Stand作为二维卡通动画软件，用 于生产最原本的图样、独创的和完全动画化的 系列片，为娱乐业的商业应用。
2、二维动画的制作过程
(1) 制作声音对白和背景音乐 (2) 制作关键画面 (3) 绘制动画画面 (4) 复制到胶片上 (5) 上色 (6) 核实检查动画画稿 (7) 拍摄电影胶片 (8) 后期制作
三维动画的制作过程
在动画技术当中，最有魅力并应用最广的当然是三 维动画。因为我们的世界是立体的，只有三维才让 我们感到更真实。二维动画可以看成三维动画的一 个分支，它的制作难度及对电脑性能的要求都远远 低于三维动画。 三维动画之所以被称作计算机生成动画，是因为参 加动画的对象不是简单地由外部输入的，而是根据 三维数据在计算机内部生成的，运动轨迹和动作的 设计也是在三维空间中考虑的。 计算机3D动画的制作过程主要有建模、编辑质材、 贴图、灯光、动画编辑和渲染几个步骤。
动画原理
● 早期的动画 ● 视觉效果
观看动画的机器1906
教学进程
什么是动画
动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化 的图画。 基本原理与电影、电视一样，都是视觉原理。医学已证 明，人类具有“视觉暂留”的特性，就是说人的眼睛看到 一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失。利用这一 原理，在一幅画还没有消失前播放出下一幅画，就会给 人造成一种流畅的视觉变化效果。 电影采用了每秒24幅画面的速度拍摄播放，电视采用了 每秒25幅（PAL制）或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄 播放。如果以每秒低于24幅画面的速度拍摄播放，就会 出现停顿现象。
多媒体技术应用教程之计算机动画制作技术
角色设计
游戏中的角色形象简洁明了，色彩鲜 明，符合游戏主题。
物理模拟
游戏中的物理模拟精确地再现了现实 世界中的物理规律，如重力、碰撞等 。
交互体验
通过动画和特效的结合，提供流畅的 交互体验，增强游戏的趣味性。
06
计算机动画制作发展趋势与展 望
AI与机器学习在计算机动画中的应用
总结词
AI和机器学习技术在计算机动画制作中发挥着越来越重要的 作用，它们能够自动生成复杂的动画效果，提高制作效率， 为动画制作带来更多可能性。
适用于高端影视制作，提供六面体绑定和动画解决方案，支持复杂 的角色动画和特效制作。
Adobe After Effects
强大的合成功能
将多个图层合并为一个合成，并应用各种视觉 效果和动画。
动态图形设计
创建动态图形模板，用于视频、电视和网络媒 体。
3D效果
支持3D图层和3D渲染效果，实现更丰富的视觉表现。
3
运动规律可以应用于不同领域，如角色动画、自 然现象模拟等，为计算机动画制作提供重要的技 术支持。
三维建模与渲染
三维建模是计算机动画制作中不可或缺的一环，通过建立三维模型来构建动画场景 和角色。
三维模型可以根据实际需求进行精细的细节处理和纹理贴图，以实现逼真的视觉效 果。
渲染是将三维模型转化为二维图像的过程，通过渲染技术可以模拟光线在场景中的 传播和反射，增强动画的真实感。
音效与配乐整合
将音效和配乐与动画进行整合，确保音效与画面、音乐的协调一致 。
05
计算机动画制作案例分析
《狮子王》角色动画制作解析
总结词
角色建模
通过分析《狮子王》的角色动画制作过程 ，了解计算机动画制作技术在角色建模、 表情和动作设计等方面的应用。
第七章 计算机动画
7.2.1 Ulead GIF Animator 5.0动画设计软件
工作环境 7.2.2 Ulead GIF Animator 5.0作图工具介绍 7.2.3 GIF Animator 5.0工作区介绍 7.2.4利用动画向导制作GIF动画
7.2.1 Ulead GIF Animator 5.0 动画设计软件工作环境
7.1.3计算机动画系统的组成
计算机动画系统是一种交互式的计算机图形系
统。 一般结构如图7-2所示。 硬件平台大致可分为以PC机为基础组成的小型 图形工作站以及专业的大中型图形工作站。 软件平台不单单指动画制作软件，还包括完成 一部动画片的制作所需要的其他类别的软件。
7.2
GIF格式动画设计软件 Ulead GIF Animator介绍
7.3矢量动画软件Flash 8
7.3.1 Flash 动画概述
7.3.2 Flash 8工作界面
7.3.3 Flash基本动画技术 7.3.4 高级动画制作技术
7.3.1 Flash 动画概述
Flash是一种基于“关键帧”方式创建动画的
工具软件。动画中的每一个画面被称为一帧， 各帧依次排列起来连续播放就形成视觉上的动 画。 动画每一帧的画面中会出现许多对象，这些对 象可以是图形、图像、文字乃至动画片段等。
7.3.2 Flash 8工作界面
启动Flash 8应用程序时的工作界面如图7-14
所示。
7.3.3 Flash基本动画技术
逐帧动画制作
实例制作演示例7.1 连续播放F、L、A、S、H 几个字母 运动动画制作
实例制作演示例7.2 运动彩球 变形动画制作 实例制作演示例7.3逐渐变形的文字 蒙版图层的应用 实例制作演示例7.4 探照灯效果的文字
计算机动画技术
汇报人： 2024-01-09
目录
• 计算机动画技术概述 • 计算机动画制作流程 • 计算机动画技术原理 • 计算机动画软件与工具 • 计算机动画技术挑战与未来发
展 • 计算机动画技术案例分析
01
计算机动画技术概述
定义与特点
定义
计算机动画技术是一种利用计算 机生成连续动态图像的技术，通 过模拟物体运动轨迹和形态变化 ，生成具有真实感的动态画面。
动画制作
角色动画
根据故事情节，为角色添加动作和表情，使其生 动活泼。
镜头运动
设计镜头的运动轨迹，包括推拉、摇移和跟拍等 。
特效制作
根据需要，添加烟雾、火焰或水流等特效。
渲染与后期处理
渲染输出
通过渲染引擎，将三维场景渲染成二维图像。
后期合成
将渲染出的图像与音效、配乐等素材进行合成，形成完整的动画。
蒙皮技术则是将模型表面与骨骼系统绑定，通过骨骼的运动来影响模型表面的变形 。
骨骼动画与蒙皮技术适用于创建逼真的生物运动效果，如人物行走、奔跑和跳跃等 。
粒子系统与流体模拟
粒子系统是一种模拟大量微观 粒子的运动和相互作用的计算 机图形技术。
流体模拟则是模拟液体的流动 和变形，如水流、火焰和烟雾 等效果。
特点
计算机动画技术具有逼真度高、 制作周期短、成本低廉等优点， 广泛应用于电影、电视、游戏、 广告等领域。
计算机动画技术的应用领域
电影与电视
游戏开发
计算机动画技术在电影和电视制作中广泛 应用，用于制作特效、场景、角色等，提 升视觉效果。
计算机动画技术在游戏开发中用于创建逼 真的角色、场景和特效，提高游戏的可玩 性和沉浸感。
AI与机器学习在计算机动画中的应用
计算机动画
计算机动画所谓动画也就使一幅图像“活”起来的过程。
使用动画可以清楚的表现出一个事件的过程，或是展现一个活灵活现的画面。
动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面，从而产生动态视觉的技术和艺术，这种视觉是通过将胶片以一定的数率放映体现出来的。
而计算机动画是指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部分修改。
计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。
计算机动画分：二维动画和三维动画。
二维动画：平面上的画面。
纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的立体感多强，终究是二维空间上模拟真实三维空间效果。
三维动画：画中的景物有正面、侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。
1.计算机动画的发展历史：随着计算机图形学的不断发展，计算机在动画制作过程中发挥的作用也越来越大，现今动画片的制作是很少能离开得计算机。
传统的动画采用连续画面技术，将一系列手工制作的单独画面拍摄在胶片上，以每秒24帧的速度播放，利用人的视觉暂留产生动作变化的效果，形成连续的动画。
计算机动画是借助计算机生成一系列动态实时演播的连续图像技术。
计算机动画的研究始于20世纪60年代初。
1963年美国A T&T Bell实验室制作了第一部计算机动画片。
在80年代之前，计算机动画主要集中于二维动画系统的研制，应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。
三维动画的研究始于70年代初，当时开发了一些三维计算机动画系统。
直至80年代中后期，由于具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，三维几何造型技术和真实感图形生成技术取得很大进展，促进了具有高度逼真效果的三维计算机动画技术迅速发展，并达到实用商品化地步。
到90年代初，计算机动画技术应用于电影特技取得了显著成就。
与此同时，为适应科学研究与复杂系统中的动态模拟、视觉模拟、机器人学和生物力学等领域的需求，基于物理的造型和动画的研究的开展，已成为计算机动画研究中的一个重要课题。
计算机基础：Flash动画处理技术
双击对象：选择轮廓线和填充色。（是被轮廓线包 围的图形 ）
单击轮廓线：选择该轮廓线 双击轮廓线：选择所有轮廓线 单击填充色：选择填充色
Flash动画技术
（2）整形操作功能：对对象细节的修饰。
如对线条的整形 图形轮廓的整形 整形的对象只能是Shape图形 而且整形时对象必须在非选中状态下。
Flash动画技术
5、画桶工具
给封闭区域填充颜色，可以为白色区域填 充，也可以改变原有区域的填充颜色。
其颜色的设置和画笔相同
Flash动画技术
6、文字工具 文字工具“A”的功能：
输入、修改、编辑文字 用“属性面板”设置文字的字体、字型、
字号。
1）、文字输入的操作为 ：
单击【文字】工具→用【属性面板】，设 置文字的字体、字型、字号→在舞台（画 板）上单击在文本框的光标位置输入文字。
Flash动画技术
2、选择工具
对图形对象或其中的一部分进行修改、编辑， 必须选择对该对象后，才能对该对象进行操作， 选择工具有：
1）箭头工具 2）任意变形工具 3）套索工具
Flash动画技术
1）箭头工具
用箭头工具功能有：
选择整个对象或对象的一部分 实现对象的变形、整形操作、对象的移动 。
（1）形状（Shape）对象的选择操作，使用箭头工 具 ，分别有：
Flash动画技术
（2）编辑区 舞台（Stage）：也称为画板，绘图 和编辑动画的地方 工作区：相当于后台。有时把：舞台 ＋工作区＝编辑区
Flash动画技术
(二)文件的操作
1、建立新文件 2、保存文件 3、保存其他类型的文件 4、打开文件
计算机动画制作专业介绍
计算机动画制作专业介绍
计算机动画制作专业是一门基于计算机技术，通过计算机图像技术、三维建模、动画
绘制等专业技术进行数字特效的创作和制作的专业。
具体来说，该专业的学生需要学
习计算机图像处理、动画制作、3D建模、电影后期特效制作等专业技术和软件操作技能，具备一定的美术素养和创造力。
其主要学科包括计算机图像学、计算机动画、数
字媒体技术、多媒体设计、特效制作。
学生在学习计算机动画制作专业时，需要掌握计算机制图技术、特效制作技术，具备
高超的动画制作和设计能力。
在学习过程中，主要会学习电脑三维建模软件、动画制
作软件、特效制作软件、渲染软件等相关技术和软件的知识和操作技能，同时还需要
熟悉各种数码音频、图像等媒体设备的使用及网络视频传输等相关的技术。
通过学习，学生将可以掌握计算机制图与编辑、动画制作、影视特效制作等技能，从而有能力设
计标志性的视觉艺术形象、创作单机游戏、电影广告、赛车游戏等优秀作品，并为该
行业做出贡献。
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兽类 牛、马
大象 猫
跨步时间 1秒
1.5秒 0.5秒
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4.3 计算机动画设计与创意
3.自然物体规律及设计
旋转物体：当物体抛向空中 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
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2
4.1 计算机动画概述
一、什么是计算机动画
动画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：
①播放速度：24f/s、25f/s、30f/s
②运动过程：动画的本质
③变化过程：色彩变化、光强变化
计算机动画是借助于计算机生成一系列连续 图像并可动态播 放的计算机技术。
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6
4.1 计算机动画概述
三、计算机动画的应用
1.影视与广告
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。
玩具总动员：没有真人演员表演故事片，这 部长达77分钟的影片全部由计算机动画和 计算机合成图像组成。
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4.1 计算机动画概述
4.科学计算与工程设计 科学计算可视化：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示 出来，以便于研究和交互处理。 工程设计：工程图纸设计完后，指定立体模 型材质，制作三维动画。如建筑行业中楼房建 筑的透视和整体视觉效果。
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4.2 计算机动画制作环境
Softimage动画软件：
Softimage是加拿大Softimage公司开发 的一套三维动画软件，它已被广泛应用于电影 、电视和广告制作等领域。
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。
该软件系统包括五个模块：
Model(造型) Matter(材质) Motion(运动) Tools(工具箱) Actor(演员系统)
3
4.1 计算机动画概述
二、计算机动画的分类 1.按动画功能强弱分类 第一等级：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 第二等级：实现中间帧的计算 第三等级：形体的操作(平移、旋转) 虚拟摄像机的操作(镜头推移) 第四等级：定义角色 第五等级：智能动画系统(自学习能力)
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4.4 矢量动画制作软件
3.窗口组成 标题栏、菜单栏、工具栏 工具箱：工具、查看、颜色、选项 时间轴：图层控制区、时间线控制区 场景、工作区：对动画中各对象进行编辑、 修改的场所。 属性面板：动画文档或当前对象属性 控制面板：用于浏览、改变文档中的元素 状态栏：用于显示工具或菜单的说明等
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4.4 矢量动画制作软件
2.编辑图形 ⑴选择对象 箭头工具： 套索工具：选择区域不规则 ⑵删除、移动和复制对象 删除对象：选择对象→Del键或退格键 移动对象：选择对象→拖动或按方向键 复制对象：选择对象→Alt+拖动
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4.4 矢量动画制作软件
⑶改变对象的大小与形状 使用箭头工具：主要用于修改矢量线的弧度 和矢量色块的外形。 使用自由转换工具：从舞台中的对象某一点 为圆心，做任意角度的旋转、倾斜和变形。 使用菜单命令：选中对象→修改/转换
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4.2 计算机动画制作环境
3D Studio MAX动画软件： 3DS MAX是美国Autodesk公司在PC机上 开发的实体造型、真实感显示和动画制作软件 。 版本：1.0/2.0/2.5/3.0/3.1/4.0/4.2/5.0 3DS MAX 5在动画和贴图方面比4.0有长足 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。
4
4.1 计算机动画概述
2.按动画制作原理分类 ⑴二维动画(计算机辅助动画) 二维动画主要用来实现中间帧生成，即根据 两个关键帧生成所需的中间帧(插补技术)。 二维动画系统的功能(第二等级)： ①画面生成、中间帧生成 ②图像编辑 ③着色、预演 ④后期制作
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4.1 计算机动画概述
⑵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)。 三维动画系统的功能(第三、四等级)： ①输入素材 ②构造几何造型 ③调整材质和贴图 ④设置运动、相机和灯光 ⑤着色生成图像文件
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4.1 计算机动画概述
5.模拟与仿真 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。
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4.2 计算机动画制作环境
强调运动：为了强调运动， 有时要加入一些视觉效果。
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 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。
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4.3 计算机动画设计与创意
振动物体： ①快速振动
弹簧片的震动 ②柔性振动
旗帜的飘动
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4.3 计算机动画设计与创意
3.群组、叠放和对齐对象 群组对象：将多个对象组合在一起。 修改/群组，修改/撤消群组
叠放对象：修改/排序 对齐对象：修改/排列
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4.4 矢量动画制作软件
4.文本 ⑴文本的属性设置 选择文本工具→在场景中单击→输入框 输入文本之前需要设置：
5.预览动画 控制/测试影片(Ctrl+Enter) 6.保存动画 文件/保存或另存为(*.fla) 7.输出动画 文件/导出影片
*.swf—Flash播放文件 *.avi—视频文件 *.gif—动画GIF
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4.4 矢量动画制作软件
三、图形与文本 1.创建图形 ⑴铅笔工具 可以绘制出变化灵活的直线或曲线。 选项：直线化、平滑、墨水瓶
1.发展简史
前身：矢量动画软件Future Splash
Macromedia收购→Flash 2.0
1998：Flash 3.0(网页制作三剑客之一)
1999：Flash 4.0(交互式矢量动画标准)
2000：Flash 5.0(闪客)、Flash
M2021/X2/4 (2002)
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4.4 矢量动画制作软件
⑷椭圆工具 可以绘制椭圆及椭圆轮廓线。 属性：描绘颜色、填充颜色
描绘高度、描绘风格 ⑸矩形工具 可以绘制矩形及圆角矩形。 选项：不同填充模式 属性：描绘颜色、填充颜色
描绘高度、描绘风格
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4.4 矢量动画制作软件
⑹画笔工具 可以绘制出形状多变的色块。 选项：标准绘画、颜色填充、后面绘画、颜 料选择、内部绘画、画笔大小、画笔形状(设置 笔刷的不同形状) 属性：填充颜色
计算机动画概述
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、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。
上世纪60年代初计算机动画→程序实现 70年代开始研制动画系统MSGEN、┄
饥饿(1974)、终结者Ⅱ(1991) 侏罗纪公园(1993)、玩具总动员(1996)
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4.1 计算机动画概述
2.教育与娱乐 多媒体教学：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。 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。 3.Web动画技术 Flash：网络动画格式swf(闪客) VRML：3D Web场景(三维世界) Java：Web动态页面(动画程序→消除闪烁)
电视栏目片头：12-20秒，字幕是栏目片头 设计中主要的艺术设计形象。
3.电视广告的设计
电视广告通过近在咫尺的屏幕，能使观众见 其形而闻其声，具有极大的感染力。
制作电视广告，要让观众接受重点内容，除 必要重复外，还应多选中、近镜头。
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4.4 矢量动画制作软件
一、Flash概述
Flash是美国Macromedia公司开发的矢量 图编辑和动画制作软件。
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4.3 计算机动画设计与创意
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。
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4.3 计算机动画设计与创意
2.动物动作规律及设计 鸟类：鸟越大，动作越慢
鸟越小，动作越快 翅膀越大，鸟躯干上下运动越明显
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4.3 计算机动画设计与创意
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4.3 计算机动画设计与创意
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，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)。
三、片头的设计与创意 1.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，以造成一 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 运会“体育大舞台”电影 片头的一个镜头。
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4.3 计算机动画设计与创意