计算机动画的发展及运用
动画技术的发展和应用前景
动画技术的发展和应用前景近年来，随着技术的不断进步和人们消费观念的改变，动画已经不仅仅是一个娱乐产业，而是成为了一个稳定的文化和商业产业。
而在这个产业里，动画技术又成为了一个重要的核心竞争力，它不仅能够影响动画的视听效果和体验，更能够推动整个行业的改变和发展。
一、动画技术的发展历程从18世纪初，法国电影制片人让·乔尔姆·梅利斯融合了视觉特效和摄影来制作魔术电影，到现在一系列数字化技术的诞生，动画技术已经历经了一个漫长而又迅猛的发展历程。
到19世纪末，开始出现在带有动画元素的拍摄片段，在20世纪，科学技术的不断进步，开始催生大批用机械、光学等技术制作的短片和长片动画，如《灰姑娘》和《白雪公主和七个小矮人》等经典动画电影。
20世纪70年代以后，随着计算机技术的快速发展，动画技术开始进入了数字时代，出现了第一个计算机动画电影<星际迷航>。
随后，Pixar公司陆续推出一系列计算机生成的动画作品，如《玩具总动员》和《瓢虫女孩》等。
其中，Pixar公司的第一部全数字化电影《玩具总动员》的上映，标志着全球数字动画产业的起步。
二、动画技术的应用前景作为一种艺术形式，动画技术的发展，有助于为观众营造身临其境的画面效果，并提高作品的观赏体验和传播效力。
因此，在当代的文化和商业市场，动画技术已经成为了不可或缺的工具，广泛应用于电影、电视剧、游戏、广告等多种领域，深受人们的青睐。
首先，电影是动画技术的重要应用之一，是全球动画产业的主要领域之一。
无论是好莱坞大片还是世界各地的动画电影，都在不断使用最先进的技术来推动电影的制作和视觉效果的提升。
通过动画技术带来的视觉效果，电影能够吸引观众到电影院，为电影制造出更好的销售局面。
如迪士尼的《狮子王》、皮克斯的《海底总动员》、漫威电影宇宙的全系列电影、新海诚的《你的名字》等众多动画电影深受全球观众喜爱。
其次，在游戏领域，动画技术的应用也非常广泛，游戏与动画的结合是一个十分有前途的发展方向。
计算机动画概述
江苏 陈冠清 教授
1993-01-29
1831年法国人发明了动画片，当时演示动画的机器是由一个旋转园盘和一个可视窗口构成的，在旋转盘上装有一系列的画面。此后，动画技术迅速发展。1906年美国人制作了第一部放映在屏幕上的动画片，它向人们展示了奇妙的动画艺术，于是世界各地开始制作动画。动画的应用范围很广，它可用于广告、电视、电影、教育、科研、工业生产等领域。例如DISNEY乐园制作的米老鼠及唐老鸭等系列动画片，至今还深受人们的青睐。
第二阶段是具有一定辅助手段的动画设计阶段。这一阶段的特点是生成手段有了很大改进，对某一高级语言进行了扩充，设计一个工具包，或者是提供动画写作语言使点阵图的功能设计和显示更为方便。但是生成动画的功能并无多大进展，还是点阵图形的“Get-Put”。这时的代表作有在IMB70g机上设计的BEFLIX动画语言。
计算机动画技术出现以后，取代了传统制作中绝大部分复杂而繁重的手工劳动，提高了制作效率，降低了成本，而且还能够产生传统动画制作中难以实现的动画特技效果。计算机动画技术很快得到了人们的重视，对它进行了研究，使之发展很快。
计算机动画技术已有近三十年的历史了，它的发展大至可以分为三个阶段，第一阶段是初始阶段。这一阶段的特点是采用高级语言编程，利用嵌入高级语言中的简单图形包绘图，计算能力也只限于高级语言所拥有的标准函数库，这种动画实际上是人们常说的“Get-Put”。这一阶段的代表作有贝尔实验室用FORTRAN语言制作的说明画面的技术，将一系列单独的画面拍摄在胶片上，以每秒24帧的速度连续放映，从而得到动画效果。由于动画片的画面频率为24帧/秒，所以制作半小时的动画片，需要贯用也是可观的。据说在美国制作半小时的动画片，需要三十万美元。
1963年美国贝尔实验室制作了第一部计算机动画片，于是，使计算机动画成为计算机应用的一个新的领域。此后，随着计算机图形学的不断进展，计算机在动画技术领域中的作用也越来越大，其作用大致可以归纳如下：1、画面制作。采用图形输入设备将关键画面输入计算机并使数字化，也可以采用交互式图形编辑器制作关键画画，等等。2、产生运动。利用计算机算出所有插入的中间画面。3、着色。可实感图象，4、拍摄。采用计算机控制物理摄像机或模拟摄像机的动作，例如图形的平移、缩放、旋转、渐显、渐暗等等。5、后处理。采用计算机编辑画面，使同步输出，其中包括画面与音响的同步。
计算机动画
计算机动画计算机动画是一种结合计算机技术和艺术创作的新兴艺术形式。
它通过计算机的绘图、建模、渲染等各种技术来创造数字化的影像或动态图像，使得现实与虚构之间愈加模糊。
在计算机动画领域，人们可以模拟出现实中不可能出现的场景、角色和物体，创造出完整的故事情节和虚构世界，提供了更多样化、具有想象力的娱乐形式，广泛应用于各种领域。
计算机动画的制作计算机动画的制作，需要先通过计算机进行建模，选定要呈现的角色、场景等，进行设定。
然后根据设定好的模型，通过不同的技术进行绘图和渲染，再加上音效、配乐等元素，最终创造出动画形象。
计算机动画制作的主要过程包括以下几个方面：1.建模：建模是计算机动画的基础过程。
首先需要根据设定好的场景和角色进行三维模型的建立，将动画中所需要的场景和角色转化为三维模型，这些模型可以是物体、建筑、人物等各种形式。
建立好的三维模型还可以进一步细化，如添加纹理、亚像素等，以使模型逼真。
2.动画：动画是计算机动画的主要过程。
通过计算机，可以对每个模型的各个部位进行精细的调节，使得角色动作更加自然和流畅。
通过使用关键帧技术，计算机可以为每个关键动作设置关键帧，然后自动计算中间动作的过渡，使动画更加流畅自然。
3.渲染：渲染是计算机动画最为重要的一个环节之一，是将计算机生成的模型视觉化的过程。
根据场景的设定，需要为模型进行光照和投影等处理，使模型更加立体、真实。
然后进行纹理、材质、皮肤等处理，使模型表面更加逼真，最终生成动画效果。
4.音效和配乐：音效和配乐是计算机动画中不可缺少的一个环节。
通过加入音效和配乐，可以增强动画的艺术性和趣味性。
配乐和音效可以采用现成的素材，也可以进行创作。
通过对音效和配乐的合理运用，可以提高计算机动画的艺术品质和受众的娱乐度。
应用领域计算机动画已经广泛应用于各个领域，由于其高度的可控性和逼真性，其应用领域涵盖了各种产业。
计算机动画在电影、电视、广告、游戏等娱乐产业中应用广泛。
浅谈动画制作中数字技术的应用及发展
浅谈动画制作中数字技术的应用及发展前言随着社会经济的发展，科学技术手段开始更新与进步，数字技术逐渐运用于各个领域。
在当今动画制作中，数字技术的使用频率越来越高，使用范围也越来越广，动画的制作开始依赖于数字技术，并能从数字技术中获取新的灵感和力量。
动画产业的发展相对于电影电视要晚一些，还不到一百年，但动画产业自兴起到发展起来的速度较快。
在动画产业的整个发展过程中，计算机技术和数字技术扮演着越来越重要的作用，在很大程度上促进了三维动画的发展。
1 数字技术的发展背景第一，动画制作中数字技术的发展历史。
1928年，世界上第一部有声动画片《蒸汽船威力号》诞生，该制作中第一次采用移动背景的拍摄技术手段;1932年，世界上第一部彩色动画片《花与树》诞生;1937年，利用多重景深拍摄手段拍摄的动画片《白雪公主》问世，标志着主流商业动画技术手段发展成熟;1950年，麻省理工大学的计算机专家制作了动画史上第一部真正意义上的计算机动画;1992年，动画片《玩具总动员》成为世界上第一部完全由计算机三维技术手段制作的动画片，开创了世界范围内使用三维技术手段制作动画的风潮。
第二，动画制作中的数字技术是指以计算机为基础的操作平台，使用相关的计算机软件作为制作工具的一种技术手段。
先进的数字技术可以打造出更加具有视觉冲击力的动画效果，使得动画中的特技部分展现出更加真实优良的视觉效果。
传统的动画制作中，制作人员通常是借用透明的纸张来对动画的绘制过程进行复制，并将动画的人物和风景分开复制，因此传统的动画制作技术下的动画画面都不精细清晰。
随着科学技术的发展，在动画制作中数字技术逐渐取代了传统的手工绘制技术，成为全新的动画制作方式，并开始运用更多的专业合成软件等。
第三，近年来，由于计算机技术的发展和计算机动画的出现，对动画表现领域的扩展起到了巨大的作用，使得动画的表现形式更加丰富，这种媒介也适用于各种动画，如网络Flash动画，宽带传输的web3D 动画、手机动画等。
电脑动画发展史
为动画插上翅膀——电脑动画发展史电脑动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,它给人们提供了一个充分展示个人想像力和艺术才能的新天地。
目前, 电脑动画已经广泛应用于影视特技、商业广告、游戏、计算机辅助教育等领域。
美国是最早发展电脑动画的地方，在上个世纪七十年代末便利用电脑模拟人物活动。
1982年，迪斯尼（Disney）推出第一套电脑动画的电影—Tron（中文片译《电脑争霸》）。
传统的动画是由画师先在画纸上手绘真人的动作，然后再复制于卡通人物之上。
直至20世纪70年代后期，电脑技术发展迅速的纽约技术学院的电脑绘图实验室导师丽蓓卡亚·伦女士将录像带上的舞蹈员影家投射在电脑显示器上，然后利用电脑绘图记录影像的动作，然后描摹轮廓。
1982年左右，美国麻省理工学院及纽约技术学院同时利用光学追踪技术记录人体动作:演员身体的各部份都被安上发光物体，在指定的拍摄范围内移动，同时有数部摄影机拍摄其动作，然后经电脑系统分析光点的运动，再产生立体的活动影像。
世界电影史上花费最大、最成功的电影之一—《泰坦尼克号》的成功很大程度上得益于它对电脑动画的大量应用。
世界著名的数字工作室Digital Domain公司用了一年半的时间，动用了300多台SGI超级工作站，并派出50多个特技师一天24小时轮流地制作《泰坦尼克号》中的电脑特技。
1983年，麻省理工的Ginsberg和Maxwell发展了一套系统（Graphica Marionette），利用计算机语言控制卡通的动作。
但受到当时计算机硬件速度的限制，一个简单的电脑动画往往需要花费很长的时间。
随着计算机硬件及动画软件的迅速发展，以及越来越多的研究机构及商业机构加入到电脑动画领域，电脑动画的制作水平也随之日新月异。
动画日益形成一个重要的产业，在美国、日本、英国和荷兰这些动画片的制作强国，动画产业在国民生产总值中占有非常重要的地位，日本的动画产业更是国民经济六大支柱产业之一。
十五讲计算机动画技术简介ppt课件
putimage(x,y,*bitmap,op)：将内存区域的图形 重新送回屏幕
多重屏幕页
• 使用多重屏幕存储页是另一种产生快速动画效果 的技术，其基本思想是预先建立多个全屏幕图像 并将每幅图像存入单独的页缓冲区中，然后程序 将这些图形页以适当的顺序依次显示以产生动画。 图像可以占满整个图形页并且预先生成图像的时 间不受限制，这种方法对于复杂的、全投影的三 维实体模型最适用。
• 80年代：人们的主要任务是优化70年代出现的模型和阴影等 技术，随之产生了像物分级动画与逆向运动技术，人物动画与 嘴唇同步技术，气泡表面模型技术等新型技术，使得模型更加 真实。
• 90年代中期：计算机动画逐步走向成熟，动力学仿真技术、 三维仿真演员系统也逐步投入日常生产实践，值得一提的是像 玩具总动员、美女与野兽这样的电影不仅给观众以震撼，同时 也促进了计算机动画行业的进一步发展。
分）。剧本是动作的轮廓，它将动画序列定义为一组要发生的基本事件。 根据要生成的动画种类，剧本可能包含一组粗略的草图或运动的一系列 基本思路。 (2) 预处理：扫描外部图像，输入外部资料。 (3) 场景造型（对象定义）：为每一个动作给出对象定义，对象利用如多边 形或者样条曲线这样的基本形体进行定义。 (4) 设定材质和光源。 (5) 设置动画（关键帧描述）：关键帧是在动画序列中特定时刻的一个场 景的具体图示。在每一个关键帧中，每个对象的位置依赖于该帧所处的 时刻。选择其中的某些关键帧作为行动的极端位置，剩下的关键帧则以 短的时间间隔安排位置。 (6) 运动图像的绘制（插值帧的生成）：插值帧是关键帧之间过渡的帧， 其数目取决于显示动画的介质。比如电影胶片要求24帧/秒，而图形显 示器则按3060帧/秒刷新。通常，运动的时间间隔设定为每一对关键 帧之间有35个插值帧，主要依赖于动画速度。现在生成一般动画的许 多功能都是由计算机自动完成。 (7) 动画播放。 (8) 后处理，根据动画的播放效果进行一些细节上的调整及完善。 (9) 动画的录制。 (10• 动画播放 ：是一种简单的动画实现技术。 其方法是：先确定动画对象的起始和结 束坐标，然后再从对象开始状态逐步演 变成最终状态的过程中，进行计算，并 显示中间帧图形。
计算机动画
Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Frame7 Frame8
●
传统动画
● 传统动画是怎样制成的
1) 制作声音对白和背景音乐 2) 根据声音计算动画格数 3) 设计人员绘制动画关键画面 4) 绘制人员描画关键画面之间的插画 5) 把纸上的动画轮廓复制到赛珞璐片上 6) 上色人员为赛珞璐片上色
创意技巧 创意不会凭空而来，需要各方面知识的积累。 技巧：
拟人 反向 夸张
判断标准：
创意独特、立意新颖 主题突出、构思完整 情节合理、定位准确
二、动作的设计与创意
1.动画时间分配的技巧
动画的时间：动作需要多少帧完成（放映速度固定）
飘动的旗帜：6帧 雪花：3种，两秒 急速跑步：4帧 快跑动作：8帧 慢跑：12帧 大象：1-1.5秒 猫：0.5 秒 老鹰：9帧 小麻雀：2帧
电影中动画的播放速度是24帧/秒，画面
中的情景是连续和流畅的。但仔细观看电影 胶片会发现画面并不连续。只有以一定的速 率把胶片投影到银幕上才有运动的效果，这 种现象可由视觉滞留原理来解释，即人眼所
看到的影像会在视网膜上滞留十分之一秒。
这是动画制作的主要理论基础。
计算机动画 按动画制作原理分为二维和三维动画： 二维动画(计算机辅助动画)：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)。从功能 上看，属于第二等级。 三维动画(计算机生成动画)：是采用计算机技术来模 拟真实的三维空间，从功能上看，属于第三、四等级。 计算机动画真正具有生命力是由于三维动画的出现， 它与二维动画相比有一定的真实性，同时与真实物体相比 又具有虚拟性，二者构成了三维动画所特有的性质，即虚 拟真实性。
三维动画软件的应用发展及其技术走势
格相 比有着更大 的优越性 ，即被编辑对象的面 不仅可 由三角形面和 四边形面组成 ，也可 以是
具 有 任 何 多 个 节 点 的 多 边 形 面 。Ｐ ｏ ｌ ｙ ｇ ｏ ｎ建 模
些 ，都 因计算机软硬件 的广 普发展大大降低 了
三 维 动 画 的制 作 门槛 ，其 创 作 与 生 产 的 垄 断 局
域 的重 点 关注对 象，它 的诞 生及 迅猛 发展 不仅 促发 了动 画产 业的 革命 性 转 变，也是 普世 科技 层 面 最 受 关注 的前 沿领域 之 一。本 文 对 三 维 动 画 软 件 的 发 展 历 史 、 技 术 现 状 以 及 三 维 动 画 技 术 的 未 来 发展 态势进行 了全 面的 阐述分析。 从最著 名的三 维软件 Ｍ ａ ｙ ａ与 其 他 主 流 应 用 软 件 八 手 ， 到 当 下 最 受 瞩 目且 与 三 维 动 画 技 术 直接 相 关 的虚 拟 现 实技 术 Ｖ Ｒ ／ Ａ Ｒ ／ Ｍ Ｒ ， 本 文 梳理 和 分析 了它们之 间密不 可分 的技 术 发展 脉 络，并 明确 指 出虚 拟现 实技术 不仅 将 为 大众带 来体 验 变革 ，也给 三 维动 画创 作 带来 了全 新 的机 遇 和 挑 战 。
国迪 斯尼 大片的商业热潮，其表现形式与 技术 一直 都随着科学技术的进步不断被探
挑 战 和 突破 。 终 于 ， 不 同 于 过 去 传 统 的平
４日，Ａｌ ｉ ａ ｓ被 Ａｕ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｋ公司 以 １ ． ８ ７亿美 元收 面简称为 Ｃ ４ Ｄ） 都是三维动画软件 的知名代表 。
Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ・ 软件应用
三维 动画软件的应 用发展及其技术走势
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计算机动画的发展及运用
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计算机图形学是随着计算机及其外围设备而产生和发展起来的，作为计算机科学与技术学科的一个独立分
支已经历了近40年的发展历程。
一方面,作为一个学科,计算机图形学在图形基础算法、图形软件与图形硬件三方面取得了长足的进步,成为当代几乎所有科学和工程技术领域用来加强信息理解和传递的技术和工具。
另一方面,计算机图形学的硬件和软件本身已发展成为一个巨大的产业。
(1)什么事计算机动画
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。
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.实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果.而通过相应的计算机图形制作软件可以模拟现实中真实的场景或物体或者一些虚幻的现实难以制作出的画面,以下两幅图片分别展示了计算机图形模拟的真实效果.
-------侏罗纪公园剧照
----------阿发达剧照计算机的动画效果相对于手工绘制的动画有着十分明显的优越行，相比手工动画，它具有简便，易保存，准确等特点，加之运用计算机可以对图片进行粘贴，
复制，放大缩小以及对关键帧进行中间帧计算，这些
使得动画的制作周期大大缩短，加之其强大的模拟现实功能，就能制作出极其逼真的画面了，从而令人感到真实。
2（计算机图形的发展）
计算机动画的研究始于20世纪60年代初。
1963年美国AT&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。
----摘自（计算机图形史）
3（计算机动画的分类）
A．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，采用了插补技术
但是其最大的缺陷在于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
B．三维动画（计算机生成动画）
三维动画是采用计算机技术模拟真实的三维空间，其比之于二维空间最强大的地方莫过于它给人们带来的强烈的逼真感，从<<侏罗纪公园>>,<<泰坦尼克号>>到<<阿发达>>，其发展极其给人们带来的视觉冲击早已为人们所肯定，三维动画特技制作包含了数字模型构建、动画生成、场景合成三大环节，而三维扫
描、表演动画、虚拟演播室等新技术，恰恰给这三大环节都带来了全新的技术突破。
综合运用这些新技术，可望获得魔幻般的特技效果。
------阿凡达剧照
4（计算机动画的运用）
计算机动画的运用面极广，除了上面所说的用于电影特效镜头的模拟外，还在军事，建筑，产品，游戏等众多领域有着不可替代的地位
在军事训练方面，计算机动画可以实时生成具有真实感的周围场景，还可以对军械器备进行模拟试验
而计算机动画对建筑有着非常重要的影响，它可以真实模拟平面设计图上的样图，从而生成三维效果的建筑场景，通过对建筑场景的漫游，我们可以很直接的了解到建筑的构造和内外结构
在游戏方面更有突出运用，游戏中，几乎所有的场景，人物都是由计算机图形生成的，如任天堂出的最终幻
想，暴雪公司的魔兽争霸......
5(计算机动画系统：计算机硬件、软件系统) 一、硬件配置
主机：图形工作站(SGI、SUN、IBM、HP)
微机(Pentium、Macintosh系列机) 输入设备：图像扫描仪、录相输入
输出设备：视频输出、胶片输出
二、软件系统
1.系统软件:操作系统、高级语言、诊断程序等
2.动画软件
⑴二维动画软件:AXA 2D、Animator Studio、Flash
⑵三维动画软件:3D Studio MAX、Softimage 3D
Maya(Alias/Wavefront)、Poser
随着计算机硬件性能价格比的快速提高和Open GL 图形标准的广泛应用，商用动画软件公司纷纷推出了动画软件的微机版本。
如原来运行于工作站上价格昂贵的动画软件Alias|Wavefront、maya和softimage 现在都已有了NT版本，这更进一步推动了计算机动画的应用和发展。
近年来，PC图形加速卡的性能价格比迅速提高，这使得在基于NT的微机工作站上制作动画也能与在SGI工作站上一样得心应手。
目前，商品化动画软件的功能越来越强大，使用也越来越方
便。
后期处理在计算机动画中占据非常重要的位置。
后期处理是指动画后期的非线性编辑合成技术，包括抠像、合成、图像Morphing（渐变）、特殊光效等，从理论上说，它不属于计算机动画的范畴，但它是动画制作中必不可少的过程。
特别是视频技术的数字化趋势，使该技术日益受到人们的重视。
目前，已有许多优秀的后期合成软件，如Flint、Flame、Jellio、Composer、Eddie、Premier、Aftereffects等。
在这些软件中，大量采用了图像处理和计算机视觉技术（如摄像机反求），使用户可方便地进行特技效果的处理和运动跟踪、深度合成等复杂操作。
简单地讲，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。
一般来说，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。
计算机动画所生成的是一个虚拟的世界，虚拟景物可以是商标、汽车、建筑物、人体、分子、桥梁、云彩、山脉、恐龙或昆虫等，虚拟景物并不需要真正去建造，物体、虚拟摄像机的运动也不会受到什么限制，动画师可以随心所欲地创造他的虚幻世界。