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精彩计算机动画综述

维爱迪-动画创作家园 出处:中国动画网 作者:醋留香 作者:佚名 日期:2006-2-22 20:22:28 3D MAX 动画制作教程 | 推荐下载:原动画基础教程 | 动画片《大闹天宫》文学剧本 | Photoshop入门与进阶实例

什么是计算机动画

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.
    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.
    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。
    如今电脑动画的应用十分广泛,无论是让应用程序更加生动,增添多媒体的感官效果;还应用于游戏的开发,电视动画制作,创作吸引人的广告,电影特技制作,生产过程及科研的模拟等等。
    计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。
    计算机动画制作软件目前很多,不同的动画效果,取决于不同的计算机动画软、硬件的功能。虽然制作的复杂程度不同,但动画的基本原理是一致的。
    动画创作本身是一种艺术实践。
    计算机动画分:二维动画和三维动画。

计算机动画的二维与三维

    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。

    二维动画中计算机的作用:
    输入和编辑关键帧,计算和生成中间帧,定义和显示运动路径,交互给画面上色,产生特技效果,实现画面与声音同步,控制运动系列的记录等。
    常用二维动画软件:
    Animator Studio-----基于Windows系统下的一种集动画制作,图像处理,音乐编辑,音乐合成等多种功能为一体的二维动画制作软件。
    Flash----交互动画制作工具,在网页制作及多媒体课程中应用。
    Retas——日本生产的一种计算机二维动画软件
    Pegs——法国生产的一种计算机二维动画软件

    三维动画的制作:
    计算机三维动画是根据数据在计算机内部生成的,而不是简单的外部输入。
    制作三维动画首先要创建物体模型,然后让这些物体在空间动起来,如移动、旋转、变形、变色。再通过打灯光等生成栩栩如生的画面。
    创作一个三维动画的过程:造型、动画、绘图。

    常用三维动画软件:
    1.群雄争霸:法国TDI、加拿大Alias、美国Wavefront(NURBS)
    2.异军突起:
    AutoDesk,3DS->3DSMAX->3DSMAX2.0->3DSMAX2.5
    3.天下大乱:Wavefront吞并TDI,Alias投靠SGI,Wavefront
    只能投靠SGI,最后出现Alias|Wavefront
    各路好手涌现。SoftImage(投奔MS)、Animation Master等
    4.战场转移:PC性能不断提高。便宜3D软件占领市场。
    TrueSpace、Lightscape、Lightwave3D
    5.MAYA出山:SGI统一TDI、ALIAS、WAVEFRONT,形成MAYA。
    MAYA 1998年6月推出PC版。
   
    计算机动画使用的硬件
   
    SGI,Silicon Graphics Inc. Indy ,Indigo2。
    WaveFront、Alias、SoftImage都在SGI上运行
    PC, AutoDesk 。
    3D Studio、3DS Max、Animator Studio、PhotoShop
    Macintosh, Apple 。
    Elastic Reality 、Alias Sketch
    Amiga, Commodore。

计算机动画的应用领域

    动画片制作;
    广告、电影特技;
    教学演示;
    训练模拟;
    作战演习;
    产品模拟试验;
    电子游戏

发展趋势

    是图形学的一个研究热点。
    相关学科:物理学,机器人学,生物学,心理学,人工智能,多媒体技术,虚拟现实,……
    开发具有人的意识的虚拟角色的动画系统,系统应具备的能力:
    C 虚拟角色自动产生自然的行为
    C 提高运动的复杂性和真实性:关节运动真实性,虚拟角色、收、面部等身体各部分行为的真实性
    C 减少运动描述的复杂性。人物级上运动描述
    大型化、网络化、标准化。
    最终目标:从自然语言描述的脚本开始有计算机自动产生动画。(智能)

面临的问题

    真实性和实时性
    功能更强、速度更快、效果更好、使用更方便
    真实运动生成
    物体造型, 人体动画;
    绘制(渲染)
    只考虑了动画算法和局部动画的控制,大型动画片的设计制作局部求精过程
    
计算机动画发展里程碑

    60年代: 二维计算机辅助动画系统
    ( MSGEN系统(加拿大),CAAS系统(美国))
    70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发;
    一小批领导三维动画与图像的公司的出现;
    一些三维可明暗着色的系统的完成;
    80年代: 优化70年代出现的模型和阴影技术;
    康奈尔大学(辐射度方法),JPL实验室(运动动态),
    加利福利亚大学(样条模型), 多伦多大学(过程技术),
    俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学),
    蒙特利尔大学(人物动画与嘴唇同步),
    东京大学(气泡表面模型技术),广岛大学(辐射度与灯光)
    Alias Animator(加拿大), Softimage(美国)
    Wavefront(美国), Explore/TDImage(法)
    90年代: 动力学仿真技术、三维仿真演员系统
    自主动画(面向目标的动画)

值得一提的

    Pixar公司 RenderMan系统:
    玩具总动员(创票房记录),美女与野兽(91 Oscar),阿拉丁(93 Oscar),蝙蝠侠回归,终结者Ⅱ,……
    Geri’s game(Oscar最佳短片奖)
   
作品里程碑(国内)

    92年,北方工大CAD中心,电影《相似》(SGI工作站,用C语言编写),93年北京科教厂优秀电影特别奖,93年广电部科技进步二等奖
    儿童寓言电视片《咪咪钓鱼》(386上,C语言编写),10分钟,5人10个月
    浙江大学,中科院计算所,数学所等
    电视片头

作品里程碑(国外)

    “Mr. Computer Image ABC”, (计算机产生的人物动画,1962)
    “旅行者二号”, (JPL实验室,70年代后期)
    “TRON” , (Disney公司, 1982)
    “星舰速舰记Ⅱ”, (过程模型的动画, 1983-84)
    “Bio-Sensor”, (大阪大学与Toyo Links公司, 1984) (早期的形体和带细粒状表面模型)
    “Growth”, (过程技术与水下生物的生成, 85-86)
    “暴风雨数字模型的研究”, (模拟自然现象,1989,美)
    “Don’t Touch”, (运用运动捕获技术的人物动画,1989, 美)
    “终结者Ⅱ”, (杰出变形效果与逼真自然人运动模拟,1991,美)
    “蝙蝠侠回归”, (群组动画, 1992, 美)
    “侏罗纪公园”, (逆向运动学与计算机图像技术的完美结合) ILM(Industrial Light & Magic)实验室
    刚果(Congo):6000万美元,主角大猩猩埃美, 演员模仿,拍摄后处理,更逼真。
    《阿甘正传》,反越战大规模示威,成千上万人;与美国总统握手
    《狮子王》,角马奔窜惊逃,两分半钟,五人小组两年半时间:模仿角马的行为;角马运动。用SGI,softImage,粒子系统。
    《玩具总动员》,77分钟


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