理论资料---运动规律

理论资料---运动规律
关于运动规律的一些基本概念

动画片中的活动形象，不象其它影片那样，用胶片直接拍摄客观物体的运动，而是通过对客观物体运动的观察、分析、研究，用动画片的表现手法（主要是夸张、强调动作过中的某些方面），一张张地画出来，一格格地拍出来，然后连续放映，使之在银幕上活动起来的。因此，动画片表现物体的运动规律既要以客观物体的运动规律为基础，但又有它自已的特点，而不是简单的模拟。
研究动画片表现物体的运动规律，首先要弄清时间、空间、张数、速度的概念及彼此之间的相互关系，从而掌握规律，处理好动画片中动作的节奏

一、时间
所谓“时间”，是指影片中物体（包括生物和非生物）在完成某一动作时所需的时间长度，这一动作所占胶片的长度（片格的多少）。这一动作所需的时间长，其所占片格的数量就多；动作所需的时间短，其所占的片格数量就少。
由于动画片中的动作节奏比较快，镜头比较短（一部放映十分钟的动画片大约分切为100-200个镜头），因此在计算一个镜头或一个动作的时间（长度）时，要求更精确一些，除了以秒（呎）为单位外，往外还要以“格”为单位（1秒=24格，1呎=16格）。
动画片计算时间使用的工具是秒表。在想好动作后，自己一面做动作，一面用秒表测时间；也可以一个人做动作，另一个人测时间。对于有些无法做出的动作，如孙悟空在空中翻筋斗，雄鹰在高空翱翔或是大雪纷飞乌云翻滚等，往往用手势做些比拟动作，同时用秒表测时间，或根据自己的经验，用脑子默算的办法确定这类动作所需的时间。对于有些自己不太熟悉的动作，也可以采取拍摄动作参考片的办法，把动作记录下来，然后计算这一动作在胶片上所占的长度（呎数、格数），确定所需的时间。
我们在实践中发现，完成同样的动作，动画片所占胶片的长度比故事片、记录片要略短一些。例如，用胶片拍摄真人以正常速度走路，如果每步是14格，那么动画片往往只要拍12格，就可以造成真人每步用14格的速度走路的效果；如果动画片也用14格，在银幕上就会感到比真人每步用14格走路的速度要略慢一点。这是由于动画的单线平涂的造型比较简单的缘故。因此，当我们在确定动画片中某一动作所需的时间时，常常要把我们用秒表根据真人表演测得的时间或记录片上所摄的长度，稍稍打一点折扣，才能取得预期的效果。

二、空间所谓“空间”，可以理解为动画片中活动形象在画面上的活动范围和位置，但更主要的是指一个动作的幅度（即一个动作从开始到终止之间的距离）以及活动形象在每一张画面之间的距离。
动画设计人员在设计动作时，往往把动作的幅度处理得比真人动作的幅度要夸张一些，以取得更鲜明更强烈的效果。
此外，动画片中的活动形象做纵深运动时，可以与背景画面上通过透视表现出来的纵深距离不一致。例如：表现一个人从画面纵深处迎面跑来，由小到大，如果按照画面透视及背景与人物的比例，应该跑十步，那么在动画片中只要跑五、六步就可以了，特别是在地平线比较低的情况下，更是如此。

三、速度
所谓“速度”，是指物体在运动过程中的快慢。按物理学的解释，是指路程与通过这段路程所用时间的比值。在通过相同的距离中，运动越快的物体所用的时间越短，运动越慢的物体所用的时间就越长。在动画片中，物体运动的速度越快，所拍摄的格数就越少；物体运动的速度越慢，所拍摄的格数就越多。

四、匀速、加速和减速
按照物理学的解释，如果在任何相等的时间内，质点所通过的路程都是相等的，那么，质点的运动就是匀速运动；如果在任何相等的时间内，质点所通过的路程不是都相等的，那么，质点的运动就是非匀速运动。（在物理学的分析研究中，为了使问题简化起见，通常用一个点来代替一个物体，这个用来代替一个物体的点，称为质点。）
非匀速运动又分为加速运动和减速运动。速度由慢到快的运动称加速运动；速度由快到慢的运动称减速运动。
在动画片中，在一个动作从始至终的过程中，如果运动物体在每一张画面之间的距离完全相等，称为“平均速度”（即匀速运动）；如果运动物体在每一张画面之间的距离是由小到大，那么拍出来在银幕上放映的效果将是由慢到快，称为“加速度”（即加速运动）；如果运动物体在每一张画面之间的距离是由大到小，那么拍出来在银幕上放映的效果将是由快到慢，称为“减速度”（即减速运动）。上面讲到的是物体本身的“加速”或“减速”，实际上，物体在运动过程中，除了主动力的变化外，还会受到各种外力的影响，如地心引力、空气和水的阻力以及地面的摩擦力等，这些因素都会造成物体在运动过程中速度的变化。

在动画片中，不仅要注意较长时间运动中的速度变化，还必须研究在极短暂的时间内运动速度的变化。例如：一个猛力击拳的动作运动过程可能只有6格，时间只有1/4秒，用肉眼来观察，很难看出在这一动作过程中，速度有什么变化。但是，如果我们用胶片把它拍下来，通过逐格放映机放映，并用动画纸将这6格画面一张张地摹写下来，加以比较，就会发现它们之间的距离并不是相等的，往往开始时距离小，速度慢；后面的距离大，速度快。
由于动画片是一张张地画出来，然后一格格地拍出来的，因此我们必须观察、分析、研究动作过程中每一格画面（1/24秒）之间的距离（即速度）的变化，掌握它的规律，根据剧情规定、影片风格以及角色的年龄、性格、情绪等灵活运用，把它作为动画片的一种重要表现手段。
在动画片中，造成动作速度快慢的因素，除了时间和空间（即距离）之外，还有一个因素，就是两张原画之间所加中间画的数量。中间画的张数越多，速度越慢；中间画的张数越少，速度越快。即使在动作的时间长短相同，距离大小也相同的情况下，由于中间画的张数不一样，也能造成细微的快慢不同的效果。

五、时间、距离、张数、速度之间的关系
前面讲了时间、距离、张数、速度的基本概念，从一个动作（不是一组动作）来说，所谓“时间”，是指甲原画动态逐步运动到乙原画动态所需的秒数（呎数、格数）多少；所谓“距离”，是指两张原画之间中间画数量的多少；所谓“速度”，是指甲原画动态到乙原画动态的快慢。
现在，我们分析一下时间、距离、张数三个因素与速度的关系。关于这个问题，初学者往往容易产生一个错觉：时间越长，距离越远，张数越多，速度就越慢；时间越短，距离越近，张数越少，速度就越快。但是有时并非如此，例如：
甲组：动画24张，每张拍一格，共24格=1秒，距离是乙组的二倍。
乙组：动画12张，每张拍一格，共12格=0.5秒，距离是甲组的一半。
虽然甲组的时间和张数都比乙组多一倍，但由于甲组的距离也比乙组加长了一倍，如果把甲组截去一半，就会发现与乙组的时间、距离和张数是完全相等的，所以运动速度并没有快慢之别。由此可见，当影响速度的三种因素都相应地增加或减少时，运动速度不变。只有将这三种因素中的一种因素或两种因素向相反的方向处理时，运动速度才会发生变化，例如：
甲组：动画12张，每张拍一格，共12格=0.5秒，距离是乙组的二倍。
乙组：动画12张，每张拍一格，共12格=0.5秒，距离是甲组的一半。
甲组的距离是乙组的二倍，其速度也就相应地快一倍。由此可见：在时间和张数相同的情况下，距离越大，速度越快；距离越小，速度越慢。
需要说明的是，为了叙述方便，上面是以匀速运动为例，不仅总距离相等，而且每张动画之间的距离也相等。实际上，即使两组动画的运动总距离相等，如果每张动画之间的距离不一样（用加速度或减速度的方法处理），也会造成快慢不同的效果。

六、节奏
一般说来，动画片的节奏比其它类型影片的节奏要快一些，动画片动作的节奏也要求比生活中动作的节奏要夸张一些。
整个影片的节奏，是由剧情发展的快慢、蒙太奇各种手法的运用以及动作的不同处理等多种因素造成的。这里说的不是整个影片的节奏，而是动作的节奏。
在日常生活中，一切物体的运动（包括人物的动作）都是充满节奏感的。动作的节奏如果处理不当，就象讲话时该快的地方没有快，该慢的地方反而快了；该停顿的地方没有停，不该停的地方反而停了一样，使人感到别扭。因此，处理好动作的节奏对于加强动画片的表现力是很重要的。
造成节奏感的主要因素是速度的变化，即“快速”、“慢速”以及“停顿”的交替使用，不同的速度变化会产生不同的节奏感，例如：
A．停止----慢速----快速，或快速----慢速----停止，这种渐快或渐慢的速度变化造成动作的节奏感比较柔和。
B．快速----突然停止，或快速----突然停止----快速，这种突然性的速度变化造成动作的节奏感比较强烈。
C．慢速----快速----突然停止，这种由慢渐快而又突然停止的速度变化可以造成一种“突然性”的节奏感。
由于动画片动作的速度是由时间、距离及张数三种因素造成的，而这三种因素中，距离（即动作幅度）又是最关键的，因此，关键动作的动态和动作的幅度往往构成动作节奏的基础。如果关键动作的动态和动作幅度安排得不好，即使通过时间和张数的适当处理，对动作的节奏起了一些调节作用，其结果也还是不理想的，往往造成比较大的修改。
我们不能因此忽视时间和张数的作用。在关键动作的动态和动作幅度处理得都比较好的情况下，如果时间和张数安排不当。动作的节奏不但出不来，甚至会使人感到非常别扭。不过这种修改较容易，只要增加中间画的张数或是调整摄影表上的拍摄格数就可以了。
动作的节奏是为体现剧情和塑造任务服务的，因此，我们在处理动作节奏时，不能脱离每个镜头的剧情和人物在特定情景下的特定动作要求，也不能脱离具体角色的身份和性格，同时还要考虑到电影的风格。

第二章惯性运动

惯性运动

人们在大量实践的基础上，经过抽象概括，认识到这样一个规律：如果一个物体不受到任何力的作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是我们通常所说的惯性定律。这一定律还表明：任何物体，都具有一种保持它原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质，就是惯性。

一切物体都有惯性，在日常生活中，表现物体惯性的现象是经常可以遇到的。例如：站在汽车里的乘客，当汽车突然向前开动时，身体会向后倾倒，这是因为汽车已经开始前进，而乘客由于惯性还要保持静止状态的原因；当行驶中的汽车突然停止时，乘客的身体又会向前倾倒，这是由于汽车已经停止前进，而乘客由于惯性还要保持原来速度前进的原因。

人们在生产和生活中，经常利用物体的惯性。例如，榔头松了，把榔头柄的末端在固定而坚硬的物体上撞击几下，榔头柄因撞击而突然停止，榔头由于惯性仍要继续运动，结果就紧紧地套在柄上了。挖土时，铁锹铲满了土，用力一甩，铁锹仍旧握在手里，而土却由于惯性被扬出去了。

物体的惯性还表现在当它受到力的作用时，容易不容易改变原来的运动状态。有的物体运动状态容易改变，有的则不容易改变。运动状态容易改变的物体，保持原来运动状态的能力小，我们说它的惯性小；运动状态不容易改变的物体，保持原来运动状态的能力大，我们说它的惯性大。

惯性的大小是由物体的质量决定的。物体的质量越大，它的惯性越大；物体的质量越小，它的惯性越小。例如：一辆四十吨的大型平板车的质量比一辆小汽车的质量要大得多，它的惯性也就比小汽车的惯性大得多，因此大型平板车起步很慢，小汽车起步很快；大型板车的运动状态很不容易改变，小汽车的运动状态则容易改变得多。
汽车刹车时，只须刹住一对后轮就可以了；火车却不行，它的每个轮子都装有刹车装置，这是因为火车的惯性比汽车的惯性大，因此要改变它原来的运动状态也就困难得多。
人们骑自行车时，如果带有较重的货物，起动、转弯和停车都比骑空车时困难，这也是由于惯性大小不同的原因。

我们在日常生活中，要经常注意观察、研究、分析惯性在物体运动中的作用，掌握它的规律，作为我们设计动作的依据。

当然，动画片在表现物体的惯性运动时，不能只是按照肉眼观察到的一些现象，进行简单的模拟。应该根据这些规律，充分发挥自己的想象力，运用动画片夸张变形的手法，取得更为强烈的效果。例如：汽车快速行驶时，突然刹车，由于轮胎与地面的摩擦力，以及车身继续向前惯性运动而造成的挤压力，会使轮胎变为椭圆形，变形比较明显；车身由于惯性，虽然也略微向前倾斜，但变形并不明显。为了造成急刹车的强烈效果，我们在设计动画时，不仅要夸张表现轮胎变形的幅度，还要夸张表现车身变形的幅度，并且要让汽车向前滑行一小段距离，才完全停下来，恢复到正常状态。又如：飞刀插入木板，刀的前端由于木板的阻力而突然停止，后端由于惯性仍然继续向前运动，因此造成挤压变形。由于刀是钢制的，变形极不明显，但我们在表现这一动作时，也可以加以夸张。动物在奔跑中突然停步，身体也会由于惯性向前倾斜，有时要顺势翻一个筋斗，有时要滑行一小段距离，才能完全停下来。

我们在运用夸张变形的手法表现物体的惯性运动时，必须掌握好动作的速度与节奏。速度越快，惯性越大，夸张变形的幅度也越大。另外，由于变形只是出现在一霎那间，所以只要拍几个片格，就应迅速恢复到正常状态。

第三章弹性运动

弹性运动

皮球从空中落下，碰到地面马上就会弹起来。皮球为什么会从地面上弹起来呢？

物理学告诉我们：物体在受到力的作用时，它的形态和体积会发生改变，这种改变，在物理学中称为“形变”。物体在发生形变时，会产生弹力，形变消失时，弹力也随之消失。

皮球落在地面上，由于自身的重力与地面的反作用力，使皮球发生形变，产生弹力，因此，皮球就从地面上弹了起来。皮球运动到一定高度，由于地心引力，皮球落回地面，再发生形变，又弹了起来。

皮球受力后会发生形变，产生弹力，那么其它物体受力后，是否也会发生形变，产生弹力呢？答案是肯定的，物理学的研究已经表明：任何物体在受到任意小的力的作用时，都会发生形变，不发生形变的物体是不存在的。

当然，由于物体的质地不同，受到的作用力的大小也不一样，所发生的形变大小也不一样，产生的弹力大小也不一样。有的物体形变比较明显，产生的弹力较大；有的物体形变不明显，产生的弹力较小，不容易为肉眼所察觉。

皮球是用橡皮做的，质地较软，里面又充足了气体，因此在受力后发生的形变明显，产生的弹力大，所以弹得很高，并可以连续弹跳多次；如果是实心的木棒，它受力后所发生的形变和产生的弹力都很小；如果是铅球，它的形变和弹力就更小，几乎难以感觉到了。

既然物理学已经证明任何物体都会发生形变，那么在动画片中，对于形变不明显的物体，我们也可以根据剧情或影片风格的需要，运用夸张变形的手法，表现其弹性运动。

如同表现惯性运动一样，我们在表现弹性运动时，也必须掌握好速度与节奏，否则就不能达到预期的效果。

由于每部动画片的内容和风格样式不同，所以无论是表现惯性运动或弹性运动，其夸张变形的幅度大小也是不一样的。例如：同样是表现汽车的急刹车，其夸张变形的幅度在漫画风格的动画片中就比在其它风格的动画片中要大得多。

第四章曲线运动

曲线运动

生活中存在着大量的曲线运动，例如：大炮射出的炮弹的抛物体运动，人造卫星围绕地球的圆周运动等，都是最简单的曲线运动。
按照物理学的解释，曲线运动是由于物体在运动中受到与它的速度方向成一定角度的力的作用而形成的。动画片动作中关于曲线运动的概念，与物理学中所描述的曲线运动虽不万全相同，但物理学中阐述的这一原理，同样可以帮助我们理解动画片动作中曲线运动的某些规律。
动画片动作中的曲线运动，大致可归纳为三种类型：
1．弧形运动
2．波形运动
3． “S”形运动
其中，弧形运动比较简单，所以有时不能把它列入曲线运动的范畴，波形运动和“S”形运动比较复杂，是研究动画片动作中曲线运动的主要内容。
曲线运动是动画片绘制工作中经常运用的一种运动规律，它能使人物或动物的动作以及自然形态的运动产生柔和、圆滑、优美的韵律感，并能帮助我们表现各种细长、轻薄、柔软及富有韧性和弹性的物体的质感。
下面，我们分别讲述这三种类型曲线运动的基本规律。

1．弧形曲线运动
凡物体的运动路线呈弧线的，称为弧形曲线运动。例如：用力抛出的球、手榴弹以及大炮射出的炮弹等，由于受到重力及空气阻力的作用，被迫不断改变其运动方向，它们不是沿一条直线，而是沿一条弧线（即抛物线）向前运动的。
表现弧线曲线（抛物线）运动的方法很简单，只要注意抛物线弧度大小的前后变化并掌握好运动过程中的加减速度即可。
另一种弧形曲线运动是指某些物体的一端固定在一个位置上，当它受到力的作用时，其运动路线也是弧形的曲线。例如：人的四肢的一端是固定的，因此四肢摆动时，手和脚的运动路线呈弧形曲线而不是直线。又如：韧性较好的草或细长的树枝在被风吹拂时，会呈现弧形曲线运动，也有可能同时呈现波形和“S”形曲线运动。

2．波形曲线运动
比较柔软的物体在受到力的作用时，其运动路线呈波形，称为波形曲线运动。
在物理学中，把振动的传播过程，称为波。例如，把一根具有一定弹性的绳索一端固定，用手拿着另一端向上抖动一下，就会看到一个凸起的波形沿者绳索传播过去，这就是最简单的波。当用不断地将绳索一端上下振动时，就会看到一个接一个凸起凹下的波形沿绳索传播过去，这就是一般的波动过程。
我们将轻薄而柔软的物体的一端固定在一个位置上，当它受到力的作用时，其运动规律就是顺着力的方向，从固定一端渐渐推移到另一端，形成一浪接一浪的波形曲线运动。例如，旗杆上的彩旗或束在身上的绸带等，在受到风力的作用时，就会呈现波形曲线运动，海浪和麦浪也是波形曲线运动。
有些鸟（海鸥、老鹰等）的翅膀比较长，它们的翅膀在上下扇动时，就是呈“S”形曲线运动。
另外，还有一种螺旋形的曲线运动，如体操运动员手中旋转挥舞的彩稠。
以上所讲的，只是曲线运动中一些基本规律。在实际工作中，常常会遇到一些运动路线比较复杂的物体，既有波形曲线运动，又有“S”形或螺旋形曲线运动。例如，旗帜或绸带迎风飘扬就不仅仅是波形曲线运动，常常穿插着“S”形曲线运动；龙在空中飞舞，金鱼尾巴在水中摆动，也都是比较复杂的曲线运动。因此，我们在理解了这些基本规律以后，还必须在实际工作中加以组合和变化，并灵活运用，才能取得生动逼真的效果。
在表现波形曲线运动时，必须注意顺着力的方向，一波接一波地顺序推进，不可中途改变。同时还应注意速度的变化，使动作顺畅圆滑，造成有节奏的韵律感，波形的大小也应有所变化，才不致显得呆板。
此外，细长的物体在波形运动时，其尾端质点的运动路线往往是“S”形曲线，而不是弧形曲线。

3．“S”形曲线运动
“S”形曲线运动的特点，一是物体本身在运动中呈“S”形，二是其尾端质点的运动路线也呈“S”形。
最典型的“S”曲线运动，是动物的长尾巴（如松鼠、马、猫虎等）在甩动时所呈现的运动。尾巴甩过去，是一个“S”形；甩过来，又是一个相反的“S”形。当尾巴来回摆动时，正反两个“S”形就连接成一个“8”字形运动路线。