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第四章计算机动画技术 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 1991 侏罗纪公园 1993 玩具总动员 1996 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 播放速度 24f s 25f s 30f s 运动过程 动画的本质 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 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 4 1计算机动画概述 4 1计算机动画概述 2 按动画制作原理分类 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 画面生成 中间帧生成 图像编辑 着色 预演 后期制作 4 1计算机动画概述 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 输入素材 构造几何造型 调整材质和贴图 设置运动 相机和灯光 着色生成图像文件 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 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 3DWeb场景 三维世界 Java Web动态页面 动画程序 消除闪烁 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 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 4 2计算机动画制作环境 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 录象输入输出设备 视频输出 胶片输出 4 2计算机动画制作环境 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 二维动画软件AXA2D AnimatorStudio Flash 三维动画软件3DStudioMAX Softimage3DMaya Alias Wavefront Poser 4 2计算机动画制作环境 3DStudioMAX动画软件 3DSMAX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 03DSMAX5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 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 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 4 3计算机动画设计与创意 二 动作的设计与创意1 人物动作规律及设计人的走路动作 左右两脚交替向前 为了求得平衡 当左脚向前时左手向后摆动 当右脚向前时右手向后摆动 4 3计算机动画设计与创意 人的奔跑动作 身体中心前倾 手臂成屈曲状 两手自然握拳 双脚的跨步动作幅度较大 头的高低变化也比走路动作大 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 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 4 3计算机动画设计与创意 兽类 四条腿的兽类在运动时 必须注意前腿动作如何与后腿动作相配合 如牛的右前腿向前时 右后腿在后 在右前腿向后时 右后腿向前 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 4 3计算机动画设计与创意 振动物体 快速振动弹簧片的震动 柔性振动旗帜的飘动 4 3计算机动画设计与创意 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 4 3计算机动画设计与创意 2 电视片头的设计电视节目片头 5 10 15 20 60秒电视栏目片头 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 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 1 发展简史前身 矢量动画软件FutureSplashMacromedia收购 Flash2 01998 Flash3 0 网页制作三剑客之一 1999 Flash4 0 交互式矢量动画标准 2000 Flash5 0 闪客 FlashMX 2002 4 4矢量动画制作软件 2 基本功能 具有较强的矢量绘图和动画制作功能 且图像质量高 制作的动画和网页数据量小 导入和发布功能强 可导入bmp mov mp3等 可发布各种音视频文件 插件工作方式 ShockwaveFlash插件流式技术播放动画 强大的ActionScript函数 属性和对象 支持XML技术标准 等等 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 4 4矢量动画制作软件 二 Flash基本操作1 创建一个Flash文件文件 新建 工具栏 新建按钮2 定义影片属性修改 影片 属性面板 影片属性 尺寸 背景颜色 帧速 设为默认值 3 导入对象文件 导入库 窗口 库 拖入工作区文件 导入 合适文件 4 4矢量动画制作软件 4 简单动画 新建文件 设置影片属性 352 240 12 导入背景图片 文件 导入 插入 新建元件 文字 回到场景1 窗口 库 图层1 第50帧设为关键帧 创建图层2第1帧 文字在舞台下第50帧 文字在舞台中 插入 创建动画动作 4 4矢量动画制作软件 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 4 4矢量动画制作软件 三 图形与文本1 创建图形 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 属性 描绘颜色 描绘高度 描绘风格 4 4矢量动画制作软件 直线工具可以绘制各种不同方向的矢量直线段 它是铅笔工具的特例 属性 描绘颜色 描绘高度描绘风格 钢笔工具可以绘制比较复杂 精确的曲线 属性 描绘颜色 填充颜色描绘高度 描绘风格 4 4矢量动画制作软件 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 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 4 4矢量动画制作软件 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 4 4矢量动画制作软件 2 编辑图形 选择对象箭头工具 套索工具 选择区域不规则 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 4 4矢量动画制作软件 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 转换自由转换变形 封套 比例旋转与歪斜 比例与旋转 4 4矢量动画制作软件 橡皮工具主要用来擦除舞台上的对象 选项 标准擦除 擦除填充 擦除线段 擦除所填色 内部擦除 橡皮大小和形状水龙头工具 可以一次性擦除 而橡皮只能进行局部擦除 4 4矢量动画制作软件 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 4 4矢量动画制作软件 4 文本 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 字体 字号颜色 风格文字间距格式设置 缩进 行间距 边距 文本的输入 4 4矢量动画制作软件 文本的类型静态文本 动画播放时文本不可修改动态文本 动画播放时文本内容可通过事件的激发来改变输入文件 动画播放时提供用户输入文本并产生交互 创作实例五彩字 4 4矢量动画制作软件 四 简单动画创作1 创建逐帧动画逐帧动画是一种最基础的动画制作方法 模仿写字过程 2 创建位移运动动画 直线运动的物体球体直线匀速运动 4 4矢量动画制作软件 沿轨道运动的物体鸟沿指定路径运动 物体的转动物体对象的转动也是一种动画 4 4矢量动画制作软件 3 创建变形动画变形动画描述了一段时间内将一个对象变成另一个对象过程 4 4矢量动画制作软件 五 交互式动画1 Flash编程基础ActionScript 制作交互式动画 ActionScript编程 类似JavaScript 它采用面向对象的编程思想 以关键帧 按钮和电影片段符号为对象 采用事件响应来定义和编写ActionScript 它还有语法 变量 运算符 函数 表达式 语句等 C C 编程语言 4 4矢量动画制作软件 点运算符用于指明与某个对象或电影剪辑相关的属性和方法 也用于指向电影或变量的路径 例如 如果电影剪辑dog被嵌套在电影剪辑animal中 则在dog上的下列语句表示 parent stop 又如 调用主时间轴中电影剪辑animal的buildGameBoard函数 root animal buildGameBoard 4 4矢量动画制作软件 分号ActionScript语句用分号结束 例如 row 0 关键字它是ActionScript保留的一些标识符 用作标识内置对象 函数等 4 4矢量动画制作软件 字母的大小写关键字区分大小写 其它的不区分 例如 下面语句是等价的cat hilite true CAT hilite true 常量常量是指值永不变化的属性 例如 表示Key对象的属性有BACKSPACE ENTER QUOTE RETURN TAB等 4 4矢量动画制作软件 2 数据类型 字符串字符串是由字母 数字和标点符号组成的字符序列 例如 firstname zhang greeting Welcome firstname 数值型数值类型是双精度浮点数值 Math sqrt 100 4 4矢量动画制作软件 逻辑型逻辑型只有两个值 true 真 1 false 假 0 逻辑运算 与 4 4矢量动画制作软件 对象型对象是属性的集合 每一个属性都有名字和值 属性值可以是任何数据类型 例如 Math对象拥有一些方法 可执行数学运算 squareRoot Math sqrt 100 电影剪辑它是对象类型的一种 例如 onClipEvent mouseUp myMC prevFrame 4 4矢量动画制作软件 3 Action面板窗口 动作 帧动作面板标准模式 左侧选择动作 右侧添加语句专家模式 高级用户编写脚本 例一 画面中有一只小鸟飞翔 小鸟随着鼠标移动而移动 4 4矢量动画制作软件 4 变量 运算符和表达式支持简单编程 增强动画的交互能力 变量变量是语句中可以变的参数值 变量命名规则 变量名必须是一个标识符 变量名不能是关键字或逻辑常量 例如 x 168 y