计算机动画资料PPT学习教案

1、会计学1计算机动画资料计算机动画资料2第1页/共59页3第2页/共59页4第3页/共59页5第4页/共59页6第5页/共59页7第6页/共59页8第7页/共59页9第8页/共59页10第9页/共59页11n随着VR技术的发展，照片式效果图n将会被三维漫游动画录象所替代 特技特技等等第10页/共59页12第11页/共59页13n“听话的计算机程序听话的计算机程序”就是虚就是虚拟角色，也称为拟角色，也称为虚拟演员虚拟演员(Virtual Actor)n广义上它包含两层含义：广义上它包含两层含义：n用电脑处理手法使已故的著名影星用电脑处理手法使已故的著名影星“起死回生起死回生” n完全由电脑塑造出来

2、的电影明星完全由电脑塑造出来的电影明星n如如蚁哥正传蚁哥正传中的蚁哥中的蚁哥 第12页/共59页14第13页/共59页15n展望展望3n以前以前n采用采用程序设计语言编程程序设计语言编程制作制作 n今后今后n面向动画师面向动画师的界面良好的的界面良好的交互式交互式系统系统 n基于人工智能理论的基于人工智能理论的面向用户面向用户的动画系统的动画系统n基于自然语言描述的脚本基于自然语言描述的脚本n用计算机自动产生动画用计算机自动产生动画 第14页/共59页16n世界著名的动画大师世界著名的动画大师John Halas曾经说过：曾经说过：“动画动画的本质在于运动的本质在于运动”n动画是指将一系列静止

3、、独立而又存在一定内在动画是指将一系列静止、独立而又存在一定内在联系的画面（联系的画面（Frame）连续拍摄到电影胶片上再以）连续拍摄到电影胶片上再以一定的速度（一般不低于一定的速度（一般不低于24帧帧/秒）放映来获得画秒）放映来获得画面上人物运动的视觉效果。面上人物运动的视觉效果。n动画就是动态的产生一系列景物画面的技术，其动画就是动态的产生一系列景物画面的技术，其中当前画面是对前一幅画面某些部分作的修改中当前画面是对前一幅画面某些部分作的修改第15页/共59页17n随着计算机动画技术的发展，尤随着计算机动画技术的发展，尤其是以实时动画为基础的其是以实时动画为基础的Vidio game的出现

4、的出现n不全面，局限不全面，局限n动画不只是产生运动的效果动画不只是产生运动的效果n还包括变形、变色、变光等还包括变形、变色、变光等第16页/共59页18梗概脚本 故事版 序列 场景1镜头n镜头1镜头1镜头m场景1传统动画主要是生产传统动画主要是生产二维卡通动画片二维卡通动画片 第17页/共59页19第18页/共59页20n早期：早期：n主要表现在主要表现在帧的制作帧的制作上上n关键帧关键帧通过数字化采集方式得通过数字化采集方式得到，或者用交互式图形编辑器到，或者用交互式图形编辑器生成，对于复杂的形体还可以生成，对于复杂的形体还可以通过编程来生成通过编程来生成n插补帧插补帧不再由助理动画师和插

5、不再由助理动画师和插补员来完成，而是利用计算机补员来完成，而是利用计算机进行自动完成插补帧的制作，进行自动完成插补帧的制作，包括复杂的运动也由计算机直包括复杂的运动也由计算机直接完成。接完成。 第19页/共59页21n随着三维造型技术和计算机动画随着三维造型技术和计算机动画技术的发展技术的发展n在在后期制作后期制作阶段，用计算机完成编阶段，用计算机完成编辑和声音合成辑和声音合成第20页/共59页22 第21页/共59页23第22页/共59页24对象对象n还包括灯光、背景、摄像机等还包括灯光、背景、摄像机等第23页/共59页25第24页/共59页26的时刻，结果直接反映到计算的时刻，结果直接反映

6、到计算机屏幕上机屏幕上第25页/共59页27第26页/共59页28第27页/共59页29运动序列中画面的切换运动序列中画面的切换n直接切换直接切换n推拉（推拉（zoom）n摇移（摇移（ pan ）n俯仰（俯仰（Tilt）n淡入淡入/淡出淡出(fade in/fade out)n软切，也称溶镜（软切，也称溶镜（Dissolve）n交叉淡化交叉淡化n滑入，也称抹擦（滑入，也称抹擦（Wipe）场景n+1场景n场景n+1场景n场景n+1场景n场景n场景n+1第28页/共59页30帧技术帧技术n样条驱动技术样条驱动技术n变形技术变形技术n过程动画技术过程动画技术n关节动画与人体动画技术关节动画与人体动画

7、技术n基于物理模型的动画技术基于物理模型的动画技术n行为动画技术行为动画技术n运动捕获技术运动捕获技术第29页/共59页31n1. 参数参数keyframen给出两幅关键帧，计算机生成中间画面给出两幅关键帧，计算机生成中间画面n刚体运动模拟刚体运动模拟n仅仅用来插值帧与帧之间卡通画的形状仅仅用来插值帧与帧之间卡通画的形状n后来后来n对运动参数插值，实现对动画的运动控制对运动参数插值，实现对动画的运动控制第30页/共59页32n位置位置、色彩、纹理n9个运动参数决定n位置参数：Tx,Ty,Tz,n方向参数：Rx,Ry,Rz,n比例参数：Sx,Sy,Sz第31页/共59页33n与纯数学插值问题不同

8、：与纯数学插值问题不同：n一个特定的运动从空间轨迹来看可能是正确的一个特定的运动从空间轨迹来看可能是正确的n但从运动学或动画设计角度看，则可能是错误的但从运动学或动画设计角度看，则可能是错误的帧插值要求：帧插值要求：n能产生逼真的运动效果能产生逼真的运动效果n用户能方便有效地用户能方便有效地第32页/共59页34匀速运动的模拟匀速运动的模拟 假定需在时间段假定需在时间段t1t1与与t2t2之间插入之间插入n(n=5)n(n=5)帧帧 终始关键帧之间的时间段被分为终始关键帧之间的时间段被分为n+1n+1个子段个子段 其时间间隔为其时间间隔为: : t = (t2 t1)/(n +1) 则任一插值

9、帧的时刻为则任一插值帧的时刻为: j = 1, 2, ,n tt1t2tjttfj1第33页/共59页35加速运动的模拟加速运动的模拟 为使帧间的时间间隔增加为使帧间的时间间隔增加 可使用下列三角加速函数来得到增加的间隔：可使用下列三角加速函数来得到增加的间隔：1 - cos, 0 /2 对于插值帧来说，第对于插值帧来说，第j个插值帧的时刻可由下式得到个插值帧的时刻可由下式得到: j = 1,2,n00.511.5200.10.20.30.40.50.60.70.80.911-coscost1t2)1(2/(cos(1 (1njtttfj第34页/共59页36减速运动的模拟减速运动的模拟 使用

10、下列三角减速函数来得到减少的间隔：使用下列三角减速函数来得到减少的间隔： sin, 0 /2 , 则第则第j个插值帧的时间位置被定义成：个插值帧的时间位置被定义成： j = 1,2,n00.511.5200.10.20.30.40.50.60.70.80.91sint1t2)1(2/(sin(1njtttfj第35页/共59页37混合增减速度的模拟混合增减速度的模拟 先增加插值时间间间隔后减少时间间隔先增加插值时间间间隔后减少时间间隔所使用的时间变化函数是所使用的时间变化函数是: : 1/2 (1 cos ) 0 得到第得到第j j个插值帧的时刻为个插值帧的时刻为: : j = 1, 2, n

11、01234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81(1-cos)/2cost1t2)1/(cos(1 (1njtttfj第36页/共59页38第37页/共59页39n也称也称运动轨迹法运动轨迹法第38页/共59页40第39页/共59页41时间控制时间控制n位置样条位置样条n空间轨迹曲线空间轨迹曲线帧的函数帧的函数n运动样条运动样条n速度曲线速度曲线帧对时间的函数帧对时间的函数第40页/共59页42n3. 变形技术变形技术n柔性物体柔性物体（soft object）动画技）动画技术术n许多商用动画软件都提供变形工许多商用动画软件都提供变形工具具nSoftimage、Ali

12、as、Maya、3DS MAX第41页/共59页43nMorphing技术技术n指将一个给定的数字图像或者几何形状指将一个给定的数字图像或者几何形状S以一种自以一种自然流畅的、光滑连续的方式渐变为另一个数字图像然流畅的、光滑连续的方式渐变为另一个数字图像或者几何形状或者几何形状T。第42页/共59页44n基本思想基本思想n基于物体表示的变形技术基于物体表示的变形技术第43页/共59页45n自由变形技术（自由变形技术（FFD）nFree Form Deformationn基本思想基本思想第44页/共59页46n优点优点n缺点缺点n缺乏对变形的细微控制，如人脸缺乏对变形的细微控制，如人脸表情表情第

13、45页/共59页47过程动画过程动画物理规律物理规律n水波运动，三维森林、草叶随风飘水波运动，三维森林、草叶随风飘动，火光、烟雾等特殊光效动，火光、烟雾等特殊光效第46页/共59页48关节动画与人体动画技术关节动画与人体动画技术第47页/共59页49基于物理模型的动画技术基于物理模型的动画技术第48页/共59页50行为动画行为动画第49页/共59页51第50页/共59页52第51页/共59页53第52页/共59页54第53页/共59页55n3D Studio与3DS MAXn美国Autodesk公司(a) 在3DS Max中赋材质加灯光渲染后的建筑图(b) 在Photoshop中加完配景后的建筑图第54页/共59页56nSoftimage 3D nMicrosoft收购加拿大Softimage后，将工作站上的Softimage移植到了Windows NT下第55页/共59页57nMaya 3D n美国的美国的Wavefront公司兼并法国的公司兼并法国的TDI公司，美国的公司，美国的SGI公司兼并加拿大的公司兼并加拿大的