计算机动画的发展

1、4计算机动画的发展目前我们计算机动画定义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。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

2、，从而令人感到真实。计算机动画的起源是由动画发展起来的，1831年，法国人J.A.Plateau发明了传统动画。1909年，美国W.McCay制作了世界第一部卡通动画片恐龙专家格尔梯，此片虽然时间很短，但McCay却用了大约一万幅画面。1915年，美国人Eerl Hurd创造了新的动画制作工艺，他先在塑料胶片上画动画片，然后再把画在塑料胶片上的一幅幅图片拍摄成动画电影，多少年来，这种动画制作工艺一直被沿用着。在此期间，美国卡通系列动画片以由P.Sullivan制作的小猫菲利斯最为著名。从1928年开始，世人皆知的Walt Disney逐渐把动画影片推向巅峰。他在完善动画体系和制作工艺的同时，把

3、动画片的制作与商业价值联系了起来，被人们誉为“商业动画之父”。1928年制作的第一部具有同步音响效果的影片唐老鸭。计算机动画发展大概分为三个阶段。计算机动画的研究始于20世纪60年代初。60年代美国的bell实验室和一些研究机构开始研究用计算机实践动画片中间画面的制作和上色。这些早期计算机动画系统基本上是二维辅助动画系统(Computer Assisted Animation)，也称为二维动画。1963年美国贝尔实验室语言编写了一个称为BEFLIX的二维动画制作系统，这个软件系统在计算机辅助制作动画的发展历程上具有里程碑的意义。 二维动画是指平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的

4、立体感多强，终究是二维空间上模拟真空三维空间效果 目前常用的二维软件有：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 第二阶段是从20世纪70-80年代中期，计算机图形、图像技术的软、硬件都取得了显著的发展，使计算机动画技术日趋成熟，三维辅助动画系统也开始研制并投入使用。三维动画也称为计算机生产动画（Computer Generated Animation）

5、，其动画的对象不是简单得由外部输入，而是根据三维数据在计算机内部生成的。1982年迪士尼推出第一部电脑动画的电影，就是Tron，使计算机动画称为计算机应用的新领域。1982-1983年之间，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；演员穿戴发光物体于身体各部分，在制定拍摄范围内移动，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活动影像。第三阶段是从1985年到目前为止的飞速发展时期，是计算机辅助制作三维动画的实用化和向更高层次发展的阶段。在这个阶段中，首先是由美国的犹他大学开发出世界上第一个完整的且具有使用意义的三维动画片。在随后的十年内，计算机辅助三维

6、动画的制作技术有了质的变化，已经综合集成了现代数学、控制论、图形图像学、人工智能、计算机软件和艺术的最新成果。以致有人说：“如果想了解信息技术的发展成就，就请看计算机三维动画制作的最新作品”。二十世纪90年代，计算机动画在好莱坞掀起了一场电影技术的风暴。1996年，玩具总动员，它完全用计算机动画制作，一3000万美元的投资换来了破纪录的3.5一美元的票房收人，还获得了奥斯卡最佳影片奖的提名，虽未得奖但它给电影制作开辟了全新的道路。目前常用的三维维软件有：1.群雄争霸：法国TDI、加拿大Alias、美国Wavefront(NURBS) 2.异军突起： AutoDesk,3DS->3DSMA

7、X->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。计算机动画发展到今天，无论在理论上还是在应用上都已取得了巨大的成功，但离人

8、们的期望还有一定的距离，采用计算机动画模拟许多自然界的现象还有困难 从最近几年发表的论文和取得的成果看，个人认为下面几个研究方向值得我们注意： 1复杂拓扑曲面的造型和动画研究 动画追求的新奇性和创新性推动了这一方向的发展。物体的造型与动画通常有密切的联系，造型的某些新方法往往同时提供了新的动画控制方法。由于NURBS曲面在表示复杂拓扑物体方面存在着许多困难，由Catmull和Clark提出的根据任意拓扑控制网格生成B样条曲面的细分曲面方法近几年来在计算机动画中越来越受到人们的重视，相关的论文不少。在19982000年的siggraph中，有近10篇与Catmull-Clark细分曲面有关的论文，其中Pixar公司的DeRose等人把细分曲面引入到角色动画中，取得了非常好的效果。在动画软件maya中，基于Catmull-Clark细分曲面的造型和动画已经成为其重要手段。隐式曲面的造型和动画研究也令人关注。 2运动捕获动画数据的处理 运动捕获技术在电影泰坦尼克中取得了非常大的成功，该片中乘客从船上落入水中的许多惊险镜头都是由动画特技来完成的。实际上，运动捕获已成为现代高科技电影不可缺少的工具。运动捕获的动画数据包括关节