动画的基本原理

由 范文之家 分享时间：2022-10-28 21:32:37 加入收藏我要投稿点赞

动画的基本原理

5.3.3　动画的基本原理

1.动画的基本概念

无论是电影、电视还是计算机显示器上展示的动画，本质上都是一系列静止画面（可称为帧）的连续播放。如图5‐15所示的两幅画面，若以恰当的间隔交替显现，就有小球摆动的动感。这种动感的生理依据是眼的视觉暂留现象，同时又与人的视觉经验有很大关系，这种视觉经验某种程度上可以看做是动画的心理依据。如图5‐15所示的这两幅画面，一般人都会感觉小球是像钟摆那样从小球下方摆过，而不会认为是从小球的上方绕过的。

图5‐15　动画原理

电影、电视基本上是采取实物（包括人物）实景实拍的方法。动画则不同。动画片中每一帧画面的产生，更像绘画或其他的形象设计（传统的所谓电影或电视动画，实际上几乎是对着画拍的），一般来说工作量大，每一秒钟的动画至少需要十几帧画面，当然创造的自由度也大。为了减少工作量和难度，动画工作者创造了许多方法，例如引入了“赛璐珞（透明层）”、“关键帧”等概念。

计算机动画也借用了传统动画的思想方法。计算机既然能绘画，又能连续显示不同画面，就当然也能创作动画。计算机软硬件技术的发展，使得绘画的手段更丰富，有位图、矢量图，甚至能像工程师那样设计好三维模型，再赋以表面材料、灯光等的装饰，创造出或者说计算出逼真的三维画面。在连续画面（即动画）的构造上，计算机也比传统方法更有优势。传统动画应用了赛璐珞（celluloid，一种透明的胶片），实际就是层的概念，而计算机采用层的做法似乎空间更大，用多少层也不会有透明度问题。计算机复制同样画面或画面中的某些部分（或对象）既快又没有所谓“多代复制失真”。计算机叠合或混合一些其他画面素材（如照片），也更加容易。计算机也可引用“关键帧”的概念。计算机的擅长是计算，当关键帧之间的帧画面能用算法确定时，就有可能通过计算直接实现，而无需人工逐帧绘制。

计算机动画则一般是直接“创作（或虚构）”出来的，所以除了利用充分视觉暂留外，还应注意前后帧画面之间的逻辑联系，这种联系应基于人的视觉经验或认知规律。而有意识地利用这种视觉经验，在许多场合，就反过来又有可能大大减少不同画面的幅数（意味着工作量）。即以少量的不同画面，来取得符合需要的效果。例如，一些干脆利落或有节奏的动作，如踢球出脚，拿榔头钉钉子，强节奏的体操、舞蹈等，如能抓住关键动作，再辅以必要的声音效果，就有可能以很少量的画面来取得符合教学需要的效果。当然，对于一些需充分展示细微的中间动作（如内燃机气缸内部的运动过程）的过程或缓慢舒展的动作，就需要更多的有细微差别的不同画面。

2.计算机动画的分类

计算机动画大体上可以分为二维动画和三维动画。如图5‐16所示，从外部特征看二维动画的图形多用线条和色块组成，而三维动画的光影的变化展示出物体的三维形状。

图5‐16　三维与二维图形对比

实际上，计算机二维动画和三维动画在制作上的区别是很大的。二维动画也称为2D动画，借助计算机2D位图或者是矢量图形来创建修改或者编辑动画，制作上和传统动画比较类似。许多传统动画的制作技术被移植到计算机上。在二维动画的制作过程中，所有图形线条都只有两个方向上的坐标属性。现在的2D动画一部分在前期上仍然使用手绘然后扫描或数写板直接绘制作在计算机上，然后在计算机上对作品进行上色的工作。而特效、音响音乐效果、渲染等后期制作则与视频制作类似，几乎完全使用计算机来完成。一些可以制作二维动画的软件包括Flash、Animator等。图5‐17显示了利用手绘完成二维动画的系列图片。由于二维动画的制作主要靠手绘，其对美术绘画基础要求较高。

图5‐17　小鸟飞翔动作的分解

三维动画也称为3D动画，基于3D计算机图形来表现。有别于二维动画，三维动画提供三维数字空间利用数字模型来制作动画。这个技术有别于传统的绘制技术，给予动画者更大的创作空间。高精度的模型和照片质量的渲染使动画的各方面水平都有了新的提高。3D动画几乎完全依赖于计算机制作，在制作时，大量的图形计算机工作会因为计算机性能的不同而不同。3D动画可以通过计算机渲染来实现各种不同的最终影像效果，包括逼真的图片效果，以及2D动画的手绘效果。三维动画主要的制作技术有建模、渲染、灯光阴影、纹理材质、动力学、粒子效果（部分2D软件也可以实现）、布料效果、毛发效果等。

图5‐18是三维动画演示太阳、地球和月亮间的轨道运行关系。利用三维动画的光影计算效果，可以自动的计算生成日全食区域到日偏食区域的亮度的渐变过程。