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动画处理技术
第 7 章
7.1 动画发展历程
7.1.1 动画的本质
7.1.2 传统动画
7.2 电脑动画
7.2.1 电脑动画的分类
7.2.2 电脑动画制作
7.2.3 电脑动画软件
什么是动画
● 动画的本质
动作的变化是动画的本质
—— 英国动画大师 John Halas约翰 海勒斯
Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Frame7
教学进程
什么是动画
● 动画由多幅画面组成，当画面快速、连续地播放时，由于人类眼睛
存在 “视觉滞留效应” 而产生动感。
当被观察的物体消失后，影像仍在大脑中停留一段时间，约为1/24s。
教学进程
什么是动画
动画基本原理：
视觉残留原理：反射到我们人眼的光影要在视觉中保留一段短暂的时间才会消失。把一些列具有连贯动作的单幅静止画面按照一定的速率连续播放时，则人眼看到的是连续的画面效果。这种现象是由视觉残留造成的。生理上称之为“视觉残留”。动画和电影利用的正是人眼这一视觉残留特性。实验证明，如果动画或电影的画面刷新率为每秒24帧左右，也即每秒放映24幅画面，
教学进程
什么是动画
动画基本原理：
视觉残留实验：
1、两盏小灯以缓慢的速率交替点亮和熄灭。观察者看到的是两盏小灯分别点亮和熄灭
教学进程
什么是动画
动画基本原理：
视觉残留实验：
2、让两盏小灯以25－40毫秒的时间间隔交替点亮和熄灭。观察者看到的是一盏小灯在两个位置之间跳来跳去，而不是两盏小灯分别点亮和熄灭。
教学进程
什么是动画
动画基本原理：
视觉残留实验：
在第二种情况下，由于一盏灯点亮时在人的视觉中保留短暂的时间，还未消失时另一盏灯又点亮，观察者在视觉上将两盏灯混合为一盏灯，感觉到只有一盏灯跳来跳去。这就是视觉残留的现象。
教学进程
视觉残留实验2：
方法如下:
1.注视右图（点击放大原图）中心红点15秒 — 30秒钟!(不要看整个图片,而是只看那中间的红点!)
2.然后朝自己身边的墙壁看(白色的墙或白色的背景)或者看此页面的白色部分。
3.看的同时快速眨几下眼睛，看看您能看到什么？（答案：你猜）
●
动画的魅力
教学进程
●
最原始的动画
观看动画的机器
● 视觉效果
1831年，法国人约瑟夫· 安东尼· 普拉特奥
(Joseph Antoine Plateau) 在一个可以转动
的圆盘上按照顺序画了一些图片
教学进程
●
最原始的动画
中国唐朝（618—907年）发明的皮影戏
教学进程
●
最原始的动画
约瑟夫高原在 1826年发明的转盘活动影像镜
教学进程
●
动画的历史
1906年 美国人J·斯泰瓦德（J·Steward）制作了一部名叫“滑稽面孔的幽
默形象”的短片，非常接近现代动画概念。
1908年 法国人Emile Cohl首创用负片制作动画影片。负片从概念上解决了
影片载体的问题，为今后动画片的发展奠定了基础。
1909年 美国人Winsor McCay用一万张图片表现一段动画故事，这是迄今
为止世界上公认的第一部真正的动画短片。
1915年 美国人Eerl Hurd创造了在赛珞璐片上画动画片，再拍成胶片电影
的动画制作工艺，这种工艺一直沿用至今。
1928年 美国人华特·迪斯尼 (Walt Disney) 完善了动画体系和制作工艺，被
誉为商业动画影片之父，他把动画影片推向颠峰。
今 天 动画本质没有多大变化，而动画制作手段却发生了巨大变化。如：
电脑动画、电脑特技动画。
教学进程
●
动画的构成规则
1) 动画由多画面组成，并且画面必须连续。
2) 画面之间的内容必须存在差异。
3) 画面表现的动作必须连续，即后一幅画面是前一幅画面的继续。
Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Frame7 Frame8
● 动画的表现规则
1) 在严格遵循运动规律的前提下，可进行适度地夸张和发展。
2) 动画节奏应符合自然规律，可适度夸张。
3) 动画节奏由画面之间物体的位置差决定。
位置差越大，移动速度越快。
教学进程
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
脚本及动画设计
关键帧设计、
中间帧生成
描线上色
检查拍摄
后期制作
教学进程
教学进程
教学进程
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
脚本及动画设计：
脚本是叙述一个故事的文字提要及详细的文学剧本，根据该剧本要设计出反映动画片大致概貌的各个片断，也即分镜头剧本。然后，对动画片中出现的各种角色的造型、动作、色彩等进行设计，并根据分镜头剧本将场景的前景和背景统一考虑，设计出手稿图及相应的对话和声音。
教学进程
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
关键帧的设计：
关键帧也称为原画，它一般表达某动作的极限位置、一个角色的特征或其它的重要内容，这是动画的创作过程。
教学进程
传统动画片生产过程
教学进程
教学进程
关键帧设计
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
中间帧生成：
中间帧是位于关键帧之间的过渡画，可能有若干张。在关键帧之间可能还会插入一些更详细的动作幅度较小的关键帧，称为小原画，以便于中间帧的生成。有了中间画，动作就流畅自然多了。
教学进程
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
描线上色：
动画初稿通常都是铅笔稿图，将这些稿图进行测试检查以后就要用手工将其轮廓描在透明胶片上，并仔细地描上墨、涂上颜料。动画片中的每一帧画面通常都是由许多张透明胶片叠合而成的，每张胶片上都有一些不同对象或对象的某一部分，相当于一张静态图像中的不同图层。
教学进程
传统动画片生产过程
描线上色
传统动画片生产过程：
检查、拍摄：
在拍摄前将各镜头的动作质量再检查一遍，然后动画摄影师把动画系列依次拍摄记录到电影胶片上。十分钟的电影动画片，大约需要一万张图画。
教学进程
传统动画片生产过程
传统动画片生产过程：
后期制作：
有了拍摄好的动画胶片以后，还要对其进行编辑、剪接、配音、字幕等后期制作，才能最后完成一部动画片。
教学进程
传统动画片生产过程
● 传统动画是怎样制作的
1) 制作声音对白和背景音乐
2) 根据声音计算动画格数
3) 设计人员绘制动画关键画面
4) 绘制人员描画关键画面之间的插画
5) 把纸上的动画轮廓复制到赛珞璐片上
6) 上色人员为赛珞璐片上色
7) 拍摄电影胶片之前检查动画画稿
9) 对电影胶片进行剪辑和编辑
8) 电影摄制人员把赛珞璐片拍成电影
教学进程
欣赏一个吧
传统动画片生产过程
全动画与半动画
●
● 半动画 ——又名“有限动画”。为追求经济效益，6帧／s的动画
● 全动画 ——为追求画面完美和动作流畅，按照24帧／s制作动画
1 2 3 23 24
……
1
2
3
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5
6
教学进程
看看他们的区别
计算机动画
计算机动画概念：
计算机动画概念：
计算机动画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,并连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物。
教学进程
计算机动画
计算机动画的发展：
计算机动画的发展历史
60年代: 二维计算机辅助动画系统 ( MSGEN系统(加拿大),
70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发
80年代: 优化70年代出现的模型和阴影技术。康奈尔大学（辐射度方法），JPL实验室(运动动态), 多伦多大学(过程技术), 俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学)
90年代: 动力学仿真技术、三维仿真演员系统自主动画
教学进程
计算机动画
计算机动画的发展：
计算机动画的未来
规模化：
是指应用范围广而应用水平和产生的效益高。
标准化：
现在动画制作软件和动画技术呈现出一种百家争鸣的形势，各有特色但相互间的兼容则做得不够，不便于交流与合作，因此，标准化是大势所趋。
网络化：
表现为网络技术和电脑动画技术间的相互促进。
技术发展方向：立体视觉动画；虚拟现实技术。
教学进程
● 电脑动画的发展
计算机动画
第一阶段
在屏幕上依次画出简单的线条、几何图形和颜色块，
电脑一丝不苟地把绘画过程记录下来。在需要时，由
电脑重复绘画过程，使人们看到活动的画面。
在屏幕上依次绘制画面，动画的主体从简单的线条、
几何图形过渡到复杂的图形、丰富多彩的颜色。动画
基本体现了传统动画的风格。
第二阶段
以先进的软件和硬件作为基础，更加逼真地模拟传统
动画，并进一步制作传统动画难以表现的题材，如三
维造型动画、变形动画、仿真动画、矢量动画等。
第三阶段
教学进程
计算机动画
计算机动画的特点：
是计算机技术和艺术的产物
数字化（便于编辑——放大、缩小、换色、复制等，便于存储，可以规模生产）
操作方便：很多时候在一台电脑上创作完成
保证质量：如颜色一致——不需要晾干、不会串色、不会因颜料变质而影响颜色等，纹理一至
艺术创新：可以制作出传统动画不能够达到的特殊效果
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
根据运动的控制方式分类：
实时（real-time）动画
逐帧（frame-by-frame）动画。
根据视觉空间分类：
二维动画与
三维动画之分。
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
一、实时动画
实时动画也称为算法动画，它是采用各种算法来实现运动物体的运动控制。在实时动画中，计算机对输入的数据进行快速处理，并在人眼察觉不到的时间内将结果随时显示出来。
与响应时间相关因素：
计算机的运算速度是慢或快
图形的计算是使用软件或硬件
所描述的景物是复杂或简单
动画图像的尺寸是小或大等等
教学进程
●
● 帧动画 —— 模拟以帧为基本单位的传统动画，占动画产品的98%
电脑动画的分类
● 颜色动画
● 平面动画
● 变形动画
教学进程
计算机动画
计算机动画
计算机动画的分类：
帧动画
是指将一个连续的动作分解成每一幅图片（一帧），每一帧中的内容都不相同，画面是通过逐桢图像的更替造成的运动效果。也就是一帧一帧地将动作的每个细节都画出来。
教学进程
计算机动画
● 帧动画 —— 模拟以帧为基本单位的传统动画，占动画产品的98%
计算机动画
计算机动画的分类：
逐帧动画演示:种子发芽过程
教学进程
每帧图片
计算机动画
计算机动画的分类：
逐帧动画演示:种子发芽过程
教学进程
连续播放
计算机动画
计算机动画的分类：
逐帧动画演示:猎豹奔跑
教学进程
每帧播放
计算机动画
计算机动画的分类：
逐帧动画演示:种子发芽过程
教学进程
连续播放
● 矢量动画 —— 经过电脑运算而确定的运行轨迹和形状的动画
● 空间动画 —— 形成三维造型并进行空间运动的动画
计算机动画
按照电脑动画的表现形式，动画可分为
二维动画、三维动画、和变形动画。他们都是帧动画的一种。
●
电脑动画的分类
● 二维动画 ——计算机二维动画指的是通过计算机制作的类似于卡通动画的平面动画
教学进程
计算机动画
计算机动画
计算机动画的分类：
二维动画
二维画面是平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的立体感有多强，终究只是在二维空间上模拟真实的三维空间效果。无论怎么看，画面的内容是不变的。
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
二维动画特点：
对传统手工动画的改进。操作简单，上色非常方便
成本低，工艺环节大大减少，不需要通过胶片拍摄和冲印就能预演结果
采用数字技术，代替手工动画中一部分重复性强、劳动量大的工作
代替不了人的创造性劳动。
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
二维动画处理过程：
输入和编辑关键帧
计算和生成中间帧
定义和显示运动路径
交互式给画面上色
产生一些特技效果
实现画面与声音的同步
控制运动系列的记录
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
二维动画关键技术
图像技术——用于绘制关键帧，多重画面叠加，数据生成；图像有利于绘制实际景物
图形技术——用于自动或半自动的中间画面生成。图形则有利于处理线条组成的画面。
教学进程
计算机动画
计算机动画的分类：
二维动画数据
动画中数据就是一幅幅帧，并且帧的大小不是固定的，一帧可能是一屏，也可能是屏幕上的一个局部窗口。相邻帧之间的变化越少，动画的效果越连续。因此播放效果越连续的动画其数据量越大。有时采用数据压缩来减小数据量。
教学进程
按照电脑动画的表现形式，动画可分为
二维动画、三维动画、和变形动画。他们都是帧动画的一种。
●
电脑动画的分类
● 三维动画 ——三维动画主要依赖计算机图像生成技术（Computer Graphics，简称CG），所以又被称为计算机动画。
教学进程
计算机动画
计算机动画
计算机动画的分类：
四、三维动画
真正的三维画面，画中的景物有正面，也有侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
动画片制作、电视广播
初期应用主要是被用来制作栏目的片头，典型的有中央台新闻联播的片头动画。
卡通影片
电视虚拟演播人是计算机动画技术的成果体现。
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
广告、电影特技
利用数码合成及摄象机定位技术，可以实现虚拟景物与实拍画面的无缝合成。虽然目前电脑动画技术生成的特技画画耗费惊人，但近几年还是出现了一些著名的大制作，如耗资巨大的电影<侏罗纪公园)和<终结者Ⅱ)中的精彩特技镜头。
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
教学演示
计算机动画技术在教育中的应用亦日益广泛。动画技术特别是三维动画技术的形象性，它已被用来解释复杂的自然现象。用来模拟演示很多实验过程。如物理实验、电工电子实验等
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
建筑场景漫游
利用三维计算机动画技术，不仅可观察建筑物的内、外部结构，而且可实现对虚拟建筑场景的漫游。
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
产品模拟试验
计算机辅助设计是计算机图形学的主要应用领域。利用动画技术，设计者能够使虚拟模型运动起来，由此来检查只有制造过程结束后才能验证的某些模型特征，如运动机构的协调性、稳定性及干涉检查等，以使设计者及早发现设计上的缺陷。
教学进程
计算机动画
计算机动画的应用：
电子游戏
在娱乐业方面，计算机动画技术逐渐进入三维游戏行业，这使游戏的图象质量及动作真实性均有了显著提高，但该技术目前还不能完全取代传统的二维卡通技术。
教学进程
制作动画的设备
6.4.1
制作动画的条件
多媒体电脑
● 高速CPU
● 足够大的内存
● 大量的硬盘空间
1
● 尽量选用屏幕尺寸大、色彩还
原好、点距小的彩色显示器
2
3
● 鼠标反应灵敏、移动连续、无跳跃、
手感舒适，可选配笔形鼠标
● 特殊的设备，如
摄像机、视频卡等
4
教学进程
制作动画的软件
Animator Pro 平面动画制作软件。用于制作帧动画，绘制功能强
Animation Studio 平面动画处理软件。用于加工帧动画，处理能力强
Flash MX 网页动画软件。用于绘制帧、矢量动画，可添加声音
WinImage: morph 变形动画软件。根据首、尾画面自动生成变形动画
GIF Construction 网页动画软件。把动画和图片序列转换成网页动画
3D Studio Max 三维动画制作软件。用于制作三维造型动画
Cool 3D 三维文字动画软件。用于制作帧动画、视频
Maya 三维动画制作软件。用于制作动画片、广告、电影等
Premiere 动画视频处理软件。用于处理视频、广告、电影等
教学进程
● 动画文件的种类与格式
动画文件
● FLC格式——Animator Pro生成的文件格式
每帧256色，画面分辨率320×200~1600×1280
代码效率高、通用性好，大量用在多媒体产品中
● AVI格式——视频文件格式，动态图像和声音同步播放
受视频标准制约，画面分辨率不高
● GIF格式——用于网页的帧动画文件格式
(1) 单画面图像，256色，分辨率96dpi
(2) 多画面图像(动画)，256色，96dpi
● SWF格式——Flash制作的动画文件格式
主要在网络上演播，特点：数据量小，动画流畅
教学进程
GIF动画
GIF文件简介：
80年代初Compuserve公司针对网络传输带宽的限制，采用无损压缩算法推出的一种高压缩比的彩色图像格式，主要用于图像文件的网络传输。文件扩展名为.gif。采用逐行显示方式及渐显方式。
GIF87a格式（存储单幅静止图像）
GIF89a格式（同时存储若干静止图像）
教学进程
GIF动画
GIF文件结构：
gif文件格式采用了可变长度的压缩编码和其它一些有效的压缩算法，按行扫描迅速解码，且与硬件无关。除了一般图像文件所包含的文件头、文件体和文件尾三大块以外，gif 89a格式（89a为一种版本号）允许gif文件包含多幅图像以及相应的若干附加块
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GIF动画
GIF文件结构：
文件头（head block）：记录gif动画窗口大小；背景色和调色板信息。
注释块（comment block）：注释块是可选项，由文本组成，它可以包括任何用户想输入的信息。注释块的作用只是一种用户记录，其内容不会在显示gif图像时显示出来。
教学进程
GIF动画
GIF文件结构：
循环块（loop block）：gif格式可包含多个图像，并按顺序显示。如果需要循环显示，可在所有图块之前插入一个循环块选项来指定循环次数。在循环的情况下显示完最后一个图块后紧接着显示第一个图块。
教学进程
GIF动画
GIF文件结构：
控制块（control block）：
控制块的作用是对其后的图像块或文本块的各种显示方式和参数进行控制和设定，因此，它与其后的图像块或文本块总是成对出现的，而且可以重复多次出现。可控制的参数包括图像的透明色定义、是否采用用户触发显示方式、显示延时时间和图像消隐方式等。
教学进程
GIF动画
GIF文件结构：
gif图像块（image block）：
图像块包含图像数据及相应的参数，如图像尺寸、相对位置、扫描方式、调色板和图像数据等。
教学进程
GIF动画
GIF文件结构：
文本块（plain text block）：
文本块的作用是在gif底图上或图块上叠加文字，这样使gif的显示效果和动画效果更丰富。
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GIF动画
制作GIF动画软件：
gif construction set for windows（简称为gifcon）：
alchemy mindworkshop公司开发的一种能够处理和创建gif格式文件的工具集成软件。用gifcon能够创建包含多幅图像的gif文件，灵活地控制各个图像的显示位置、显示时间、透明色等，就可以实现各种简单动画。gifcon本身并没有编辑处理图像的功能。创建一个gif动画文件需预备好各图像素材，然后用gifcon按一定的控制方式把它们集成在一起。
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GIF动画
制作GIF动画软件：
Ulead GIF Animator ：
友立公司出版的动画GIF制作软件，内建的Plugin有许多现成的特效可以立即套用，可将AVI文件转成动画GIF文件，而且还能将动画GIF图片最佳化，能将放在网页上的动画GIF图档压缩，以便让人能够更快速的浏览网页。
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GIF动画
制作GIF动画软件：
GIF Movie Gear ：
一款实用的 GIF 文件制作、编辑、优化、转换软件。可以用它剪切、缩放、旋转导入的图像文件，调整帧的次序，转换BMP、JPEG等等多种图像转换成GIF图像。还可以用它剪切、缩放、旋转导入的图像文件，调整帧的次序和延迟时间，更改循环次数，并用多种方法对其进行优化，以减小文件体积。
教学进程

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