计算机动画.ppt

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1、第十一章计算机图形学的应用计算机动画动画的定义n把一些原本没有生命(不活动)的东西，制作成影片(或电视)并放映后，成为有生命的东西。传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期剧本范例日。繁华的马路边上的一家花店内。老阎推门进来，面无表情。店主在柜台后热情地问道：“欢迎光临！您需要什么花？老阎：“九十九朵玫瑰。”店主：“好！您稍等。”店主转向去选花。老阎站在那里，点着一根烟，等待。店主把选好的玫瑰精心地包装

2、起来，放在柜台上，对老阎说：“九十九朵玫瑰，一共是二百元。”老阎把烟掐掉，把手伸进自己的口袋去掏钱。他呆了一下，又忙去其他口袋里摸钱，居然钱包不见了。传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期用镜头来讲故事传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期造型、场景、道具、服饰等的设计传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期详细和精确的分镜

3、头传统动画的制作流程n前期剧本故事板（分镜头剧本）美术设计镜头设计稿n中期n后期n前期n中期原画摄影表动画（中间画）背景n后期传统动画的制作流程也叫动画设计，根据故事板来具体创作、设计动画n前期n中期原画摄影表动画（中间画）背景n后期传统动画的制作流程n前期n中期原画摄影表动画（中间画）背景n后期传统动画的制作流程n前期n中期n后期输入电脑合成编辑输出传统动画的制作流程Computer AnimationnIs a subset of both computer graphics and animation technologies.It is the creation of moving i

4、mages(animation)using computer technology.Computer animation is broken down into two categories.Computer-generated animation where the animation is designed solely on the computer system using animation and 3D graphics software,and computer-assisted animation where traditional animations are compute

5、rized.Computer AnimationnIs a subset of both computer graphics and animation technologies.It is the creation of moving images(animation)using computer technology.Computer animation is broken down into two categories.Computer-generated animation where the animation is designed solely on the computer

6、system using animation and 3D graphics software,and computer-assisted animation where traditional animations are computerized.Computer AnimationnIs a subset of both computer graphics and animation technologies.It is the creation of moving images(animation)using computer technology.Computer animation

7、 is broken down into two categories.Computer-generated animation where the animation is designed solely on the computer system using animation and 3D graphics software,and computer-assisted animation where traditional animations are computerized.计算机动画计算机动画计算机动画的发展n60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现动画片中

8、间画面的制作和自动上色。n7080年代三维辅助动画系统开始研制并投入使用。动画的对象不是简单地由外部输入，而是根据三维数据在计算机内部生成。计算机动画的发展n90年代一个多种学科和技术的综合领域。计算机动画以其自身的特点而逐渐成为一门独立的学科。n计算机图形学(实体造型和真实感显示,如消隐、光照模型、表面质感等）n图像处理技术、n运动控制原理、视频技术、n艺术、视觉心理学、n生物学、机器人学、人工智能等动画视觉原理n视觉残留原理反射到人眼的光影要在视觉中保留一段短暂的时间才会消失。n视觉残留实验：两盏小灯相距12米远，放置在黑暗的房间内两盏小灯以缓慢的速率交替点亮和熄灭。两盏小灯以2540毫秒

9、的时间间隔交替点亮和熄灭。动画视觉原理视觉残留实验n两盏小灯以缓慢的速率交替点亮和熄灭n以2540毫秒的时间间隔交替点亮和熄灭动画的视觉原理n实验证明画面刷新率为每秒24帧（画面停留40毫秒)左右，则人眼看到的是连续的运动效果。电影放映的标准：每秒24帧的速率,能最有效地使运动的画面连续流畅。24帧的速率画面还有闪烁，要消除画面的闪烁感，刷新率还要提高一倍。主要的动画技术n关键帧技术主要的动画技术关键帧技术n从一段连续动作的画面中选出少数几帧画面作为关键帧。n一般选对动作变化影响较大的动作转折点处的画面作为关键帧。主要的动画技术关键帧技术n匀速运动的模拟假定需在时间段t1与t2之间插入n(n=

10、5)帧终始关键帧之间的时间段被分为n+1个子段其时间间隔为:t=(t2 t1)/(n+1)则任一插值帧的时刻为:t=t1+j t,j=1,2,ntt1t2主要的动画技术关键帧技术n加速运动的模拟n为使帧间的时间间隔增加，使用三角加速函数得到增加的间隔：1-cos,0/2 n对于插值帧来说，任一插值帧的时刻为:j=1,2,n主要的动画技术关键帧技术n减速运动的模拟n使用下列三角减速函数来得到减少的间隔：sin,0/2 n对于插值帧来说，任一插值帧的时刻为:j=1,2,n主要的动画技术样条驱动技术n用户先设计好物体的运动轨迹，然后指定物体沿该轨迹运动。n通常，物体的运动轨迹取三次样条曲线，并且由用

11、户交互给出。n为了得到动画序列，必须对样条曲线等间隔采样，以求得物体在每一帧的位置主要的动画技术样条驱动技术n常用的曲线类型Bezier曲线B-splines主要的动画技术变形技术n将一给定的数字图像或者几何形状以一种自然流畅的、光滑连续的方式渐变为另一数字图像或者几何形状。play主要的动画技术变形技术n基本思想移动顶点，通过顶点改变，达到变形给出物体形变的几个状态物体沿给定的插值路径进行线性或非线性的形变主要的动画技术关节动画技术n关节结构由一系列刚体链在关节处连接而成。主要的动画技术运动捕获技术真实演员按导演的要求做动作动作被转换为数字信息，通过感应器记录到计算机中计算机搜集这些数据后将

12、信息传递到工作室，然后结果被3D化，在计算机中以线条形式表现出来，形成电影中角色的基础增加皮肤和外壳之后，那些线条就成为虚拟角色主要的动画技术运动捕获技术实时动画n采用各种算法来实现物体的运动控制，计算机对输入的数据进行快速处理，并实时将结果显示出来。n实时动画的响应时间与许多因素有关计算机的运算速度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对象移动动画n最简单的实时动画。n屏幕上一个元素（对象）在二维平面上沿着某一固定轨迹作步进运动。对象或物体本身在运动时的大小、形状、色彩等效果不变。对象移动动画例：点在(10,10)开始，中间以直线运动，经过10步把它移动(110,1

13、10)，则需要画点10 次，在x，y方向每次移动10 个象素。for(i=10;i=110;i=i+10)putpixel(i,i,RED);delay(毫秒);putpixel(i+10,i+10,RED);putpixel(i,i,BLACK);对象移动动画n使用getimage()和putimage()动画n移位动画缺点：动画对象必须每步同样重画一次。nimagesize()函数：设置RAM内存大小返回保存位图象所需的字节数。nvoid *malloc(unsigned size);分配内存给指针对象移动动画unsigned imagesize(int left,int top,int

14、right,int bottom);void getimage(int left,int top,int right,int bottom,void *bitmap);将指定区域的一个位图象存到存储区。void putimage(int left,int top,void *bitmap,int op);将以前用getimage保存的位图重新显示在屏幕上。对象移动动画op取值 值 描述COPY-PUT 0 拷贝 XOR-PUT 1 异或OR-PUT 2 或AND-PUT 3 与NOT-PUT 4 非对象移动动画例：int size;void *fp;size=imagesize(10,10,50,50);fp=malloc(size);getimage(10,10,50,50,fp);上机作业n编写一圆球运动的动画程序。上机作业n编写一圆球运动的动画程序。设有一球以10m/s的速度从水平线从45向斜上方抛去，该球着地后仍保持原方向向前弹跳，但速度是抛出时的90%，以后每着地一次，速度都比上一次减小10%。上机作业n编写一圆球运动的动画程序。X=(V0cos45)*TY=(V0sin45)*T-1/2*G*T2xy