3.2.3 计算机动画制作的工具环境 3.2.4 学习动画制作的方法及途径
刚体的运动
(1)关键帧插值法 (2)运动轨迹法 (3)运动动力学法
柔体的运动
(1) 变形（deformation) (2) 变形技术
a. 非线性全局变形法 b. 自由形状变形法(FFD)
(3) 变形动画（morph) (4) 面部表情的模拟 (5) 合成角色的面部动画
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),
加利福利亚大学(样条模型), 多伦多大学(过程技术),
பைடு நூலகம்
俄亥俄洲立大学(人物分级动画与逆向运动学),
蒙特利尔大学(人物动画与嘴唇同步),
东京大学(气泡表面模型技术),广岛大学(辐射度与灯光
Alias Animator(加拿大), Softimage(美国)
3.1
概述
3.1.1 传统动画与计算机动画 3. 1.1.1 传统动画发展由来
1824年，Peter Roget发表论文《对于移动物体的视觉暂留现象》
1831年，Joseph Antoine Plateau 和Simon Rittrer 制造了一台 称为PhenakitStoscope的机器,可视为电影机的萌芽
1887年，Thomas Edison和他的助手开始对动画进行研究 1895年，卢米埃尔兄弟因发明电影放映机而获专利,第一个电影放映
厅在纽约开始营业 1906年,第一部动画片出现 1915年，Earl Hurd发明了CEL动画(即卡通动画) 1923年，Walt Disney 公司在电影《绿野仙踪》中使用卡通形象 1928年. Walt Disney 公司出品第一部同步配音卡通片《米老鼠》
§3.2 计算机动画设计与制
3.2.1 计算机动画的作类型
3.2.2 动画的设计与制作
3.2.2.1 造型表达 = 三维建模 + 真实感模拟 1. 三维建模方法 2. 真实感模拟
3.2.2.2 运动表达 = 运动视觉语法 + 运动生 成方式 1. 运动视觉语法 2. 运动的生成
刚体的运动 ; 柔体的运动 ; 关节体的运动 ; 随机体的运动 ;
3. “TRON” , (Disney公司, 1982)
4. “星舰速舰记Ⅱ” , (过程模型的动画, 1983-84)
5. “Bio-Sensor” , (大阪大学与Toyo Links公司, 1984)
(早期的形体和带细粒状表面模型)
6. “Growth”,
（过程技术与水下生物的生成， 85-86）
画面，从而产生运动视觉的技术，这种视觉
通过以一定的速率回放所记录的画面的形式
3.1.1.2 传统动画的制作
1. 构思(,设计故事情节、具体场景及演员动作、音乐 2. 关键帧设计; 3. 中间帧制作; 4. 色片制作; 5. 涂色; 6. 检查，试验; 7. 摄制; 8. 剪辑
3.1.1.3 计算机动画
关节体的运动
(1) 基本术语
a.运动学(kinematics) b. 关节体 c. 自由度(DOF)
d. 末端效应器(End Effector) e. 状态向量(state vector) (2) 关节体运动
a. 正运动学描述
b. 逆运动学描述 (3) 运动捕获技术
随机体的运动
(1)粒子集动画 (2)群组动画 (3)植物生长的L系统 (4)分形动画
1. 没有运动就没有动画
原始定义: 动画是一种通过连续画面来显示运动的技术,
它
通过以一定的速度连续地投放画面
来达到动态
的效果。
原理:
视觉暂留现象
视觉效果: 与播放速率有关
2. 没有运动也可以有动画
比如：a.物体的形变; b.物体的色彩变化; c.环境光强的
变化
演示
新的定义：动画是一门通过在某种介质上记录一系列单个
第十三讲
计算机动画
北大计算机系图形与多媒体室 2001
目录
§3.1 概述
3.1.1 传统动画与计算机动画
3.1.1.1 传统动画发展由来 3.1.1.2 传统动画的制作 3.1.1.3 计算机动画
3.1.2 计算机动画发展概况与作品里程碑
3.1.2.1 发展概况 3.1.2.2 作品里程碑
3.1.3 计算机动画的具体研究内容与目标 3.1.4 计算机动画的应用领域
辅助动画、自动动画
计算机辅助动画对传统动画所起的辅助作用: 1. 画面生成: a. 关键帧画面可以数字化方式输入;
b. 关键帧画面可通过交互编辑产生; c. 复杂图形可通过编程产生; 2. 运动生成: a. 给定关键帧，中间帧由计算机插值产生; b . 由计算机控制生成复杂运动; 3. 由计算机涂色系统生成彩色图; 4. 计算机模拟摄像机功能投放动画帧; 5. 借助计算机在后期制作中加入特殊摄制效果或画面处理 或伴音效果; 特别地,计算机辅助动画将动画上升到传统动
7. “暴风雨数字模型的研究”， （模拟自然现象，1989，美）
8. “Don’t Touch”, (运用运动捕获技术的人物动画,1989, 美
9. “终结者Ⅱ”, (杰出变形效果与逼真自然人运动模拟,1991,美
10.“蝙蝠侠回归”, (群组动画, 1992, 美)
11.“侏罗纪公园”, (逆向运动学与计算机图像技术的完美结合)
画所不能达到的高度---三维动画
3.1.2 计算机动画发展概况与作品里程碑
3.1.2.1 发展概况
60年代: 二维计算机辅助动画系统
“Hunger”示意图
( MSGEN系统(加拿大) , CAAS系统(美国)）
70年代: 三维图形与动画的基本技术的开发;
一小批领导三维动画与图像的公司的出现;
一些三维可明暗着色的系统的完成;
3.1.3 计算机动画的具体研究内容与目标 研究内容
3.1.3.1 关键帧插值技术(Keyframe Animation)
1. Doris Koch插值方法; 2. 双B样条方法(Time-keyframe & Position-keyframe); 3. 其它样条方法
Wavefront(美国), Explore/TDImage(法)
《谁陷害了兔子罗杰？》动画片
90年代: 动力学仿真技术、三维仿真演员系统 自主动画(面向目标的动画)
3.1.2.2 作品里程碑
1. “Mr. Computer Image ABC”, (计算机产生的人物动画, 19
2. “旅行者二号”, (JPL实验室,70年代后期)