浅谈计算机动画的发展与应用
姓名：方芳
学号：092304 专业：计算机科学与技术
目录
一. 什么是计算机动画 (1)
二．计算机动画的发展史 (1)
三．计算机动画的分类 (3)
（一）二维动画 (3)
（二）三维动画 (4)
四．常用计算机动画软件介绍 (6)
（一）二维技术软件 (6)
（二）三维技术软件 (7)
五．计算机动画的应用 (9)
六．计算机动画的发展前景 (10)
七．参考文献 (10)
.什么是计算机动画
所谓动画，也就是使一幅图像“活”起来的过程。使用动画可以清楚的表现出一个事件的过程，或是展现一个活灵活现的画面。动画是一门通过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。经实验证明，动画和电影的画面刷新率为24帧/秒，即每秒放映24幅画面，那么人眼看到的就是连续的画面效果。（引用自百度百科https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
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，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。
计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。虽然目前计算
机动画制作软件很多，复杂程度各异，但其基本原理是一致的。
二.计算机动画的发展史
计算机动画的研究始于20世纪60年代初。第一部计算机动画片诞生于1963 年美国AT&T Bell实验室。之后大约20年，二维动画是计算机动画研究的重心，同时，二维动画也被应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。当时应用的是二
维计算机辅助动画系统，比如加拿大的MSGEN系统和美国的CAAS系统。
70年代初，关于三维动画的研究拉开了序幕，虽然在当时已经开发了一些动画系统，但是并不具备实时处理能力，因此三维计算机动画并没有大量投入使用，只有一小批领导三维动画与图像的公司出现，在技术上也只完成了一些三维
可明暗着色的系统
80年代，优化了70年代出现的模型和阴影技术。直到80年代中后期，随着超级图形工作站的出现，计算机动画技术飞速发展，三维动画技术才终于达到实用商品化地步
1993年上映的《侏罗纪公园》截图
90年代初，随着动力学仿真技术和三维仿真演员系统的出现，计算机动画技术被多次应用于电影特效中，使得电影更加逼真。因为计算机动画技术的应用, 1993年上映的《侏罗纪公园》引起了世界范围的轰动，影片中的特效是逆向运动学与计算机图像技术的完美结合，就算放到如今来看，如此的特效也十分出色＜可以说，《侏罗纪公园》能被人奉为最经典的科幻片得益于计算机动画技术的应用。
这里不得不提到Pixar公司的RenderMan系统。虽然这个系统鲜为业外人士所知，但提到这个系统所做过贡献的影片，却是人尽皆知。曾经创票房记录的《玩具总动员》，91年获得奥斯卡奖的《美女与野兽》，93年获得奥斯卡奖的《阿拉丁》，还有科幻界的经典《终结者U》，都运用到了该系统。
近年来人体动画发展成为了计算机动画的新课题。这种基于物理的造型和动
画的研究的兴起是因为其在科学研究与复杂系统中的动态模拟、 视觉模拟、机器 人学和生物力学等领域有大量需求。这种先进的集成动画系统能产生涉及人造角 色在三维场景中具有人的自觉意识的行为动画， 这样的系统是以多种学科的知识 和技术为基础构造而成的。像如今在游戏界和动漫界最常用的 3DMAX 、Z-Brush 和MAYA 都属于三维技术软件。
如今，计算机动画被广泛运用与影视作品中，比如在之前引起强烈反响的《阿 凡达》中，由于三维动画特技制作所包含的数字模型构建、动画生成和场景合成 三大环节，再加上三维扫描、表演动画等新技术，魔幻般的特技效果和庞大而逼 真的动画场景呈现在众人面前。 而在最近热映的《蓝精灵》中，那些可爱的蓝精 灵也是运用了计算机动画技术制作而成的，从整体形象到脸部表情细节都栩栩如 生，活泼逼真，深受大众喜爱。
（一）二维动画
二维画面是平面上的画面。
传统的二维动画是由水彩颜料画到赛璐璐片上， 再由摄影机逐张拍摄记录而 连贯起来的画面。
随着计算机动画技术的不断发展，二维动画也得以升华，可将事先手工制作
的原动画.计算机动画的分类
3D 真人版《蓝精灵》剧照
逐帧输入计算机，由计算机帮助完成绘线上色的工作，并且由计算机控制完成纪录工作。当今的电脑制作的二维动画是对手工传统动画的一个改进。通过输入和编辑关键帧；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等等。也就是说，如今的二维动画，实际上也可以被称之为计算机辅助动画。
二维动画主要用来实现中间帧的生成，即根据两个关键帧生成所需的中间帧，采用了插补技术。然而，即便二维动画再精致，仍然存在一个巨大的缺陷，无论画面的立体感多强，终究是二维空间上模拟真实的三维空间效果，也就是说，二维动画始终都是平面上的画面，永远无法像三维一样立体起来。
（二）三维动画
三维动画，又称3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。
三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个世界中按照要表现的对象的形状和尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。（引用自百度百科https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。
三维动画的发展历程到目前为止可以分为3个阶段。第一阶段是1995年到2000年，在这一阶段，三维动画初步发展。1995年皮克斯的《玩具总动员》标志着动画在真正意义上进度了三维时代。事实上，皮克斯是当时三维动画影片市
场上的最大也是唯一的收益者。第二阶段是2001年到2003年，在这一阶段，三维动画得到了迅猛发展，同时，三维动画影片市场也从皮克斯一家独占转变为皮克斯和梦工厂互相比拼的局势。从2004年开始，三维动画技术越发纯熟而先进，三维动画电影正式步入了全盛时期，多家动画制作公司纷纷加入到角逐中。
三维动画的应用领域非常广泛，从静态、单个的模型展示到动态、复杂的场景模拟，三维动画被广泛应用与广告、游戏、动画、电影、展示、模型、建筑等领域。所有这一切都依靠日益强大的技术实力。
三维动画，可以说是计算机生成动画，即采用计算机技术模拟真实的三维空间，相比二维空间最强大的地方莫过于它能表现出的强烈的逼真感。三维动画，与二维动画不同之处，主要就在于此。
运用三维动画技术制作而成的《最终幻想四》
四.常用计算机动画软件介绍
（一）二维技术软件
【Reta】
RETAS PRO是日本Celsys株式会社开发的一套应用于普通PC和苹果机的专业二维动画制作系统，它的出现，迅速填补了PC机和苹果机上没有专业二维动画制作系统的空白。
RETAS PRO的制作过程与传统的动画制作过程十分相近，它主要由四大模块组成，替代了传统动画制作中描线、上色、制作摄影表、特效处理、拍摄合成的全部过程。同时RETAS PRO不仅可以制作二维动画，而且还可以合成实景以及计算机三维图象。RETAS PRO可广泛应用于：电影、电视、游戏、光盘等多种领域。
【CTP】
弹坑软件公司发行的旗舰二维动画软件包CTP提供了与Flash的完全兼容，对于想在网站上发表动画作品的动画师来说，这款软件成为制作动画的理想工具。最新版本的CTP还具备30种新的图像滤镜和特殊效果，除此之外，该款软件与使用其他几种二维与三维动画软件制作的图像文件格式完全兼容。
【FlipBook】
Flipbook是一款非常不错的二维动画制作软件，它能帮助动画师在摄像机下扫描或是拍摄他们的制图。当开始播放镜头的时候，一个可编辑的输出率表可以让动画师随着时间的改变而播放镜头。在限制动作的镜头里，这个软件将会自动将每一桢上色使之与第一桢相匹配，这就节省了动画师或是画家用手给每一桢上色的时间，大大提高了效率。
【Moho】
MOHO是一个类似于FLASH的矢量动画工具，操作界面简洁，动画控制
功能强大。在Moho里没有对于每层活动元件的数量限制。它提供了“骨骼”功能和“口型”功能，这为制作复杂的人物动画提供了可能。
【Toon Boom StudiO
Toon Boom Studio是绝对经典的二维矢量动画设计软件。当前Flash MX唯一直接支持的专业动画平台，制作其优点难以尽数。广泛的系统支持，唯一具有唇型对位功能的Flash动画平台，引入镜头观念，灵动亲切的绘画手感，输出为SWF网页格式与QuickTime播放格式。这一切都让这款软件广受好评。
【Aura V2.5 】
这是一款不太为人熟知却被界内人士称为“二维动画的独门利器”的动画软件。软件全称是Aura Video Paint（Aura视频绘画系统），其主要用途是视频绘画。这款软件允许你在电脑上绘画电子赛璐珞动画，也可以用来剪辑视频或修改视频、添加特效等，你甚至可以用她来绘制单幅。Aura最显著的功能是绘制电脑
动画，可以通过单单一个模块实现多种电脑动画功能。
（二）三维技术软件
【Maya】
Maya是Alias|Wavefront（2003年7月更名为Alias）公司的产品，是世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya 集成了Alias|Wavefront最先进的动画及数字效果技术，它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还结合了最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染和运动匹配技术。Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。其售价高昂，声名显赫，是制作者梦寐以求的制作工具，掌握了Maya，会极大的提高制作效率和品质，调节出仿真的角色动画，渲染出电影一般的真实效果，向世界顶级动画师迈进。
因为Maya的强大功能，许多业界人士都选择用Maya来制作特效和动画。比如《冰河世纪》、《指环王》、《黑客帝国》等著名影片都使用了Maya。
最新版本的Maya拥有处理最复杂模型、场景和动画数据的能力和可靠性。
Maya可在Windows NI与SGI IRIX 操作系统上运行。
【ZBrush】
ZBrush是一个数字雕刻和绘画软件，它以强大的功能和直观的工作流程彻底改变了整个三维行业。在一个简洁的界面中，ZBrush为当代数字艺术家提供
了世界上最先进的工具。
ZBrush能够雕刻高达10亿多边形的模型，所以说限制只取决于的艺术家
自身的想象力。它将三维动画中间最复杂最耗费精力的角色建模和贴图工作，变成了小朋友玩泥巴那样简单有趣。设计师可以通过手写板或者鼠标来控制ZBrush 的立体笔刷工具，自由自在地随意雕刻自己头脑中的形象。
在建模方面，ZBrush可以说是一个极其高效的建模器。它进行了相当大的优化编码改革，并与一套独特的建模流程相结合，可以让你制作出令人惊讶的复杂模型。无论是从中级到高分辨率的模型，你的任何雕刻动作都可以瞬间得到回应。还可以实时的进行不断的渲染和着色。
【3DS MAX】
3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发的基于
PC系统的三维动画渲染和制作软件。其前身是基于DOS操作系统的3D Studio
系列软件，最新版本是2012。在Windows NT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。3D Studio Max + Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首选开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警II，最后的武士等。（引用自百度百科）
拥有强大功能的3DS MAX被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，深深扎根于玩家心中的《古墓丽影》中的劳拉角色形象就是3DS MAX的杰作。
3DS MAX的特点有功能强大，扩展性好；操作简单，容易上手；和其他相关软件配
合流畅；制作出的效果非常逼真。
五.计算机动画的应用
计算机动画的应用领域非常广泛，有动画片制作，广告、电影特技，教学演示，训练模拟，作战演习，艺术品展示，产品模拟试验，电子游戏等。
军事方面，计算机动画可以实时生成具有真实感的周围场景，还可以对军械设备进行模拟实验。
建筑方面，计算机动画可以真实地模拟平面设计上的样图，从而生成三维效果的建筑场景，通过对建筑场景的漫游可以直接了解到建筑的构造和内外结构。
游戏方面，几乎所有的场景、人物都是由计算机图形生成的，比如任天堂的
《Final Fantasy〉，暴雪公司的《魔兽争霸》和《魔兽世界》。
游戏《魔兽世界》中暴风城贸易区截图
影视方面，无需多提，如今几乎所有动画和电影特效都是运用的计算机动画
技术实现完成的
六.计算机动画的发展前景
相较于已很成熟的二维动画技术来说，三维动画仍有很大的发展空间。
三维动画业在目前来看是新兴行业，也可称谓CG行业（Computer Graphics 的缩写）。三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上而形成的一种相对的独立新型的艺术形式。
随着电脑的功能愈来愈强大，三维平台的趋势由高端过渡到低端，不再需要几十万的工作站，一般家庭电脑就可以做出很专业的三维作品，三维动画制作的收费也日趋合理，于是，我们不仅可以看到地方电视台的栏目包装及广告中充满电脑动画特技，更有不少电脑爱好者在自已的个人电脑上玩起了动画制作。相信不久的将来，三维将进入千家万户，不再是大电影厂和专业影视制作公司的垄断的专利。
七.参考文献
《计算机动画发展史》（百度文库https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
《计算机动画的发展及运用》（百度文库https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
百度百科（https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
《影视动画艺术鉴赏》作者：李建强复旦大学出版社
《浅析计算机动画技术的发展》作者：刘绍凯《电脑知识与技术》2004
年第32期
《计算机图形史》
《主流二维动画软件介绍》（豆丁网下载）
? MAYA简介》（动态网站制作指南www.k https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,）
《ZBrush3高精度模型制作实战技法》作者：张盛人民邮电出版社
浅谈计算机动画的发展与应用 姓名：方芳 学号：092304 专业：计算机科学与技术 目录 一. 什么是计算机动画 (1) 二．计算机动画的发展史 (1) 三．计算机动画的分类 (3)
（一）二维动画 (3) （二）三维动画 (4) 四．常用计算机动画软件介绍 (6) （一）二维技术软件 (6) （二）三维技术软件 (7) 五．计算机动画的应用 (9) 六．计算机动画的发展前景 (10) 七．参考文献 (10)
.什么是计算机动画 所谓动画，也就是使一幅图像“活”起来的过程。使用动画可以清楚的表现出一个事件的过程，或是展现一个活灵活现的画面。动画是一门通过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。经实验证明，动画和电影的画面刷新率为24帧/秒，即每秒放映24幅画面，那么人眼看到的就是连续的画面效果。（引用自百度百科https://www.doczj.com/doc/0b4169895.html,） 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，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。 计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。虽然目前计算 机动画制作软件很多，复杂程度各异，但其基本原理是一致的。 二.计算机动画的发展史 计算机动画的研究始于20世纪60年代初。第一部计算机动画片诞生于1963 年美国AT&T Bell实验室。之后大约20年，二维动画是计算机动画研究的重心，同时，二维动画也被应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。当时应用的是二 维计算机辅助动画系统，比如加拿大的MSGEN系统和美国的CAAS系统。 70年代初，关于三维动画的研究拉开了序幕，虽然在当时已经开发了一些动画系统，但是并不具备实时处理能力，因此三维计算机动画并没有大量投入使用，只有一小批领导三维动画与图像的公司出现，在技术上也只完成了一些三维
计算机动画技术原理与应用 【教学目标及分析】 要求学生在知识、技能与过程方面能了解计算机动画的基本原理，了解计算机动画技术应用的要点，了解计算机动画制作工具的类型及工具的选择等；在方法和思想方面，使学生明确不同的动画效果选择不同的动画制工具的思想；在情感态度与价值观方面，感受并产生运用计算机动画表达主题的需要。激发学生利用计算机动画表达思想的兴趣。根据教材提供的内容，一般要采用多种教学方法相结合的方案来达到教学目标。 【教学重点及难点】 教学重点： 1．“计算机动画”和“帧”这两个概念 2．“计算机动画的制作过程”中的“二维动画的制作过程” 3．“制作计算机动画制作工具的选择” 教学难点： 1．“计算机动画基本原理”中的“实时动画”的理解 2．“制作计算机动画制作工具的选择” 【教学设计思路】 1．教材分析 “计算机动画技术基本原理及应用”一节教学时数约为1课时，由于本节介绍的内容是计算机动画的基本知识和基本原理，只是为后面对计算机动画的具体制作与应用做知识铺垫，内容比较多，篇幅较长，如果全部采用“讲授”式进行教学，枯燥乏味，又不容易理解，对学生的吸引力不大，课堂教学效率不高。教师也常常感到力不从心，觉得无法调动学生的积极性，所以原理部分可以进行启发式讲授，其余的部分可以通过选择播放有代表性的动画，由教师或学生提出问题，归类之后，在教师的讲解、引导下，由学生总结出相关要点。而有些内容如“计算机动画与传统动画相比有哪些优势”，“三维动画制作过程”等内容完全可以留给学生课外阅读，为不同层次的学生获取知识的需要。 2．教学设计 本节采取的“讲授与亲身体验、探究学习相结合”的教学方式，课堂设计是这样的：通过动画的播放演示，创设情境、激情导入；以问题做导向；细化探究目标；教师启发式讲授原理部分；学生进行探究学习其它内容；最后通过讨论辨析、归纳总结，反馈学习效果。【教学资源】 网络多媒体教室，Flash MX动画制作软件。 【教学过程实录】 1．课前准备： （1）学生准备1 多媒体作品中，计算机动画技术的应用非常多，同学们到网上可以随处都可以浏览查找到。要求学生分成几个小组，各个小组领取不同的任务，分别通过教材的CD光盘资料或上网浏览下载文件的扩展名分别为GIF、SWF、AVI等计算机动画，将查询结果填入下表。
计算机图形学发展综述 报告 专业 班级 学生 学号
计算机图形学发展综述 一、计算机图形学历史 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I（Whirlwind I）计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。到50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。与此同时，类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用，它预示着交互式计算机图形学的诞生。 1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland 发表了一篇题“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。他在论文中所提出的一些基本概念和技术,如交互技术、分层存储符号的数据结构等至今还在广为应用。1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被后人称为超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。同在60年代早期，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套被后人称为Bézier曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计，并开发了用于汽车外形设计的
计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目
计算机动画技术发展的三个阶段 第一个阶段:二维动画技术主导发展阶段。这一阶段主要指20世纪七八十年代,2D动画 技术开始大量介人动画片创作之中,3D动画技术在之前计算机图形图像技术的基础上开始了 初步的探索性发展。艺术家发现在信息时代里,计算机技术在动画片发展过程中具有巨大潜力,开始进行真人影视动画片的试探性合作,重新定义计算机图形技术的发展方向,研究和 发明三维动画技术的硬件设施和软件设备。这一时期的研究主要集中在美国、日本、加拿大 和欧洲.1980年,迪斯尼用电脑图形制作了电影《电子世界争霸战》,开创了计算机图形技术 制作电影的新纪元.80年代初,相继开发出将真人动作投射到电脑上进行创作和利用光学追踪 技术研发的动作捕捉系统,进一步提高了动画技术表现动作的逼真性和自然度。1986年,在《妙妙探》中,第一次采用大量计算机动画技术制作出伦敦钟楼的场景。1988年,《谁陷害 了兔子罗杰》采用2D与真人合成的技术效果,实现了动画与实景的完美结合。1989年的《小 美人鱼》最早把计算机软件上色运用到动画上,使过去十分繁杂的工艺技术变得简单容易,
标志着一个新的动画时代的到来。 第二个阶段:三维动画技术高速发展阶段。这一阶段主要是指20世纪90年代到20世纪末, 2D与3D动画技术的结合成为这一时期动画制作的主流。皮克斯动画制作工作室昂首于三维 动画技术领域,三维动画技术从初期的背景、环境的制作,开始转向全方位的运用,并且出 现了第一部全数字电脑电影。皮克斯在这片“红海”中披荆斩棘,与迪斯尼携手合作,用一部部 新的作品不断探索技术的特殊表现力,并由此确立了自己的龙头地位。而梦工厂制作的高水 准动画片,也给梦工厂与皮克斯的分庭抗礼提供了最坚实的资本。 这一时期,在迪斯尼的经典动画片《美女与野兽》、《阿拉丁》等作品中,广泛采用2D结 合3D的技术手法,应用三维动画制作软件做成二维的效果。到1994年的《狮子王》,开始 将三维动画技术运用于各种性格各异、活泼可爱的动物身上。1995年,三维动画技术史上划 时代的作品出现,世界上第一部由电脑制作的三维动画《玩具总动员》诞生,这也是传统动
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，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，无论画面的立体感多强，终究是二维空间上模拟真空三维空间效果
计算机图形学论文 学号： 11001010123 专业：信息与计算科学 班级： 110010101 姓名：王俊才 指导教师：傅由甲
一．摘要 计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。计算机图形学作为计算机科学与技术学科的一个独立分支已经历了近40年的发展历程。一方面,作为一个学科,计算机图形学在图形基础算法、图形软件与图形硬件三方面取得了长足的进步,成为当代几乎所有科学和工程技术领域用来加强信息理解和传递的技术和工具。计算机图形学在我国虽然起步较晚,然而它的发展却十分迅速。我国的主要高校都开设了多门计算机图形学的课程,并有一批从事图形学基础和应用研究的研究所。在浙江大学建立的计算机辅助与图形学国家重点实验室,已成为我国从事计算机图形学研究的重要基地之一。 关键词：实现2D/3D 图形的算法，纹理映射，发展简史，发展趋势 二、计算机图形学中运用到的技术算法 (1)OpenGL 实现2D/3D 图形的算法 OpenGL（全写Open Graphics Library）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，它用于三维图象（二维的亦可）。OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。OpenGL是个与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS／2之间进行移植。因此，支持OpenGL 的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于OpenGL是图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD、3DS/3DSMAX等3D图形设计软件制作的DXF和3DS模型文件转换成OpenGL 的顶点数组。 OpenGL是一个开放的三维图形软件包，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL可以与Visual C++紧密接口，便于实现机械手的有关计算和图形算法，可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。它具有一下功能： 1.建模：OpenGL图形库除了提供基本的点、线、多边形的绘制函数外，还提供了复杂的三维物体（球、锥、多面体、茶壶等）以及复杂曲线和曲面绘制函数。 2.变换：OpenGL图形库的变换包括基本变换和投影变换。基本变换有平移、旋转、变比镜像四种变换，投影变换有平行投影（又称正射投影）和透视投影两种变换。 3.颜色模式设置：OpenGL颜色模式有两种，即RGBA模式和颜色索引（Color Index）。 4.光照和材质设置：OpenGL光有辐射光（Emitted Light）、环境光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜面光（Specular Light）。材质是用光反射率来表示。
就像“生产力决定生产关系”一样，技术的发展给各项艺术创作和活动提供了源源不断的动力，科学技术尤其是数字技术的迅猛发展，深深地影响了各类艺术的发展前景。动画艺术在科技尤其是数字技术的高速发展下，焕发出蓬勃的生命力和强劲的势头，自从数字技术被广泛研究及应用以来，动画领域发生了翻天覆地的变化。随着计算机图形学及其相关技术的飞速发展, 计算机动画也将不断向更高水平发展。这些年来, 计算机技术与动画片制作的联汹极大地改变了动画片制作的现状, 为动画业的发展提供了一个全新的天地。 无纸动画片的出现彻底改变了传统动画片的制作模式 计算机动画可分为二维动画和三维动画。计算机动画是从计算机动态图形显示的基础上发展起来的, 它融合了传统动画的精华。计算机动画的真正突破在于三维动画的出现。1995年, 由迪斯尼公司与皮萨动画制作公司联合推出的全三维动画片《玩具总动员》在美国上映时, 曾经引起了巨大的轰动, 中国的影迷们也有幸在第二年欣赏到了该片的华语版。这是一部纯粹依靠计算机技术制作出的全一维动画片, 它的出现在世界电影史上具有划时代的意义。《玩具总动员》的出现, 开创了无纸动画片的时代, 它彻底改变了传统动画片的制作模式, 完全取消了依靠人工用笔和纸一幅一幅绘制人物动作的方法, 无疑是动画片制作工艺上的 一次大革命。 二维动画制作系统已成为大型系列动画片制作不可或缺的工具 随着人们生活水平的不断提高, 观众对动画片的要求从数量上到质量上都越来越高。由于电视的普及和发展,电视卡通片迅速地发展起来, 需求量大幅增加。因此, 借助于计算机技术, 以便快速、高效地制作电视动画片就成了各国动画界追求的目标。 一部卡通片的制作基本上可分为三个阶段前期的设计阶段、中期的制作阶段和后期的完成阶段。目前, 计算机技术在卡通片制作领域的应用主要是中后期, 从手绘动画铅笔稿包括背景完成后, 其余工作全部由电 脑来辅助完成。包括扫描输人、电脑上色、与背景合成、添加特技效果、编辑到成品输出。与传统制作方法相比, 可省去手工描线、上色、拍摄、洗印等等工作, 使二维动画片的制作成本大大降低, 画面质量更加完美, 制作效率成倍增长。目前,二维卡通制作系统已成为大型系列卡通片制作不可或缺的工具。 采用二维卡通制作系统辅助完成的电视动画片, 在艺术上可以确保达到传统工艺制作的动画片的效果在质量上, 尤其是在色彩的稳定性和画面的清晰度以及特技效果等方面均优于传统拍摄的水平。更重要的是, 采用计算机辅助生产, 可以大大提高动画片的制作效率。例如,的自动上色功能使用户可以享受到自动上色的高效率, 用户只需要选中预上色区域, 选择颜色, 点击该区域, 系统会自动将所有原画的同一部位着上颜色, 而不必用户一张张去上色。其实, 系统工作的原理很简单 不同原画的同一上色区域虽然有位置的变化, 但是它们之间总会有位置重合的区域, 而系统正是通过这一 区域来判定下一张原画的预上色区域在哪里的目前, 世界上绝大多数动画公司均采用二维卡通制作系统制作二维动画片。我国动画制作界在年便开始采用二维卡通制作系统来辅助生产大型系列电视动画片。例如, 中央电视台制作的大型系列动画片《西游记》以及上海美术电影制片厂制作的集动画系列片《封神榜传奇》等等, 在画面质量上取得了很好的效果, 在制作效率上远远高于传统动画片的制作方式, 充分显示出二维 卡通制作系统辅助生产动画片的巨大威力。 二维动画与三维的结合具有独特的魅力 许多动画大片均采取二维动画与三维动画相结合的方式, 在原有传统手工绘画的基础上, 采取部分使用三 维电脑动画制作工艺, 充分发挥两者的长处, 将二维卡通形象与三维的真实感觉和场景相结合, 使整个影 片具有最佳的艺术效果。 上海美术电影制片厂推出的大型影院动画片《宝莲灯》, 总共有分多钟的三维动画镜头。其中开始三分半钟的片头, 描写二郎神与三圣母之间矛盾斗争的一段戏, 由于三维电脑动画与二维人物的完美结合, 更显 示出天宫宏伟广阔的气势, 将人物置身于这样一个三维立体空间的环境里, 营造出空灵而神奇的艺术氛围。众多的动画大片表明, 将三维电脑动画融人传统的二维卡通片中, 可以增强传统手绘动画片的表现力、扩展人们的创作空间。因此, 计算机技术给了艺术家自由创造的工具, 使他们能够创作出传统的卡通技法所无法想象的特殊效果。三维电脑动画与二维卡通形象的完美结合是今后动画大片发展的主要方向之一。
计算机图形学综述 魏仁斌20122712软件4班 计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。 如何在计算机中表示图形,以及如何利用计算机进行图形的生成、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是由线条组成的图形，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是类似于照片的明暗图，也就是通常所说的真实感图形。 可以说，计算机图形学的一个重要研究内容就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。计算机图形学与另一门学科－计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其重要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图象的方式提供的，计算机图形学也就和图象处理有着密切的关系。图形与图象两个概念间的区别越来越模糊，但我们认为还是有区别的：图象纯指计算机内以位图形式存在的灰度信息。 计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。 智能CAD的发展也显现出智能化的趋势，就大多数流行的CAD软件来看，主要功能是支持产品的后续阶段一一工程图的绘制和输出，产品设计功能相对薄弱，利用AutoCAD 最常用的功能还是交互式绘图，如果要想进行产品设计，最基本的是要其中的AutoLisp语言编写程序，有时还要用其他高级语言协助编写，很不方便。而新一代的智能CAD系统可以实现从概念设计到结构设计的全过程。 智能CAD的另一个领域是工程图纸的自动输入与智能识别，随着CAD技术的迅速推广应用，各个工厂、设计院都需将成千上万张长期积累下来的设计图纸快速而准确输入计算机，作为新产品开发的技术资料。多年来，CAD中普遍采用的图形输入方法是图形数字化仪交互输入和鼠标加键盘的交互输入方法．很难适应工程界大量图纸输入的迫切需要。因此，基于光电扫描仪的图纸自动输入方法已成为国内外CAD工作者的努力探索的新课题。但由于工程图的智能识别涉及到计算机的硬件、计算机图形学、模式识别及人工智能等高新技术内容，使得研究工作的难点较大。工程图的自动输入与智能识别是两个密不可分的过程，用扫描仪将手绘图纸输入到计算机后，形成的是点阵图象。CAD中只能对矢量图形进行编辑，这就要求将点阵图象转化成矢量图形．而这些工作都让计算机自动完成。 图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从构成要素上看，图形主要分为两类，一类是几何要素在构图中具有突出作用的图形，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类非几何要素在构图中具有突出作用的图形，如明暗图、晕渲图、真实感图形等。 计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。
《计算机动画技术原理与应用》的课例分析 【教学目标及分析】 要求学生在知识、技能与过程方面能了解计算机动画的基本原理，了解计算机动画技术应用的要点，了解计算机动画制作工具的类型及工具的选择等；在方法和思想方面，使学生明确不同的动画效果选择不同的动画制工具的思想；在情感态度与价值观方面，感受并产生运用计算机动画表达主题的需要。激发学生利用计算机动画表达思想的兴趣。根据教材提供的内容，一般要采用多种教学方法相结合的方案来达到教学目标。 【教学重点及难点】 教学重点： 1．“计算机动画”和“帧”这两个概念 2．“计算机动画的制作过程”中的“二维动画的制作过程” 3．“制作计算机动画制作工具的选择” 教学难点： 1．“计算机动画基本原理”中的“实时动画”的理解 2．“制作计算机动画制作工具的选择” 【教学设计思路】 1．教材分析 “计算机动画技术基本原理及应用”一节教学时数约为1课时，由于本节介绍的内容是计算机动画的基本知识和基本原理，只是为后面对计算机动画的具体制作与应用做知识铺垫，内容比较多，篇幅较长，如果全部采用“讲授”式进行教学，枯燥乏味，又不容易理解，对学
生的吸引力不大，课堂教学效率不高。教师也常常感到力不从心，觉得无法调动学生的积极性，所以原理部分可以进行启发式讲授，其余的部分可以通过选择播放有代表性的动画，由教师或学生提出问题，归类之后，在教师的讲解、引导下，由学生总结出相关要点。而有些内容如“计算机动画与传统动画相比有哪些优势”，“三维动画制作过程”等内容完全可以留给学生课外阅读，为不同层次的学生获取知识的需要。 2．教学设计 本节采取的“讲授与亲身体验、探究学习相结合”的教学方式，课堂设计是这样的：通过动画的播放演示，创设情境、激情导入；以问题做导向；细化探究目标；教师启发式讲授原理部分；学生进行探究学习其它内容；最后通过讨论辨析、归纳总结，反馈学习效果。【教学资源】 网络多媒体教室，Flash MX动画制作软件。 【教学过程实录】 1．课前准备： （1）学生准备1 多媒体作品中，计算机动画技术的应用非常多，同学们到网上可以随处都可以浏览查找到。要求学生分成几个小组，各个小组领取不同的任务，分别通过教材的CD光盘资料或上网浏览下载文件的扩展名分别为GIF、SWF、AVI等计算机动画，将查询结果填入下表。 表1：
计算机动画 所谓动画也就使一幅图像“活”起来的过程。使用动画可以清楚的表现出一个事件的过程，或是展现一个活灵活现的画面。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。而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，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。计算机动画分：二维动画和三维动画。二维动画：平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的立体感多强，终究是二维空间上模拟真实三维空间效果。三维动画：画中的景物有正面、侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。 1.计算机动画的发展历史： 随着计算机图形学的不断发展，计算机在动画制作过程中发挥的作用也越来越大，现今动画片的制作是很少能离开得计算机。传统的动画采用连续画面技术，将一系列手工制作的单独画面拍摄在胶片上，以每秒24帧的速度播放，利用人的视觉暂留产生动作变化的效果，形成连续的动画。计算机动画是借助计算机生成一系列动态实时演播的连续图像技术。计算机动画的研究始于20世纪60年代初。1963年美国A T&T Bell实验室制作了第一部计算机动画片。在80年代之前，计算机动画主要集中于二维动画系统的研制，应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。三维动画的研究始于70年代初，当时开发了一些三维计算机动画系统。直至80年代中后期，由于具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，三维几何造型技术和真实感图形生成技术取得很大进展，促进了具有高度逼真效果的三维计算机动画技术迅速发展，并达到实用商品化地步。到90年代初，计算机动画技术应用于电影特技取得了显著成就。与此同时，为适应科学研究与复杂系统中的动态模拟、视觉模拟、机器人学和生物力学等领域的需求，基于物理的造型和动画的研究的开展，已成为计算机动画研究中的一个重要课题。人体动画是近年来发展起来的计算机动画新课题。它是研究开发基于人造角色的集成动画系统，该系统产生涉及人造角色在三维场景中具有人的自觉意识的行为动画，这样的系统是以多种学科的知识、技术和方法为基础的，如动画、力学、机器人学、生物学、心理学和人工智能等。它能实现以下目标：第一，能自动产生计算机生成的人的自然行为；第二，提高运动的复杂性和真实性，其运动的真实性不仅体现在关节运动的真实感，而且要求在动画过程中，身体、手、面部等部位变形具有真实性；第三，减少运动描述的复杂性。现在的Poser就是著名的MetaCreations公司生产的具有特色的人体建模三维动画制作软件。 2.计算机动画的特点： 动画和动画片是两个不同的概念，动画涵盖了一个非常广泛的领域，包括影视动画片、影视特技动画、广告动画、游戏动画、军事演习模拟、科学可视化、医学、教育等。动画片是动画的一种，也是影片的一种。影片按制作方式可分为如下三种：（1）主要通过对人或动物等真实物体或场景拍摄而得的影片称为电影。（2）主要采用木偶拍摄而得的影片称为木偶片。（3）主要通过绘制画面而得的影片称为动画片。计算机动画是在传统动画的基础上，采用计算机图形图像技术而迅速发展起来的一门高新技术。它采用连续播放静止图像的方法产生景物运动的效果，即使用计算机产生图形、图像运动的技术。计算机动画与传统动画都遵循同样的视觉原理。计算机动画由于采用数字处理方式，动画的运动效果、画面色调、纹理、光影效果等可以不断改变，输出方式也多种多样。计算机3D模型可以保存并重复使用，克服了传统动画的易走形的毛病。计算机3D软件集多种功能(造型、修改、灯光、色彩、渲染等)于一身，动画的制作质量易控制。
计算机动画技术 摘要：本文首先简要介绍了计算机动画的发展过程、分类和应用领域，随后具体介绍了计算机动画的主要技术，最后对论文作了总结。 关键词：计算机动画；计算机动画技术 Abstract: This paper firstly introduces the development ,the classification and the applications in computer animation. Laterly the paper introduces the main technology in computer animation., at the end the paper makes a summarization. Key words: computer animation; computer animation technology 1、引言 1946年，第一台计算机诞生，虽然当时它主要应用于军事计算，但是短短数十年间，计算机却改变了世界的一切。数字技术的引入为动画制作者提供了更大的创意空间，也为公众带来了更多、更精彩的影像。 计算机动画是一门应用计算机技术制作动画的艺术，是计算机图形学和动画的子领域。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，其中当前帧是前一帧的部分修改。计算机动画采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。为了制造运动的影像，画面显示在计算机屏幕上，然后很快被一幅和前面的画面相似但移动了一些的新画面所代替。 20世纪60年代，二维计算机辅助动画系统占主导地位，在计算机动画制作方面发挥了重要作用。70年代，随着三维图形与动画的基本技术的开发,批引领三维图像与动画的公司发展了起来，一些三维可明暗着色的系统也被广泛地应用了起来。到了80年代，图形图像技术进入普及阶段，此时的微型机已经能够担当起图形图像处理的任务，诞生了包含反混淆技术、光模型功能的3D主图动画制作系统BBOP。90年代是图形图像技术的实用化时期。处理信息量巨大，处理速度高，实时生产高质量的图形图像是整个90年代追求的目标。
计算机动画的发展及运用 学院： 姓名： 学号： 计算机图形学是随着计算机及其外围设备而产生和发展起来的，作为计算机科学与技术学科的一个独立分
支已经历了近40年的发展历程。一方面,作为一个学科,计算机图形学在图形基础算法、图形软件与图形硬件三方面取得了长足的进步,成为当代几乎所有科学和工程技术领域用来加强信息理解和传递的技术和工具。另一方面,计算机图形学的硬件和软件本身已发展成为一个巨大的产业。 (1)什么事计算机动画 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，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.实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果.而通过相应的计算机图形制作软件可以模拟现实中真实的场景或物体或者一些虚幻的现实难以制作出的画面,以下两幅图片分别展示了计算机图形模拟的真实效果.
-------侏罗纪公园剧照 ----------阿发达剧照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，从而令人感到真实。 2（计算机图形的发展） 计算机动画的研究始于20世纪60年代初。1963年美国AT&T Bell实验室制作了第一部计算机动画片。在80年代之前，计算机动画主要集中于二维动画系统的研制，应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。 三维动画的研究始于70年代初，当时开发了一些三维计算机动画系统。直至80年代中后期，由于具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，三维几何造型技术和真实感图形生成技术取得很大进展，促进了具有高度逼真效果的三维计算机动画技术迅速发展，并达到实用商品化地步。到90年代初，计算机
动画及三维动画技术简介 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.实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果[12]。 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,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。计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物，它是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术，它综合利用计算机科学、艺术、数学、物理学和其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地[12]。 其中三维动画特技可以说是电脑动画技术中的一大难题，因为这需要非常强大的软件和运算能力极强的硬件平台。当然，它所带来的视觉效果也是无可比拟的。当《侏罗纪公园》、《第五元素》、《泰坦尼克号》这些影片中逼真的恐龙、亦真亦幻的未来城市和巨大的“泰坦尼克号”让人沉浸在现代电影所营造的“真实”世界里时，你可知道创造了这些令人难以置信的视觉效果的幕后英雄是众多的三维动画制作软件和视频特技制作软件[3]。好莱坞的电脑特技师们正是借助这些非凡的软件，把他们的想像发挥到极限，也带给了我们无比的视觉享受。 三维动画特技制作包含了数字模型构建、动画生成、场景合成三大环节，而三维扫描、表演动画、虚拟演播室等新技术，恰恰给这三大环节都带来了全新的技术突破。综合运用这些新技术，可望获得魔幻般的特技效果，彻底改变动画制作的面貌。可以想像，先用三维扫描技术对一个80岁的白发老太太进行扫描，形成一个数字化人物模型，然后将乔丹的动作捕捉下来，用以驱动老人模型的运动，观众将会看到80岁老妪空中扣篮的场面。甚至还可以用演员的表演驱动动物的模型，拍摄真正的动物王国故事。利用表演动画技术还可以实现网上或电视中的虚拟主持人[3]。 三维动画技术比较 用于计算机三维动画制作的软件和工具目前很多，不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、硬件的功能以及各动画编程语言工具的特点。虽然制作的复杂程度不同，但动画的基本原理是一致的。 其中Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口（API）。利用Java 3D提供的API，可以编写出基于网页的三维动画、各种计算机辅助教学软件和三维游戏等等。利用Java 3D编写的程序，只需要编程人员调用这些API进行编程，而客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。[1]它的这种体系结构既可以使其开发的程序“到处运行”，又使其能充分利用系统的三维特性。就因为JAVA 3D拥有如此的强大的三维能力，使得它在网络世界，特别是在游戏中能大展姿彩[1]。 与JAVA3D一样OPENGL也具有跨平台特性，许多人利用OPENGL编写三维应用程序，不过对于一个非计算机专业的人员来说，利用OPENGL编写出复杂的三维应用程序是比较困难的，且不说C/C++语言和java的掌握需要花费大量时间精力，当我们需要处理复杂问题的时候，我们不得不自己完成大量非常繁琐的工作。[7]当然，对于编程高手来说，OPENGL是他们发挥才能的非常好的工具。另外，以此开发出的图形要在网络上展示，必须先生成图像，然后将图形一帧一帧地传输过去，效果不佳，是一个瓶颈[7]。 另有VRML2.0技术(VRML97)自1997年12月正式成为国际标准之后，在网络上得到了广泛的应用，编写VRML程序非常简单（VRML语言可以说比BASIC、JAVASCRIPT
《计算机二维动画制作》课程基于网络考核改革试点方案 《计算机二维动画制作》课题组
计算机二维动画制作课程基于网络考核改革试点方案 （2010年7月） 一、考核改革的目的 1．通过本课程考核的改革，深入探索现代远程开放教育、成人学习课程考核的基本模式； 2．通过本课程考核的改革，探索计算机二维动画制作课程的形成性考核和终结性考试的 目标、形式、题型、题量、难易程度等； 3．通过本课程考核的改革，进一步强化教学过程的落实，指导学生在学习过程中理解把 握课程的内容，引导学生实现各个学习环节，达到学习目标； 4．探索远程成人考核的信度、效度，保证学习质量。 二、考核对象 本课程适合国家开放大学开放专科数字媒体专业开放教育试点的学生。 三、考核目标 通过考核既要检测学生对计算机动画制作的理论和制作基本知识的掌握程度，又要检测 学生是否掌握动画制作的实践制作能力。 四、考核方式 本课程考核由网上形成性考核和网上终结性考试相结合形式。形成性考核占总成绩的70%，由3次作业构成，登陆形成性考核系统进行，随平时学习过程中完成；终结性考试占总成绩的30%，登陆终结性考试系统进行，在学期末进行，具体时间见国家开放大学统一时间安排。形成性考核和终结性考试均达到及格才能认为该课程合格。 （一）形成性考核 通过形成性考核一方面可以加强对国家开放大学分部教师教学过程的引导、指导和管理，优质的完成教学任务，实现教学目标；另一方面可以加强对学生平时自主学习过程的指导和监督，重在对学生自主学习过程进行的指导和检测，引导学生按照教学要求和学习计划完成学习任务，达到掌握知识、提高能力的目标，提高学生的综合素质。 第一部分形考说明 设计三次测验题，占课程综合成绩的70％。 形式：两次在线测试题；一次离线测试。 注：每次形考任务按百分制进行成绩评定。 操作：所有形成性考核试题均由国家开放大学统一编制。
计算机动画技术发展的三个阶段 计算机动画技术发展的三个阶段第一个阶段:二维动画技术主导发展阶段。 这一阶段主要指20世纪七八十年代,2D动画技术开始大量介人动画片创作之中,3D动画技术在之前计算机图形图像技术的基础上开始了初步的探索性发展。艺术家发现在信息时代里,计算机技术在动画片发展过程中具有巨大潜力,开始进行真人影视动画片的试探性合作,重新定义计算机图形技术的发展方向,研究和发明三维动画技术的硬件设施和软件设备。这一时期的研究主要集中在美国、日本、加拿大和欧洲.1980年,迪斯尼用电脑图形制作了电影《电子世界争霸战》,开创了计算机图形技术制作电影的新纪元.80年代初,相继开发出将真人动作投射到电脑上进行创作和利用光学追踪技术研发的动作捕捉系统,进一步提高了动画技术表现动作的逼真性和自然度。1986年,在《妙妙探》中,第一次采用大量计算机动画技术制作出伦敦钟楼的场景。1988年,《谁陷害了兔子罗杰》采用2D与真人合成的技术效果,实现了动画与实景的完美结合。1989年的《小美人鱼》最早把计算机软件上色运用到动画上,使过去十分繁杂的工艺技术变得简单容易,标志着一个新的动画时代的到来。 第二个阶段:三维动画技术高速发展阶段。 这一阶段主要是指20世纪90年代到20世纪末,2D与3D动画技术的结合成为这一时期动画制作的主流。皮克斯动画制作工作室昂首于三维动画技术领域,三维动画技术从初期的背景、环境的制作,开始转向全方位的运用,并且出现了第一部全数字电脑电影。皮克斯在这片“红海”中披荆斩棘,与迪斯尼携手合作,用一部部新的作品不断探索技术的特殊表现力,并由此确立了自己的龙头地位。而梦工厂制作的高水准动画片,也给梦工厂与皮克斯的分庭抗礼提供了最坚实的资本。 这一时期,在迪斯尼的经典动画片《美女与野兽》、《阿拉丁》等作品中,广泛采用2D结合3D 的技术手法,应用三维动画制作软件做成二维的效果。到1994年的《狮子王》,开始将三维动画技术运用于各种性格各异、活泼可爱的动物身上。1995年,三维动画技术史上划时代的作品出现,世界上第一部由电脑制作的三维动画《玩具总动员》诞生,这也是传统动画巨头迪斯尼与皮克斯合作的第一部动画影片。画面比二维动画更为真实,立体的视觉效果,拟人化的各种玩具形象,毛发、树叶这些细节的精心呈现,奇思妙想的故事情节,为影片带来了可观的票房收人,其精彩纷呈的电脑技术使该片导演理所当然地获得了奥斯卡特殊成就奖。 三年后,两者合作的第二部动画片《虫虫危机》凭借着最新开发的动画制作工Renderman获得了美国电影艺术和科学学院颁发的“科学与技术成就奖”,片中各式各样的昆虫们更加生动,愈发拟人化。第三部影片《玩具总动员2》,采用更加高端的三维动画制作系统,真实地模拟出人物的皮肤、毛发等,表情和动作的表现更为细腻流畅。与此同时,之后与皮克斯齐名的三维动画制作公司PDI创造了《埃及王子》、《小蚁雄兵》等影片。为了艺术表现的需要,影片采用二维、三维的技术结合常规的手工动画,创作出更为精致的多层次画面,既有二维动画的绘画风格,又具有三维动画的视觉冲击力,呈现了两者完美结合的视觉效果。 第三个阶段:三维动画技术全盛发展时期。 这一阶段主要是指21世纪初至今,皮克斯、梦工厂的PDI、福克斯的蓝天工作室三足鼎立,更吸引了华纳、索尼、史克威尔等大型影视巨头的加盟,市场异常活跃,进人了群雄纷争的时代。在竞争的浪潮中,动画片呈现的种类、题材,所采用的高端技术,可以说是精彩纷呈,令人目不暇接,动画水准得到了飞速提高,动画产业得到了迅速发展.三维动画技术这一极具市场开拓力的技术,不断刷新人们对动画的传统感知,令观众大呼过瘾。 皮克斯没有故步自封,为了保持自己在动画领域的领先地位,无时无刻不在酝酿技术上的