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计算机动画课教案一、教学目标1. 让学生了解计算机动画的基本概念和原理。
2. 培养学生运用计算机软件制作简单动画的能力。
3. 提高学生创新意识和审美能力，激发学生对计算机动画的兴趣。
二、教学内容1. 计算机动画概述1.1 动画的定义和发展历程1.2 计算机动画的分类和特点2. 动画制作基本原理2.1 帧与帧率2.2 关键帧与补间动画2.3 动画序列与动画路径3. 动画制作软件介绍3.1 Adobe After Effects3.2 Blender3.3 Toon Boom Animation Studio4. 动画制作基本步骤4.1 前期准备4.2 动画制作4.3 后期合成5. 动画作品的欣赏与评价5.1 动画作品的类型与风格5.2 动画作品的评价标准三、教学方法1. 讲授法：讲解计算机动画的基本概念、原理和制作方法。
2. 演示法：展示动画制作软件的操作过程和动画作品。
3. 实践法：引导学生动手制作动画，培养实际操作能力。
4. 讨论法：组织学生交流动画制作心得，提高创新意识。
四、教学环境1. 计算机教室，每台电脑安装有动画制作软件。
2. 投影仪或大屏幕显示设备，用于展示动画作品和操作过程。
3. 网络环境，便于查找资料和交流。
五、教学评价1. 学生能熟练掌握动画制作软件的基本操作。
2. 学生能独立制作出具有创新性和艺术性的动画作品。
3. 学生能理解计算机动画的基本原理，并能在实际制作中灵活运用。
4. 学生能对动画作品进行欣赏和评价，提高审美能力。
六、教学重点与难点教学重点：计算机动画的基本概念和原理。
动画制作软件的操作方法和技巧。
动画制作的基本步骤和流程。
教学难点：动画制作软件的高级功能和应用。
动画作品的创新和艺术表现。
动画制作的后期合成和效果处理。
七、教学安排课时：20课时（每课时45分钟）第一阶段：计算机动画概述与原理（2课时）动画的定义和发展历程计算机动画的分类和特点第二阶段：动画制作软件操作（6课时）Adobe After Effects（2课时）Blender（2课时）Toon Boom Animation Studio（2课时）第三阶段：动画制作基本步骤（6课时）前期准备（2课时）动画制作（2课时）后期合成（2课时）第四阶段：动画作品的欣赏与评价（2课时）动画作品的类型与风格动画作品的评价标准第五阶段：实践与创作（4课时）学生动手制作动画（2课时）学生交流与展示（2课时）八、教学资源1. 教材：计算机动画教程2. 课件：动画制作软件的操作演示和动画作品示例3. 视频资源：动画制作的教程和优秀动画作品4. 网络资源：动画制作的素材和参考资料九、教学过程1. 导入：通过展示优秀动画作品，引发学生对计算机动画的兴趣。
计算机动画制作逐帧动画和关键帧动画计算机动画制作——逐帧动画和关键帧动画一、教学内容分析:计算机动画制作是选修模块《多媒体技术应用》第四章的内容。
计算机动画的应用十分广泛，在日常生活和学习当中，我们经常可以接触到计算机动画，如电视、网络、教学或学习软件等。
信息的表达有多种形式，其中动画是信息的一种重要的表现形式。
它在信息的表达上具有文本、图形等信息无法比拟的特点和魅力。
本章内容的学习目的是让学生了解动画产生的原理与生成的方法，并能够根据表达需求设计制作出自己需要的动画，因此计算机动画制作是本章的重点内容之一。
二、教学目标分析:flash动画的生成技术主要包括逐帧动画和关键帧动画两类。
为了让学生能够自己动手制作动画，就必须学会计算机动画的生成方法。
因此我将教学目标定为:了解动画制作的原理，知道flash逐帧动画、关键帧动画的制作方法及两者在制作过程中的区别。
初步掌握使用flash制作简单动画的技能。
三、学情分析:由于学生是在高中阶段才开始接触flash这个计算机动画制作软件。
况且在必修模块的学习当中，教材也没有较大的篇幅对计算机动画作更深入的阐述和说明，学生对flash动画只有一个模糊的概念，只会依葫芦画瓢。
因此对于学生来说，对flash动画的制作才是刚刚起步。
四、教学策略分析:在教学过程中，我主要采用讨论法、演示法、讲授法和实践法。
让学生在掌握基础知识和基本技术的同时，通过亲身实践，了解和体会问题探究的过程和方法，并初步掌握发现问题、思考问题和解决问题的基本方法，真正学会学习。
五、教学过程:在前面的学习中，我们知道由于人眼具有视觉暂留特征，当一系列动作连续的图像从我们的眼前快速经过，我们就会看到一个动态的画面。
计算机动画正是利用了人眼的这一特征来制作动画的，也就是说计算机动画其实就是由一系列内容相关联的静态图像构成的。
根据图形、图像的生成方式可将计算机动画分为逐帧动画和关键帧动画两类。
1、逐帧动画的制作逐帧动画也称为帧动画，这是一种常见的动画形式，是通过计算机产生动画所需的每一帧画面并记录下来，然后一帧帧显示动画的图像序列而实现运动的效果。
计算机动画的算法基础计算机动画是一种通过计算机技术生成的图像序列，通过连续播放这些图像，可以产生一种运动的视觉效果。
计算机动画的算法基础是指在计算机动画的生成过程中所使用的数学和计算方法。
计算机动画的算法基础主要包括以下几个方面：1.几何建模算法几何建模是计算机动画中的基础环节，它用于描述物体的形状和结构。
常见的几何建模算法包括：多边形网格建模、贝塞尔曲线和曲面建模、体素表示等。
这些算法可以用来创建各种几何形状，如人物角色、场景中的物体等。
2.运动学算法运动学算法用于描述物体的运动变换。
在计算机动画中，物体的运动可以通过平移、旋转、缩放等变换来实现。
常见的运动学算法包括：欧拉角、四元数、矩阵变换等。
这些算法可以用来控制物体在动画中的运动轨迹和速度。
3.插值算法插值算法用于生成动画中物体的中间帧。
在计算机动画中，物体的运动通常是通过给定起始帧和结束帧来生成中间帧的。
常见的插值算法包括：线性插值、贝塞尔插值、样条插值等。
这些算法可以用来平滑地生成物体的运动轨迹，使动画更加流畅。
4.光照和渲染算法光照和渲染算法用于模拟光照效果和生成真实感图像。
在计算机动画中，为了使物体看起来更加真实，需要考虑光照的影响。
常见的光照和渲染算法包括：光照模型、阴影算法、纹理映射等。
这些算法可以模拟光线的传播和物体表面的反射、折射等效果，从而生成逼真的图像。
5.碰撞检测算法碰撞检测算法用于检测物体之间的碰撞关系。
在计算机动画中，物体之间可能会发生碰撞，因此需要使用碰撞检测算法来判断物体是否相交。
常见的碰撞检测算法包括：包围盒碰撞检测、凸包碰撞检测、分离轴定理等。
这些算法可以有效地检测物体之间的碰撞，保证动画的真实性。
除了以上几个方面的算法基础，计算机动画还涉及到很多其他的算法，如动画融合算法、逆运动学算法、剪辑和合成算法等。
这些算法共同构成了计算机动画的核心技术，使得计算机动画能够呈现出各种丰富多样的效果。
总结起来，计算机动画的算法基础包括几何建模算法、运动学算法、插值算法、光照和渲染算法以及碰撞检测算法等。
计算机动画基础知识计算机动画是指利用计算机技术制作动画的过程，包括建模、动画制作、灯光效果、材质贴图等技术。
计算机动画技术发展迅速，已广泛应用于影视制作、游戏开发、广告宣传等领域。
以下是计算机动画基础知识的介绍。
一、3D建模3D建模是计算机动画制作的基础。
在计算机中，我们把空间分为三维坐标系，即X轴、Y轴和Z轴。
3D建模就是利用这个坐标系来绘制三维图形。
常见的3D建模软件有3D Studio Max、Maya、Blender等。
建模的过程包括选择所需要的立体图形、构建虚拟的三维模型、调整模型的形状和比例，以及添加纹理等。
建模是一项艺术性和创造性极强的工作，需要艺术家或设计师具备较强的设计能力和审美能力。
二、动画制作动画制作是计算机动画制作的另一个重要环节。
动画制作旨在通过呈现一系列连续的图像（也称为“帧”）来创造一种连续的动态效果。
通常情况下，每秒钟播放的帧数为24帧。
动画制作的过程包括创建场景、拍摄镜头、添加角色及其动作、调整灯光效果和材质贴图等。
动画制作是一项高难度的工作，需要动画师具备丰富的经验和技能。
三、灯光效果灯光效果是决定计算机动画质量的一个重要因素。
有一个好的灯光效果可以使画面更加逼真、生动，反之则缺乏真实感。
灯光效果制作的过程包括选择灯光类型、调整灯光强度和颜色、确定灯光照射的位置和角度，以及调整阴影等。
四、材质贴图材质贴图是为了使计算机制作的图像看起来更加真实，常常会在图像表面贴上各种材料的外观贴图。
常见的材质包括木材、金属、纸张和布料等。
材质贴图制作的过程包括选择材质类型、粘贴材质贴图，以及调整贴图的大小和颜色等。
五、特效制作特效制作是计算机动画中特殊效果的制作，如爆炸、火焰、水面波纹等等。
这些特效可以让画面更加生动、逼真。
特效制作的过程包括选择特效类型、添加特效素材、调整特效参数、以及调整特效的时序等。
六、总结计算机动画制作需要多种技术的综合运用，包括三维建模、动画制作、灯光效果、材质贴图和特效制作等。
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。
3.计算机动画的基本类型：计算机动画就动画性质而言，可分为两大类，即帧动画和矢量动画。
根据视觉空间的不同，计算机动画又有二维动画与三维动画之分。
按照计算机动画对时间性能的要求，可以分为实时动画和非实时动画。
（1）实时动画是按动画播放的速度快速生成动画的每一帧，即动画帧的生成和播放是同步的。
非实时动画通常需要较长时间生成动画的每一帧，因此，后者先生成并保存组成动画的每一帧，然后播放，即动画帧的生成和播放是异步的。
（2）矢量动画通常通过编程方式制作，也有用于制作矢量动画的工具软件，如Flash、Illustrator。
（3）帧动画模拟传统动画的方式，它采用多画面表现动画。
动画的每一个动作被记录在一幅幅画中，多幅连续的画面构成了动画。
电脑的作用只是把众多的画面内容有序地进行保存，并把这组画面连续不断地演播出来。
（4）二维动画又叫“平面动画”，具有非常灵活的表现手段、强烈的表现力和良好的视觉效果。
二维动画运用传统动画的基本概念，在平面上构成动画的基本动作。
并且在保持传统动画的表现力和视觉效果的基础上，尽量发挥计算机处理的高效率、低成本等特点。
（5）三维动画又叫“空间动画”。
动画主体的三维造型是经过计算机得到的，然后为其赋予“材质”，布置好“灯光”、放好“摄影机”，规定好运动的方式，就制作好了三维动画。
4. 计算机动画技术：在计算机动画系统中应用的主要动画技术有：(1)参数关键帧技术：关键帧技术最初仅仅用来插值帧与帧之间卡通画的形状，后来该技术马上发展成为可以用来插值影响运动的任何参数(例如，一个物体的平移、比例变换、旋转、材料、纹理、形状、可见性参数等都可作为关键帧参数，另外，摄象机和灯光的大部分参数也可作为关键帧参数)。
从这一点来说，关键参数(Key parameter)比关键帧(Keyframe)更确切些。
(2)轨迹驱动技术：轨迹驱动动画，是指先设计好物体的运动轨迹，然后指定物体沿该轨迹运动。
通常，物体的运动轨迹为三次样条曲线（也称为样条驱动），并且由用户交互给出。
(3)变形动画技术：变形动画技术主要是为了制作一种形态变形的动画，即将物体外观上发生变化的过程记录下来，生成一个形态连续变化的动画序列。
变形动画在影视娱乐业已得到大量运用。
变形动画技术分为Morphing和空间变形(deformation)，二者都牵涉到使处理对象作某种变形，但含义不完全一样。
Morphing是指将一给定的源数字图像或几何对象S光滑连续地变换到目标数字图像或几何对象T；deformation是指将单个几何对象的形状作某种扭曲、变形，使它变换到动画师所需的形状。
(4)关节动画技术：关节动画是计算机动画中最具挑战性的课题之一，它的主要目的是模拟骨架动物(尤其是人体)的运动。
关节动画的发展不仅促进了机器人等学科的发展，而且使得模拟人类自身行为、动作成为可能。
(5)过程动画技术：过程动画是指物体的运动或变形可由一个过程来描述。
最简单的过程动画是用一个数学模型去控制物体的几何形状和运动，较复杂的过程动画则是包括物体的变形、弹性理论、动力学、碰撞检测在内的物体的复杂运动。
(6)基于物理的动画技术：基于物理模型的动画技术是80年代后期发展起来的一种新的计算机动画技术。
经过近几年的发展，它已在图形学中成为一种具有潜在优势的三维造型和运动模拟技术。
尽管该技术比传统动画技术的计算复杂度要高得多，但它能逼真地模拟各种自然物理现象，这是基于几何的传统动画生成技术所无法比拟的。
5.计算机动画今后新研究方向：计算机动画发展到今天，无论在理论还是在应用上都已取得了巨大的成功，但离人们的期望还是有一定的距离。
在今后的几年还应该从以下几个方面研究和发展：（1）Catmull-Clark细分曲面的造型和动画研究。
动画追求的新奇性和创新性推动了这一方向的发展。
物体的造型和动画通常具有密切的联系，造型的某些新方法往往同时提供了新的动画控制方法。
由于NURBS曲面在表示拓扑复杂物体存在许多困难，由Catmull和Clark提出的根据任意拓扑控制网格生成B样条曲面的细分曲面方法近几年来在计算机动画中越来越受到人们的重视，相关的论文不少。
1996年MacCraken把细分曲面应用于任意拓扑的自由变形中。
在今年的Siggraph中，有三篇与Catmull-Clark细分曲面有关的论文，其中Pixar公司的DeRose等人把细分曲面引入到角色动画中，取得了非常好的效果。
在Alias|Wavefront公司的动画软件Maya中，基于Catmull-Clark细分曲面的造型和动画已经成为其重要手段。
2、隐式曲面的造型和动画研究。
该研究方向近年来逐渐为人们研究的热点，欧洲图形学学会专门设立了相应的Implicit Surface学术会议。
该会议从1995年开始，每一年半举办一次，现举办了三次（1995年，1996年和1998年）。
隐式曲面是元球的更一般形式，它在表现人体的肌肉、水滴、云、树等物体的造型和动画方面有很大的优势。
3、运动捕获动画数据的处理。
运动捕获技术在电影《泰坦尼克》中取得了非常大的成功，该片中乘客从船上落入水中的许多惊险镜头都是由动画特技来完成的。
实际上，运动捕获已成为现代高科技电影不可缺少的工具。
运动捕获的动画数据包括关节运动的数据和脸部表情动画的数据。
怎样把运动捕获动画数据重用和重置目标值得进一步的研究。
4、三维Morphing和变形研究。
二维图象的Morphing虽然已经比较成熟，但三维Morphing方法尚存在各种各样的缺陷，具有任意拓扑的两三维物体之间的Morphing技术还有待于进一步的发展。
基于约束的变形也是值得研究的方向。
电信0701高原25。
