第二节 计算机动画

　　动画虽然具有特别的艺术效果和在众多的领域中大有用武之地，但是，过去却由于传统制作方法的难度而受到限制。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的飞速发展、计算机动画的出现，不仅逐步摆脱了繁重的手工动画制作，并且以其简便、高效、更具表现力的特点，得到越来越广泛的应用。

　　一、计算机动画及其特点

　　计算机动画(Computer Animation)是用计算机生成一系列可供实时播放动态连续图像的计算机技术。由于动画是通过快速地展示一幅幅画面来表现动态的过程，对计算机的速度有较高的要求，而且动画文件占用的磁盘空间也畅动感。

　　计算机动画制作系统包括硬件和软件两部分。

　　硬件：指计算机物理装置本身，包括主机，输入、输出设备(图5-37)

　　软件：指为动画制作而编写的程序(图5—38)。

　　二、计算机动画分类

　　计算机动画，从制作方法上大致可以分两类,一类是影片式的动画，另一类是帧动画。

　　1.影片式动画(图5—39)

　　是以一幅幅完整画面为单位组成的，通过快速地逐幅显示而形成的动画，就如同把记录在电影胶片上的一格格画面，经过放映机的连续更递放映的影片，故而称为影片式动画。这种动画可以用多种工具来制作，如制作二维动画的Animator Studio和制作三维动画的3D Studio MAX。这些动画软件都有强大的功能，可供创作者根据需

　　要方便地制作动画。操作者能否熟练地应用动画软件，对动画制作速度的影响很大。

　　2.帧动画(图5—4D)

　　帧动画是以角色为主体的，制作时必须单独设计每一个运动物体，并为每个物体指定特性(位置、样式、大小和颜色等)。如用F1ash矢量动画软件制作的动画，每帧画面中都有几个角色成员，每个角色成员都能分别在各自所在的图层中独立于帧画面，还可以在连续的帧画面中，独立地改变自己的位置和形象，调整和修改极为方便。动画中并可以含有音乐和同步的配音。

　　3.AVI、MPG影集式动画捕捉

　　(1)AVI动画

　　利用影像捕捉卡和Video For Windows软件，实时地对视频信号或录像带上的影像进行连续捕捉，捕捉下来的画面可以生成AVI动画。这种动画的质量主要依赖干捕捉卡的品质，同时也决定于源信号的质量。AVI动画不仅可以呈现实景画面，而且可以同步记录视频信息中的音频信号。Micmoft公司的多媒体视频工具软件V1deo For Windows可以支持目前的大多数视频卡，并支持利用这些卡进行画面的捕捉，最终生成.AVI格式的动画。实际操作中要考虑捕捉和放映两个方面。

　　设置捕捉速度时，应该依据所用视频卡的性能和所要捕捉的画面大小来设置。通常状态下，捕捉速度设置为每秒15帧左右，但一般不要大于每秒25帧，除非捕捉卡和电脑都很好。画面的大小也会影响实际捕捉速度，当画面较大时，如果使用较快的捕捉速度，往往会导致难以捕捉完想要的内容。

　　AVI动画的放映速度取决于两个因素，一个是动画幅面的大小，另一个是电脑的速度。为了使动画能在不同的电脑上顺利运行，在制作时应该尽可能地缩小动画的幅面。如果是使用Video For Windows捕捉AVI，则应该在捕捉时将捕捉视窗缩小。捕捉AVI动画时所设定的时间和速度，就是将来动画放映的时间和速度。动画的放映速度应保证每秒至少15帧，在这一速度下，画面才会有连续自然的感觉。

　　(2)MPG动画

　　MPG动画也称作影片，它的生成机制与AVI动画相仿，是利用MPEG卡，对视频画面进行高效压缩生成的。MPG动画的捕捉、制作与放映速度可达每秒25帧或30帧。

　　三、计算机二维动画

　　计算机二维动画是借助计算机制作的平面动画。计算机二维动画的制作，可以先将画在动画纸上的动画线稿和画好的背景色稿，通过逐幅扫描，输入计算机，再运用计算机及相关软件，分别对所扫描的动画线稿着色和对背景色稿加工处理并进行叠加合成，也可以直接运用计算机完成。二维动画的制作，对于硬件的要求相对较低，操作亦较简便。

　　制作二维动画的计算机应用软件很多，以下介绍的是两种不同类型的软件：

　　1.Animator、StUdio(图5—41)

　　Animator、StUdio充分利用了Windows的多媒体特色，不仅可以读取与储存单张图像(支持.bmp .gif .dib .jpg .pcx .tga .tif等格式)和数字影片(图5—42)(也支持各种数字影片的压缩格式)，拥有多种绘图工具和图像处理功能，还用来制作真彩色、高分辨率和与音效结合的AVI文件格式动画。Animator、StUdio包含四个不同的程序，分别用于制作或编辑动画、数字影片和简报。

　　2.Flash(图5—43)

　　F1ash是优秀的矢量动画软件，用它制作的动画文件，较位图动画文件小得多，可以在网络上快速地播放。由于该软件操作简单，易于掌握和丰富的表现功能，已成为网络交互动画制作和动态网页开发的首选。随着Flash动画制作的普及，许多业余动画爱好者除了可以用它制作普通动画外，还可以在动画中加入背景音乐或其他声音，能够方便地创作出自己的MTV或动画短片。Flash动画制作的简便和成本的低廉，使它得到广泛应用，在目前的电视节目中，也每每能见到它的踪影。

　　四、计算机三维动画

　　计算机三维动画是三度空间中创作的立体形象及其运动的动画。由于三维计算机图形与动画在表现材料和光照、空间及动感等方面的优势，使得计算机三维动画广泛应用于广告、影视制作、艺术设计、网络传播、游戏、多媒体课件和虚拟现实等领域中(图5-44)。计算机的发展已将我们带入了一个新的视觉时代——计算机三维时代。

　　目前，随着计算机处理器技术和显卡运算能力的不断提高，越来越多的三维动画软件被移植到PC机上，几乎使得每一台家庭电脑都可以成为一个小型的三维工作站，也为每一个对3D感兴趣的人提供了接触和学习的机会，三维动画已经不再是专业技术人员的专利。

　　三维动画制作软件种类很多，通常分为低端、中端和高端三个不同的级别。低端产品使用简单，对硬件要求较低，如cool 3D。中端产品功能较强大、开放性好，最大的优点是有丰富的插件，如3D MAX。高端产品功能极其强大，一般多见于Windows NT或专业的工作站系统，个性化强，学习难度较大，如MAYA和SOFTIMAGE。

　　1.3D MAX(图5-45)

　　3D Studio MAX作为中端三维软件的代表，对硬件要求较低，而作品效果可达到工作站的级别，现已成为三维动画制作软件中的佼佼者，也是第一个能够运行在个人电脑上的三维动画软件。现在3D MAX系列已经到了5.0版本，它可运行于…工作平台，支持多处理器和网络渲染，成为目前三维制作中最为流行的软件。它不但是影视不口广告设计领域的强有力的工具，同时也用于建筑外形设计和产品造型设计。通过相机和真实场景的匹配、声音效果的设计、场景中任意对象的修改、高质量的渲染工具和各种特殊效果的组合，可以创作出逼真的电影级动画。

　　2.MAYA(图5-46)

　　MAYA是国际3D主流软件，它融合了计算机图形学与三维动画的最新技术，其技术成熟，具有强大的功能和极高的渲染精度。它的角色动画、动力学系统、P9讣“r画笔、雕刻笔模块，为用产提供了实现想像力的自由手段，并且用产可以通过编写HLL(NAYA Embed—)对软件实施个性化控制。

　　3.其他三维动画专用软件

　　三维动画软件各有所长，以下介绍的几种专用软件，虽然不及上述两种软件功能强大，却有专门用途，不但具有很好的效果，而且易于掌握，操作也非常简便。

　　①C00L 3D(图5—47)是台湾友立公司出品的一款傻瓜型三维立体字动画制作为主的工具，用它不仅可以快速方便地做出多种材质、贴图的立体字，还可以加上精彩的背景图案。其特点是将特效、材质、运动、灯光等等模块化，并含有大量成品，放置在相应的“百宝箱”中，用户通过对其中文字和图形的编辑，进行不同的组合，即可制作出个性化的三维动画，操作十分简便。利用C00L 3D做出各种效果的三维标题和动画，可以广泛应用于演示文档、视频、网页以及多媒体中。

　　②Poser(图5—48)是MetaCreation公司专门用于人体造型和动画的三维软件。其特点也是模块化。它将人物(或动物)模型、造型、面部表情、发型、手势、常用物品、灯光和摄像机分别放置在不同的目录下，用户可以通过不同的组合形成需要的人物，甚至可以通过磁石工具创造出变形的人物。Poser、解决了三维动画中的一大难题——人物建模，但不足的是亚洲人种模型较少，需要另行下载或购买。

　　③Bryce(图5—49)是MetaCreation公司用于自然场景制作的专业软件。它将除了雨、雪天以外的一切天气特征都内置在软件中。用户通过类似于赋材质的方法，就可以创造出富有变化的自然景观，并可以通过关键帧的设置形成动画。Bryce最大的缺点是建模能力弱，但这种不足可以通过其他三维软件予以弥补。

　　4.三维动画创作

　　三维动画的创作因软件和每个人工作习惯不同，虽然没有固定的流程，但创建的基本步骤通常大同小异。现以常用的3D MAX为例，一般操作步骤如图5-50，相应的计算机界面图例如图5-51。

　　五、动画文件格式

　　计算机动画应用广泛，由于应用领域的不同，其文件的存储格式也有所不同，目前应用最广泛的有：

　　GIF格式

　　GIF图像采用了无损数据压缩方法，由于压缩比高，文件较小，因此被广泛采用。这种格式可以同时存储若干幅静止图像并进而形成连续的动画，目前Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式。很多图像浏览器如ACDSee等都可以直接观看此类动画文件。

　　FLIC(FLI/FLC)格式

　　FLIC是AUtodesk公司在其出品的Autodesk Animator/Animator Pro/3D Studio等2D/3D动画制作软件中采用的彩色动画文件格式。FLIC是FLC和FLI的统称，其中，FLI是最初的基于320x200像素的动画文件格式,而FLC则是FLI的扩展格式，采用了更高效的数据压缩技术，其分辨率也不再局限于320 x 200像素。FLIC文件采用首先压缩并保存整个动画序列中的第一幅图像，然后逐帧计算前后两幅相邻图像的差异或改变部分，并对这部分数据进行压缩。由于动画序列中前后相邻图像的差别通常不大，因此可以得到相当高的数据压缩率。它被广泛用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏应用程序。

　　SWF格式

　　F1ash是Micromedia公司的产品，严格说它是一种动画(电影)编辑软件。它制作出后缀名为.swf的矢量动画格式，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。这种格式的动画还可以添加声音，能用很小的文件表现丰富的多媒体形式，被广泛地应用于网页上。

　　AVI格式

　　AVI是对视频、音频文件采用的一种有损压缩方式，该方式的压缩率较高，并可将音频和视频混合到一起，因此尽管画面质量不是太好，但其应用范围仍然非常广泛。AVI文件目前主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣赏新影片的精彩片段。

　　六、“无纸卡通”制作

　　“无纸卡通”是指在动画制作过程中，不使用画纸，只通过电脑及软件的操作处理，直接完成动画制作的各个环节。现在无纸卡通的实用性和可操作性已较为全面，虽然还有一些不足，但这一创造性改革，起到了对动画制作劳动精简和集中化的作用，并对动画业今后的发展产生深远的影响。目前，可进行无纸形式制作动画的软件，已成功走向市场。日本等国正逐步将其应用于个人动画创作、网络动画创作和动画片制作领域中。新一代矢量化无纸卡通制作，必将最终实现卡通创作的数字化和无纸化。

　　矢量化无纸卡通制作软件(如“STYLOS”)是基于矢量化技术的基础，根据动画制作特点及要求研发出的动画制作软件。它的出现使动画设计快捷方便，可在显示器上直接绘图，并可选择铅笔、签字笔、色笔、Marker笔等不同的画笔效果。由于这种应用于绘制动画的软件，所画的全部是矢量形，因此，对电脑要求不高，同时还保证了画面质量和分辨率，亦不会在图形缩放或变化时出现锯齿。此外，这种软件的设计和应用范围包括了动画片制作中从分镜头创作到后期上色中的所有步骤，单机便可综合完成全部制作程序。参与动画片制作的人员，既可利用该类软件通过电脑进行绘制台本、设计稿、原画、动画，又可进行修形、动检、上色和特效等工作，同时还可对每一镜头数据进行实时监控，以及对产量信息进行计算等。“无纸卡通”动画制作有利于统一管理检查的这种优势，尤其体现在其“镜头袋”的特别功能。在以往动画制作中，每个镜头的有关材料，都要装入“镜头袋”中，并分别在袋上作好记录，以备需要时对某个环节进行查阅，或是在出现借用、返修等情况时，能够在众多的“镜头袋”中，逐一查找到所需的记录。而现在软件中的“镜头袋”不但包含着镜头的所有材料和信息，而且使记录与查询更为便利迅捷(图5—52)。

　　“无纸卡通”制作可以完成动画片制作中除了摄影之外的全部一条龙作业，使传统动画制作得到了飞跃性的提高和产生了革命性的变化。