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摘要:本文概述了计算机动画的原理,详细分析了计算机动画的发展.运用独特的视角理解了现代计算机动画技术,对于计算机动画的不足与前景进行了展望,使得计算机动画呈现出了清楚的脉络.

关键词：计算机应用；动画；发展；三维；

【中图分类号】TP391【文献标识码】A【文章编号】1002-2139（2009）-13-0000-01

引言

计算机动画是指采用图形与图像的处理技术,它是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门新技术.计算机动画技术的主要研究内容包括几何建模、真实感图形及运动生成与控制等.计算机动画以计算机图形学,特别是实体造型和真实感显示技术为基础,涉及到图像处理技术、运动控制原理、视频技术和艺术甚至于视觉心理学、生物学、人工智能学等领域,逐步成为一门一个多种学科和技术的综合领域.

1计算机动画基本原理

计算机动画可以用计算机和动画软件制作.一些常见的动画软件包括:Amorphium(3D),造型软件(3D),RayDreamStudio(3D),Bryce,Cinema4D,玛雅,Blender,Truespace(3-D),3DStudioMax(3D)等.这些现代计算机动画软件是采用不同的技术来产生动画的.但是作为最常见的方式一般都是这样的：通过复杂的数学操作复杂的三维多边形,在加上“纹理”,光照和其他效果,最后绘制完整的图像.复杂的图形用户界面被用来制作动画并编排它的舞美效果.

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2计算机动画的发展

2.1计算机动画的产生

计算机动画是由传统的卡通动画发展起来的.在传统卡通动画的制作过程中,导演首先将剧本分成一个个分镜头,然后确定各分镜头的角色造型,并绘制出一些关键时刻各角色的造型.最后助理动画师根据这些关键形状绘制出从一个关键形状到下一个关键形状的自然过渡,并完成填色及合成工作.最后,依次拍摄这一帧帧连续画面,就得到了一段动画片段.相应的,计算机动画是指借助计算机设备,利用绘制程序生成一系列的景物画面,其中当前帧画面是对前一帧画面的部分修改.

2.2二维计算机动画大发展

1964年,贝尔实验室的K.Knowlton首次尝试采用计算机技术来解决上

计算机动画有关论文范文文献述问题,从而宣告了计算机动画时代的开始.但六十年代至七十年代间的研究工作还主要是集中于用计算机产生的动态图形来阐明科学理论.直到在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.

2.3三维计算机动画技术

进入八十年代,随着计算机图形学的理论发展,尤其是三维物体的造型方法以及高度真实感图形的生成等得到有效的解决,人们才开始致力于三维计算机动画理论、技术及系统实现的广泛研究.

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70年代初开始,出现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.

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3现代算机动画的理解

以知识的角度来看待计算机动画这门技术,并从更为广泛的方面来理解,即计算机动画是以图形方式对具有约束条件的动态变化的知识的一种表示或解释方法.约束条件可以是物理的(如动力学知识、运动学知识等),也可以是几何的(如路径描述、给定的关键帧等),同时还可以是时间上的约束,同样,动态变化过程可以是具体对象的物理变化过程,也可以是抽象对象的变化过程.这样,就把“计算机动画”从过去的单一概念扩展到能够包含各种应用领域的多元模式上,即计算机动画技术综合运用了计算机图形学、物理学、空间机构学、心理学、生命科学、机器人学及人工智能等多学科领域知识来研究客观存在的或是高度抽象的“对象”的运动表现方法,其应用范围也不再局限于动画片的制作过程.

随着计算机硬件及动画技术的迅速发展,以及越来越多的研究机构及商业机构加入到计算机动画领域的研究与开发工作中,计算机动画的理论与技术也会随之日新月异.

4计算机动画的前景与挑战

虽然计算机动画设计技术已达到前所未有的水平,但在追求更逼真的视觉效果、更丰富的设计手段方面,提出了更高的挑战.计算机动画相关的理论与算法的研究近年来己成为研究热点.计算机动画技术的研究趋势将向如何最大程度上地降低制作成本、缩短制作周期、提高制作灵活性的方向发展,但在发展过程中依然有许多尚未解决的技术问题,主要有：

（1）目前采用的运动控制各类算法尽管己经相当有效,但运动规律真实性的反映依然和现实存在较大差距.

（2）三维运动数据的可复用性比较低.随着三维运动捕获设备的普及,运动数据的采集成为可能,可以建立大规模运动采集数据库,但是这些数据的后期编辑、合成等复用问题也充满了挑战.

（3）现在动画技术和动画制作软件呈现出一种百家争鸣的形势,各运动控制技术各有特色但相互间的兼容则做得不够,即系统化的方案不够,因此各类运动控制技术的系统化、标准化是大势所趋.

参考文献

[1]范志忠著.百年中国影视的历史影像[M],浙江大学出版社,2006年版

[2]金小刚,鲍虎军,彭群生.计算机动画技术综述[J].软件学报,1997,8(4)

[3]罗忠祥,庄挺越,刘丰等.基于视频的人体动画[J].计算机研究与发展,2003,40(2)

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