計算機動畫的發(fā)展

1、4計算機動畫的發(fā)展目前我們計算機動畫定義是指采用圖形與圖像的處理技術(shù)，借助于編程或動畫制作軟件生成一系列的景物畫面，其中當(dāng)前幀是前一幀的部分修改。 計算機動畫是采用連續(xù)播放靜止圖像的方法產(chǎn)生物體運動的效果。動畫是一門通過在連續(xù)多格的膠片上拍攝一系列單個畫面，從而產(chǎn)生動態(tài)視覺的技術(shù)和藝術(shù)，這種視覺是通過將膠片以一定的數(shù)率放映體現(xiàn)出來的。計算機的動畫效果相對于手工繪制的動畫有著十分明顯的優(yōu)越行，相比手工動畫，它具有簡便，易保存，準(zhǔn)確等特點，加之運用計算機可以對圖片進行粘貼，復(fù)制，放大縮小以及對關(guān)鍵幀進行中間幀計算，這些使得動畫的制作周期大大縮短，加之其強大的模擬現(xiàn)實功能，就能制作出極其逼真的畫面了

2、，從而令人感到真實。計算機動畫的起源是由動畫發(fā)展起來的，1831年，法國人J.A.Plateau發(fā)明了傳統(tǒng)動畫。1909年，美國W.McCay制作了世界第一部卡通動畫片恐龍專家格爾梯，此片雖然時間很短，但McCay卻用了大約一萬幅畫面。1915年，美國人Eerl Hurd創(chuàng)造了新的動畫制作工藝，他先在塑料膠片上畫動畫片，然后再把畫在塑料膠片上的一幅幅圖片拍攝成動畫電影，多少年來，這種動畫制作工藝一直被沿用著。在此期間，美國卡通系列動畫片以由P.Sullivan制作的小貓菲利斯最為著名。從1928年開始，世人皆知的Walt Disney逐漸把動畫影片推向巔峰。他在完善動畫體系和制作工藝的同時，把

3、動畫片的制作與商業(yè)價值聯(lián)系了起來，被人們譽為“商業(yè)動畫之父”。1928年制作的第一部具有同步音響效果的影片唐老鴨。計算機動畫發(fā)展大概分為三個階段。計算機動畫的研究始于20世紀60年代初。60年代美國的bell實驗室和一些研究機構(gòu)開始研究用計算機實踐動畫片中間畫面的制作和上色。這些早期計算機動畫系統(tǒng)基本上是二維輔助動畫系統(tǒng)(Computer Assisted Animation)，也稱為二維動畫。1963年美國貝爾實驗室語言編寫了一個稱為BEFLIX的二維動畫制作系統(tǒng)，這個軟件系統(tǒng)在計算機輔助制作動畫的發(fā)展歷程上具有里程碑的意義。 二維動畫是指平面上的畫面。紙張、照片或計算機屏幕顯示，無論畫面的

4、立體感多強，終究是二維空間上模擬真空三維空間效果 目前常用的二維軟件有：Animator Studio-基于Windows系統(tǒng)下的一種集動畫制作，圖像處理，音樂編輯，音樂合成等多種功能為一體的二維動畫制作軟件。 Flash-交互動畫制作工具，在網(wǎng)頁制作及多媒體課程中應(yīng)用。 Retas日本生產(chǎn)的一種計算機二維動畫軟件 Pegs法國生產(chǎn)的一種計算機二維動畫軟 第二階段是從20世紀70-80年代中期，計算機圖形、圖像技術(shù)的軟、硬件都取得了顯著的發(fā)展，使計算機動畫技術(shù)日趨成熟，三維輔助動畫系統(tǒng)也開始研制并投入使用。三維動畫也稱為計算機生產(chǎn)動畫（Computer Generated Animation）

5、，其動畫的對象不是簡單得由外部輸入，而是根據(jù)三維數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部生成的。1982年迪士尼推出第一部電腦動畫的電影，就是Tron，使計算機動畫稱為計算機應(yīng)用的新領(lǐng)域。1982-1983年之間，麻省理工學(xué)院及紐約技術(shù)學(xué)院同時利用光學(xué)追蹤技術(shù)記錄人體動作；演員穿戴發(fā)光物體于身體各部分，在制定拍攝范圍內(nèi)移動，同時有數(shù)部攝影機拍攝其動作，然后經(jīng)電腦系統(tǒng)分析光點的運動再產(chǎn)生立體活動影像。第三階段是從1985年到目前為止的飛速發(fā)展時期，是計算機輔助制作三維動畫的實用化和向更高層次發(fā)展的階段。在這個階段中，首先是由美國的猶他大學(xué)開發(fā)出世界上第一個完整的且具有使用意義的三維動畫片。在隨后的十年內(nèi)，計算機輔助三維

6、動畫的制作技術(shù)有了質(zhì)的變化，已經(jīng)綜合集成了現(xiàn)代數(shù)學(xué)、控制論、圖形圖像學(xué)、人工智能、計算機軟件和藝術(shù)的最新成果。以致有人說：“如果想了解信息技術(shù)的發(fā)展成就，就請看計算機三維動畫制作的最新作品”。二十世紀90年代，計算機動畫在好萊塢掀起了一場電影技術(shù)的風(fēng)暴。1996年，玩具總動員，它完全用計算機動畫制作，一3000萬美元的投資換來了破紀錄的3.5一美元的票房收人，還獲得了奧斯卡最佳影片獎的提名，雖未得獎但它給電影制作開辟了全新的道路。目前常用的三維維軟件有：1.群雄爭霸：法國TDI、加拿大Alias、美國Wavefront(NURBS) 2.異軍突起： AutoDesk,3DS->3DSMA

7、X->3DSMAX2.0->3DSMAX2.5 3.天下大亂：Wavefront吞并TDI,Alias投靠SGI，Wavefront 只能投靠SGI，最后出現(xiàn)Alias|Wavefront 各路好手涌現(xiàn)。SoftImage(投奔MS)、Animation Master等 4.戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移：PC性能不斷提高。便宜3D軟件占領(lǐng)市場。 TrueSpace、Lightscape、Lightwave3D 5.MAYA出山：SGI統(tǒng)一TDI、ALIAS、WAVEFRONT，形成MAYA。 MAYA 1998年6月推出PC版。計算機動畫發(fā)展到今天，無論在理論上還是在應(yīng)用上都已取得了巨大的成功，但離人

8、們的期望還有一定的距離，采用計算機動畫模擬許多自然界的現(xiàn)象還有困難 從最近幾年發(fā)表的論文和取得的成果看，個人認為下面幾個研究方向值得我們注意： 1復(fù)雜拓撲曲面的造型和動畫研究 動畫追求的新奇性和創(chuàng)新性推動了這一方向的發(fā)展。物體的造型與動畫通常有密切的聯(lián)系，造型的某些新方法往往同時提供了新的動畫控制方法。由于NURBS曲面在表示復(fù)雜拓撲物體方面存在著許多困難，由Catmull和Clark提出的根據(jù)任意拓撲控制網(wǎng)格生成B樣條曲面的細分曲面方法近幾年來在計算機動畫中越來越受到人們的重視，相關(guān)的論文不少。在19982000年的siggraph中，有近10篇與Catmull-Clark細分曲面有關(guān)的論文，其中Pixar公司的DeRose等人把細分曲面引入到角色動畫中，取得了非常好的效果。在動畫軟件maya中，基于Catmull-Clark細分曲面的造型和動畫已經(jīng)成為其重要手段。隱式曲面的造型和動畫研究也令人關(guān)注。 2運動捕獲動畫數(shù)據(jù)的處理 運動捕獲技術(shù)在電影泰坦尼克中取得了非常大的成功，該片中乘客從船上落入水中的許多驚險鏡頭都是由動畫特技來完成的。實際上，運動捕獲已成為現(xiàn)代高科技電影不可缺少的工具。運動捕獲的動畫數(shù)據(jù)包括關(guān)節(jié)