計算機動畫技術(shù)及應(yīng)用課件

1、第6 章 計算機動畫技術(shù)及應(yīng)用6.1 動畫概述6.2 計算機動畫運動的控制和生成6.3 二維動畫制作6.4 三維動畫制作6.5 動畫腳本語言6.6 數(shù)字動畫創(chuàng)意與設(shè)計返回6.1 動畫概述動畫，從字面意思來看是活動的圖畫，而從更深的角度來看，它是一種活動的、被賦予生命的圖畫。動畫的應(yīng)用范圍廣泛，除了作為電影的一種類型之外，還可用在電影特技制作、科學(xué)教育、產(chǎn)品形象介紹、游戲、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)頁等。動畫是藝術(shù)，同時也是技術(shù)。動畫是基于人的視覺暫留原理創(chuàng)建的一系列靜止圖像。6.1.1 計算機動畫的概念和分類計算機動畫是現(xiàn)代計算機圖形技術(shù)高度發(fā)展所產(chǎn)生的一種動畫形式。下一頁返回6.1 動畫概述在制作過程中，

2、計算機動畫將計算機作為制作工具，利用計算機技術(shù)生成一系列可供實時播放的連續(xù)動態(tài)圖像。計算機既可以制作二維平面動畫，也可以生成三維立體動畫效果。計算機動畫根據(jù)不同分類依據(jù)有不同的分類方法。從美術(shù)設(shè)計視角來看，計算機動畫有寫實類動畫，如美國動畫片人猿泰山、日本動畫片灌籃高手；寫意類動畫，如日本動畫片機器貓；抽象類動畫（或稱為超現(xiàn)實類動畫），如動畫片鋼絲惡作劇。根據(jù)視聽語言劃分，計算機動畫可以分為鏡頭語言表現(xiàn)風(fēng)格和聲音效果表現(xiàn)風(fēng)格兩類。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述根據(jù)創(chuàng)作題材劃分，計算機動畫可以分為藝術(shù)動畫、娛樂動畫、科教動畫和商業(yè)動畫。根據(jù)傳播途徑劃分，計算機動畫可以分為最初的影院動畫片、后來

3、的電視動畫、大眾化的網(wǎng)絡(luò)動畫，目前最為時尚的當(dāng)屬手機動畫。根據(jù)技術(shù)應(yīng)用分類，計算機動畫主要可以分為二維動畫和三維動畫。6.1.2 計算機動畫的制作過程動畫片的生產(chǎn)過程分為以下幾個環(huán)節(jié)。1. 文學(xué)劇本上一頁下一頁返回6.1 動畫概述文學(xué)劇本就是文字?jǐn)⑹龅墓适?，它如同故事片一樣，主要包括人物對白、動作和場景的描述。文學(xué)劇本中，人物對白要準(zhǔn)確地表現(xiàn)角色個性，動作的趨勢和力度要生動、形象，人物出場順序、位置環(huán)境、服裝、道具、建筑等都要寫清楚，只有這樣，腳本畫家才能夠進(jìn)行更生動的動畫創(chuàng)作。通常，動畫片敘述的故事要具有卡通特色，比如幽默、夸張等，如果再有一些感人情節(jié)，就會更受大家的歡迎。2. 造型設(shè)計造型

4、設(shè)計就是由設(shè)計者根據(jù)文學(xué)劇本，對人物和其他角色進(jìn)行造型設(shè)計，并繪制出每個人物或角色不同角度的形態(tài)，以供其他工序的制作人員參考。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述此外，設(shè)計者還要畫出它們之間的高矮比例、各種角度的樣子、臉部的表情、使用的道具等。在設(shè)計造型時，主角、配角等演員在服裝、顏色、五官等方面要有很明顯的差異，服裝和人物個性要配合，造型與美術(shù)風(fēng)格要配合?？紤]到其他工序的制作人員可能會有困難，造型不可太復(fù)雜、瑣碎。3. 故事腳本在文學(xué)劇本完成后，要繪制故事腳本。故事腳本就是反映動畫片大致概貌的分鏡頭劇本，也稱為故事板（Storyboard）。它并不是真正的動畫圖稿，而是類似連環(huán)畫的畫面，將劇本描

5、述的內(nèi)容以一組畫面表達(dá)出來，詳細(xì)地畫出每一個鏡頭出現(xiàn)的人物、地點、攝影角度、對白內(nèi)容、畫面的時間、所做的動作等。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述4. 背景背景是根據(jù)故事的情節(jié)需要和風(fēng)格來繪制的，在繪制背景過程中，要標(biāo)出人物組合的位置、白天或夜晚，家具、飾物、地板、墻壁、天花板等背景的結(jié)構(gòu)都要清楚，使用多大的畫面（安全框）、鏡頭推拉等也要標(biāo)示出來，以便人物可以自由地在背景中運動。5. 聲音錄制在動畫制作時，動作必須與聲音相匹配，所以聲音錄制需要在動畫制作之前進(jìn)行。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述當(dāng)錄音完成后，編輯人員還要將記錄的聲音準(zhǔn)確地分解到每一幅畫面的位置上，即第幾秒（或者第幾幅畫面）開始對

6、白、對白持續(xù)多久等，最后要把音軌分配到每一幅畫面位置與聲音對應(yīng)的條表，供動畫制作人員參考。6. 原畫原畫是動畫系列中的關(guān)鍵畫面，也叫關(guān)鍵幀。這些畫面通常是某個角色的關(guān)鍵幀形象和運動的極限位置，由經(jīng)驗豐富的動畫設(shè)計者完成。創(chuàng)作原畫時要將卡通人物的七情六欲和性格表現(xiàn)出來，但不需要把每一張圖都畫出來，只需畫出關(guān)鍵幀就可以。原畫繪制完成后交由動畫師，動畫師據(jù)此制作一連串精彩的動作。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述7. 中間畫中間畫是位于兩個關(guān)鍵幀之間的畫面。相對于原畫而言，中間畫也叫作動畫，它由輔助的動畫設(shè)計者及其助手完成。這些畫面根據(jù)角色的視線、動作方向、夸張、速度、人物透視、人體力學(xué)、運動的距離、

7、推拉鏡頭的速度與距離，將間斷的動作連綴起來，使其顯得自然流暢。這是給平面人物賦予生命與個性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。8. 測試為了初步測定造型和動作，可將原畫和中間畫輸入動畫測試臺進(jìn)行測試，檢查畫面是否變形，動作是否流暢，原畫的原意是否正確地傳達(dá)，然后再請導(dǎo)演做最后審核。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述9. 上色動畫片通常都是彩色的，因此要用計算機技術(shù)給圖畫著色。10. 檢查檢查是動畫合成的重要步驟。在每個鏡頭的每幅畫面全部著色之后，在開始編輯之前，動畫設(shè)計師需要對每一場景的每個動作進(jìn)行詳細(xì)的檢查。11. 畫面編輯編輯過程主要完成動畫各片段的連接、排序和剪輯。12. 后期制作上一頁下一頁返回6.1 動畫概述

8、編輯完成之后，編輯人員和導(dǎo)演開始選擇音響效果以配合動畫的動作。在所有音響效果已選定并能很好地與動作同步之后，編輯人員和導(dǎo)演一起對音樂進(jìn)行復(fù)制，再把聲音、對話、音樂、音響都混合到一個聲道上。另外，字幕等后期制作工序也都是必不可少的。6.1.3 計算機動畫及其優(yōu)勢計算機動畫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。它采用連續(xù)播放靜止圖像的方法來產(chǎn)生物體運動的效果。使用動畫可以清楚地表現(xiàn)出一個事件的過程，或是展現(xiàn)一個活靈活現(xiàn)的畫面。上一頁下一頁返回6.1 動畫概述其關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在計算機動畫制作軟件及硬件上。相對于手工傳統(tǒng)動畫，計算機動畫

9、有很多優(yōu)勢： 更靈活簡單。 更容易控制。 更逼真?？傮w來說，在媒體技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，計算機動畫有著傳統(tǒng)手工制作的動畫無法比擬的優(yōu)勢。實時地預(yù)覽即時的動畫效果、補間動畫的智能生成以及一些特殊的運動等，都是傳統(tǒng)動畫所不能實現(xiàn)的。上一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成運動表現(xiàn)是動畫制作的核心。6.2.1 關(guān)鍵幀技術(shù)在傳統(tǒng)動畫制作中，動畫師常常采用關(guān)鍵幀（Key Frame）技術(shù)來設(shè)計角色的運動過程，出現(xiàn)在動畫片中的一段連續(xù)的動作實際上是通過一系列的靜態(tài)畫面來表現(xiàn)的。如果把這一系列畫面逐幀繪制出來，會耗費大量的時間和人工。于是，動畫師從這一段連續(xù)動作的畫面中選出少數(shù)幾幀畫面，這幾幀畫面一般都選在對

10、動作變化影響較大的動作轉(zhuǎn)折點處，它們對這些連續(xù)動作起著關(guān)鍵的控制作用，這就是所謂的“關(guān)鍵幀”。下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成使用關(guān)鍵幀技術(shù)創(chuàng)建的動畫稱為關(guān)鍵幀動畫。在關(guān)鍵幀中創(chuàng)建圖形，播放動畫時，隨著時間推移依次逐幀播放圖像，視覺殘留現(xiàn)象使人們認(rèn)為看到了連續(xù)的畫面，這就是逐幀動畫的原理。在Flash 軟件中制作逐幀動畫時，首先創(chuàng)建多個關(guān)鍵幀，然后再依次將圖形放置在圖層的每個關(guān)鍵幀中，播放動畫時就可以看見“花兒”從幼苗到開放的過程。雖然這個過程非常短暫（比現(xiàn)實要快數(shù)百倍），但是，人們還是能夠通過每幀中的圖形感受到是“花兒”是如何開放的，如圖6-1 所示。6.2.2 過程動畫過程動畫

11、是指用過程來描述動畫物體的運動或變形。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成在動畫中，物體形變由動畫師控制。制作過程中，物體基于一定的數(shù)學(xué)模型或物理規(guī)律變形。簡單的過程動畫是用一個數(shù)學(xué)模型去控制物體的幾何形狀和運動，比如水波隨風(fēng)運動；較復(fù)雜的過程動畫包括物體變形、彈性理論、動力學(xué)、碰撞檢測等；另外一類過程動畫包括粒子動畫和群體動畫。以下將從粒子系統(tǒng)、群體運動、布料動畫、水波模擬四方面闡述過程動畫。1. 粒子系統(tǒng)動畫劇本不僅可以控制粒子的位置和速度，而且可以控制粒子的外形參數(shù)，如顏色、大小、透明度等屬性。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成粒子系統(tǒng)是一個有“生命”的系統(tǒng)

12、，它充分體現(xiàn)了不規(guī)則物體的動態(tài)性和隨機性，由此產(chǎn)生了一系列運動畫面，這使得模擬動態(tài)自然景色，如火、云、水等成為可能。粒子系統(tǒng)的一個主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)庫放大功能。粒子系統(tǒng)可以模擬由風(fēng)引起的泡沫或濺水動畫，還能夠模擬自然界中的閃電。例如，圖6-2 所示就是由粒子系統(tǒng)模擬的自然景觀。2. 群體動畫生物界中的許多動物，如鳥、魚等以某種群體方式運動。這種運動既有隨機性，又有一定的規(guī)律性。Reynolds提出的群體動畫成功地解決了這一問題。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成Reynolds 指出，群體的行為包含兩個對立因素：既要相互靠近，又要避免碰撞。他用3 條按優(yōu)先級遞減的原則來控制群體的行

13、為：碰撞避免原則，即避免與相鄰的群體成員相碰；速度匹配原則，即盡量匹配相鄰群體成員的速度；群體合群原則，即群體成員盡量靠近。3. 布料動畫布料動畫不僅包括人體的衣服動畫，還包括旗幟、窗簾、桌布等動畫效果，如圖6-3 所示。布料動畫的一個特殊應(yīng)用領(lǐng)域是時裝設(shè)計，它將改變傳統(tǒng)的服裝設(shè)計過程，讓人們在衣服做好之前就可看到服裝式樣和試穿后的形態(tài)。4. 水波模擬上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成水波是動畫設(shè)計時經(jīng)常需要模擬的效果，如圖6-4 所示。要模擬這種效果，一個簡單而有效的方法是使用正弦波，動畫效果可通過對諸如振幅、相位等參數(shù)的設(shè)置來實現(xiàn)。Schachter 用余弦函數(shù)調(diào)制平面顏色

14、，并且用于飛行模擬。水波可以用平行波一種三維空間的正弦波狀曲面來造型。6.2.3 變形技術(shù)計算機動畫運動控制變形技術(shù)是非常重要的動畫理論。在自由格式變形的研究方面，Vince、Parry、Sederberg 和Coquillart 等人做出了重要的貢獻(xiàn)。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成1986 年，Sederberg 與Parry 合作，在SIGGRAPH86 上發(fā)表了他們的著名論文，他們在文章中提出了一種與物體表示無關(guān)的、非常實用的變形方法，即Free-Form-Deformation（FFD）。這種方法適用面廣，可以說是在同類變形方法中最好、最實用的方法。FFD 方法提出

15、之后，立即得到軟件開發(fā)者的關(guān)注，并且在很短時間內(nèi)應(yīng)用到商業(yè)軟件中，成為一種非常重要的動畫工具。對于計算機動畫師來說，F(xiàn)FD 方法已經(jīng)成為他們最常使用的基本工具。應(yīng)用FFD 方法變形時，被變形的物體首先以某種方式嵌入一個參數(shù)空間，實際操作要兼顧計算量和可控性兩方面。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成隨著圖形工作站硬件的飛速發(fā)展，現(xiàn)在計算機已經(jīng)可以實時地顯示物體變形，這樣進(jìn)一步激勵計算機動畫師們?nèi)?chuàng)造更加精彩和激動人心的動畫作品。6.2.4 基于物理模型的動畫技術(shù)基于物理模型的動畫是20 世紀(jì)80 年代后期發(fā)展起來的一種計算機動畫技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，它已經(jīng)成為一種在圖形學(xué)中具有潛

16、在優(yōu)勢的三維造型和運動模擬技術(shù)。1. 關(guān)鍵幀動畫與基于物理的動畫上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成傳統(tǒng)動畫技術(shù)要求預(yù)先描述物體在某一時刻的瞬時幾何位置、方向和形狀，物體的運動往往通過前面介紹的關(guān)鍵幀技術(shù)來完成。要模擬一個逼真的自然運動，需要動畫設(shè)計者細(xì)致、耐心地調(diào)整，要求設(shè)計者依賴對真實世界的直觀感覺來設(shè)計物體在場景中的運動。由于客觀世界中真實物體的運動往往非常復(fù)雜，因此，采用傳統(tǒng)動畫設(shè)計技術(shù)一般難以生成令人滿意的運動。今天，許多動畫師不得不采用一些特殊軟件來模擬物體運動?；谖锢砟Ｐ偷膭赢嫾夹g(shù)考慮了物體在真實世界中的屬性，例如質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣矩、彈性、摩擦力等，并且采用了動力學(xué)原

17、理來自動產(chǎn)生物體的運動效果。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成場景中的物體受到外力作用時，牛頓力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)動力學(xué)方程可以用來自動生成物體在各個時間點上的位置、方向及其形狀。此時，計算機動畫設(shè)計者不必關(guān)心物體運動過程中的細(xì)節(jié)，只需要確定物體運動所需的物理屬性及約束關(guān)系，如質(zhì)量、外力等。2. 剛體運動模擬最近幾年，已有許多研究者對動力學(xué)方程在計算機動畫中的應(yīng)用進(jìn)行深入而廣泛的研究，提出了許多有效的運動生成方法。總體來說，這些方法大致分為三類，即剛體運動模擬、塑性物體變形運動以及流體運動模擬。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成在剛體運動模擬方面，研究重點集中在采用牛頓動力

18、學(xué)方程模擬剛體系統(tǒng)運動。由于真實的剛體運動中任意兩個剛體不會相互貫穿，因而在運動過程模擬時，必須進(jìn)行碰撞檢測，并對碰撞后的物體運動響應(yīng)進(jìn)行處理。3. 碰撞檢測和響應(yīng)碰撞檢測在機器人領(lǐng)域曾得到過廣泛的研究。Hahn 采用層次包圍盒技術(shù)來加速多面體場景的碰撞檢測，而Moore 和Wilhelms 則提出兩個有效的碰撞檢測算法，一個用來處理三角剖分過的物體表面，另一個用來處理多面體環(huán)境的碰撞檢測。由于任一物體表面均可表示成一系列三角面片，因而該碰撞檢測算法具有普遍性。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成Moore 和Wilhelms 算法的基本思想是利用一個運動剛體上的各頂點的運動軌跡

19、與另一運動或靜止剛體上的每一個三角面片進(jìn)行求交測試。若存在有效交點，則說明兩剛體在該時間段將碰撞，否則將不相碰。為提高算法的計算效率，Moore 和Wilhelms 根據(jù)運動剛體各頂點位置建立空間八叉樹。對要測試的另一剛體的每一個三角片，由其運動前后的位置建立包圍盒，并用運動速度最快點所走過的距離擴展該包圍盒。用該包圍盒對八叉樹進(jìn)行遞歸測試，若某一點落在包圍盒內(nèi)，則進(jìn)行細(xì)致的判別，否則予以拒絕。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成4. 塑性物體變形運動在真實物理世界中，許多物體并非完全是剛體，它們在運動過程中會產(chǎn)生一定的形變，即所謂的柔性物體。傳統(tǒng)的表面變形均是基于幾何的，其形變

20、狀態(tài)完全由人為給定，因而變形過程缺乏真實性。1986 年，Weil 首次討論了基于物理模型柔性物體變形問題，當(dāng)時僅僅是用來模擬布料懸掛在釘子上的形態(tài)。之后，F(xiàn)eynman 提出了一個更完善的布料懸掛模型。Miller 用質(zhì)點- 彈簧系統(tǒng)模擬了蛇和蟲子等無腿動物的蠕動動畫。他用彈簧的收縮來模擬肌肉的收縮，并考慮了動力學(xué)模型中的方向摩擦。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成由于高度逼真性，他制作的蛇和蟲子的動畫引起了很大反響。5. 自然景物的模擬對于自然景物動畫模擬，隨機方法非常有效。Shinya 基于隨機過程和物理學(xué)原理提出了一個自然景物在風(fēng)影響下的隨機運動模型。該模型包括三個部分

21、：風(fēng)模型、動力學(xué)模型和變形模型。該模型的優(yōu)點在于它應(yīng)用于樹、草、葉子等自然景物隨風(fēng)飄動的動畫的一般性和一致性。Stam 采用水平對流擴散方程，模擬了火、煙等氣體現(xiàn)象。Dobashi 等人基于細(xì)胞自動機來簡化云彩的動態(tài)演化，提出了一個模擬云彩動畫的簡單計算模型。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成用該方法生成的云彩不僅真實感強，而且能實現(xiàn)地面投射陰影。Fearing 提出了下雪現(xiàn)象的模擬方法，其中積聚模型決定一個表面能接收到多少雪，而穩(wěn)定性模型則根據(jù)表面性質(zhì)把表面的雪進(jìn)行重新分布。6. 破裂爆炸模擬玻璃和陶瓷類物體的破裂模擬是動畫中的復(fù)雜問題，Norton 等人提出了基于物理的破裂

22、動畫模擬方法。他們采用三維質(zhì)點網(wǎng)表示物體動力學(xué)結(jié)構(gòu)，質(zhì)點間用彈簧連接，并考慮碎片間的碰撞檢測和響應(yīng)。通過計算有限元模型的壓力張量，模擬物體在三維體內(nèi)的破裂和傳播，該模型能判斷在何處破裂及破裂的傳播方式。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成7. 流體運動模擬一般從流體力學(xué)中選取適當(dāng)?shù)牧黧w運動微分方程，然后將其適當(dāng)簡化，再通過數(shù)值求解獲得各個時刻流體的形狀和位置?，F(xiàn)在已有許多模擬水流、波浪、瀑布、噴泉、濺水、船跡、氣體等流體效果的模型，其中，很多模型采用基于元球造型和基于散射繪制的方法。6.2.5 位移動畫位移動畫提供了一種簡單而實用的動畫制作方法，它通過在物體表面的定點上設(shè)置向量的

23、辦法來實現(xiàn)動畫。該向量定義了與之相關(guān)的定點運動路徑，如圖6-5 所示。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成這個路徑參數(shù)可以由用戶給出，也可以由曲面上的兩個中間位置生成。這個路徑向量是兩個或者多個位移的“和向量”。6.2.6 運動學(xué)和反運動學(xué)模擬動畫設(shè)計時，當(dāng)出現(xiàn)一組關(guān)聯(lián)影響對象協(xié)同運動時，將涉及正向運動和反向運動。正向運動與反向運動的概念雖存在較大差異，但都是為了有效地給物體設(shè)置和諧而有序的動作。物體之間，特別是物體局部與主體之間做相互關(guān)聯(lián)動作時，對象之間的連接方式及組成結(jié)構(gòu)對運動結(jié)果影響很大。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成正向運動是子物體跟隨父物體的運動規(guī)律

24、，即在正向運動時，子物體的運動跟隨父物體的運動，而子物體按自己的方式運動時，父物體不受影響。正向運動中父物體運動影響子物體的運動，而逆向運動中子物體運動影響父物體運動。下面以創(chuàng)建的一個機械手為例，演示父、子物體層次連接后的正向運動，如圖6-6 所示。機械手的邏輯關(guān)系是：當(dāng)?shù)鬃苿訒r，其他物體都跟隨運動；垂直長軸運動時，除底座保持不動外，其他連到垂直長軸上的物體都跟著運動。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成反向運動與正向運動剛好相反，它是父物體跟隨子物體運動的系統(tǒng)。3D Studio Max 擁有一套完善的三維空間反向運動系統(tǒng)（Three-Dimensions Inverse K

25、inematics，IK），使用IK 系統(tǒng)，只需移動層次連接中的單一物體，便可使整個物體出現(xiàn)復(fù)雜的層級運動。IK 在設(shè)計制作復(fù)雜的人物、動物或機械運動時，體現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。和正向運動相比較，IK 系統(tǒng)要花一定時間用于參數(shù)設(shè)置工作，同時需要用到物理學(xué)、數(shù)學(xué)方面的知識及豐富而敏銳的想象力和觀察力。上一頁下一頁返回6.2 計算機動畫運動的控制和生成如果經(jīng)驗豐富且善于聯(lián)想，動畫設(shè)計者能夠很快制作一個生動而逼真的三維人物行走動畫。具體步驟是先撥動人物活動關(guān)節(jié)，再擺出所需初始姿態(tài)，然后移動到另一個關(guān)鍵幀，最后確定某一時刻的動作姿態(tài)，依此類推，然后由相關(guān)軟件自動生成關(guān)鍵幀之間連貫的行走動作動畫序列。對于

26、正向運動與反向運動來說，層級命令面板很重要。經(jīng)過層級命令連接，父物體與子物體均以層次連接的樹形結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。樹形結(jié)構(gòu)層次連接使得正向運動或者反向運動的動畫效果有所不同。上一頁返回6.3 二維動畫制作6.3.1 二維動畫制作軟件二維動畫制作軟件還有Ulead GIF Animator、TBS 等，它們各自的功能特點不同，因而制作的動畫風(fēng)格也不同。最常用的二維動畫文件格式是FLI、FLC、SWF。圖6-7 所示為Ulead GIF Animator 的工作界面。Flash 是一款功能強大的二維動畫制作軟件，有很強的矢量圖形制作能力，它提供了遮罩、交互的功能，支持Alpha 遮罩的使用，并能對音頻進(jìn)行編

27、輯。下一頁返回6.3 二維動畫制作Flash 采用了時間線和幀的制作方式，不僅在動畫方面有強大的功能，在網(wǎng)頁制作、媒體教學(xué)、游戲等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)lash 是交互式矢量圖和Web 動畫的標(biāo)準(zhǔn)。使用Flash 能創(chuàng)建漂亮的、可改變尺寸的以及極其緊密的導(dǎo)航界面。無論是對專業(yè)的動畫設(shè)計者還是對業(yè)余動畫愛好者，F(xiàn)lash 都是一個很好的動畫設(shè)計軟件。圖6-8 所示為Flash 工作界面。6.3.2 二維動畫制作實例下面以用Flash 制作飛行中的飛機為例。1. 素材準(zhǔn)備 如圖6-9 所示，在互聯(lián)網(wǎng)上找一張飛機圖片。上一頁下一頁返回6.3 二維動畫制作 用圖像處理軟件將圖中的飛機抓取，并保存為pn

28、g 透明圖片，如圖6-10 所示。 再找一張?zhí)炜盏膱D片，也可以直接使用原圖中的背景。用圖像處理軟件將其制作成原來三倍長的圖，再復(fù)制三份原圖并依次排列，將中間的那一幅水平翻轉(zhuǎn)，然后保存為png或者jpg 格式的圖片，如圖6-11 所示。這樣素材就準(zhǔn)備完畢了。2. 制作過程 啟動Flash 后，按Ctrl+N 組合鍵或直接選擇可創(chuàng)建的項目，新建一個動畫，默認(rèn)的窗口大小和背景就可以。上一頁下一頁返回6.3 二維動畫制作 選擇圖層一的第1 幀，將“飛機”拖曳到場景，并放在場景中間，然后選擇圖層一的第120 幀，利用右鍵插入關(guān)鍵幀。 新建一個圖層二，選擇圖層二的第1 幀，將“天空”拖曳到場景，調(diào)整天空位

29、置，使其左對齊；選擇圖層二的第120 幀，利用右鍵插入關(guān)鍵幀；選擇該幀,將“天空”在舞臺中顯示的部分調(diào)整到和第1 幀一樣。當(dāng)然此時的“天空”很接近右對齊，即第1 幀的舞臺顯示的是圖片的第一幅畫的“天空”,第120 幀顯示的是第三幅畫的“天空”。上一頁下一頁返回6.3 二維動畫制作 按Ctrl+Enter 組合鍵測試動畫。至此整個動畫就完成了。這個動畫主要使用了Flash 的補間動畫功能，巧妙地使用背景移動來達(dá)到主體“飛機”飛行的效果，如圖6-12 所示。上一頁返回6.4 三維動畫制作6.4.1 三維動畫技術(shù)概述三維動畫技術(shù)是一種綜合利用計算機圖形圖像學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、藝術(shù)和其他相關(guān)學(xué)科

30、知識，用計算機生成連續(xù)的具有虛擬真實感畫面的技術(shù)。三維動畫之所以可以達(dá)到這種效果，主要就在于兩方面： 逼真的場景模型建立。目前的三維建模軟件都能創(chuàng)建任何想象得出的模型，因此，通過恰當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)和貼圖的應(yīng)用，就能搭建一個很逼真的場景。而且，目前的光照技術(shù)也有了很大的提高，不同光源的結(jié)合，能幾乎全面地模擬現(xiàn)實甚至超現(xiàn)實的場景效果。 動畫之所以逼真，還在于它是“運動”的，不是一幅畫。下一頁返回6.4 三維動畫制作目前的骨骼動畫已經(jīng)很簡潔，小的簡單的動作不借助先進(jìn)儀器就能制作。6.4.2 三維動畫制作常用軟件隨著媒體技術(shù)的廣泛使用，使用計算機來制作動畫變得越來越普遍。圖形和圖像制作、編輯軟件的介入極大地方

31、便了動畫的繪制，降低了成本消耗，減少了制作環(huán)節(jié)，提高了制作效率。對于三維動畫的制作，可以使用3D Studio Max、Maya、Softimage 等軟件。下面介紹幾種常用的動畫制作軟件。Maya 軟件的功能非常強大，為眾多設(shè)計師、廣告主、影視制片人、游戲開發(fā)者、視覺藝術(shù)設(shè)計專家、網(wǎng)站開發(fā)人員所推崇。上一頁下一頁返回6.4 三維動畫制作Maya 也將這些用戶的標(biāo)準(zhǔn)提升到了更高的層次。Maya 集成了Alias/Wavefront 最先進(jìn)的動畫及數(shù)字效果技術(shù)，包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還與最先進(jìn)的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術(shù)相結(jié)合。在目前市場上用來進(jìn)行數(shù)字和三維制作

32、的工具中，Maya 是首選解決方案。3D Studio Max 是Discreet 公司（后被Autodesk 公司合并）開發(fā)的基于PC 平臺的三維動畫渲染和制作軟件，主要應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。上一頁下一頁返回6.4 三維動畫制作擁有強大功能的3DS Max 被廣泛地應(yīng)用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動畫和視頻游戲的制作，深深扎根于游戲玩家心中的角色形象勞拉就是3DS Max的杰作。此外，它在影視特效方面也有一定的應(yīng)用。在國內(nèi)發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和建筑動畫的制作中，3DS Max 的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。其他常用的三維

33、動畫制作軟件還有BlenderWings 3D、AutoCAD、LightScape、Cool 3D 等。圖6-13 所示為AutoCAD 工作界面。Cool 3D 是由Ulead 公司出品的一款專門用作三維文字動態(tài)效果的文字動畫軟件，主要用于制作影視字幕和界面標(biāo)題。上一頁下一頁返回6.4 三維動畫制作這款軟件采用模板式操作，且操作簡單，使用者可以直接從軟件的模板庫里調(diào)用動畫模板來制作三維文字動畫。使用時，只需先用鍵盤輸入文字，再通過模板庫挑選合適的文字類型，選好之后雙擊即可應(yīng)用相應(yīng)效果。同樣，文字的動畫路徑和動畫樣式也可從模板庫中進(jìn)行選擇。圖6-14 所示為其工作界面。上一頁返回6.5 動畫

34、腳本語言6.5.1 典型二維動畫腳本語言1. Flash 交互式動畫如果要在Flash 中創(chuàng)建交互式動畫，必須使用動作腳本。動作腳本是基于行為的，所謂行為就是動作和事件的組合。事件是瀏覽器或Flash 播放器事先為對象定義的某種狀態(tài)，如下載電影時發(fā)生的“on Load”事件；動作是預(yù)先編寫好的動作腳本程序，如電影下載到動畫的某一幀時，動作腳本開始執(zhí)行播放該幀的動作。因此，交互式動畫是動畫對象以事件為觸發(fā)器，通過腳本對動畫進(jìn)行控制的動畫方式。下一頁返回6.5 動畫腳本語言動作腳本（ActionScript）是Flash 的腳本編輯語言，用戶可以使用動作腳本向Flash 對象添加復(fù)雜的交互性，并且

35、控制動畫以及數(shù)據(jù)的顯示。創(chuàng)建交互式動畫時，添加動作腳本是關(guān)鍵。對于動畫中的每個交互性元素，F(xiàn)lash 預(yù)先定義了特定事件。2. 面向?qū)ο蟮哪_本語言動作腳本是基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的，最新的ActionScript 3.0 采用完全的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，而之前的ActionScript 2.0 提供核心語言元素，以簡化面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言面向?qū)ο蠹夹g(shù)是計算機編程領(lǐng)域中的常用技術(shù)，基本方法是將要解決的問題分解為幾個相關(guān)對象，對象中封裝了描述對象的數(shù)據(jù)和方法，是系統(tǒng)中最基本的運行實體。程序執(zhí)行時，從主程序規(guī)定的各對象初始狀態(tài)出發(fā)，而對象之間通過消息傳遞進(jìn)行通信，從而使對象由一

36、個狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，直到得出結(jié)果。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計可以通俗理解為將程序看作一組相互獨立的對象。對象可以是用戶采用某種方法進(jìn)行操作的任何東西，它包含自身屬性。使用面向?qū)ο蟮姆椒▌?chuàng)建程序時，可以讓程序檢查、修改對象的屬性。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言面向?qū)ο缶幊淌菍⑿畔凑铡邦悺保–lass）進(jìn)行組織的，用戶在程序中創(chuàng)建類的多個實例（稱為對象）。類描述了對象的屬性（數(shù)據(jù)）和行為（方法），這與描述建筑物特性的建筑藍(lán)圖非常相似。類按照特定順序相互接收屬性和方法，這一特征稱為類的繼承性。用戶使用類的繼承性擴展或者重新定義類的屬性或方法。從其他類繼承而來的類稱為子類，而向其他類傳遞屬性和方法

37、的類被稱為超類。要使用類定義的屬性和方法，必須創(chuàng)建這個類的一個實例。實例與類之間的關(guān)系就像房子與建筑藍(lán)圖之間的關(guān)系。在Flash 動畫面板左側(cè)列內(nèi)包括三種類：內(nèi)置類（也叫作核心類）、Flash 專用類和用戶自定義類。用戶可以通過單擊對應(yīng)的類創(chuàng)建動畫腳本程序代碼。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言3. 腳本流動Flash 動作腳本從第一條語句開始執(zhí)行動作，然后按順序依次執(zhí)行，直到到達(dá)最后一條語句或者到達(dá)指示動作腳本轉(zhuǎn)至別處腳本的語句。另外，可以使用if、dowhile 和return 等語句指引動作腳本轉(zhuǎn)至不是下一條語句的其他語句。4. 腳本控制用戶編寫動作腳本時，可使用動作面板將腳本附加到時

38、間軸的關(guān)鍵幀上，或者舞臺上的按鈕、影片剪輯實例。對于附加到對象上的腳本，在時間軸內(nèi)，當(dāng)播放頭進(jìn)入動作幀時就會運行。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言對于附加到影片剪輯或按鈕對象上的腳本，則是在事件發(fā)生后程序再執(zhí)行的。事件是在影片中發(fā)生的事情，如鼠標(biāo)移動、按下鍵盤鍵或加載影片剪輯等。動作腳本確定事件何時發(fā)生并根據(jù)事件執(zhí)行特定腳本。附加到按鈕或影片剪輯的動作包含在稱作處理函數(shù)的特殊動作當(dāng)中。onClipEvent 和on 動作之所以被稱為處理函數(shù)，是因為它們“處理”或者管理事件。當(dāng)處理函數(shù)指定的事件發(fā)生時，程序會執(zhí)行影片剪輯或者按鈕的動作。如果要在發(fā)生不同的事件時執(zhí)行不同的動作，則將多個處理函數(shù)

39、附加到同一個對象即可。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言影片剪輯事件和按鈕事件由MovieClip 或Button 對象方法進(jìn)行處理。這樣做時，必須先定義一個函數(shù)，然后將它指定給事件處理函數(shù)，事件發(fā)生時程序就會執(zhí)行函數(shù)。事件方法用于在一個腳本中處理影片所有的事件，而無須將腳本附加到正在處理事件的對象上。5. 使用動作面板創(chuàng)建腳本在Flash 中除了手工編寫代碼方式以外，還可以用動作面板輔助進(jìn)行ActionScript 的編寫，如圖6-21 所示。6.5.2 典型三維動畫腳本語言1. MAXScript 概述上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言MAXScript 是3DS Max 軟件內(nèi)置的腳

40、本語言，是專門為補充3DS Max 而精心設(shè)計的。它面向?qū)ο?，并且擁有幾種特殊功能和構(gòu)造。MAXScript 反映了3DS Max 用戶界面中的一些高級概念，其中包括坐標(biāo)系統(tǒng)上下文（具有自動關(guān)鍵幀動畫模式），并且使用匹配3DS Max 對象的層次路徑名訪問場景。MAXScript 的主界面是MAXScript 菜單，其中包含用于創(chuàng)建和處理所有MAXScript 腳本的命令。Visual MAXScript 是MAXScript 的補充，它使MAXScript 的功能易于了解和使用。VisualMAXScript 可以迅速創(chuàng)建腳本UI 元素和布局。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言要在3DS

41、Max 軟件內(nèi)訪問MAXScript，可以執(zhí)行以下操作：在菜單欄單擊“MAXScript”菜單，選擇對應(yīng)的動作命令，或者選擇工具面板中的MAXScript 選項。也可以直接在命令行中輸入MAXScript 命令，從DOS 命令行啟動3DS Max 后運行指定腳本。這種做法對自動批處理渲染任務(wù)來說非常有用。2. 腳本基本操作單擊“MAXScript”菜單中的“新建腳本”命令，打開“MAXScript 編輯器”窗口，可以在其中編寫動作腳本，如圖6-22 所示。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言單擊“MAXScript”菜單中的“打開腳本”命令，在“打開”對話框中，選擇要打開的動作腳本。單擊“打開

42、”按鈕，啟動“MAXScript 編輯器”窗口，其中顯示了要打開的動作腳本。單擊“MAXScript”菜單中的“運行腳本”命令，在“打開”對話框內(nèi)選擇要運行的腳本，然后MAXScript 將讀取和執(zhí)行所選腳本。所有輸出都將打印到“偵聽器”窗口。3. 使用“MAXScript 偵聽器”單擊“MAXScript”菜單中的“MAXScript 偵聽器”命令，或者在工具欄“迷你偵聽器”上單擊右鍵，在彈出菜單中選擇“打開偵聽器窗口”命令，即可打開“MAXScript 偵聽器”窗口。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言在MAXScript 偵聽器窗口中輸入MAXScript 命令，按Enter 鍵立即執(zhí)行。偵聽器窗口適用于執(zhí)行交互操作及開發(fā)小代碼段?！皞陕犉鳌眻?zhí)行命令實際上表達(dá)為執(zhí)行完成后的打印結(jié)果。用戶可以在偵聽器中輸入任何MAXScript 表達(dá)式或者子表達(dá)式進(jìn)行評估。偵聽器分為兩個窗格。頂部（粉紅色）窗格是“宏錄制器”窗格，底部（白色）窗格是輸出窗格。啟用“宏錄制器”窗格時，“宏錄制器”窗格中顯示記錄所有內(nèi)容；輸出窗格顯示腳本輸出結(jié)果。上一頁下一頁返回6.5 動畫腳本語言“宏錄制器”窗格執(zhí)行代碼時，輸出始終直接顯示在輸出窗格，這樣不會使記錄混亂。這兩個窗格內(nèi)可以使用剪切、粘貼、拖放、編輯、選擇及