关于计算机动画的论文计算机动画论文计算机二维动画处理编辑技术综述.docx

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关于计算机动画的论文计算机动画论文计算机二维动画处理编辑技术综述

关于计算机动画的论文计算机动画论文：

计算机二维动画处理编辑技术综述

摘要：

介绍了动画的原理和动画的类型，重点阐述了二维动画的制作过程及相应的处理软件、二维动画与三维动画比较以及制作二维动画的基本步骤等。

关键词：

二维动画；处理编辑软件；三维动画；Gif；Flash

在多媒体项目中，对于过程的描述只依赖于文本信息或图形图像信息是不够的，为达到更好的描述效果，需要利用动画。

动画能更直观、更翔实地表现事物变化的过程。

动画比静态图片表达的信息多，比视频占用的存储空间少。

与视频相比，对处理器的要求也相对低一些，还能通过模拟的方法说明视频无法记录的过程，如电子或行星的运动。

因此，计算机动画有着举足轻重的作用，在多媒体课件中合理地使用动画，可大大增强教学效果。

1动画发展历史及动画原理

很多人在小时候都曾有过看翻转书的经历：

每张纸上画一个小人，动作各不相同，当快速翻动时，感觉到画面中的小人在动，这就是动画的最原始形态。

20世纪20年代末至30年代末，当商业动画影片之父迪斯尼将当时的“动画”这一新事物发展成了一门艺术以后，动画开始有了众多的作者和观众，迪斯尼的卡通片及我国动画片鼻祖万氏三兄弟的“大闹天宫”等作品可以说是家喻户晓。

这些作品采用传统的动画制作方式，即每张图片实际上都是由动画师在二维平面上靠手工描绘而成。

那么为什么静态的图像可以给人以动态的感觉呢？

动画和电影、电视一样都是利用人的视觉暂留特性而产生的一门技术。

所谓视觉暂留，是指人的眼睛在24张/s画面以上的播放速度下，无法分辨出每个单独的静态画面。

较高的播放速度会使动作看起来更平滑、连续。

速度慢时，画面之间将产生跳动或闪烁。

动画就是通过快速地播放一系列的静态画面，让人在视觉上产生动态的效果。

组成动画的每一个静态画面叫做一“帧（frame）”，动画的播放速度通常称为“帧速率”，以每秒钟播放的帧数表示，简记为f/s。

由于早期的动画作品是靠手工描绘而成，制作工艺复杂，生产周期长，表现力十分有限。

计算机图形图像技术的出现将高科技与艺术创作有机地结合起来，出现了计算机二维动画制作系统（如Animator动画制作系统），利用计算机的处理特性，把大量重复性的劳动交由计算机去做，大大降低了制作工艺的复杂程度，提高了动画制作效率。

在二维动画制作系统中还增加了许多动画特技及动画效果，有些效果是用手工绘制无法完成的。

但是二维平面的造型很难表现现实生活中的人和物，更不要说艺术家想象中的虚幻世界。

随着计算机技术的提高，计算机三维动画制作系统应运而生。

三维动画制作系统完美地将计算机高科技与艺术创作结合起来，不仅为艺术家们提供了前所未有的创造工具，而且彻底地把他们从画笔、画板中解脱出来。

艺术家们只需在计算机上利用三维动画制作系统提供的各种工具，就能使自己的创造力和想象力得到淋漓尽致的发挥，制作出非常生动的动画效果来。

2动画类型

在多媒体项目中使用动画有两种方式可以选择。

一种是用专门的动画制作软件生成独立的动画文件。

这些动画文件可以嵌入到多媒体项目中，也可以利用程序控制播放。

利用动画制作软件制作出来的动画有基于帧的动画、基于角色的动画和基于对象的动画。

另外一种是利用多媒体创作工具中提供的动画功能，制作简单的对象动画。

例如，可以使屏幕上的某一对象（可以是一幅图，也可以是一行文字）沿着指定的轨迹移动，产生简单的动画效果。

按照这种思路，动画可以概括为3种类型：

基于帧的动画，基于角色的动画，对象动画。

2.1基于帧的动画；基于帧的动画的工作原理非常像前面提到的翻转书，当快速播放所有图片时，就会产生人奔跑的动态感觉。

最初人们在计算机上模仿这种原始的动画技术时，需要手工绘制出每一帧图像，生产效率很低。

现在，随着计算机技术的快速发展，利用先进的动画制作软件，可以通过裁剪、拷贝、粘贴等方式减少重复劳动，提高动画制作的速度和质量。

另外，对每一帧画面的编辑也较以前轻松得多。

2.2基于角色的动画；基于角色的动画是由基于帧的动画技术演变而来，其目的是提高动画制作的速度。

这个名字来源于分层技术———一种在静态背景上叠加动态元素的动画技术。

利用这种技术，动画制作者在生成动画时不需要重新画出每一帧的所有元素。

例如在动画的一个场景中，背景只需要生成一次，然后通过在前景中移动物体来产生动画。

和基于帧的动画一样，在基于角色的动画中也要注意表现前景的动作。

每个动作和姿势都必须细分成最基本的组成部分，然后再仔仔细细地画下来。

显然，利用一个公共的静态背景能提高这个处理过程的效率。

在计算机上，由于很多工作是由计算机自动完成，基于角色的动画显得更加高效。

举个例子来说，可以利用拷贝命令复制一个屏幕元素，然后对其稍加变形，从而产生动画的中间帧。

在动画制作软件中，对一个元素，通常画出2～3个基本动作造型，利用软件本身提供的功能可以产生整个动作需要的其他帧。

比如要做一个鸟飞过屏幕的动画，可以画出两个翅膀位置不同的鸟，给出鸟飞过屏幕的路径，动画软件可以自动地在给定的路径上插入中间帧，使鸟看起来真的像飞起来一样。

2.3对象动画对象动画在多媒体制作中可以算是最基本和最有效的动画技术。

Flash动画是典型的基于对象的动画。

在制作Flash动画中，最基本元件就是对象，使用绘图工具栏中的绘图工具在帧编辑区中绘制出矢量化对象，为了方便对象的重复使用，可以把对象保存为组件或直接创建组件；对象处于场景中，某一时刻场景的静态图像称为帧，每个场景中可设置多个层，每层中有若干个对象，改变不同时刻（即不同帧）中对象的位置、形态，由此产生动画。

当前流行的很多多媒体创作工具都有对象动画功能，与使用基于帧的动画和基于角色的动画不同，它不需事先做出独立的动画文件，然后再嵌入或引用，而是直接利用多媒体创作工具中内建的动画功能，通过操作指定对象产生动画。

对象动画通常表现为一个不变的对象沿着一定的轨迹移动，在移动过程中，可以使对象旋转或改变大小，甚至可以使对象变形。

例如，圆可以在指定的帧数内按照指定的路径变换成椭圆。

对象动画可以增加项目本身的表现力和感染力，而且一些动态效果制作起来并不费力。

比如可以在屏幕中间呈现一幅图，把图移到屏幕边缘，然后再呈现下一幅图。

实际上，很多优秀的多媒体项目都是利用对象动画来引人入胜的。

现在，还流行一种变形动画技术，在电视、电影中我们已多次看到了变形特技。

变形动画是指一种变化的效果，表面看来，屏幕上的一种东西非常自然地变成了另外一种东西，可以是一种几何形状变成了另一种形状，也可以将一条狗变成一只猫。

3动画制作过程

计算机动画是在传统手工动画的基础上发展起来的，它们的制作过程有很多相似之处。

手工动画制作主要过程是：

编写文字脚本或镜头脚本→绘制关键图片→把绘制在纸张上的草图转画到胶片上→着色→编辑。

使用计算机动画制作软件制作动画主要过程是：

编写脚本→绘制关键帧（包括着色）→生成中间帧（利用动画软件自动生成）→生成动画文件→编辑（将若干动画文件合成）。

4动画文件格式

常见的动画格式有FLI，FLC，AVI，SWF等。

FLI格式是Autodesk公司开发的属于较低分辨率的文件格式，具有固定的画面尺寸（320mm×200mm）及256种色的颜色分辨率。

由于画面尺寸约为全屏幕的1/4，计算机也可以用320mm×200mm的或640mm×400mm的分辨率播放。

FLC格式也是Autodesk公司开发，它属于较高分辨率的文件格式。

FLC格式改进了FLI格式尺寸固定与颜色分辨率低的不足，是一种可使用各种画面尺寸及颜色分辨率的动画格式，可适应各种动画的需要。

严格地说，AVI格式并不是一种动画格式，而是一种视频格式。

与前者不同的是，它不但包含画面信息，亦包含有声音。

包含声音时会遇到声画同步的问题，因此这种动画格式以时间为播放单位，在播放时不能控制其播放速度。

Macromedia公司的Flash动画近年来在网页中得以广泛应用，是目前最流行的二维动画技术。

用它制作的SWF动画文件可以嵌入到HTML文件里，也可以单独使用，或以OLE对象的方式出现在各种多媒体创作系统中。

SWF文件的存储量很小，但在几百至几千字节的动画文件中，却可以包含几十秒钟的动画和声音，使整个页面充满了生机。

Flash动画还有一大特点是：

其中的文字、图像都能跟随鼠标的移动而变化，可制作出交互性很强的动画文件。

5二维动画与三维动画比较

二维动画的技术基础是“分层”技术。

动画师将运动的物体和静止的背景分别绘制在不同的透明胶片上，然后叠加在一起拍摄。

这样不仅减少了绘制的帧数，同时还可以实现透明、景深和折射等不同的效果。

发达的电脑技术与优秀动画师的联姻进一步推动了二维动画的发展，各个层开始在电脑上直接合成，电脑还能绘制出大自然、科幻式奇效等手绘无法完成的画面。

1986年，迪斯尼利用电脑制作了《妙妙探》（TheGreatMouseDetective），此后，动画场景的数字合成技术在二维动画中得到了广泛使用。

因此，严格来说，完全手绘的动画早就不存在了。

如今，二维动画和三维动画之间的界限也渐渐变得模糊起来，但只要动画角色是用手绘制作并一层层叠加上去的，那就还属于二维动画。

三维动画依赖的CG技术（电脑图像生成技术ComputerGraphic），通过电脑强大的运算能力来模拟现实，需要完成建模、动作、渲染等步骤：

建模就是以点、线、面的方式建立物体的几何信息；动作是在建模的基础上，通过动态捕捉、力场模拟等方法让物体按照要求运动；渲染就是给着了色、添加了纹理的物体打上虚拟的灯光进行模拟拍摄。

总的来说，二维动画与三维动画技术各有千秋，虽然以CG技术为依托的三维动画在电影电视的特技效果中已经超越了二维动画，但在其他领域（如教育、营销等方面）二维动画还是有着极大的发展空间。

6二维计算机动画

运动是动画的本质，动画是运动的艺术。

二维计算机动画（2DComputerAnimation）是用计算机辅助制作动画，它主要表现二维平面上的内容如用于模拟各类实验过程和实验仪器的操作等，但也可以通过特殊处理制作出三维效果。

目前的计算机动画处理中，二维动画以其简单方便的制作与使用得到了广大动画设计制作人员的青睐。

尤其在多媒体课件的制作中，由于二维动画相对三维动画具有制作成本低、对制作和运行的硬件环境要求较低等优点，因此得到了大量的应用。

计算机二维动画的基本原理与传统动画有许多相同之处，但在制作技术上有极大的区别。

在二维动画的总体设计到具体制作的过程中应注意以下几个方面：

6.1合理地设计二维动画；根据教学内容确定二维动画的动作和变化节奏，根据调用二维动画的课件应用硬件环境确定动画尺寸和总帧数，这两者与动画图像复杂度一起构成了动画数据量要素。

当动画数据量较大时，在较高性能的硬件环境中播放才能得到较流畅的动画效果，否则动画会有停顿感。

通常为保证教学效果，总是以保证动画画面复杂度为前提，适当地调整动画尺寸和总帧数，以减少对播放硬件环境的依赖，从而得到较好的动画效果。

6.2保证模拟效果的真实性；由于二维动画常用于对不可实地拍摄的教学内容进行模拟，因而应从二维动画的形状、颜色、动作节奏等方面保证效果的真实性。

若根据教学效果需夸张表达某些现象，这时应在动画中设计参照对象，或在课件中用其他媒体形式加以说明，便于学习者的理解。

6.3提高二维动画的制作效率；通常动画的制作周期较长，应充分利用各种制作工具软件的功能，提高动画制作效率。

例如主要基础画面的图像可由扫描仪输入；分析和寻找动画帧间动作规律，以避免大量重复制作并可保证一致性等。

在二维动画的制作中，往往同一种效果可有多种不同的方法来制作，应选用效率高的方法，这需要在大量的制作实践中获得其规律。

7二维动画编辑软件

常用的二维动画制作软件有下面几种:

DOS下的AnimatorPro，Windows下的AnimatorStudio，Director，Flash等。

其中二维动画编辑软件Flash由于简单易学、见效快，更是得到了广泛应用。

Flash源文件格式为fla，发布之后的影片文件格式为swf。

另外还有一种Gif动画也常用于制作课件中的动画效果；常用的声音编辑软件有SoundForge，Wavelab，CoolEdit等。

利用Windows操作系统自带的附件录音机可进行声音的录入，在Flash中也可以进行声音的简单处理，如制作声音的淡入淡出效果、截取一段音频等，虽然功能有限，但对于制作一般的教学用课件是足够的。

8制作二维动画的基本步骤

制作二维动画的基本步骤是：

应用计算机制作与编辑关键帧；计算和生成中间帧；定义和显示运动路径；交互式给画面上色；产生一些特技效果。

8.1关键帧制；作传统动画创作中，由美术师绘制作关键的画面，再由美工使用关键画面描绘出中间画面，最后逐一将这些画面拍照形成动画影片，这一过程十分复杂与繁琐。

现在在计算机辅助动画设计中，关键帧可以使用输入设备，如扫描仪、数字化仪等实现数字化输入，也可以在二维动画制作软件中直接绘制与编辑。

8.2着色；绘制好的图形利用计算机中的图形、图像处理软件或动画制作软件进行着色，这些软件都提供调色板、画笔等功能，使用简单、方便、直观。

8.3分层制作与合成；将处理好的图形在动画制作软件中进行合成，并为对象定义适当的路径，最终使用图层来单独处理，合并生成一个影片文件。

9常用的二维动画

9.1Gif动画；在众多的图像格式中，Gif是非常特殊的一种格式，它是Internet上最流行的一种图像格式。

除此之外，Gif文件可以制作关键帧动画，即把动画所需的每一帧画面处理好，使用制作Gif动画文件的软件，如Adobe公司的ImageReady，将这些静止的画面连在一起，定好间隔时间，播放就可以了。

Gif动画制作简单，且信息量小，在网络上传播速度快，在课件制作中这些优点同样非常适用。

9.2Flash动画；Flash是典型的二维动画制作软件，而且由于它生成的影片文件体积小，并支持流媒体技术，因此在网络上十分流行，在课件制作过程中也体现出了强大的优势。

Flash使用简单，其制作过程如下：

绘制图形或导入外部位图；为图形添加色彩并分层处理；制作关键帧，并制作中间动画，如形状补间或运动补间等；将常用的一些小的动画片断制作成可重复使用的影片剪辑元件；导入声音文件，并利用Flash的属性面板进行适当的处理；发布影片进行测试。

无论是二维动画还是三维动画，无论是动画的何种形式，都是要为应用而服务的。

因此在利用计算机制作动画时，尤其是应用在课件中时要注意：

二维动画制作应经过教学分析（确定以二维动画表现的教学内容）、动画设计（确定二维动画的画面、动作、速度节奏等因素）和动画制作等步骤。