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浅谈三维动画与计算机图形图像理论

 摘要:结合计算机专业理论和计算机图形图像学理论以及相关的制作动画的常识论讨论三维动画技术。三维动画的片头字幕和角色动画的动作周期可以用计算机理论中的布尔运算和数据结构来解释。通过各种详细的算法并结合AYA软件具体分析三维动画的角色设计。
  关键词:三维动画 计算机图形图像 AYA软件
  
  随着三维动画广告和片头在电视屏幕上频频播映,计算机三维动画已经悄无声息地走进了人们的日常生活。计算机三维动画是采用计算机技术生成的一系列动态画面。人的视觉生理表明,眼睛具有视觉残留特性,即瞬间映现在视网膜上的画面不会立即消失。当屏幕以每秒25帧以上的速率播送计算机生成的序列画面时,一幅幅离散画面在人的头脑中串接成连续的动画。计算机三维动画既可以是它所描述角色的形象或位置的连续变化,也可以是画面中光照情况的连续变化或观察者视点位置和视线方向的连续变化。上述变化可以基于客观世界中的物理规律或人们日常生活中所熟知的行为方式,也可以源于艺术家的精巧构思和大胆创意。前者广泛应用于科学演示、工程仿真、教育训练、军事模拟以及虚拟现实中,后者广泛应用于广告设计、影视特技、电子游戏等。随着计算机动画技术的发展,目前采用计算机图形工作站和先进的动画软件所生成的三维动画可产生非常逼真的效果,达到以假乱真的地步。尚在设计的城市小区在计算机三维动画中可变成拔地而起的高楼,早已绝迹的古代恐龙可以在屏幕上成群奔逐,种种不可思议的奇迹可以凭借计算机三维动画技术而神奇地再现。
  1 三维动画原理概述
  用计算机产生表现真实对象和模拟对象随时间变化的行为和动作,称为计算机动画。计算机三维动画是计算机图形学的一个重要的分枝,其应用领域十分宽广,包括影视作品制作、科学研究、视觉模拟、电子游戏、工业设计、教学训练、军事仿真、过程控制、平面绘画、建筑设计等等。位移动画(又称插值动画)是一种简单实用的动画制作方法,来源于表现形象的夸张变形的传统动画手法。这种方法在物体表面的顶点上设置一个位移向量,通过位移向量改变顶点的位置形成动画,但保持了物体的材质和拓扑结构。最初开发的计算机动画系统都是基于程序语言的或只有有经验的计算机专家才能使用的交互式系统。计算机动画制作程序语言的开发和使用,使计算机动画系统更易为一般艺术工作者所接受,帮助他们创造出更多更动人的特殊动画效果。动画语言也经常与三维建模语言结合在一起,使得描述一个对象及其运动的过程可以同时完成。动画语言种类很多,主要可分为三类:线性表标记语言、扩展了动画描述功能的通用语言和图形语言。另一种实现动画语言的方法是在现有的通用程序设计语言中嵌入动画描述。
  2 三维动画的实现
  首先,要了解三维软件里的时间。帧是三维软件的一种普通的时间概念,在电脑动画中需要控制的往往是在某一点关键性的动画转换那一帧。这是一种最传统和普遍的方法,因而对于运动时间的概念非常重要。关键帧的概念来源于传统的卡通片制作。在早期alt Disney的制作室中,熟练的动画师负责设计卡通片中的关键画面,即所谓的关键帧,然后由助理动画师设计中间帧。在三维计算机动画中,中间帧的生成由计算机来完成,插值代替了设计中间帧的动画师。所有影响画面图像的参数都可成为关键帧的参数,如位置、旋转角、纹理的参数等。关键帧技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法。另外一种动画设计方法是样条驱动动画,在这种方法中,用户采用交互方式指定物体运动的轨迹样条。几乎所有的动画软件都提供这两种基本的动画设计方法。在三维动画的制作中,根据策划,以及结合现有的素材资源进行动画的构思。
  3 三维动画及与计算机理论的应用
  角色动画中的角色可以是任何东西,从一个单个的几何体到一个复杂的,功能齐全的,具有骨骼和外形的虚拟人物。用动画软件把角色的各种不同的对象结合起来,一旦它们正确的结合成为角色,那么它们都将成组在一个单个的节点下,并且可以从某处开始将角色中所有对象的通道进行适当的动画。角色并不等同于成组的对象组,其一个非常重要的理由是:角色节点是组节点,不是几何节点或变形节点。正是因为角色是组,就可以将其它节点放置在该组中,或放置在其它节点的某个通道。这样,只有相对于角色动画的通道需要添加到该角色中,不必去寻找其它的通道和特定的关键帧,而这些特定的关键帧只有在不使用角色组进行动画时才出现。用计算机产生表现真实对象和模拟对象随时间变化的行为和动作,称为计算机动画。

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浅谈三维动画与计算机图形图像理论

摘要:结合计算机专业理论和计算机图形图像学理论以及相关的制作动画的常识论讨论三维动画技术。三维动画的片头字幕和角色动画的动作周期可以用计算机理论中的布尔运算和数据结构来解释。通过各种详细的算法并结合AYA软件具体分析三维动画的角色设计。 关键
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