计算机动画概述 江苏 陈冠清 教授 1993-01-29 1831年法国人发明了动画片，当时演示动画的机器是由一个旋转园盘和一个可视窗口构成的，在旋转盘上装有一系列的画面。此后，动画技术迅速发展。1906年美国人制作了第一部放映在屏幕上的动画片，它向人们展示了奇妙的动画艺术，于是世界各地开始制作动画。动画的应用范围很广，它可用于广告、电视、电影、教育、科研、工业生产等领域。例如DISNEY乐园制作的米老鼠及唐老鸭等系列动画片，至今还深受人们的青睐。 传统的动画采用连续画面的技术，将一系列单独的画面拍摄在胶片上，以每秒24帧的速度连续放映，从而得到动画效果。由于动画片的画面频率为24帧/秒，所以制作半小时的动画片，需要贯用也是可观的。据说在美国制作半小时的动画片，需要三十万美元。 1963年美国贝尔实验室制作了第一部计算机动画片，于是，使计算机动画成为计算机应用的一个新的领域。此后，随着计算机图形学的不断进展，计算机在动画技术领域中的作用也越来越大，其作用大致可以归纳如下：1、画面制作。采用图形输入设备将关键画面输入计算机并使数字化，也可以采用交互式图形编辑器制作关键画画，等等。2、产生运动。利用计算机算出所有插入的中间画面。3、着色。可实感图象，4、拍摄。采用计算机控制物理摄像机或模拟摄像机的动作，例如图形的平移、缩放、旋转、渐显、渐暗等等。5、后处理。采用计算机编辑画面，使同步输出，其中包括画面与音响的同步。 计算机动画技术出现以后，取代了传统制作中绝大部分复杂而繁重的手工劳动，提高了制作效率，降低了成本，而且还能够产生传统动画制作中难以实现的动画特技效果。计算机动画技术很快得到了人们的重视，对它进行了研究，使之发展很快。 计算机动画技术已有近三十年的历史了，它的发展大至可以分为三个阶段，第一阶段是初始阶段。这一阶段的特点是采用高级语言编程，利用嵌入高级语言中的简单图形包绘图，计算能力也只限于高级语言所拥有的标准函数库，这种动画实际上是人们常说的“Get-Put”。这一阶段的代表作有贝尔实验室用FORTRAN语言制作的说明牛顿运动定律的动画片。 第二阶段是具有一定辅助手段的动画设计阶段。这一阶段的特点是生成手段有了很大改进，对某一高级语言进行了扩充，设计一个工具包，或者是提供动画写作语言使点阵图的功能设计和显示更为方便。但是生成动画的功能并无多大进展，还是点阵图形的“Get-Put”。这时的代表作有在IMB70g机上设计的BEFLIX动画语言。 第三阶段是交互生成阶段。这一阶段的特点是完全摆脱高级语言的编程，使编辑、调试集成在一起，形成计算机动画系统。采用这种系统生成的动画功能有了质的变化，动画的概念比较清晰，有前景、背景、动画画面等。中间画面的插间算法有了较多的研究。这一阶段的代表作有加拿大国家研究院制作的MSG-EN动画系统，该系统采用了线性插间技术和框架技术。