新媒体计算机动画生成技术思维导图

动画的生成技术也就是运动控制技术,为了实现各种复杂的运动形式

动画系统一般提供多种运动控制方式,以提高控制的灵活度以及制作效率

计算机动画生成技术主要有关键帧动画、变形物体动画

过程动画、关节动画与人体动画和基于物理模型动画等

来源于传统的卡通片制作,先使用一系列关键帧来描述每个物体的各个时刻的位置

形状以及其他有关的参数,然后让计算机根据插值规律计算并生成中间各帧,在动画系统中

提交给计算机插值计算的是三维数据和模型

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

另外一种动画设置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如 Maya、Softimage、Wavefront、TDI、3DSMAX 等都提供这两种基本的动画设置方法

把一种形状或物体变成另一种不同的形状或物体

而中间过程则通过形状或物体的起始状态和结束状态进行插值计算

为了使变形方法能很好地结合到造型和动画系统中,人们提出了许多与物体表示无关的变形方法

比如自由格式变形(FFD)方法不对物体直接进行变形

而是对物体所嵌入的空间进行变形,其适用面广,是物体变形中最实用的方法之一

目前许多商用动画软件如 Softimage、3DS MAX、Maya 等都有类似于 FFD 的功能

指的是动画中物体的运动或变形由一个过程来描述

最简单的过程动画是用一个数学模型去控制物体的几何形状和运动,如水波随风的运动

较复杂的如包括物体的变形、弹性理论、动力学、碰撞检测在内的物体的运动

另一类过程动画为粒子系统动画和群体动画

粒子系统动画是一种模拟不规则模糊物体的景物生成系统

由于粒子系统是一个有“生命”的系统,它充分体现了不规则物体的动态性和随机性

因而可产生一系列运动进化的画面,这使得模拟动态的自然景色如火、云、水等成为可能

群体动画主要解决生物界群体运行的随机性和规则性的仿真问题

在计算机动画中,把人体的造型与动作模拟在一起是最困难、最具挑战性的问题

人体具有 200 个以上的自由度和非常复杂的运动,人的形状不规则

人的肌肉随着人体的运动而变形,人的个性、表情等千变万化

另外,由于人类对自身的运动非常熟悉,不协调的运动很容易被观察者所察觉

主要采用运动学和动力学方法来实现关节动画与人体动画

在运动学方法中,一种实用的解决方法是通过实时输入设备记录真人各关节的空间运动数据,即运动捕捉法

由于生成的运动基本上是真人运动的复制品,因而效果非常逼真

且能生成许多复杂的运动,把运动学和动力学相结合能够产生更加逼真的动画

与运动学相比,动力学方法能生成更复杂和逼真的运动

并且需指定的参数相对较少,但计算量相当大,且很难控制

在动作设计中,可以采用表演动画技术

即用动作传感器将演示的每个动作姿势传送到计算机的图像中

来实现理想的动作姿势,也可以用关键帧方法或任务骨骼造型动画法来实现一连串的动作

也称运动动画,其运动对象要符合物理规律

基于物理模型的动画技术结合了计算机图形学中现有的建模、绘制和动画技术,并将其统一成为一个整体

运用这项技术,用户只要明确物体运动的物理参数或者约束条件就能生成动画,更适合对自然现象的模拟

是计算机图形学和计算机动画生成技术,计算机动画制作技术已经形成了一个巨大的产业

并有进一步壮大的趋势,表演动画和人脸动画成为这一领域最令人振奋和引人瞩目的新技术

且在数字影视和数字游戏的设计与制作领域得到了广泛的应用