—DOI: 10. 16^3/j. criki. 52 1014/j. 2006. 11. 049

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论计算肌

动画技jfi与电證制作

［摘要1计算机动盛的生物学基毬着手，剖析了制作电彩计算机动屈需要的软件和硬件，进 而对计算机动屈进行了分类.但是，电形中计算机动画仍然面临一些问题，针对这些问題提 出了相应旳解决方案.

［关键词］计算机动越 电彭 软件 遥型

-、概述

计算机动画是计算机图形学和艺术相 结合的产品，计算机动画已广泛应用于彩视 特技、商业广告、虚拟现实、游戏制作、教育 等各个领域。1982年,迪斯尼推出第一部计 算机动画电影-Tron«电脑争霸》）。世界电 影史上《泰坦尼克号溶成功很大程度上归 功于计算机动画的大量运用.

二'计算机动画的生豹学基础

计算机动画是指采用图形与图像的处 理技术，借助于编程或动画制作软件生成一 系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部 分修改"人眼是重要的成像装置，视觉暫留 效应是电影中计算机动画得以应用的生物 学基本条件。实验证明:动画和电彭的画面刷 新率为24帧/秒.即每秒放映24幅画面，则人 眼看到的是连续的画面效果。计算机动画是 采用连续播放静止图像的方法产生物体运 动的视觉效果

三、制作电影计算机动甌的软件 和硬件

计算机动画的制作基本包括立意.编写 脚本、编写故事板、建立人物模型、配音、计 算机动画制作.剪辑等，最终都要利用制作 动画的软件和硬件才能完成。

在电影计算机动画的制作中，SGI的超 级图形工作站是最好的三维硬件平台，它 具有强大的图形图像处理能力.Softimage 3D、MAYA、Flint等软件在SGI平台上可以发 挥最好的性能。虽然PC平台已成为计算机动 画制作的工具，但SGI仍然是高端运用的主 要平台O

只有高性能的硬件平台还不够，电彩 中逼真的计算机动画还是要利用功能强大 的三维图像软件来实现。工作站级的图形图 像处理软件有 Softimage, Alias/Wavefront；

Softimage 3D是Softimage公司出品的三维 动画制作软件。《侏罗纪公园》中身手敏捷的 速龙、《闪电悍将》中闪电侠飘荡的斗篷，都 是利用Softimage 3D来制作的。

MAYA有更大的可控制性和可操作性。 MAYA在建模、渲染、场最和数字角色的制作 等方面都非常方便。它采用0bject oriented C++ code整合OpenGL图形工具„MAYA的 核心技术是MEL Scripting和Command语 So

在其他国家Houdini是一个使用频率很 高的计算机动画制作软件oHoudini的强大 功能在于它的变形球系统和粒子系统。此外 还有3Ds Max,LIGHTWAVE 3D软件等。

四、 电影中计算机动画的分类

按照制作的基本技术计算机动画可以 分为关键帧动画、运动捕捉动画和计算动 画。关键帧动画是通过定义动画的起始帧和 结束帧，通过计算机的软件计算出中间帧， 通过定义直线的或者曲线的运动的路径来 定义中间帧。运动捕捉动画是通过在演员身 体的各部分安装发光物体.多部摄密机同时 拍摄演员在指定范围内的动作，再经电脑系 统分析光点的运动，进而产生计算机动画角 色的运动模型。计算动画是运用运动学中的 正求或反求的原理从已知运动的起始位置 去确定运动的结束位置，或给出运动的结束 位置，再给定运动的速度、方向和一定的运 动的级联关系，来求出运动的起始的位置。

五、 电影中计算机动画面ME的问 黒与解决方案

1.运动的视觉感知问题

电影是通过观众的各种感观，主要是 通过视觉信息的获得而产生对运动的感知 效果。物理学中的速度、加速度、惯性、质H、 重屋、作用力与反作用力，光学中的明暗、阴

影、光的折射与反射,动力学中运动的级联 关系.自由度的控制；生物学中生物受到一 定的剌激后的本能反映、面部表情、行为举 止，对其心理思维的感知，与声音的模拟.合 成与运动同步性的处理等的综合效果，会给 观众以一个综合的感知效果，制作计算机动 画时，必须考虑到这些视觉感知的问题，才 能获得更逼真的效果。

2. 计算机动画的造型方法

在计算机动画造型时涉及正向运动学、 逆向运动学、动力学、弹性理论、流体动力学 等学科。在计算机动画设计中，人体造型是 非常复杂的问题。人体的自由度在200个以 上。人的肌肉形状非常复杂，且随人体的运 动而变形.softimage软件提供了很强的元球 造型和动画功能。可以较好的解决人体造型 方面的问题。动画软件Maya、Softimage和 Alias/Wavefront都提供正向运动学和逆向 运动学的动画设It方法° Maya是一个面向 角色动画的软件,Softimage有一个设置关 节动画的模块Actoro在计算机动画中.建立 有真实感的运动物体并保持对其运动的精 确控制是很难的，一般在运动的复杂度和可 控性进行合理的取舍。

3. 计算机动画的制作成本和制作周期

计算机动画是一项非常高投入的制作。 世界著名的数字工作室Digital Domain公 司，用了300多台SGI超级工作站，50多个特 技师夜以继日制作（泰坦尼克号》中的计算 机动画，用了一年半的时间才完成。利用一 些PC而不是工作站制作一些简单的动画过 程，利用一些NT板的三维图形软件，建立一 些可以重复利用的图形、图像、材质、光源、 运动部件、角色、表情、自然贵观的模拟资源 库可以适当降敏敏词换替作的成本，减少重复性的 劳动，提高资源库元件的利用效率，缩短产 品的生产周期。

六、结论

电影中的计算机动画是围绕电彩的主 题.突岀地创造出一些特殊的视觉效果。在 传统的拍摄很难达到或难以达到较好效果 的情况下，由计算机动画来展现。但是如果 一味的追求视觉效果而忽略电彫本身是一 种艺术与技术的有机结合的作品，忽略电影 的制作成本，计算机动画也就失去了其在电 影中存在的合理性。