計算機動畫算法與編程基礎

內(nèi)容概要

　　《計算機動畫算法與編程基礎（配光盤）》整理了現(xiàn)有動畫算法和編程的資料，提取其中基礎的部分，結合作者及同事和學生的各種實踐經(jīng)驗，力求使得所介紹的動畫算法和編程方法更加容易理解，從而讓更多的人能夠了解計算機動畫，并進行計算機動畫算法設計和編程實踐?！队嬎銠C動畫算法與編程基礎（配光盤）》共8章，內(nèi)容包括：計算機動畫圖形和數(shù)學基礎知識，OpenGL動畫編程方法，關鍵幀動畫和變體技術，自由變形方法，粒子系統(tǒng)和關節(jié)動畫等?！队嬎銠C動畫算法與編程基礎（配光盤）》屬于計算機動畫算法設計和軟件編程的入門級教學參考書，同時也可以作為學習OpenGL和計算機圖形學的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 動畫片基本原理和基本概念1.2 動畫片制作過程1.3 動畫片歷史簡介1.4 計算機動畫簡介1.5 提高計算機動畫效果的基本手法習題第2章 圖形坐標與基本變換2.1 點和向量2.2 矩陣2.3 二維基本圖形變換2.4 三維基本圖形變換2.5 齊次坐標和基本圖形變換習題第3章 OpenGL動畫編程3.1 基本程序3.1.1 基本MFC應用程序的生成3.1.2 基于MFC的基本OpenGL應用程序生成3.2 投影變換和視口變換3.3 OpenGL基本圖形元素和模型變換3.3.1 基本圖形元素3.3.2 模型變換3.4 真實感繪制3.4.1 OpenGL真實感繪制基本程序3.4.2 紋理映射3.5 二次曲面和基本實體模型3.5.1 二次曲面3.5.2 基本實體模型3.6 基于OpenGL的動畫編程習題第4章 圖形基礎4.1 Bézier曲線和曲面4.2 B樣條曲線和曲面4.3 NURBS曲線和曲面習題第5章 關鍵幀動畫和變體5.1 關鍵幀插值5.2 基于網(wǎng)格的圖像變體技術5.3 Minkowski和習題第6章 自由變形6.1 二維自由變形6.2 三維自由變形6.3 自由變形的進展小結習題第7章 粒子系統(tǒng)7.1 基本原理7.2 基于粒子系統(tǒng)的禮花設計習題第8章 關節(jié)動畫8.1 正向運動學8.2 初等矩陣8.3 Moore-Penrose廣義逆矩陣8.4 逆向運動學8.5 相關研究方向小結習題附錄A 算法索引附錄B 圖的索引附錄C 表的索引附錄D 例程索引附錄E 函數(shù)說明索引參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　動畫涵蓋了一個非常廣泛的領域，包括影視動畫片、影視特技動畫、廣告動畫、游戲動畫、國防軍事訓練和作戰(zhàn)演習模擬、科學可視化以及教育、醫(yī)療衛(wèi)生等。動畫顧名思義就是運動（活動）的畫面（圖像）。動畫是通過連續(xù)播放一系列畫面，給人的視覺造成連續(xù)變化的效果。動畫主要可以分為二維動畫和三維動畫兩種。二維動畫指的是主要通過設計和繪制二維圖形或圖像而生成的動畫。三維動畫指的是主要通過構造三維模型并直接控制三維模型運動而生成的動畫。　　1.1　動畫片基本原理和基本概念　　動畫的基本原理是視覺暫留原理，即在人的眼腈看到一幅畫或一個物體后，大約在0.05～0.1秒內(nèi)不會消失。利用這一原理，在一幅畫還沒有消失前播放下一幅畫，就會給人造成一種流暢的視覺變化效果。在動畫中的每幅畫通常稱為一幀。每秒鐘的幀數(shù)（即每秒鐘播放畫面的幅數(shù)）通常用來表述動畫的播放速度?，F(xiàn)在電影的播放速度為24幀/秒。電視畫面的播放速度為25幀/秒（PAL制，中國規(guī)定）或30幀/秒（NSTC制，歐美國家規(guī)定）?！　≡O每秒鐘的幀數(shù)為24，則5分鐘的動畫需要24×60×5=7200幅畫面。為了降低動畫（尤其是動畫片）的成本，常常采用一拍二或一拍三模式，即連續(xù)的兩幀或三幀重復同一幅畫面。這樣，雖然時間相同的動畫的總幀數(shù)是不變的，但是所需要的不同畫面在一拍二模式下減少為原來的一半，在一拍三模式下減少為原來的三分之一。如果不采用重復畫面的模式，則稱為卜一拍一模式。采用一拍二或一拍三模式，動畫質(zhì)量會下降，但基本上還是能夠被人們所接受。例如，日本動畫片基本上都采用一拍三模式。一拍三模式可能是能夠被人們所接受的極限模式。　　這里需要注意的是，動畫和動畫片是兩個不同的概念。動畫片是動畫的一種，也是影片的一種。影片按制作方式主要可以分成為如下三種：　?。?）主要通過對人或動物等真實物體或場景進行拍攝而得的影片稱為電影?！　。?）主要采用實物模型（如木偶）拍攝而得的影片稱為木偶片?！　。?）主要通過繪制畫面而得的影片稱為動畫片；?！　∧九计蛣赢嬈ǔ＝y(tǒng)稱為卡通片（Cartoon）?！　?.2　動畫片制作過程　　制作一部完整的動畫片大體上需要三個階段：前期籌備階段、中期制作階段和后期制作階段。在前期籌備階段，首先需要提出初步的創(chuàng)意。創(chuàng)意；是關于動畫片的一些基本設想，包括創(chuàng)作的目的，如何吸引觀眾，以及如何進行市場運作等。然后一般需要依據(jù)創(chuàng)意寫出故事提要。故事提要是簡明扼要介紹故事主要情節(jié)的文字。接著需要將故事提要擴充成為文學劇本。文學劇本對故事情節(jié)進行詳細文字描述。文學劇本還需要進一步改編成為分鏡頭劇本。盼鏡頭劇本和文學劇本通常都可以稱為腳本或臺本，都屬于文字劇本，是制作動畫片的基礎。分鏡頭劇本又稱為放事板，是將文學劇本分割為一系列場景和一系列可供拍攝鏡頭的一種劇本。每一個場景構成了分鏡頭劇本的一個片斷，它一般被限定在由一組角色（如人物）在某一個地點內(nèi)的活動。在每一個場景中可以拍攝多個鏡頭。在電影或電視的拍攝過程中，一個鏡頭指的是攝像機從開機到結束拍攝這段時間內(nèi)，攝像機不間斷地拍攝下來的一組畫面。在動畫中，一個鏡頭可以指的是在同一個場景中一組連續(xù)的畫面。分鏡頭劇本主要包含如下的內(nèi)容，即它需要：　?。?）描述組成各個場景的前景、后景和角色等內(nèi)容?！　。?）對每個鏡頭依次編號，標明鏡頭長度，寫出各個鏡頭畫面內(nèi)容、臺詞、音響效果、音樂及光照要求等基本設想?！　。?）說明鏡頭之間的連接和轉(zhuǎn)換方式?！　》昼R頭劇本從整體上體現(xiàn)出導演對劇本的理解和構思，是動畫制作的指南。　　在：前期籌備階段還需要進行美術設計。美術設計是體現(xiàn)動畫效果的重要因素，包括造型設計和場景設計。譴型設計：是對動畫角色及其服裝和道具等的設計，用來體現(xiàn)角色的年齡、性別和性格等特點。場景設計指的是設計包括動畫前景、中景和背景在內(nèi)的整個環(huán)境，用來反映動畫所發(fā)生的地點、年代、季節(jié)、社會背景和氛圍等。在美術設計之后，通常將造型設計和場景設計成果按照鏡頭整理成為鏡頭設計稿，通常簡稱為設計稿。設計稿是根據(jù)鏡頭對在動畫片中出現(xiàn)的各種角色的造型、動作、色彩、背景等作出設計的結果，包含標明鏡頭的編號、秒數(shù)、拍攝要求等詳細內(nèi)容。有時，還在前期籌備階段設計主題曲和插曲等音樂，以及進行一些配音等工作，這些工作稱為先期音樂和對白制作。先期音樂和對白制作的優(yōu)點是可以根據(jù)音樂和對白確定動畫的節(jié)奏以及鏡頭或場景的長度，從而方便動作與音樂和對白的配合。這樣做往往有一定的難度，不過效果好，在電影動畫片中經(jīng)常使用。　　在中期制作階段主要是完成畫面制作，包括原畫創(chuàng)作、中間插畫制作、畫面測試、描線和上色。原畫創(chuàng)作是由動畫設計師繪制出動畫的一些關鍵畫面，例如繪制動作的起始畫面。這些關鍵畫面通常稱為原畫或關鍵幀。中間插畫制作是在相鄰原畫之間補充畫面，將原畫連貫起來，例如使得前后動作連貫起來。這些補充的畫面稱為沖間插畫。畫面測試是將各個畫面輸入動畫測試臺進行檢測，測試動作等是否連貫自然。如果連貫不自然，則可能還需要調(diào)整原畫或中間插畫。描線是將畫面通過手工描繪或照相制版等方法復制在膠片上。

編輯推薦

　　《計算機動畫算法與編程基礎（配光盤）》介紹的OpenGL是由Microsoft Visual C++2005開發(fā)平臺提供的OpenGL?！队嬎銠C動畫算法與編程基礎（配光盤）》詳細介紹如何在Microsoft Visual C++2005環(huán)境下基于MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎類）開發(fā)OpenGL應用程序。這樣，一方面可以利用MFC提供的圖形用戶界面程序設計技術編寫人機交互程序，另一方面可以利用OpenGL技術進行各種圖形繪制。《計算機動畫算法與編程基礎（配光盤）》還可以用作學習OpenGL的入門性教材。

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