编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第PAGE61页共NUMPAGES61页第PAGE\*MERGEFORMAT61页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT61页第5章动画动画(animation)是运动的艺术，运动是动画的本质。本章先介绍动画的基本原理、发展历史与主要应用，然后讲解传统动画和计算机动画的基本内容。重点放在图形动画的描述语言和计算机动画的制作上，主要介绍VRML、X3D和SVG标准，以及位图动画和OpenGL的编程。5.1概述动画与电影和电视都是利用人的视觉滞留现象所产生的错觉来实现连续运动视觉的。历史上，动画的发明要早于电影和电视。计算机动画在电子和网络游戏、电影特技和动画片制作等方面起着决定性的作用。5.1.1视觉滞留原理电影、电视与动画都是利用人的视觉滞留[残留/暂留](persistenceofvision)现象的原理来工作的。在上一章的眼睛与视觉部分的4.1.2小节已经讲过，由于人眼感光细胞中的生物化学和生物物理学反应、以及视神经和视觉中枢的信号处理都需要一定的时间，所以物体在眼睛的视网膜中成像后，并不会立即消失，而会保留25~200ms（毫秒=1/1000秒），相当于5~40帧/秒。因此，如果快速播放一系列相关的离散画面，就会使人产生连续的运动视觉（幻觉）。下面电影、电视和动画的典型帧率：电影：老片——16帧/秒、普通——24帧/秒、数字——30帧/秒电视：PAL——25帧/秒、NTSC——30帧/秒、HDTV——25或30帧/秒动画：10~100帧/秒虽然动画与电影电视的工作原理相同，但电影和电视主要是用摄影机和摄像机拍摄出来的画面，而动画则是人工或计算机画出来的。5.1.2动画发展简史传统动画1820年英J.Paris：圆盘两面画的旋转设备——thaumatrope（幻影转盘，西洋镜）1831年法J.Plaleau：转盘狭缝——phenakistoscope（转盘活动影像镜，诡盘玩具）1834年英W.Horner：转笼——zoetrope（西洋镜，回转画筒）[1839年法：照相术——银版摄影术][1884年P.Nipkow：电视——罗盘旋转扫描器][1891年美T.Edison（爱迪生）：活动电影视镜][1895年法L./A.Lumiere兄弟——电影放映机]1906年美J.Blackton：第一部动画片——滑稽的面孔1928年美W.Disney（迪斯尼）第一部商用动画片[1937年英国开始黑白电视广播]可见，动画的发明要早于电影和电视。计算机动画1963年Bell实验室：第一部计算机动画1974年P.Foldes：动画片“饥饿”在戛纳电影节上获奖1991/1993年：终结者II/侏罗纪公园均获奥斯卡最佳视觉特效奖随着计算机硬件设备和三维图形技术的飞速发展，计算机动画，特别是其中的三维模型动画，在动画行业起着越来越重要的作用。5.1.3应用领域传统动画主要用于动画电影的制作，也少量用于电视广告和电化教学等方面。计算机动画则渗透到运动视觉媒体的方方面面，应用领域十分广泛，包括电子/计算机/网络游戏、电影和电视特技、（二维辅助和三维模型）动画片制作、动态广告、模拟器（飞行/汽车）、教育（MCAI多媒体计算机辅助教学）、科研（可视化）等等方面。5.2传统动画传统动画历史悠久，技术已经非常成熟。在现代计算机技术的帮助下，现在仍然充满活力。而且，计算机动画，也是在传统动画的基础上发展起来的，借鉴了很多传统动画的技术和概念。所以，在讨论计算机动画之前，有必要简单介绍一下传统动画的基本内容。本节先引进动画的传统概念及其改进，然后讨论传统动画的制作过程，最后介绍动画的相关术语和常用特技。5.2.1动画的概念动画的英文是animation，基本含义为生气活泼、热情兴奋。其词根anima具有生命,灵魂的意思（派生词animate：活的、有生命的；animal：动物）。下面是动画的若干定义：简单定义：动画是动态生成系列相关画面以产生运动视觉的技术。复杂定义：（传统）动画（片）是一门通过在连续多格的胶片上拍摄的一系列单个（绘制）画面，并以一定的速度放映，从而产生运动视觉的技术。定义的修改：（以适应现代[计算机]动画）画面纪录：胶片上→磁盘、磁带、光盘等存储介质；放映设备：银幕→电视、显示器、投影仪等；运动对象：实体运动→颜色、纹理、灯光等的改变。动画片（animation）又叫卡通片（cartoon，[报刊上的政治性]漫画）是利用动画技术制作的动画影片或电视节目。注意，虽然动画与电影电视都是利用系列相关图片来产生运动视觉，但是在上面的动画