计算机动画

计算机动画（Computer Animation），又稱计算机繪圖，是通过使用计算机制作动画的技术。它是计算机图形学和动画的子领域。近年動畫師越来越多的借助于三维计算机图形学，縱使二维计算机图形学仍然被广泛使用着。有时动画最后播放的地方就是计算机本身，有时候则是另外的媒体，譬如电影。

为了制造运动的影像，画面显示在计算机屏幕上，然后很快被一幅和前面的画面相似但移动一些的新画面所代替。这个技术和电视和电影制造移动的假象的原理一样。

三维计算机动画本质上是定格动画（stop motion，或称静帧采集）的数字化后代；动画中的形象建立在计算机屏幕上并被装上了一个骨架。然后，三维形象的四肢，眼睛，嘴巴，衣服由动画制作者来操纵。最后，动画由计算机绘制出来。

 一个简单的例子 

畫面被清空至背景颜色，例如黑色。然后一只山羊被画在屏幕的右边。接下来屏幕再次被清空，但是山羊被画在比原来稍偏左一点的位置。这个过程被重复，每次画的时候山羊都向左移动一些。如果这个过程重复得足够快的话，山羊看起来就会像是在平滑地向左移动。这个基本原理也被电视和电影广泛使用。

 解释 

要成功欺骗眼和脑，使它们觉得看到了平滑运动的物体，图片更换的速度必须达到大约12帧每秒（一帧就一幅完整的图像）。到70帧每秒的时候，真实感和平滑度不能再有改善了，因为眼和脑的处理图像的方式使得这个速度成为极限。12帧每秒以下的速度，多数人能够觉察到绘制新图片所引起的跳跃性，这使得真实运动的假象受到干扰。传统手工卡通经常使用15帧每秒的速度以节约所需的画数，由于卡通的风格这通常是可接受的。由于更多的帧数能提高真实感，通常计算机动画要求有更高的帧率。

高速的时候没有跳跃感的原因在于“视觉暂留”。时不时地，眼和脑一起工作把所看到的景象存储几分之一秒，然后自动将小跳跃“平滑掉”。电影院里播放的电影通常以24帧每秒运行，这足以产生连续运动的假象。

 设备 

计算机动画可以用计算机和动画软件制作。一些常见的动画软件包括：Amorphium（3D）、造型软件（3D）、Ray Dream Studio（3D）、Bryce、Cinema 4D、Maya、Blender、Truespace（3-D）、3D Studio Max（3D）以及SoftImage XSI（3D）。它们的价格随着目标市场的不同而有很大不同。有些令人印象深刻的动画可能用相当简单的程序生成。但是，在普通家用机上绘制会耗时很久。电子游戏动画制作者倾向于使用低分辨率，低多边形数的绘制器，使得图形得以在家用机上实时绘制。高真实感动画在这种情形下是不现实的。

电影、电视和录像的专业动画师采用高细节层次的真实感动画。这种电影动画在家用机上可能要花几十几百年来制作。所以，很多强大的工作站被用来進行動畫繪製。图形工作站比家用机快100多倍，并且善长于著色。大量的工作站（称为著色農場）联机起来，象一个巨型机那样工作。这样一部计算机动画电影可以在一到五年完成（当然这不只包括绘制）。一个工作站通常价值$5000到$25000。Pixar的Renderman动画软件被广泛用于电影动画的行业标准。它可以约$5000至$8000的价钱在Pixar官方网页上购买。它只运行于基于Linux的图形工作站。专业人员也采用数字摄像机、运动捕获或者表演捕获、蓝幕、影片编辑软件、小道具，以及其他工具来制作动画电影。

 前景 

将来，有些人认为现在的动画（2D、3D）将被虚拟现实所取代；也就是说电影的观众会看到自己处在电影里面象一个站在旁边观看的人。

 电影及电视剧 

从1970年代开始CGI短片作为独立动画片开始生产，但计算机动画（特别是特技领域）在美国动画片的摩登时代才大量出现。第一个完全计算机生成的动画系列是《ReBoot（重启）》。著名的皮克斯動畫工作室所製做的動畫電影幾乎是用電腦動畫製成。

下面是一些采用了计算机动画技术的电影和电视剧:
 音乐动画（Animusic）
 小蚁雄兵（Antz）
 变形金刚
 虫虫危机
 四眼天鸡（Chicken Little）
 人气卡通（Futurama）
 The Fairly OddParents
 最终幻想（Final Fantasy: The Spirits Within）
 海底总动员
 冰河世纪
 超人总动员
 天才小子杰米的冒险（Adventures of Jimmy Neutron: Boy Genius）
 马达加斯加
 怪獸電力公司
 极地特快
 ReBoot
 机器人
 小小欧里（Rolie Polie Olie）
 星际争霸战（Shadow Raiders）
 despicable me
 鲨鱼故事
 史瑞克
 Thomas & Friends
 玩具总动员
 蔬菜宝贝历险记（Veggie Tales）
 梦醒人生（Waking Life）
 双猫记
 瓦力（WALL-E）
 忍者龜新系列
 多啦A夢（由《風之使者》開始）

 偽2D動畫 

「偽2D動畫」亦多稱為2.5D動畫，是一種動畫繪圖的製作方式。繪圖作法與一般3D數位繪畫的製作方式雷同，從建模( Modeling )、材質和紋理貼圖（Material & Texturing）、攝影機和燈光設定（Camera & Lighting）到算圖(Rendering )，皆以相同的繪圖方式進行。但2.5D數位繪畫，則較接近一般浮雕的表現方式，以單面立體圖形重疊的方式處理，因此2.5D數位繪畫大都只能從單一角度取得所需要的畫面。在動畫製作上，這種手法極適合運用在非人物體如車輛與機器人等。偽2D動畫質感上在電腦特效出現時融合感極佳，且靜態畫面與2D動畫的質感幾乎無異，但目前技術在動態畫面仍會有與2D動畫不同的現象。

 参看 
 计算机图形学实验室和The Works计划
 计算机生成图像（Computer-generated imagery）（CGI）
 运动捕获（motion capture）
 Pixar Animation Studios
 Rhythm and Hues Studios 
 骨架动画（Skeletal animation）
 CGI在电影中的时间线

 脚注 

 外部链接 
 应用 
 ArtOfIllusion Modeller（基于Java的开源建模包，带教程）
 Blender（很强的免费建模/绘制包）（参看 Blender）

 采用计算机动画的工作室 
 蓝天工作室（《冰河世纪》）
 Mainframe Entertainment（《变形金刚续集》、《Reboot》、《太空战争》）
 PDI 梦工厂 旧称 Pacific Data Images（《功夫熊猫》《小蚁雄兵》、《怪物史莱克》）
 皮克斯动画工作室（《玩具总动员》、《怪兽公司》、《虫虫危机》、《海底总动员》、《超人特工队》等）
 Rhythm and Hues工作室（《宝贝》、《The Chronicles of Narnia: The Lion, the Witch and the Wardrobe》、《Charlotte's Web》、《超人归来》）
 玄机科技（《秦时明月》）
 蓝弧文化（《超兽武装》《钢铁飞龙》）


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Category:动画技术