計算機動畫技術(編輯修改稿)
2025-08-10 02:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計算機動畫通常首先通過賦予角色以個性，然后設置物體變化過程中的幾個關鍵幀，使物體沿著給出的軌跡線性或非線性變化。計算機動畫變形技術分為兩大類：變形(Deformation)動畫和形變(Morphing)動畫。變形動畫是指將單個幾何對象的形狀做某種平移、縮放、旋轉、扭曲，使它變換為動畫師所要求的形狀。在這種變化過程中，幾何對象的拓撲關系保持不變，即特征點變換到特征點，特征曲線變換到特征曲線，連續(xù)的區(qū)域經(jīng)過變換后還是連續(xù)的，并且不會發(fā)生交疊。為了保持變換圖形圖像的拓撲結構，所使用的空間坐標變換必須是連續(xù)的，能夠保持全局一一對應，使得圖形圖像內(nèi)的連通結構經(jīng)過變換后仍然保持連通性；另外，圖形圖像中其它單一結構經(jīng)過變換以后，仍然是單一結構，不會破損變成多個結構。例如印有圖案的橡膠玩幾。只要對其扭曲、擠壓、拉伸等等都可以使圖案變形。形變動畫是指將一給定的源數(shù)字圖像或幾何對象S平滑地變換到目標數(shù)字圖像或幾何對象T。在這種平滑變換過程中，中間幀既具有S的特征、又具有T的特征，S和T的拓撲既可以相同也可以不同。形變動畫技術分為二維圖像形變和三維物體形變。對于二維圖像的變形最常采用交融技術，或稱淡入淡出技術，即在一幅圖像淡出的同時，另外一幅圖像淡入。這種方法在兩個圖像的兒何沒有對齊的時候效果比較差；基于網(wǎng)格的二維圖像變形法首先用網(wǎng)格來控制圖像扭曲，然后再采用交融技術獲得中間圖像，會獲得比簡單交融技術好得多的效果；基于線對的圖線變形技術采用一對或者多對直線來控制變形，計算每個像素點相對于控制直線的位置。Seitz等人在1996年提出的視域變形(View Morphing)方法，該方法考慮視點的變化，能夠模擬給定圖像在相應二維空間的視點變化，同時對幾何、顏色、視點進行插值，可以產(chǎn)生類似三維的視覺效果。二維物體的變形比二維圖像的變形復雜的多，但是能夠生成更加逼真和生動的特技效果。三維物體的變形得到的中間幀并不是圖像，而是物體的模型。所以三維物體變形的結果不僅與視點和光照參數(shù)無關，還可以根據(jù)二維模型生成精確的光照和陰影效果。在三維物體之間的變形方面，研究者們也發(fā)表了許多創(chuàng)造性的結果，例如1986年，Sederberg等提出了一種適用面很廣的自由變形方法FFD(FreeForm Deformation)，不對物體直接進行變形，而是對物體所嵌入的空間進行變形。此方法比較適用于Twisting(扭曲)、Bending(彎曲)、Tapering(漸細)等特定的變形。 過程動畫過程(procedural)動畫是：在動畫中，物理的運動或變形用一個過程來描述。在過程動畫中，物體的變形基于一定的數(shù)學模型或物理規(guī)律，最簡單的過程動畫是用一個數(shù)學模型去控制物理的幾何形狀和運動，如水波動畫、布料動畫。較復雜的過程動畫包括了物體的變形、彈性理論、動力學、碰撞檢測等。另一類過程動畫為粒子和群體的動畫。粒子動畫系統(tǒng)中景物被定義為由成千上萬個不規(guī)則、隨機分布的粒子組成，每個粒子都有一定的生命周期，經(jīng)歷“出生”、“運動”、“死亡”三個階段，不同的階段有不同的特性，如：位置、速度、顏色、大小等。粒子系統(tǒng)可以很好的模擬大白然的景物，如云、雪、火等等。粒子系統(tǒng)的一個主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)庫的放大功能，比如Reeves 聲稱用二個基本的描述便可生成由百萬個粒子構成的森林景色。Peachey 和Fournier 用粒子系統(tǒng)去模
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