【正文】 動畫 (Animation)技術(shù)的發(fā)展歷史 ? 計算機動畫的主要研究內(nèi)容。 ? 計算機動畫制作軟件簡介。 167。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 68 動畫歷史 ? 從實物到卡通 ? 從卡通到數(shù)字化 (圖形、圖像 ) ? 從數(shù)字化計算機動畫 ? 計算機動畫是數(shù)字媒體的一個重要組成部分。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 69 動畫歷史 (cont.) ? 走馬燈 ?原理： ? 燈中點上蠟燭。 ? 利用空氣動力，氣流上升驅(qū)動葉輪（一些 類似于葉輪的機制）。 ? 靜止畫面的連續(xù)播放。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 70 動畫歷史 (cont.) ? 計算機動畫 ?與圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、運動學(xué)有密切的關(guān)系。 ?一般制作過程 ? 二維圖形 ? 關(guān)鍵幀 ? 運動路徑 ? 場景渲染 ?計算機動畫有較長的發(fā)展歷史，它與電影、電視有不解之緣。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 71 動畫歷史 (cont.) ? 計算機動畫與電影 ?70年代 ? 在電影中使用計算機動畫的構(gòu)想對許多導(dǎo)演來說仍舊是一個夢，但當時的電視節(jié)目已經(jīng)開始嘗試用一些簡單的計算機動畫技術(shù)來增強節(jié)目的效果了。 ? 1973年舉行了第一屆 SIGGRAPH（計算機圖形特別興趣小組）展覽。當時的“重頭戲”是一些用計算機制作的簡單物體的模型，比如一個虛擬的茶壺和一只甲殼蟲模型。 ? 從那時起，人們開始進行早期的試驗，利用 CGI技術(shù)制作一些短影片。但由于這些制作員不是電影制片出身，因此早期的動畫效果簡直可以用“慘不忍睹”來形容。 ? 盡管 CGI短片一敗涂地，但并沒有澆滅好萊塢對動畫技術(shù)的熱情。 ? 1976年英國倫敦的系統(tǒng)仿真公司 (Systems Simulation, Ltd.)接受委托，為影片 《 異形 》 (Alien)中的登陸片段制作 CG圖形，純計算機動畫已開始在影片中使用。一位日后在好萊塢名聲顯赫的人物喬治 盧卡斯(Gee Lucas)洞悉 CG技術(shù)的未來，組建了自己的 CG部門，他所網(wǎng)羅的一批專家成立了日后如雷貫耳的 ILM公司 (Industrial Light ＆ Magic)。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 72 動畫歷史 (cont.) ? 電影與計算機動畫 ?80年代 ? 80年代初，逐漸提高的計算機硬件性能賦予了計算機動畫人員開發(fā)新的 CG軟件和技巧的自由。 ? 分形算法 (Fractual)等數(shù)學(xué)公式已經(jīng)開始用于制作逼真的地理形貌。 ? “光線跟蹤” (Ray Tracing)的技術(shù)被用于繪制那些實際生活中被光線照亮的物體。 ? 迪斯尼在 1980年發(fā)行了一部叫 《 Tron》 的影片，片中使用了 30分鐘的計算機動畫，包括一段高科技的摩托車賽的片段。 ? 1985年，計算機動畫技術(shù)已有了長足的進步，這時第一次出現(xiàn)了 CGI電影角色，標志著業(yè)界的一次重大飛躍。 由巴瑞 李文遜執(zhí)導(dǎo)的 《 青年福爾摩斯 》 (Young Sherlock Holmes) 中有一段令人難以忘懷的片段：一扇彩色玻璃窗突然獲得人性活了過來，與一位被它嚇得魂飛魄散的牧師對話。這是一次破天荒的 CGI成功的片段，是由喬治 盧卡斯剛成立的 ILM公司花了 6個月才制作完成的。該片段在影片中持續(xù)播放了 30秒鐘。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 73 Fractal圖片欣賞 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 74 Ray Tracing 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 75 動畫歷史 (cont.) ? 1986年， ILM公司屬下的 CG部門的大部分人馬離開 ILM，成立了 Pixar制片廠，這家制片廠由蘋果公司的總裁史蒂夫 喬布斯（ Steve Jobs）所擁有。在 Pixar，一些頭腦活躍的人物，如約翰 拉薩特研究如何改進 CG動畫技術(shù)，把它作為一種講述故事的手段，于是 1988年影片《 罐頭總動員 》 (Tin Toy)應(yīng)運而生。這部短片講述了一只發(fā)條玩具和小孩之間的故事，成為第一部獲得奧斯卡獎 (最佳動畫短片獎 )的計算機動畫影片。 ? 1988年盧卡斯電影公司 (LucasFilm)在榮 霍伍德 (Ron Howard)執(zhí)導(dǎo)的影片 《 Willow》 中引入了一種新的 CG技術(shù)“圖像變形” (或稱“幻影化” )，取得了很好的效果?，F(xiàn)在的圖像變形技術(shù)已經(jīng)有了很大的改進，可以讓角色不露痕跡地變化形狀，或者從一種樣子變形成為另一種模樣。 ? 1989年，導(dǎo)演詹姆斯 卡麥隆 (James Cameron)決定試驗 CGI到底能為影片做些什么。當時卡麥隆正在制作水下科幻影片 《 深淵 》 (The Abyss)，他跑到 ILM和 Pixar兩家著名的 CG公司兜售他的奇妙構(gòu)思，希望制作一只能模仿影片中演員的面部表情和動作的蛇狀水怪。后來 ILM投標勝出，制作出了傳統(tǒng)方法不能企及的驚人效果。事實上 CG已經(jīng)將導(dǎo)演的夢想變成了現(xiàn)實。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 76 動畫歷史 (cont.) ? 電影與計算機動畫 ?90年代 ? 20世紀最后 10年，計算機動畫在好萊塢掀起一場電影技術(shù)的風暴。 ? 卡麥隆在影片 《 深淵 》 試驗了 CG的可行性之后，決定再朝前邁出一大步。而這一步卻永遠改變了好萊塢電影的視覺效果。他導(dǎo)演的 《 終結(jié)者２：審判日 》(Terminator2 Judgment Day)創(chuàng)下了非凡的票房佳績，全球 。影片的成功要歸功于屏幕上的那些創(chuàng)意新穎的角色?？溌≡O(shè)計的 T1000一個追趕主角的窮兇惡極的液態(tài)金屬機器人可以從一種形狀神奇地變化成另外一種形狀。 ILM為 《 終結(jié)者 2》 制作了超過 100個 CG素材，在影片中足足占據(jù)了五分半鐘。 ? 迪斯尼向人們證明了ＣＧ的應(yīng)用范圍不僅僅局限在科幻、爆炸等題材的電影中。 1991動畫影片 《 美女與野獸 》 (Beauty and The Beast)(第一部而且是唯一的一部被提名為奧斯卡最佳影片獎的動畫片 )、 《 FernGully》 199 《 埃及王子 》 (Prince of Egypt) 199 《 鋼鐵巨人 》 (The Iron Giant) 1999等。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 77 動畫歷史 (cont.) ? Jurassic Park 1991年，導(dǎo)演斯皮爾伯格開始制作影片 《 侏羅紀公園 》 。顯然這部刻畫會跑、會跳、神氣活現(xiàn)的恐龍的影片，對特技效果的要求特別高。一開始斯皮爾伯格設(shè)想完全采用傳統(tǒng)的效果技巧來制作影片中無數(shù)的特技鏡頭，比如用歷史悠久的 Stop Motion間隔拍攝法。但當他看過由 ILM的斯坦 〃 溫斯頓帶領(lǐng)的一組計算機動畫人員制作的 CG恐龍片斷后，他改變了主意。 ILM發(fā)明了一種新鮮玩意兒叫做恐龍輸入設(shè)備 DID給傳統(tǒng)制作動畫人員擺弄和移動恐龍模型。他們移動設(shè)備時，恐龍的動作被發(fā)送至計算機，實時地調(diào)整屏幕上的 CG恐龍模型。結(jié)果，一部從未想到過使用計算機圖像集合而成的電影，卻包含了超過 50個 CGI片段。盡管CGI的數(shù)量不算多，影片的大多數(shù)場景仍舊使用傳統(tǒng)的動畫技術(shù)，但斯皮爾伯格清楚地意識到， CGI在創(chuàng)建形態(tài)逼真的動物方面要遠遠勝過傳統(tǒng)的拍攝技術(shù)。在 《 侏羅紀公園 》 的續(xù)集 《 失落的世界The Lost World中， CG取代了傳統(tǒng)的動畫模型，幾乎在每一個特技鏡頭中出現(xiàn)。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 78 動畫歷史 (cont.) ? Toy Story 1995年， Pixar制片廠打算嘗試一件電影業(yè)界從來沒有做過的事情：制作一部完全由 CG創(chuàng)作的電影。這部影片就是 《 玩具總動員 》 (Toy Story)，它以區(qū)區(qū) 3000萬美元的投資，賺取了 房收入，影片還獲得了奧斯卡最佳劇本獎的提名。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 79 動畫歷史 (cont.) ? 電影與計算機動畫 ?未來 ? 計算機動畫的未來沒有止境。 ? 一些最有創(chuàng)意的人們正不斷開發(fā)能讓動畫人員控制和處理３Ｄ模型和效果的新軟件。 ? 導(dǎo)演和編劇也開始采用這種新的手段來敘述劇情，計算機動畫技術(shù)的完善賦予了他們新的構(gòu)思空間。 ? 未來ＣＧＩ將要不斷探索的一個領(lǐng)域?qū)⑹恰疤摂M演員”。 一部即將問世的新影片將試圖回答這個問題。它就是 《 最終幻想 》 (Final Fantasy) 。它是第一部完全 3D動畫的影片，栩栩如生的角色看起來像真人一樣。這些角色是結(jié)合了運動捕獲 Motion Capture，即真實演員連系著一臺計算機，他的動作被計算機記錄下來，用于創(chuàng)作影片人物逼真的運動效果和３Ｄ臉部術(shù)來實現(xiàn)的。 ? 在未來我們將看到什么樣的電影？他們說，在 CGI的世界里，任何驚險、恐怖的場景實現(xiàn)都將是輕而易舉的。 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 80 主要研究內(nèi)容 ? 動畫技術(shù) ?Record Animation ? Cell Animation ? Stop Motion ? Motion Capture – Optical Motion Capture – Others ?Computer Generated Animation ? Motion Control – Key Frame – Kinematics – Dynamics ? Toolkits 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 81 動畫軟件 (cont.) ? 二維 ?Alchemy Mindworks 的 GIF Construction Set ? 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 82 動畫軟件 (cont.) ? 三維 ?3D Studio 的 3D MAX ? 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 83 動畫軟件 (cont.) ? Flash Flash 動畫演示 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 84 動畫軟件 (cont.) ? Morph ? 2022年 2月 11日 第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù) 85 參考文獻 ? ACM SIGGRAPH Symposium on Computer Animation. 2022: July 2122, 2022, San Antonio, Texas. 2022: July 26 27, 2022. San Diego, California ?