（1）动画的艺术门类及其原理
动画与漫画:二者在某种程度上有相同之处，都是用卡通化的形象来表达一定的想法，而且从产业上来说，二者是属于同一产业领域之中——动漫产业。
动漫从概念上泛指漫画和动画，被称为音乐、美术、舞蹈等八大艺术之外的“第九艺术”，这一艺术综合了音乐、幽默、漫画、摄影、文学、戏剧、文艺评论等学科。最大的特点就是寓教于乐，进而成为“读图时代”的典型代表和首选之作。漫画一般是以书面或电子的形式发行的静态卡通作品，大多数是几幅连续的画面配上文字解说，如报纸上的讽刺漫画、小人书等等（如图6-1）。
图6-1 漫画《偷税有方》
而动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成动态变化的图画，能够展现事物的发展过程和动态。对于现在的技术而言，“动画”并不仅仅是指传统意义上的在屏幕上看到的带有一定剧情的影片和电视片（动画片），而且还包括在教育、工业上用来进行演示的非实物拍摄的屏幕作品。
动画片的艺术形式更接近与电影和电视，而且它的基本原理与电影、电视一样，都是人眼视觉现象的应用——视觉暂留。利用人的视觉生理特性可制作出具有高想象力和表现力的动画影片。
（2）动画的分类
动画可以从不同角度进行分类。
①传统动画和计算机动画
从制作技术和手段看，动画可分为以手工绘制为主的传统动画和以计算机为工具手段的数字动画。传统动画又可分为手绘动画和模型动画。
计算机动画则是在制作过程中用计算机来辅助或者替代传统制作颜料、画笔和制模工具，这种工具的辅助和替代改变了传统动画的制作工艺。
②平面动画和三维动画
如果从空间的视觉效果上看，又可分为平面动画和三维动画。平面动画又可称为二维动画。这种动画无论画面的立体感有多强，终究只是在二维空间上模拟三维空间效果，同一画面内只有物体的位置移动和形状改变，没有视角的变化。而三维动画中不但有物体本身位置和动作的改变，还可以连续的展现视角的变化。
传统动画中可以包含传统二维动画（如传统手绘动画）和传统三维动画（模型动画），计算机动画中也可以分为计算机二维动画和计算机三维动画。
此外，按动作的表现形式来区分，动画大致分为接近自然动作的“完善动画”（动画电视）和采用简化、夸张的“局限动画”（幻灯片动画）。从播放效果上看，还可以分为顺序动画（连续动作）和交互式动画（反复动作）。从每秒放的幅数来讲，还有全动画（每秒24幅）和半动画（少于24幅）（三流动画）之分。
从分类的使用频率上来看，从制作技术和视觉效果这两个分类方法使用的频率最高，也最容易被人们所接受。
（3）动画的发展历史
早在1831年，法国人Joseph Antoine Plateau把画好的图片按照顺序放在一部机器的圆盘上，在机器的带动下，形成动的画面，这就是原始动画的雏形。
1906年，美国人J Steward制作出一部接近现代动画概念的影片，片名叫“滑稽面孔的幽默形象”（Houmoious Phase of a Funny Face）。
1908年法国人Emile Cohl首创用负片制作动画影片，从概念上解决了影片载体的问题，为后来动画片的发展奠定了基础。
1909年，美国人Winsor Mccay用一万张图片表现一段动画故事，这是迄今为止世界上公认的第一部象样的动画短片。
1915年，美国人Eerl Hurd创造了新的动画制作工艺，他先在塑料胶片上画动画片，然后再把画在塑料胶片上的一幅幅图片拍摄成动画电影。直到现在，这种动画制作工艺仍然被沿用着。
从1928年开始，世人皆知的Walt Disney逐渐把动画影片推向了颠峰。迪斯尼在完善了动画体系和制作工艺的同时，把动画片的制作与商业价值联系了起来，被人们誉为商业动画之父。
如今的动画，计算机的加入不但使动画的制作变简单而普及起来，如互联网上的Flash小动画，也使得动画创作更专业，成就了一批明星企业，如皮克斯（pixar）、光魔（IL）。
（1）动画形成的原理
动画的形成依托于人类视觉中所具有的“视像暂留”特性。视觉暂留又称余晖效应，于1824年由英国伦敦大学教授在他的研究报告《移动物体的视觉暂留现象》中最先提出。视觉暂留现象首先被中国人运用，走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。宋时已有走马灯 ，当时称 “马骑灯 ” 。随后法国人保罗•罗盖在1828年发明了留影盘，它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟，另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时，鸟在笼子里出现了，这证明了当眼睛看到一系列图像时，它一次保留一个图像。
电影、电视、动画技术正是利用人眼的这一视觉惰性，在前一幅画面还没有消失前，继续播放后一幅画面，一系列静态画面就会就会因视觉暂留作用而给观看者造成一种连续的视觉印象，产生逼真的动感，造成一种流畅的视觉变化效果。
（2）数字动画制作的原理
动画在制作过程中,为了利用了人的视觉暂留现象，则需要将很多幅静止的画面通过帧将他们串联起来，然后让画面快速地运动，给视觉造成连续变化的画面。如在Flash动画的制作过程中，有逐帧动画和补间动画这两种动画，前者用于制作比较真实的、专业的动画效果，如人走路的动画，而后者则用于快速地创建平滑过渡的动画，他们都依托于帧（用来标记画面，一个帧上可以有一个或多个画面）来进行制作，将所有的帧连起来，将会产生画面运动的效果，所有的动画都遵循一个原理——快速连续播放静止的画面，从而给人眼产生一种画面会动起来的错觉。对于其他的二维和三维动画，其制作原理也是类似的。
动画制作不仅要遵循视觉暂留的原理，还应该有一套完整的方案, 一部动画片的诞生，无论是10分钟的短片，还是90分钟的长片，都必须经过编剧、导演、美术设计（人物设计和背景设计）、设计稿、原画、动画、绘景、描线、上色（描线复印或电脑上色）、校对、摄影、剪辑、作曲、拟音、对白配音、音乐录音、混合录音、洗印（转磁输出）等十几道工序的分工合作、密切配合才能完成。
传统动画的制作是一个复杂而繁琐的过程，无论是手绘动画还是模型动画，其基本规律和思路是一致的。简单的说，其关键步骤包含六个：
（1）由编导确定动画剧本及分镜头脚本；
（2）美术动画设计人员设计出动画人物形象；
（3）美术动画设计人员绘制、编排出分镜头画面脚本；
（4）动画绘制人员进行绘制；
（5）摄影师根据摄影表和绘制的画面进行拍摄；
（6）剪辑配音。
传统动画的制作过程一般可分为四个阶段：总体规划、设计制作、具体创作和拍摄制作，每一阶段又有若干个步骤。
（1）总体设计阶段
包括剧本、故事板、摄制表等若干内容设计。
①剧本
任何影片生产的第一步都是创作剧本，但动画片的剧本与真人表演的故事片剧本有很大不同。一般影片中的对话，对演员的表演是很重要的，而在动画影片中则应尽可能避免复杂的对话。最重的是用画面表现视觉动作。最好的动画是通过滑稽的动作取得的，其中没有对话，而是由视觉创作激发人们的想象。
②故事板
根据剧本，导演要绘制出类似连环画的故事草图（分镜头绘图剧本），将剧本描述的动作表现出来。故事板有若干片段组成，每一片段由系列场景组成，一个场景一般被限定在某一地点和一组人物内，而场景又可以分为一系列被视为图片单位的镜头，由此构造出一部动画片的整体结构。
③摄制表
摄制表是导演编制的整个影片制作的进度规划表，以指导动画创作集体各方人员统一协调地工作。
（2）设计制作阶段
一般包括内容设计和音响效果的设置等。
①内容设计
设计工作是在故事板的基础上，确定背景、前景及道具的形式和形状，完成场景环境和背景图的设计、制作。对人物或其他角色进行造型设计，并绘制出每个造型的几个不同角度的标准页，以供其他动画人员参考。
②音响
在动画制作时，因为动作必须与音乐匹配，所以音响录音不得不在动画制作之前进行。录音完成后，编辑人员还要把记录的声音精确地分解到每一幅画面位置上，即第几秒（或第几幅画面）开始说话，说话持续多久等。最后要把全部音响历程（或称音轨）分解到每一幅画面位置与声音对应的条表，供动画人员参考。
（3）具体创作阶段
一般包括原画创作、中间画制作、誉清和描线以及着色等过程。
①原画创作
原画创作是由动画设计师绘制出动画的一些关键画面。通常是一个设计师只负责一个固定的人物或其他角色。
②中间画制作
中间画是指两个重要位置或框架图之见的图画，一般就是两张原画之间的画。助理动画师制作一幅中间画，其余美术人员再内插绘制角色动作的连接画。在各原画之间追加的内插的连续动作的画，要符合指定的动作时间，使之表现得接近自然动作。
③誉清和描线
前几个阶段所完成的动画设计均是铅笔绘制的草图。草图完成后，使用特制的静电复印机将草图誉印到醋酸胶片上然后。再用手工给誉印在胶片上的画面的线条进行描墨。
④着色
由于动画片通常都是彩色的，这一步是对描线后的胶片进行着色（或称上色）。
（4）拍摄制作阶段
①检查
检查是拍摄阶段的第一步。在每一个镜头的每一幅画面全部着色完成之后，拍摄之前，动画设计师需要对每一场景中的各个动作进行详细的检查。
②拍摄
动画片的拍摄，使用中间有几层玻璃层、顶部有一部摄像机的专用摄制台。拍摄时将背景放在最下一层，中间各层放置不同的角色或前景等。拍摄中可以移动各层产生动画效果，还可以利用摄像机的移动、变焦、旋转等变化和淡入等特技上的功能，生成多种动画特技效果。
③编辑
编辑是后期制作的一部分。编辑过程主要完成动画各片段的连接、排序、剪辑等。
④录音
编辑完成之后，编辑人员和导演开始选择音响效果配合动画的动作。在所有音响效果选定并能很好与动作同步后，编辑和导演一起对音乐进行复制。再把声音、对话、音乐、音响都混合到一个声道上，最后记录在胶片或录像带上。
对于模型动画而言，以上四个阶段同样适用，只是在具体创作阶段和拍摄制作阶段中，手绘动画的操作对象是纸张和胶片，而模型动画操作的对象是粘土和钢架。
（5）动画制作中的工作人员
一部长篇动画片的生产需要许多人员，有导演、制片、动画设计人员和动画辅助制作人员。
动画辅助制作人员是专门进行中间画面添加工作的，即动画设计人员画出一个动作的两个极端画面，动画辅助人员则画出它们中间的画面。
画面整理人员把画出的草图进行整理，描线人员负责对整理后画面上的人物进行描线，着色人员把描线后的图着色。
由于长篇动画制作周期较长，还需专职调色人员调色，以保证动画片中某一角色所着色前后一致。
此外还有特技人员、编辑人员、摄影人员及生产人员和行政人员。
这些人员按照工作启动的先后和功能和职责可以分为六个梯队：
①制片人、导演、编剧；
②作画、监督、美术监督、摄影监督、音响监督；
③构图师、原画师、动画师、动检师；
④描线人员、着色人员、整理人员；
⑤特技人员、编辑人员、摄影人员；
⑥生产人员。
（六个梯队中的人员彼此之间的工作是相互独立的，但在程序上又是相互关联和依赖的，彼此之间的工作必须要有良好的沟通和交流。而沟通机制的建立依赖于行政人员。
在动画制作工艺中，“动画”与“动画设计”（即原画）是两个不同的概念，对应着两个不同的工种。）
原画设计是动画影片的基础工作，对应的人员就是原画师。原画设计的每一镜头的角色、动作、表情，相当于影片中的演员，所不同的是设计者不是将演员的形体动作直接拍摄到胶片上，而是通过设计者的画笔来塑造各类角色的形象并赋予他们生命、性格和感情。
在动画制作工艺中，“动画”与“动画设计”（即原画）是两个不同的概念，对应着两个不同的工种。）
原画设计是动画影片的基础工作，对应的人员就是原画师。原画设计的每一镜头的角色、动作、表情，相当于影片中的演员，所不同的是设计者不是将演员的形体动作直接拍摄到胶片上，而是通过设计者的画笔来塑造各类角色的形象并赋予他们生命、性格和感情。
（6）动画绘制方法
动画绘制需要的工具一般有：拷贝箱工作台、定位器、铅笔、橡皮、颜料、曲线尺等。
方法是：按原画顺序将前后两张画面套在定位器上，然后再覆盖一张同样规格的动画纸，通过台下拷贝箱的灯光，在两张原画动作之间先画出第一张中间画(称为第一动画)，然后再将第一动画与第一张原画叠起来套在定位器上，覆盖另一张空白动画纸画出第二动画。
依此方法，绘制出两张原画之间的全部动作。
（1）计算机动画的分类
计算机动画又称为数字动画，是指在制作过程中用计算机来辅助或者替代传统制作颜料、画笔和制模工具的一种动画制作方法及其最终成果。
可以从两个方面去理解这一含义：其一，广义上的理解，是指在制作动画时采用数字技术（计算机技术）而得到的动画；其二就是狭义上的理解，是指在制作、存储、传输、重现等过程全部运用数字技术。
按照计算机及其软件在动画制作中的作用而言，计算机动画可分为：
计算机辅助动画和计算机创作动画两种。
★计算机辅助动画属二维动画，其主要用途是辅助动画师制作手绘动画，简化手绘动画的工具和手段；
★计算机创作动画则完全用计算机来替代传统动画制作工具而得到的动画，一般也把它称之为“无纸动画”。如网络中常见的Flash动画，一般都是完全用计算机来绘制、作图、上色并使其运动的；又如计算机三维造型动画，则是用计算机建模来替代粘土和钢架的建模。
按照计算机动画制作当中动画运动的控制方式分类。按照这种分类可分为：实时（Real-Time）动画和逐帧动画（Frame-by-Frame）两种。
★逐帧动画也称为帧动画或关键帧动画，在表现画面中某一运动时，将该物体运动的过程在计算机中按照画面播放的先后顺序逐一的画出来，也即通过一帧一帧显示动画的图像序列而实现运动的效果。
★实时动画是用算法来实现物体的运动，它并不是将运动物体的动作按照时间点逐一的画出来，而是只记录最开始的状态和最终的状态，中介的运动过程通过计算机自动产生。实时动画也称为算法动画
（2）计算机动画的优势
对于制作工艺而言，计算机的使用，大大简化了工作程序，方便快捷，提高了效率。
以计算机二维动画制作为例，我国的52集动画连续剧《西游记》就绘制了100多万张原画、近2万张背景，共耗纸30吨、耗时整整5年。而在迪斯尼的动画大片《花木兰》中，一场匈奴大军厮杀的戏仅用了5张手绘士兵的图，电脑就变化出三、四千个不同表情士兵作战的模样。《花木兰》人物设计总监表示，这部影片如果用传统的手绘方式来完成，以动画制片小组的人力，完成整部影片的时间可能由5年延长至20年，而且要拍摄出片中千军万马奔腾厮杀的场面，是基本不可能的。
计算机在动画制作中的作用和效果。计算机的优势主要表现在以下几方面。
①关键帧（原画）的产生
关键帧以及背景画面，可以用摄像机、扫描仪、数字化仪实现数字化输入（如：用扫描仪输入铅笔原画），也可以用相应软件直接在计算机中绘制。动画软件都会提供各种工具、方便绘图。这大大改进了传统动画画面的制作过程，可以随时存储、检索、修改和删除任意画面。
②中间画面的生成
利用电脑对两幅关键帧进行插值计算，自动生成中间画面。这不仅精确、流畅，而且将动画制作人员从烦琐的劳动中解放出来。
③分层制作合成
传统动画的一帧画面，是由多层透明胶片上的图画叠加合成的，这是保证质量、提高效率的一种方法，但制作中需要精确对位，而且受透光率的影响，透明胶片最多不超过4张。在动画软件中，也同样使用了分层的方法，但对位非常简单，层数从理论上说没有限制，对层的各种控制，像移动、旋转等，也非常容易。
④着色
动画着色是非常重要的一个环节。电脑动画辅助着色可以解除乏味、昂贵的手工着色。用电脑描线着色界线准确、不需晾干、不会窜色、改变方便，而且不因层数多少而影响颜色，速度快，更不需要为前后色彩的变化而头疼。动画软件一般都会提供许多绘画颜料效果，如喷笔、调色板等，这也是很接近传统的绘画技术。
⑤预演
在生成和制作特技效果之前，可以直接在电脑屏幕上演示一下草图或原画，检查动画过程中的动画和时限以便及时发现问题并进行问题并进行修改。
而在三维动画制作过程中，计算机三维动画用计算机软件建模完全替代了手工建模，用计算机三维软件中的骨骼技术完全替代金属支架建模，用软件贴图技术替代了粘土模型的手工着色和服装设计，并且通过动作捕捉技术使动画角色的表情、动作更加连贯、生动。
（3）数字动画应用前景
①影视动画的应用
这是数字动画应用最早的，发展最快的领域。无论是影视动画、影视包装、影视特技还是电影虚拟场景制作，都是数字动画尽情展示的舞台。电影《独立日》中袭击城市的巨大飞船、《侏罗纪公园》中逼真的恐龙、《泰坦尼克》中从高空落入大海的乘客，这些都是数字动画创造的“真实”场景。采用数字动画辅助电影制作宏大场面时，不必再费力搭建巨大的场景，可以有效降低制作成本；对于各种危险镜头的拍摄可以尽量减少甚至根本不用特技演员做各种高难度危险的动作，可以大大减少演员的表演风险。虚拟场景的几乎无限制扩展使导演的想象力得到前所未有的发挥。更有甚者，电影《最终幻想》竟然全片为数字动画制作，没有任何演员的参与，这又一次证明了数字动画的强大力量。因此，影视业是数字动画应用于社会产业的一个重要领域。
②拟真动画中的应用
在生活中拟真动画的应用也十分广泛，建筑经管的模拟还原就十分常见。如小区楼盘的开发，在未建成前就可做成动画让人们可以更直观地了解建筑的结构和环境，方便项目的介绍、宣传和审批。其精细程度和临场感是那些死气沉沉的模型所无法比拟的，它的这一特性还可用于古建筑的复原修理，可根据图纸把已经不存在的建筑物复原为影像展现在世人面前。给科研、文教提供了更加具体的教材。另外拟真动画配合模拟设备还被广泛应用于诸如航空教学等教学领域，有效降低了教学成本，提高了教学效率。
③电视片头、广告中的应用
目前电视片头不再是简单的视频剪辑，它几乎是从背景到效果的重新制作，数字动画的加入让电视片头在衔接镜头时显得更加自然，也使添加视觉元素时有更多的选择和切入点。
而无处不在的电视广告几乎都用到了数字动画，各种夸张神奇的视觉效果不断冲击着我们的眼球，诱人的色彩、美轮美奂的画面，生动的产品展示无不体现着数字动画的魅力。动画技术的加入使广告变得更加精致，它追求视觉效果的目的能够更加完美的实现，数字动画放开了创意者的手脚，在头脑和实际表现之间架起了一座桥梁，只要想得到，数字动画都能帮你实现，这就是数字动画在电视片头、广告中的应用。
④工业设计、科学实验计算中的应用
在工业设计方面，它可以让设计者直观的看到产品的形态结构，甚至可以模拟产品的材质和各种性能。在产品设计阶段就可模拟出其生产的步骤、设计的合理程度和生产的可行度。再通过数字动画制造出的虚拟环境中，还能对产品进行不同程度下的测试，要修改也能立刻看到结果，节省成本费用，减轻工作强度，节省宝贵的时间。它涉及的工业产品如：汽车动画、飞机动画、轮船动画、火车动画、舰艇动画、飞船动画；电子产品如：手机动画、医疗器械动画、监测仪器仪表动画、治安防盗设备动画；机械产品动画如：机械零部件动画、油田开采设备动画、钻井设备动画、发动机动画；产品生产过程动画如：产品生产流程、生产工艺等三维动画制作。
⑤数字娱乐中的应用
目前，全球电脑游戏行业已成为与电影、电视、音乐等并驾齐驱的最为重要的娱乐产业之一，其年销售额已超过好莱坞的全年收入，而游戏的开发制作其实就是数字动画的应用。从人物、建筑的建模到环境的改变，各种游戏效果的表现均出自数字动画。其实现代游戏本身就是数字动画发展的产物，它的发展越快数字动画在其领域的应用就越广泛。不仅是电脑游戏，现在大型的游乐设施也用高质量的CG动画给参与者以新奇的体验，如太空旅行，星际漫步等都离不开数字动画的制作给予支持。
