学习目标：
1.了解计算机动画的发展历程
2.知道计算机动画的内涵
3.掌握计算机动画的格式
4.熟悉计算机动画的分类
视频学习：
电子教材：
计算机动画
随着计算机图形学和计算机硬件的不断发展,人们已经不再满足仅仅生成高质量的静态场景,计算机动画应运而生。计算机动画是指采用图形与图像的处理技术,借助于编程或动画制作软件生成一系列的动态画面。
动画基本发展
动画产生于电影之前，最早的光影技术是十七世纪的“魔术幻灯”，它的现代名字叫投影机。最初，这种技术主要用在娱乐上，利用光与影的原理将故事放在一个屏幕上。魔术幻灯是一个铁箱里面放一支蜡烛，铁箱两边各开一个小洞，洞上覆盖透镜，将一片绘有图案的玻璃放在透镜后面，经由灯光通过玻璃和透镜，图案便可以投射在墙上。魔术幻灯经过不断改良，17世纪末，钟安斯·桑扩大了装置，把许多玻璃片放在旋转盘上，在墙上出现了一种运动的幻象。1839年，希尔德的魔术幻灯已有淡入淡出的效果。1870年，亨利·R·埃尔发明可以投影彩色照片的幻灯机，随着光影技术的发展，投影机与电影、动画分离出来。
古代中国也有类似的对“光”、“影”的探索。宋代（公元10世纪）民间出现一种可以令影像活动起来的装置——走马灯，也叫骑马灯。走马灯点燃之后，上升的气流驱动纸灯旋转，灯屏上出现人马追逐、物换影移的连续画面，还可以演绎简单的故事情节。还有就是人们所熟知的民间艺术瑰宝——皮影戏。皮影戏是一种由幕后透射光源的影子戏，17世纪，被引入到欧洲，1776年，法国的塞拉凡在凡尔赛宫表演皮影戏，曾经风靡一时，其影像的清晰度和精致感不亚于同时期的魔术幻灯。
动画的内涵
“动画”简单的理解是“活动的画面”。在一沓纸的每张纸上都画上一匹马，根据马匹跑动的规律，每张马的腿部、头部和鬃毛的位置或形态稍稍有所变化，快速翻动这沓纸，呈现在人们面前的就是一匹扬蹄飞奔的骏马。可见，动画是利用人类眼睛的“视觉暂留”现象,让一幅幅静止的画面连续播放,形成的动态效果。
视觉暂留现象是人眼具有的一种性质，人眼在观看物体时，物体会成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的影像。当物体移去时，视神经的影像不会立即消失，还要延续0.1-0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“视觉暂留”。
动画的内涵主要体现以下几个方面：
1.动画中的表演者是原本并不运动的静态物体。
通过动画制作技术，不仅可以使静态物体活动起来，逼真地模仿现实世界中的真实动作，而且可以创做出现实世界中不可能出现的动作，使用虚拟动作来表现人们的感情和思想。
2.动画所表现的是景物的活动影像。
动画用静止的景物创造出“运动”的视觉效果。为了让角色的动作连贯，必须按照“动作”的顺序来设计一系列内容相关的画面。拍摄动画时，摄像机将内容前后关联的静止图画一幅幅拍摄下来，然后按照一定的速度放映，才能在屏幕上产生动画的效果。
3.动画要以一定的速度放映画面，让画面流畅自然。
动画片的播放一般采用三种速度：电影动画放映速度是24格／秒，电视动画放映速度是25帧/秒（PAL制式和SECAM制式）或30帧／秒（NTSC制式）。这里的“格”，亦称“画格”，就是胶片上的一格影像，电影胶片就是由这一个个画格组成的。电视中的一幅图像叫做一帧，它的含义与电影中的一个画格类似，英语单词frame可译作电影中的“格”或影视中的“帧”。
动画的文件格式
由于应用领域不同,其动画文件也存在着不同类型的存储格式，常见的动画文件格式如下：
1.AVI格式
AVI英文全称为Audio Video Interleaved，即音频视频交错格式。AVI文件将音频（语音）和视频（影像）数据包含在一个文件容器中，允许音视频同步回放。类似DVD视频格式，AVI文件支持多个音视频流。
2.GIF格式
GIF文件(Graphics Interchange Format，图像互换格式)是一种基于LZW算法的连续色调的无损压缩格式，压缩率一般在50%左右。GIF格式可以保存多幅彩色图像，将文件中的多幅图像数据逐幅读出到屏幕上，构成一种简单的动画效果。GIF格式的特点是压缩比高、磁盘空间占用较少、图像文件短小、下载速度快、颜色数较少、无损压缩、支持透明色和基于帧的动画等。这些特点使得GIF多用于网络上的小图片,如图标或者logo。考虑到网络传输中的实际情况,GIF图像格式除了一般的逐行显示方式之外,还增加了渐显方式。也就是说,在图像传输过程中,用户可以先看到图像的大致轮廓,然后随着传输过程的继续而逐渐看清图像的细节部分,从而适应了用户的观赏心理
3.FLIC格式
FLIC是Autodesk公司AutodeskAnimator/Animator Pro/3D Studio等动画制作软件使用的动画文件格式,FLC是HLC和FLI的统称,FLIC是基于320×200像素的动画文件格式,而FLC是FLI的扩展格式,采用了更高效的数据压缩技术,其分辨率也不再局限于320×200像素。HLC文件采用行程编码(RLE)算法和Deha算法进行无损数据压缩,首先压缩并保存整个动画序列中的第一幅图像,然后逐帧计算前后两幅相邻图像的差异,并对这部分数据进行RLE压缩。由于动画序列中前后相邻图像的差别不大,可以得到较高的数据压缩率，被广泛用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏等应用程序中。
4.SWF格式
SWF(Shockwave Format)文件是Aodbe Flash生成的动画文件格式，它基于矢量技术,采用曲线方程描述内容,在缩放时不会失真,适用于描述由几何图形组成的动画。SWF格式能够用较小的体积表现丰富的多媒体形式,受到了越来越多网页设计者的青睐。它与HTML文件充分结合,被广泛地应用于网页上,成为一种“准”流式媒体文件，适用于边下载边观看。
5.DIR格式
Director的动画格式，扩展名为DIR，它是一种具有交互性的动画，可加入声音、数据量较大，多用于多媒体产品和游戏中。
计算机动画的分类
计算机动画（Computer Animation），又称计算机绘图。按照动画生成方法分为逐帧动画和实时动画，按照运动控制方式分为关键帧动画和算法动画，按动画制作原理分为二维动画和三维动画。
1.按动画生成方法分类：
（1）逐帧动画
逐帧动画是在“连续的关键帧”中分解动画动作，在时间轴的每帧上逐帧绘制不同的内容，使其连续播放形成动画。
（2）实时动画
实时动画也称为算法动画，它是采用各种算法来实现运动物体的运动控制，在实时动画中，计算机一边计算一边显示就能产生动画效果。
2.按运动控制方式分类:
（1）关键帧动画
关键帧动画是动画设计者提供的一组画面(即关键帧)，自动产生中间帧的计算机动画技术。关键帧动画实现方法包括图形关键帧动画和参数化关键帧动画。
基于图形的关键帧动画是通过对关键帧图形本身的插值获得中间画面，动画形体是由它们的顶点刻画的，运动是由相关既定的关键帧生成。每一个关键帧是由一系列对应于该关键帧顶点的值构成，中间帧是通过两个关键帧中对应顶点施以插值法计算生成，插值法包括线性、三次曲线和样条插值等方法。
参数化关键帧动画的实体是由构成实体模型的参数所刻画的，动画设计者通过规定与某给定时间相适应的参数值集合来产生关键帧，然后，对这些值按照插值法进行插值，由插值后的参数值确定动画形体中间画面的图形。
（2）算法动画
算法动画又称模型动画或过程动画,它是采用算法实现对物体的运动控制或模拟像机的运动控制,一般适用于三维动画，包括运动学算法、动力学算法、逆运动学算法、逆动力学算法等。
3.按动画制作原理分类
（1）二维动画(计算机辅助动画)
二维动画主要用来实现中间帧生成,即根据两个关键帧生成所需的中间帧(插补技术)。二维动画系统的功能包括：①画面生成、中间帧生成，②图像编辑，③着色、预演，④后期制作。
（2）三维动画(计算机生成动画)
三维动画是采用计算机技术来模拟真实的三维空间(虚拟真实性)。
三维动画系统的功能包括：①输入素材，②构造几何造型，③调整材质和贴图，④设置运动、相机和灯光，⑤着色生成图像文件。
