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计算机动画技术的基本原理与应用——《多媒体技术应用(选修)》
作者: 日期:2007-11-15 9:51:13 出处:教育科学出版社 访问次数:
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教学目标

知识与技能:

了解计算机动画技术的基本原理,了解动画的类型和应用,体会计算机动画与传统动画之间的异同点。

过程与方法:

能从新旧动画片的对比中感受到计算机动画的无限魅力,在讨论和欣赏动画的过程中感受计算机动画的在现代社会中的广泛应用。

情感态度与价值观:

营造亲切、自然、和谐的课堂学习气氛,引导学生自主探索、讨论并从中得到自我提升,体验计算机动画技术对人们生活和工作的影响,激发学生利用计算机动画表达思想的兴趣。

教学重点与难点

   ①了解计算机动画的基本原理,理解实时动画以及逐帧动画的概念。

②二维计算机动画的制作过程和计算机动画制作工具的选择。

③计算机动画应用技术。

教学设计思路

本节理论性强,动手实践的内容少,所以计划用一节课时完成本节教学任务。本节课可以抓住计算机动画原理及传统动画与计算机动画的对比这一线索来展开。与以往的操作课不同,本节课可以多给学生展示的机会,让他们说说自己的看法。这将有助于打破以往“老师说,学生做”的沉闷的课堂气氛,锻炼学生的表达能力,加深学生的理解。教师教学的目的不仅仅是让学生撑握某项技术,更重要的是要让学生学会观察,学会从不同的角度去理解技术,最终得到举一反三的效果。本节课教师作为一个组织者,同时也从学习者的角度积极参与到学生的讨论中,拉近了与学生的距离。学生消除了与老师的距离感,也能够从容讨论,大胆发言了。教师只在适当的时候进行提示、分析和总结,引导学生从不同的角度进行分析。教师要引导学生在本节课中积极主动地参与讨论,踊跃发表自已的见解,在与同学和教师的讨论中获得知识。

教学过程

1.计算机动画的基本原理

教师活动:播放视频素材1,与同学们一块回忆看过的动画片,交流观看动画片的心得和感受,继而提出今天的第一个问题:分小组查阅相关资料,从不同的角度(制作过程、工作量、空间视觉效果、应用领域)来谈一谈动画的概念及利用动画表现事物的优点,比较传统动画与计算机动画的异同。

学生活动:小组内进行分工,根据老师提出的问题看书或查阅资料。然后各小组成员回答问题,组员做补充。

在阐述动画概念的过程中,可参照以下方式进行讲解:所谓动画就是使一幅图像“活”起来的过程,使用动画可以清楚地表现出一个事件的过程,或是展现一个活灵活现的画面。动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面,从而产生动态视觉效果的技术和艺术,这种视觉是通过将胶片以一定的速率放映体现出来的。

结论:原始动画原理概述:动画是一种动态生成一系列相关画面的处理方法,利用人眼的视觉暂留特性,依据一定的速率播放静止的图形或图片就会产生运动的视觉效果。实验证明,如果动画或电影的画面刷新率为每秒 24 帧左右,也即每秒放映 24 幅画面,则人眼看到的是连续的动画效果。

计算机动画原理与传统动画原理基本相同,只是在传统动画的基础上把计算机技术用于动画的处理和应用中,并可以达到传统动画无法达到的效果。由于采用数字处理方式,计算机动画的运动效果、画面色调、纹理、光影效果等可以不断改变,输出方式也多种多样。虽然创作动画的复杂程度不同,但动画的基本原理是一致的。

教师活动:在学生了解了计算机动画的基本原理的基础上,向学生演示两个小动画,如“打台球”和“人走路”,请同学们观看这两个动画有什么区别。

学生活动:互相讨论,找出差别,总结出自己的观点。

教师活动:通过刚才演示的两个小动画,向学生重点阐述实时动画以及逐帧动画的概念。

“打台球”动画属于实时动画。它是利用Flash脚本动作语言完成的动画,根据鼠标单击位置的不同,通过程序控制来产生相应的画面。在实时动画中,计算机对输入的数据进行快速处理,并在人眼察觉不到的时间内将结果随时显现出来。

“人走路”动画属于逐帧动画,它是把人走路过程中的不同状态形成的不同画面一一记录下来,再按一定速度展现出来,形成人向前行走的动画。每一幅图在计算机中叫做“帧”。实时动画和逐帧动画的区别是:实时动画直接产生动画,无需记录,而逐帧动画产生图像并记录。

2.计算机动画的格式和分类

问题引入:从视觉效果对比来看,传统动画与计算机动画有平面和立体(即二维动画和三维动画)之分,从计算机动画的生成方式来看,计算机动画有实时动画与逐帧动画之分。试请一两位同学从其他角度对计算机动画进行分类,然后听老师分析计算机动画的几种分类,思考老师提出的问题,并作出回答。在空间上,可将计算机动画分为二维动画与三维动画。

二维动画的特点:
     
平面上的画面。在纸张、照片或计算机屏幕上显示的画面,无论画面的立体感多强,终究是在二维空间上模拟真实的三维空间的效果。
     
三维动画的特点:
     
画面中的景物有正面、侧面和反面,调整三维空间的视点,能够看到不同的内容。

教师活动:在学生已经大体了解计算机动画的分类基础之上,再向学生提问:同学们了解哪几种常见的动画文件格式?

学生活动:总结自己平时所见过的各种动画文件格式。

教师最后做总结,详细介绍几种最常见的动画文件的优点和缺点。

GIF动画格式。

GIF图像由于采用了无损数据压缩方法中压缩率较高的LZW算法,文件尺寸较小,因此被广泛采用。GIF动画格式可以同时存储若干幅静止图像并进而形成连续的动画,目前因特网上大量采用的彩色动画文件多为GIF格式的文件。可以使用图像浏览器,如豪杰大眼睛等直接观看此类动画文件。

SWF格式。

SWFMacromedia公司的产品,是Flash的矢量动画格式,它采用曲线方程描述其内容,而不是由点阵组成内容,因此这种格式的动画在缩放时不会失真,非常适合描述由几何图形组成的动画,如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML文件充分结合,并能在其中添加MP3音乐,因此被广泛地应用于网页上,成为一种“准”流式媒体文件。

MOV格式。

MOVQuickTime的文件格式。该格式支持256位色彩,支持RLEJPEG等领先的集成压缩技术,提供了150多种视频效果和200多种MIDI兼容音响和设备的声音效果,能够通过因特网提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放,国际标准化组织(ISO)最近选择QuickTime文件格式作为开发MPEG4规范的统一数字媒体存储格式。

最后简要介绍FLI/FLC格式,AVI等动画格式。

3.计算机动画制作过程

教师活动:请同学们根据已有的经验,比如玩过的电脑游戏、看过的动画片等,探讨制作一个二维计算机动画作品,一般要经过几个过程。

学生活动:相互探讨。

教师总结:不同的人创作动画的过程可能不同,但一般要经历如下过程,即整体设计——动画创意——脚本制作——收集素材——绘制动画——动画生成——导出动画等。

动画就是使各种造型运动起来,由于计算机有非常强的运算能力,制作人员要做的工作是定义关键帧,而中间帧交给计算机去完成,这样就可以做出与现实世界一致的动画,如我们看到的好莱坞大片中的很多镜头就是用计算机合成的,我们无法分辨它是拍摄的还是用计算机合成的。而传统的动画片,由于采用手工绘制,帧与帧之间没有过渡,我们看到的是画面不断跳跃的卡通片。

在传统的卡通动画制作过程中,需要美工绘制很多画面,而现在大量的工作可以借助计算机来完成,比如只要给出关键帧,中间帧就由计算机来合成,因而大大地提高了工作效率。

二维动画中计算机的作用:输入和编辑关键帧,计算和生成中间帧,定义和显示运动路径,交互给画面上色,产生特技效果,实现画面与声音同步,控制运动系列的记录等。

制作三维动画需要大量时间,为了提高效率,通常将一个项目分为几个部分,这就使分工协助显得非常重要,很少存在着一个复杂的三维动画由一位设计者独立完成的情况。

4.计算机动画技术的应用

计算机动画技术的应用涉及到我们学习、生活以及工作中的各个方面,例如教学演示、电子游戏、动画片制作、广告……可以让学生相互讨论动画的应用并进行总结,然后填写下表。

动画名称

 

 

 

 

应用领域

 

 

 

 

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