计算机动画与仿真

计算机动画是计算机图形学和艺术相结合 的产物，它是伴随着计算机硬件和图形算 法高速发展起来的一门高新技术，它综合 利用计算机科学、艺术、数学、物理学和 其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽 多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供 了一个充分展示个人想象力和艺术才能的 新天地。 计算机动画是计算机图形学和艺术相结合 的产物，它是伴随着计算机硬件和图形算 法高速发展起来的一门高新技术，它综合 利用计算机科学、艺术、数学、物理学和 其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽 多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供 了一个充分展示个人想象力和艺术才能的 新天地。

二维动画 (2D animation) 二维动画 (2D animation) 三维动画 (3D animation) 三维动画 (3D animation)

《侏罗纪公园》 《终结者Ⅱ》 《侏罗纪公园》 《终结者Ⅱ》 《魔鬼终结者》 《玩具总动员》 《第五元素》 《魔鬼终结者》 《玩具总动员》 《第五元素》

《蜘蛛侠》 《鲨鱼故事》 《怪物史莱克 2 》

过程动画

关节动画和人体动画

基于物理的动画

五、计算机动画的应用领域 与传统卡通动画相比，计算机动画是一门相当年 轻的新兴技术。它给人们提供了一个充分展示个 人想像力和艺术才能的新天地。计算机动画已在 许多应用领域证明了其无限的潜力。 与传统卡通动画相比，计算机动画是一门相当年 轻的新兴技术。它给人们提供了一个充分展示个 人想像力和艺术才能的新天地。计算机动画已在 许多应用领域证明了其无限的潜力。 目前，计算机动画已经广泛应用于： 目前，计算机动画已经广泛应用于： 动画片制作、电视广播 动画片制作、电视广播 广告、电影特技 广告、电影特技 教学演示 教学演示 训练模拟 训练模拟 建筑场景漫游 建筑场景漫游 产品模拟试验 产品模拟试验 电子游戏 电子游戏

1 动画片制作、电视广播 计算机动画在电视业的初期应用主要是被用来制 作栏目的片头和卡通影片。传统上，这种动画均 采用二维卡通动画技术完成。今天，计算机喷绘 系统、数字合成系统和二、三维计算机运动控制 技术已成为大家熟悉的工具。 计算机动画在电视业的初期应用主要是被用来制 作栏目的片头和卡通影片。传统上，这种动画均 采用二维卡通动画技术完成。今天，计算机喷绘 系统、数字合成系统和二、三维计算机运动控制 技术已成为大家熟悉的工具。 典型的有中央台新闻联播的片头动画。 典型的有中央台新闻联播的片头动画。 特别值得一提的是，近几年引起人们广泛注意的 数字化技术已给电视业带来了一场革命性的变革， 从而促进了计算机动画技术在该领域的深层次应 用。 特别值得一提的是，近几年引起人们广泛注意的 数字化技术已给电视业带来了一场革命性的变革， 从而促进了计算机动画技术在该领域的深层次应 用。 电视虚拟演播人的出现就是计算机动画技术的成 果体现。 电视虚拟演播人的出现就是计算机动画技术的成 果体现。

片头、卡通影片和电视虚拟演播人

2 广告、电影特技 计算机动画技术给广大广告和电影制作人员提供 了充分发挥其想像力的机会，他们可以利用该技 术生成平常难以尝试的创意。利用数码合成及摄 象机定位技术，可以实现虚拟景物与实拍画面的 无缝合成 —— 观众难以区分画面中景物的真假。 计算机动画技术给广大广告和电影制作人员提供 了充分发挥其想像力的机会，他们可以利用该技 术生成平常难以尝试的创意。利用数码合成及摄 象机定位技术，可以实现虚拟景物与实拍画面的 无缝合成 —— 观众难以区分画面中景物的真假。 目前电脑动画技术生成的特技画画耗费惊人，但 近几年还是出现了一些著名的大制作，如耗资巨 大的电影 < 侏罗纪公园 ) 和 < 终结者Ⅱ ) 中的精彩特技 镜头。 目前电脑动画技术生成的特技画画耗费惊人，但 近几年还是出现了一些著名的大制作，如耗资巨 大的电影 < 侏罗纪公园 ) 和 < 终结者Ⅱ ) 中的精彩特技 镜头。

广告、电影特技

3 教学演示 计算机动画技术在教育中的应用亦日益广泛。 由于动画技术特别是三维动画技术的形象性， 它已被用来解释复杂的自然现象：小到简单的 牛顿定律，大到复杂的狭义相对论。 计算机动画技术在教育中的应用亦日益广泛。 由于动画技术特别是三维动画技术的形象性， 它已被用来解释复杂的自然现象：小到简单的 牛顿定律，大到复杂的狭义相对论。

4 飞行训练模拟 计算机动画技术在飞行模拟器的设计中起着非常 重要的作用。该技术主要用来实时生成具有真实 感的周围环境图象，如机场、山脉和云彩等。此 时，飞行员驾驶舱的舷舱成为计算机屏幕，飞行 员的飞行控制信息转化为数字信号直接输出到电 脑程序，进而模拟飞机的各种飞行特征。飞行员 可以模拟驾驶飞机进行起飞、着落、转身等操作。 计算机动画技术在飞行模拟器的设计中起着非常 重要的作用。该技术主要用来实时生成具有真实 感的周围环境图象，如机场、山脉和云彩等。此 时，飞行员驾驶舱的舷舱成为计算机屏幕，飞行 员的飞行控制信息转化为数字信号直接输出到电 脑程序，进而模拟飞机的各种飞行特征。飞行员 可以模拟驾驶飞机进行起飞、着落、转身等操作。

5 建筑场景漫游 以前，建筑师利用二维计算机图形技术来辅助绘 制建筑平面图。今天，利用三维计算机动画技术， 我们不仅可观察建筑物的内、外部结构，而且可 实现对虚拟建筑场景的漫游。 以前，建筑师利用二维计算机图形技术来辅助绘 制建筑平面图。今天，利用三维计算机动画技术， 我们不仅可观察建筑物的内、外部结构，而且可 实现对虚拟建筑场景的漫游。 动画技术在建筑业中的更深层应用是利用合成 技术来实现环境评估。建筑师和有关人员可以利 用它来评价建筑物对周围环境的整体影响。这对 城市建设、环境保护以及避免造成灾难性的后果 具有非常重要的意义。 动画技术在建筑业中的更深层应用是利用合成 技术来实现环境评估。建筑师和有关人员可以利 用它来评价建筑物对周围环境的整体影响。这对 城市建设、环境保护以及避免造成灾难性的后果 具有非常重要的意义。

建筑场景漫游

6 产品模拟试验 计算机辅助设计始终被认为是计算机图形的一个 主要应用领域。利用动画技术，设计者能够使虚 拟模型运动起来，由此来检查只有制造过程结束 后才能验证的 —— 些模型特征，如运动机构的协 调性、稳定性及干涉检查等，以使设计者及早发 现设计上的缺陷。 计算机辅助设计始终被认为是计算机图形的一个 主要应用领域。利用动画技术，设计者能够使虚 拟模型运动起来，由此来检查只有制造过程结束 后才能验证的 —— 些模型特征，如运动机构的协 调性、稳定性及干涉检查等，以使设计者及早发 现设计上的缺陷。

7 电子游戏 在娱乐业方面，计算机动画技术逐渐进入三维 游戏行业，这使游戏的图象质量及动作真实性 均有了显著提高，但该技术目前还不能完全取 代传统的二维卡通技术。 在娱乐业方面，计算机动画技术逐渐进入三维 游戏行业，这使游戏的图象质量及动作真实性 均有了显著提高，但该技术目前还不能完全取 代传统的二维卡通技术。