1.1 动画设计基础

虽然许多人是看着动画片长大的，如大家耳熟能详的《孙悟空大闹天宫》《熊出没》《喜羊羊与灰太狼》等，都是优秀的二维动画作品，如图1-1所示。但是对于“什么是动画”这一问题，能够回答正确的人不多。动画究竟是什么呢？

动画基本原理

1.1.1 动画的基本概念

19世纪20年代，英国科学家发现了人眼的“视觉暂留”现象。人体的视觉器官，在看到的物象消失后，仍可暂时保留视觉的印象。经科学家研究证实，视觉印象在人的眼中大约可保持0.1秒之久。如果两个视觉印象之间的时间间隔不超过0.1秒，那么前一个视觉印象尚未消失，而后一个视觉印象已经产生，并与前一个视觉印象融合在一起，就形成视觉残（暂）留现象。电影就是利用人们眼睛的这个特点，将画面内容以一定的速度连续播放，从而造成景物活动的感觉。

一般我们看到的电影，主要包括两种类型：一种是用摄像机拍摄的真实景物，称为视频影片；另一种是依靠人工或计算机绘制的虚拟景物，称为动画影片。虽然两者表现的内容、对象有所区别，但它们的基本原理是一致的。

因此可以说，动画是一门在某种介质上记录一系列单个画面，并通过一定的速率回放所记录的画面而产生运动视觉的技术。动画中包含了大量的多媒体信息，融合了图、文、声、像等多种媒体形式。

在传统动画制作过程中，往往每幅画都要人工绘制，工作量大、技术要求高、效率低。而计算机动画软件的使用，大大改变了这一切，它方便快捷，简化了工作程序，提高了工作效率，并且还能够实现过去无法实现的效果，强化了视觉冲击力。通过对Flash的学习，读者会深刻感受到这一点。

在计算机动画制作中，构成动画的一系列画面叫作帧。因此，帧也就是动画在最小时间单位里出现的画面。Flash动画是以时间轴为基础的帧动画，每一个Flash 动画作品都以时间为顺序，由先后排列的一系列帧组成。每一秒中包含多少帧数，叫作帧频或者帧率。通过帧频，还可以计算动画的时间长度。比如Flash CS6的默认帧频是24帧/秒（fps），这意味着动画的每一秒要显示24帧画面，如果动画共有48帧，整个动画就有2秒。如果帧频是12帧/秒，那么48帧动画就会持续4秒。一般来讲，电影采用每秒24幅画面的速度拍摄和播放，电视采用每秒25幅（PAL制）或30幅（NSTC制）画面的速度拍摄和播放。如果以每秒低于24幅画面的速度拍摄和播放，就会出现停顿现象。网络动画发展的早期，由于网络传输速度的限制，特别是拨号上网速度的限制，网络动画的帧频一般都设置得比较低，因此会经常看到画面的停顿现象。

制作动画的重点在于研究物体怎样运动，其意义远大于单帧画面的绘制。所以相对每一帧画面，制作者更应该关心前后两帧画面之间的变化，以及由此产生的运动效果。这也是动画和漫画的重要差别。

1.1.2 图形图像基本知识

1.图形与图像

计算机屏幕上显示出来的画面与文字通常有两种描述方法：一种称为矢量图形或几何图形，简称图形（Graphics）；另一种称为点阵图像或位图图像，简称图像（Image）。

图形、图像与色彩

矢量图形是用一个指令集合来描述的。这些指令描述构成一幅图形的所有图元（直线、圆形、矩形、曲线等）的属性（位置、大小、形状、颜色）。显示时，需要相应的软件读取这些指令，并将其转变为计算机屏幕上所能够显示的形状和颜色。矢量图形的优点是可以方便地实现图形的移动、缩放和旋转等变换。绝大多数CAD软件和动画软件都是使用矢量图形作为基本图形存储格式的。

位图图像是由描述图像中各个像素点的亮度与颜色的数值集合组成的。它适合表现比较细致、层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像。因为位图必须指明屏幕上显示的每个像素点的信息，所以所需的存储空间较大。显示一幅图像所需的CPU计算量要远小于显示一幅图形的CPU计算量，这是因为显示图像一般只需把图像写入到显示缓冲区中，而显示一幅图形则需要CPU计算组成每个图元（如点、线等）的像素点的位置与颜色，这需要较强的CPU计算能力。

2.亮度、色调和饱和度

只要是色彩都可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼中看到的任一色彩都是这3个特征的综合效果。那么亮度、色调和饱和度分别指的是什么呢？

• 亮度：是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。

• 色调：是当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性，如红色、棕色就是指色调。

• 饱和度：指的是颜色的纯度，即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越高，颜色越鲜明或说越纯。

通常把色调和饱和度统称为色度。一般说来，亮度是用来表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。除此之外，自然界常见的各种颜色光，都可由红（R）、绿（G）、蓝（B）3种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝3种色光，这就形成了色度学中最基本的原理──三原色原理（RGB）。

3.分辨率

分辨率是影响位图质量的重要因素，分为屏幕分辨率、图像分辨率、物理分辨率和像素分辨率。在处理位图图像时要理解这4者之间的区别。

分辨率与图像格式

• 屏幕分辨率：指在某一种显示方式下，以水平像素点数和垂直像素点数来表示计算机屏幕上最大的显示区域。例如，VGA方式的屏幕分辨率为640像素×480像素， SVGA方式为1 024像素×768像素，现在的大屏幕显示器的屏幕分辨率往往为1680像素×1050像素。

• 图像分辨率：指数字化图像的大小，以水平和垂直的像素点表示。当图像分辨率大于屏幕分辨率时，屏幕上只能显示图像的一部分。

• 物理分辨率：指显示屏显示的图像原始分辨率，也叫标准分辨率或真实分辨率。物理分辨率在LED液晶板上通过网格来划分液晶体，一个液晶体为一个像素点，像素点之间的距离称为点距。同样的屏幕尺寸，点距越小，可显示的像素点就越多，其物理分辨率就越高。通常用物理分辨率来评价显示屏的性能。

• 像素分辨率：指一个像素的宽和长的比例（也称为像素的长宽比）。在像素分辨率不同的计算机上显示同一幅图像，会得到不同的显示效果。

4.图像色彩深度

图像色彩深度是指图像中可能出现的不同颜色的最大数目，它取决于组成该图像的所有像素的位数之和，即位图中每个像素所占的位数。例如，图像色彩深度为24，则位图中每个像素有24个颜色值，可以包含16 772 216种不同的颜色，称为真彩色。

生成一幅图像的位图时要对图像中的色调进行采样，调色板随之产生。调色板是包含不同颜色的颜色表，其颜色数依图像色彩深度而定。

5.图像文件的大小

图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所占的字节数，可按下面的公式进行计算。

文件字节数＝图像分辨率（高×宽）×图像深度÷8

例如，一幅1 024像素×768像素大小的真彩色图片所需的存储空间为：

1 024×768×24÷8＝2 359 296Byte＝2 304KB

显然，图像文件所需的存储空间很大，因此存储图像时必须采用相应的压缩技术。

6.图像类型

数字图像最常见的有3种：图形、静态图像和动态图像。

• 图形：一般是指利用绘图软件绘制的简单几何图案的组合，如直线、椭圆、矩形、曲线或折线等。

• 静态图像：一般是指利用图像输入设备得到的真实场景的反映，如照片、印刷图像等。

• 动态图像：是由一系列静止画面按一定的顺序排列而成的，这些静止画面被称为动态图像的“帧”。每一帧与其相邻帧的内容略有不同，当帧画面以一定的速度连续播放时，由于视觉的暂留现象而造成了连续的动态效果。动态图像一般包括视频和动画两种类型：对现实场景的记录被称为视频，利用动画软件制作的二维或三维动态画面被称为动画。为了使画面流畅而没有跳跃感，视频的播放速度一般应达到每秒24～30帧，动画的播放速度要达到每秒20帧以上。

7.常见图像格式

（1）静态图像存储格式主要有以下几种。

• 位图文件。

Adobe Photoshop（.PSD）、OS/2位图（.BMP）、Windows位图（.bmp）、CALS光栅（.CAL）、光标（.CUR、.DLL、.EXE）、Flash Pix、图形交换格式（.GIF）、图标（.ICO、.DLL、.EXE）、MACintosh绘画（.MAC）、kodak Photo CD（.PCD）、PICT格式、画笔（.pcx）、Tar GA（.TGA）、标签图像文件格式（.TIF）。

• 图示文件。

Harvard图形2.0（.FLW）、Lotus Freelance（.FLW）、PDF。

• 矢量文件。

Adobe Illustrator（.AI）、Auto CAD（.DXF）、HGL、IBM PIF（.PIF）、MAC Quick Draw（.PCT）、Micro Grafx Draw（.DRW）。

• 元文件。

计算机图形元文件夹（.CGM）、NAPLAS图形元文件（.NAP）、OS/2 PM元文件（.MET）、Windows元文件（.WMF）、Wordperfect图形（.WPG）。

（2）常用的视频文件格式主要有以下几种。

• 微软视频：wmv、asf、asx。

• Real Player ：rm、rmvb。

• MPEG视频：mpg、mpeg、mpe。

• 手机视频：3gp。

• Apple视频：mov。

• Sony视频：mp4、m4v。

• 其他常见视频：avi、dat、mkv、flv、vob。