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制作篇2

第1章　动画基础知识2

1.1　动画的基本概念2

1.2　动画的类型3

1.2.1　传统动画3

1.2.2　计算机动画11

1.3 传统笔绘动画的制作12

1.3.1　前期制作13

1.3.2 中期制作16

1.3.3　后期制作23

1.4　传统偶动画的制作25

1.5　计算机动画的制作26

1.5.1 二维计算机动画的制作26

1.5.2　三维计算机动画的制作27

1.6　实现计算机动画的关键技术28

1.7　计算机动画的应用与发展29

1.7.1 计算机动画的应用29

1.7.2　计算机动画在电影业的发展30

习题34

第2章　计算机动画系统35

2.1　计算机动画系统的组成35

2.1.1　基本组成框架35

2.1.2　图形显示系统36

2.1.3　专用外围设备37

2.2　图形工作站37

2.2.1　PC图形工作站37

2.2.2 UNIX图形工作站43

2.3　动画制作软件45

2.3.1　二维动画制作软件45

2.3.2　三维动画制作软件46

2.4　动画制作配套软件49

2.4.1　图像处理软件49

2.4.2　画面合成与特效制作软件50

2.4.3　非线性编辑软件51

2.4.4　其他应用软件和插件52

习题55

第3章　二维计算机动画的制作56

3.1　二维动画软件简介56

3.1.1 Animator56

3.1.2 Animo57

3.1.3 TOONZ59

3.1.4　其他二维动画软件61

3.2　使用Animo制作二维动画65

3.2.1　基本工作流程65

3.2.2　建立色彩模型66

3.2.3　画稿上色67

3.2.4　背景制作67

3.2.5　合成与拍摄67

3.3　Animo的主要模块68

3.3.1　扫描图层模块68

3.3.2　扫描背景模块70

3.3.3 画面线条处理模块72

3.3.4　上色模块75

3.3.5　合成与拍摄模块78

习题86

第4章　认识3ds Max87

4.1 主界面87

4.2　主菜单89

4.2.1　主菜单概况89

4.2.2　文件菜单91

4.2.3　编辑菜单91

4.2.4　工具菜单92

4.2.5　成组菜单93

4.2.6　视图菜单94

4.3　主工具栏95

4.4　视窗及其控制98

4.4.1　视窗属性菜单98

4.4.2　视窗控制区100

4.4.3　动画控制区101

4.4.4　信息显示区102

4.5　命令面板103

4.5.1 创建面板104

4.5.2　修改面板104

4.5.3　层级面板105

4.5.4　运动面板105

4.5.5 显示面板106

4.5.6　实用程序面板106

4.6　常用的主界面快捷键107

4.7　基本操作109

4.7.1 选择操作109

4.7.2　变换操作110

4.7.3 坐标系统及选择112

4.7.4　变换中心及选择113

4.7.5 复制物体113

习题114

第5章　三维计算机动画的制作115

5.1　创建物体模型115

5.1.1　初始形体的类型115

5.1.2　创建初始形体117

5.1.3 修改器和修改面板118

5.1.4　物体模型的编辑122

5.2　材质与贴图125

5.2.1 赋材质和贴图的流程125

5.2.2　材质编辑器125

5.2.3　材质类型129

5.2.4　标准材质的编辑130

5.2.5 贴图操作134

5.2.6　贴图类型136

5.2.7　标准材质的贴图137

5.3 灯光139

5.3.1　灯光的基本使用方法139

5.3.2　常用灯光的类型141

5.3.3 光源的布置142

5.3.4　灯光参数的设置143

5.4　摄像机146

5.4.1　摄像机的基本使用方法146

5.4.2　摄像机参数的调节148

5.5　动画效果150

5.5.1　关键帧动画的制作150

5.5.2　关键值的编辑152

5.5.3　动画的时间控制154

5.6　渲染与后期处理156

5.6.1　渲染操作156

5.6.2　特效和环境效果160

5.6.3　视频后期合成160

习题161

技术篇164

第6章　图形学基础知识164

6.1 图形与图像164

6.1.1 图形与图像的概念164

6.1.2　位图及位深度165

6.1.3　矢量图166

6.1.4　图元及其属性167

6.2　色彩模型167

6.2.1　颜色的色亮属性167

6.2.2　三基色原理168

6.2.3　色彩模型169

6.3　表面及其法线171

6.3.1　表面法线171

6.3.2　平面法线的计算173

6.4　几何变换173

6.4.1　基本的二维几何变换174

6.4.2　齐次坐标表示176

6.4.3　二维复合变换177

6.4.4　三维几何变换177

习题179

第7章 曲线与曲面181

7.1　动画系统中的曲线和曲面181

7.2 曲线和曲面的参数和非参数表示183

7.2.1　非参数表示183

7.2.2　参数表示183

7.3 多边形184

7.4　二次曲线和曲面185

7.5　样条曲线185

7.6　Bézier曲线186

7.6.1　三次Bézier曲线187

7.6.2　Bézier曲线的一般形式187

7.6.3　分段Bézier曲线的连接188

7.6.4　样条曲线及Bézier曲线的使用189

7.7　NURBS曲线191

7.7.1 B样条曲线191

7.7.2　NURBS曲线192

7.7.3 NURBS曲线的使用193

7.8　样条曲面194

7.8.1　样条曲面的定义194

7.8.2　样条曲面的使用194

7.8.3　多边形网格与样条曲面的比较196

7.9　Metaball曲面197

7.9.1　Metaball的基本概念197

7.9.2　Metaball的数学模型198

7.9.3　Metaball的使用200

习题202

第8章　建模方法与造型技术203

8.1　概述203

8.1.1　建模与造型的关系203

8.1.2　三维建模方法203

8.1.3　造型技术205

8.2　使用动画软件建模206

8.2.1 放样建模207

8.2.2　合成建模208

8.2.3　基于分形的建模210

8.2.4　基于粒子系统的建模210

8.2.5　基于物理的建模212

8.3　其他建模方法212

8.3.1 虚拟场景与实拍镜头的合成212

8.3.2　使用3D扫描仪建模213

8.3.3 基于图像的建模216

8.4　几何造型技术217

8.4.1　特征表示法217

8.4.2　构造实体几何法217

8.4.3　边界表示法218

8.4.4　空间分割法219

8.5　分形造型技术220

8.5.1　分形的概念220

8.5.2　Mandelbrot集和Julia集222

8.5.3　随机位移模型224

8.5.4　L-系统225

8.6　粒子系统225

8.6.1　粒子系统的概念225

8.6.2　粒子物体的形成226

8.6.3　粒子物体的渲染227

8.7　基于物理的造型技术228

8.7.1　质点弹簧模型228

8.7.2　有限元方法和边界元方法229

8.8　基于图像的三维重构技术229

8.8.1　三维重构技术概况229

8.8.2　计算机视觉系统230

8.8.3　三维重构基本原理231

习题234

第9章　计算机动画基本技术235

9.1　计算机动画的类型235

9.2　关键帧动画技术237

9.2.1　关键帧技术的概念237

9.2.2　关键帧技术的类型238

9.2.3　关键帧的插值计算239

9.3　变形动画技术243

9.3.1　变形动画技术的类型243

9.3.2　二维图形渐变244

9.3.3　二维图像渐变247

9.3.4　三维形状渐变251

9.3.5　整体和局部变形253

9.3.6 自由变形（FFD）254

9.3.7 基于参数曲线和曲面的FFD259

9.3.8　基于约束的FFD260

9.4　基于物理的动画技术261

9.4.1　基于物理的动画技术概念262

9.4.2　基于物理的动力学动画系统263

9.4.3　动力学仿真265

9.4.4　刚体的空间运动仿真267

9.5　碰撞处理268

9.5.1　碰撞处理框架268

9.5.2　碰撞检测算法269

9.5.3 相交测试273

9.5.4　碰撞响应274

9.6　关节动画技术275

9.6.1　层次链接结构275

9.6.2　关节链的状态求解276

9.6.3　关节动画的制作278

9.7　脚本动画技术279

9.7.1　脚本动画程序的特点280

9.7.2　脚本动画程序的运行281

9.7.3　脚本动画程序的编写282

习题284

第10章　软体和流体的动画仿真285

10.1　过程动画技术285

10.2　布料的动画仿真286

10.2.1　基于物理的软体变形286

10.2.2　布料的仿真287

10.3　植物的动画仿真290

10.3.1　基于物理的仿真290

10.3.2　基于过程的仿真291

10.4　烟云的动画仿真295

10.4.1　基于分形的仿真295

10.4.2　基于细胞自动机的仿真296

10.4.3　基于粒子系统的仿真298

10.5　水的动画仿真299

10.5.1　基于波形函数的仿真299

10.5.2　基于物理的仿真300

10.5.3　基于粒子系统的仿真303

习题304

第11章 人体动画、人脸动画和群体动画305

11.1 概述305

11.1.1 人体动画技术305

11.1.2　人脸动画技术306

11.1.3　群体动画技术306

11.2　人体的几何模型307

11.2.1　人体模型的类型307

11.2.2　人体模型标准308

11.3　人体的运动控制310

11.3.1　运动学方法310

11.3.2　动力学方法312

11.3.3　运动捕捉方法312

11.4　运动捕捉技术313

11.4.1　运动捕捉系统的类型313

11.4.2　基于视频的运动捕捉314

11.4.3　运动数据编辑和重用技术315

11.4.4　商业运动捕捉系统316

11.5　使用CS模块制作人体动画319

11.6　人脸的建模321

11.6.1　人脸建模的方法321

11.6.2　标准人脸模型322

11.7　人脸的运动控制324

11.7.1　关键帧插值方法324

11.7.2　参数化方法324

11.7.3　基于肌肉的方法326

11.7.4　基于图像的方法327

11.8　人脸动画驱动技术330

11.8.1　视频驱动方法330

11.8.2　动作驱动方法330

11.8.3　语音驱动方法331

11.8.4　文本驱动方法331

11.9　群体的运动控制332

11.9.1　群体运动控制模型332

11.9.2　Boid模型和分层控制模式334

11.9.3　ViCrowd模型335

11.10　基于智能体的人工鱼系统337

11.11 群体动画的建模和渲染338

11.12　群体动画的制作340

11.12.1　基于粒子系统的群体动画340

11.12.2　群体动画模块和插件341

11.12.3　专业群体动画软件342

习题344

第12章　动画系统的图形显示345

12.1　动画图形显示流程345

12.1.1 图形显示子系统的任务345

12.1.2　图形生成和显示流程346

12.2　观察和投影变换348

12.2.1　观察坐标系348

12.2.2　观察变换349

12.2.3　投影方法350

12.2.4　正交投影变换352

12.2.5　透视投影变换353

12.2.6　动画系统中的视图354

12.3　裁剪和视窗变换355

12.3.1　裁剪体355

12.3.2　规范化变换357

12.3.3　视窗变换358

12.3.4　裁剪处理360

12.4　扫描转换362

12.4.1　画线算法363

12.4.2　多边形的识别与分割365

12.4.3　区域填色367

12.5　计算机图形接口369

12.5.1 计算机图形接口的作用369

12.5.2　OpenGL简介370

12.5.3　Direct3D简介371

习题372

第13章　真实感处理374

13.1　不可见面的消隐374

13.1.1　背面剔除算法375

13.1.2　Z缓冲器算法375

13.2　光照效果377

13.2.1　光线与材质377

13.2.2　光源379

13.2.3　Phong光照模型381

13.2.4　明暗处理算法383

13.2.5　光线投射算法384

13.2.6　光线跟踪算法386

13.2.7　辐射度算法388

13.2.8　阴影生成算法390

13.3　纹理映射技术391

13.3.1　纹理生成原理391

13.3.2　纹理映射过程395

13.3.3　贴图坐标398

13.4　反走样技术402

13.4.1　后过滤算法403

13.4.2　前过滤算法404

13.4.3　其他算法404

13.5　动画系统中的渲染器405

13.5.1　Scanline渲染器405

13.5.2　Mental ray渲染器407

13.5.3　VUE file渲染器408

习题409

参考文献411