第 6 章
动画、视频数据技术
学习目标
了解模拟视频信号的特点及数字化的基本方法;
理解数字电视的基本原理；
掌握数字视频的格式。
计算机动画和视频源自于静态的图类，将静态的图转变动态画的关键是画的量变和形变。只要将一系列形态差异的画，在人眼中按序经过时，人脑中就会产生动态的感觉。所以动画和视频的创建也必须要考虑符合人类的视觉基本特征和视觉心理特性。纯动画和视频作品一般还需要考虑其他媒体元素的加盟，由此带来的问题是如何实现多媒体之间的巧妙配合和超大数据量的存取。而如何显示动画数据，则取决于显示技术，目前的显示方式主要是模拟视频和数字视频。
6.1 动画基础
什么是动画？动画大师诺曼.麦克拉伦（Norman
Mclaren）解释说，动画不是“会动的画”的艺术，而是“画出来的运动”的艺术。6.1.1
动画原理动画是由一系列静态画面，快速按序显示而成。人眼看到的任何物体，即使它马上消失了，它仍然在人的视觉中会停留约1/24秒钟，这就是人眼所产生的视觉暂留现象，如果当一幅画还没有完全在视觉中消失前就立即播放出下一幅画，两幅画就自然联系起来，就会给人一种流畅的视觉变化效果，人脑中产生的便是物体在动态。因此，电影标准中规定了每秒24幀画面的播放速度，其原因也就显而易见了。
就动画的画面来讲，所表现的动作并非真实的，而是凭想象设计出来的。从动画的制作来讲，动画画面是逐幅绘制的，动画影像也是用电影胶片或像带以逐幅记录的方式制作的。
在动画的制作过程中，重要的是不仅要设计好每张画面，同时要考虑物体运动的各种因素，包括物体运动的轨迹、方向，以及所需的时间。为了显示物体连续变化的效果，要求上一幅画面和下一幅画面之间的形态变化不能太大。
传统的模拟动画的制作需要一个完整的制作班子，包括原作、脚本、总监督、作画监督、
美术监督、摄影监督、音响监督、演出、人物设定、机械设定、设计稿、原画、作监、背景、动画、动检、色指定、描上、总校、拍摄、编集和配音。而数字动画的制作在时间和质量上都是令人称道的。通过计算机的各种多媒体软件可方便且快速地完成角色的创建，然后利用动画编辑软件实现动画脚本的制作。
6.1.2 动画类型
动画有许多种类，可从不同的角度将其分类。按动画制作技术和手段可分为手工绘制和计算机动画。按照计算机动画实现的方式可分为帧动画和造型动画。按动作的表现形式可分为“完善动画”和简化的“局限动画”。按空间视觉效果可分为二维动画和三维动画。按播放进行方式可分为顺序动画和交互动画。本节主要讨论计算机实现方法和空间视觉效果。
帧动画和造型动画
帧动画（Frame）由图形或画像序列构成，序列中的每幅静态图像称为一个“帧”。帧动画可以分为逐帧动画和补间动画。在逐帧动画中，每一个帧上都有可编辑的角色对象，设计者可以分别进行修改。而在补间动画中，只需要设计者在一个表演时间段的两端分别给出两个角色对象，表示运动物体的初始和终结状态画面，动画制作软件就可通过一定的算法计算并生成自然、平滑的中间帧，从而产生细腻的动画效果。
造型动画（Object）也被称为对象动画。造型就是利用三维软件创造三维形体。建立复杂的形体有三种造型技术：
1 组合技术：先要绘出基本的几何形体，再将它们变成需要的形状，然后通过不同的方法将它们组合在一起。
2 拓展技术：先创造出二维轮廓，再将其拓展到三维空间。
3 放样技术：先创造出一系列二维轮廓，用来定义形体的骨架，再将几何表面附于其上，从而建立立体图形。
制作造型动画时，首先要分别对动画中的每个对象进行特征设计，然后再由这些具有个性化的对象组成完整的动画画面。经过特征设计的对象，必须按照一定的要求经过实时转换后才能形成连续的动画。在电影特技中，为了得到比较真实的感觉，虚拟角色的造型可以通过基于物理的动画，例如真实演员可以身带与计算机相连的传感设备（如传感衣、传感手套等）去完成一系列动作，这些动作通过计算机软件接收后就可作为虚拟角色的动作造型。
因此，完成动画至少绘图、造型、动画三个步步骤，动画就是使各种造型运动起来，制作人员所要做的是定义关键帧或对象造型，动画的中间态交给计算机去计算完成。
二维动画和三维动画
二维动画2D的图像设计只局限于平面，缺乏立体感，对诸如光、影、景深、景浅要求不高，所以制作也比较简单。