计算机动画是什么

计算机动画又称计算机绘图，是通过使用计算机制作动画的技术。是计算机图形学和动画的子领域。近年动画师越来越多的借助于三维计算机图形学，纵使二维计算机图形学仍然被广泛使用着。有时动画最后播放的地方就是计算机本身，有时候则是另外的媒体，譬如电影。

计算机动画（Computer Animation），又称计算机绘图，是通过使用计算机制作动画的技术。它是计算机图形学和动画的子领域。近年动画师越来越多的借助于三维计算机图形学，纵使二维计算机图形学仍然被广泛使用着。有时动画最后播放的地方就是计算机本身，有时候则是另外的媒体，譬如电影。

为了制造运动的影像，画面显示在计算机屏幕上，然后很快被一幅和前面的画面相似但移动一些的新画面所代替。这个技术和电视和电影制造移动的假象的原理一样。

三维计算机动画本质上是定格动画（stop motion，或称静帧采集）的数字化后代；动画中的形象创建在计算机屏幕上并被装上了一个骨架。然后，三维形象的四肢，眼睛，嘴巴，衣服由动画制作者来操纵。最后，动画由计算机绘制出来。

解释

要成功欺骗眼和脑，使它们觉得看到了平滑运动的物体，图片更换的速度必须达到大约 12 帧每秒（一帧就一幅完整的图像）。到 70 帧每秒的时候，真实感和平滑度不能再有改善了，因为眼和脑的处理图像的方式使得这个速度成为极限。12 帧每秒以下的速度，多数人能够觉察到绘制新图片所引起的跳跃性，这使得真实运动的假象受到干扰。传统手工卡通经常使用 15 帧每秒的速度以节约所需的画数，由于卡通的风格这通常是可接受的。由于更多的帧数能提高真实感，通常计算机动画要求有更高的帧率。

高速的时候没有跳跃感的原因在于“视觉暂留”。时不时地，眼和脑一起工作把所看到的景象存储几分之一秒，然后自动将小跳跃“平滑掉”。电影院里播放的电影通常以 24 帧每秒运行，这足以产生连续运动的假象。

设备

计算机动画可以用计算机和动画软件制作。一些常见的动画软件包括：Amorphium（三维）、造型软件（三维）、Ray Dream Studio（三维）、Bryce、Cinema 4D、Maya、Blender、Truespace（3-D）、三维 Studio Max（三维）以及 SoftImage XSI（三维）。它们的价格随着目标市场的不同而有很大不同。有些令人印象深刻的动画可能用相当简单的程序生成。但是，在普通家用机上绘制会耗时很久。电子游戏动画制作者倾向于使用低分辨率，低多边形数的绘制器，使得图形得以在家用机上实时绘制。高真实感动画在这种情形下是不现实的。

电影、电视和录像的专业动画师采用高细节层次的真实感动画。这种电影动画在家用机上可能要花几十几百年来制作。所以，很多强大的工作站被用来进行动画绘制。图形工作站比家用机快 100 多倍，并且善长于着色。大量的工作站（称为着色农场）联机起来，象一个巨型机那样工作。这样一部计算机动画电影可以在一到五年完成（当然这不只包括绘制）。一个工作站通常价值$5000 到$25000。Pixar 的 Renderman 动画软件被广泛用于电影动画的行业标准。它可以约$5000 至$8000 的价钱在 Pixar 官方网页上购买。它只运行于基于 Linux 的图形工作站。专业人员也采用数字摄像机、运动捕获或者表演捕获、蓝幕、视频编辑软件、小道具，以及其他工具来制作动画电影。

技术细节

当一幅图像被绘制到屏幕上，通常它先被绘制到成为后缓冲的地方。计算机在那里绘制图像，在全部完成之前作各种改动。而计算机在绘制时，屏幕显示称为主缓冲或活动缓冲的地方的内容。

当图像完成时，计算机告诉屏幕从后缓冲显示新的内容。有两种做法：把后缓冲的内容拷贝到主缓冲（或称活动缓冲—其内容正在被显示的缓冲）或者交换两个缓冲，把后缓冲变成新的主缓冲。这种情况下，主缓冲变成了后台缓冲。这个进程通常称为双重缓冲，或者非正式的叫做“翻转”（“flipping”），因为计算机翻转了主缓冲和后台缓冲的使用。

这个变换必须在用户注意不到的时候发生。所以，它必须在称为“v-sync”垂直同步的时候开始。在阴极射线管中，垂直同步发生在电子枪到达屏幕右下角时，电子束必须重新回到屏幕的左上角。这个动作很快，当它往回移动的时候，电子枪原来投射的影像还残留在屏幕上。在电子枪重定位的时候，计算机有足够的时间翻转两个缓冲，这样电子枪下次扫描出来的就是新图像。新图像会继续被反复绘制直到缓冲再次翻转。

如果计算机没能等待垂直同步，就会看到称为精灵断裂（sprite breakup）或图像断裂的情况。这是相当不良的情况，需要尽量避免以保持运动的假象。

前景

将来，有些人认为现在的动画（二维、三维）将被虚拟现实所取代；也就是说电影的观众会看到自己处在电影里面象一个站在旁边观看的人。

伪二维动画

“伪二维动画”亦多称为 2.5D 动画，是一种动画绘图的制作方式。绘图作法与一般三维数字绘画的制作方式雷同，从建模( Modeling )、材质和纹理贴图（Material & Texturing）、摄影机和灯光设置（Camera & Lighting）到算图(Rendering )，皆以相同的绘图方式进行。但 2.5D 数字绘画，则较接近一般浮雕的表现方式，以单面立体图形重叠的方式处理，因此 2.5D 数字绘画大都只能从单一角度获取所需要的画面。在动画制作上，这种手法极适合运用在非人物体如车辆与机器人等。伪二维动画质感上在电脑特效出现时融合感极佳，且静态画面与二维动画的质感几乎无异，但目前技术在动态画面仍会有与二维动画不同的现象。