3D動畫發展歷史 - 數位學習平台.ppt

《3D動畫發展歷史 - 數位學習平台.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3D動畫發展歷史 - 數位學習平台.ppt（128页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1,計算機概論： 探索明日科技 第 8 版,第 6 章 電腦繪圖、數位媒體和多媒體,2,學習目標,說明繪圖軟體、圖形軟體、影像處理軟體與3-D模型製作軟體之間的差異 解釋如何使用簡報軟體提升簡報的品質 解釋類比影片和數位影片之間的差異 說明資料壓縮的運作方式 描述多媒體科技目前與未來的應用,3,Tim Berners-Lee為大家編織WWW,1955年出生於倫敦 希望能建立一個沒有界線的、開放的、分散式超文件系統，使各地的科學家能將他們的研究連結在一起 他發明了全球資訊網 (World Wide Web) 並與所有人分享 目前在MIT工作 領導World Wide Web Consortium

2、 (W3C) 組織,WWWWeb 是今日影像,聲音,動畫,影片和 互動式文件的來源,4,Computer Graphics 電腦繪圖,何謂電腦繪圖？,What is Computer Graphics？,Communication between human beings and computers,用電腦化的方法來創造、操作及顯示影像,Defined as creation,manipulation and display of graphic images by computerized method,Include,Creation Manipulation Display,Storin

3、g Viewing Modification Analysis Retrieving,5,Study scope,數據,輸入裝置,？ HOW,Computer Graphics,輸出裝置,影像,Data,Input Device,Output Display Device,Image,電腦繪圖方法,6,電腦繪圖,繪圖：位元映射圖形 繪圖軟體： 使用指向裝置在螢幕上畫出像素 將指標的移動軌跡轉換成在螢幕上的線條及圖案 儲存成解析度為每英吋300點或更高的影像,7,電腦繪圖,像素：組成螢幕影像的黑色、白色或彩色的小點 繪圖程式通常會提供工具盤顯示在螢幕上，其中有些工具是模仿真實世界的畫具 位元映射

4、圖形 (或稱為光柵圖形)：描述像素要如何顯示在螢幕上 色彩深度：每個像素所能分配到的位元個數 解析度：像素的密度,8,電腦使用的色彩模型,RGB模型 HSB模型 CMYK模型,9,RGB模型,RGB分別代表（紅Red)、綠（Green）、藍(Blue)三原色 所有色彩都是由這三原色所組成，每個原色從0到255共256種變化 如黑色是（R：0，G：0，B：0） 白色是(R：255，G：255，B：255) 紅色是（R：255，G：O，B：0）,10,HSB模型,HSB代表色相(Hue)、飽和度(Saturation)、明亮度(Brightness)。 色相是指色彩種類(分別為紅、橙、黃、綠、藍、

5、碇、紫) 飽和度為色彩的鮮豔程度，飽和度由0%到100%色彩曾逐漸變得很鮮豔。 明亮度是顏色的明亮程度，明亮度值由0%至100%顏色逐漸偏亮。,11,CMYK模型,CMYK代表青(Cyan)、洋紅(Magenta)、黃(Yellow)、黑(blacK) 。 這是依據顏料印於紙上時，針對墨水吸光性質所設計的顏色模型，將這些顏色混合的方法稱為四色法。 這種顏色模型大多應用於印刷用途的影像處理。,12,13,影像類型的轉換,影像類型的種類分為：黑白、灰階、16色、256色、全真彩色（全彩）等五種。 轉換影像類型的目的，主要是為了使影像或圖形資料格式，能適用於不同的顯示設備、輸出設備及特殊的應用軟體。

6、 也為了節省影像的儲存空間，或者為了不同視覺效果（把全彩轉成黑白）等。,14,影像類型的轉換2,例如原來是全彩的影像檔案，轉換為256色模式，便會從影像中挑選最需要的256色來使用，因此影像會略有失真的現象。 256色的顏色模式使用8位元，可以節省儲存檔案的空間，傳輸的速度也較快，所以被普遍應用於塞車情況嚴重的網際網路上。,15,黑白,黑白影像，就是影像中的每個組成點（像素，Pixel）只佔1bit （位元，記錄0或1 ）空間。所以色彩只能有兩種顏色變化，非黑即白。 這種類型的影像通常應用於產生特別效果，或者一般掃描的黑白文件。,16,灰階,灰階影像也是黑白的，但是還包含深淺（明亮）不同的灰色

7、 灰階影像的每個像素佔8bits（但是PhotoImpact還提供16 bits的轉換功能)，所以每個點可以有28=256種顏色變化。 如果彩色影像要以單色印表機列印，即可先轉成灰階。,17,16色,一個影像最多使用16種色彩來表現；16色影像的每個像素佔4 bits(位元)，所以每個點可以有24=16種變化。,18,256色,一個影像最多使用256種色彩來表現。 256色影像的每個像素佔8 bits，所以每個點可以有28=256種顏色變化。 一般的影像來說，人眼已經很難分辨256色與全彩影像的差異了。,19,全彩影像,一個影像最多使用1677萬種色彩來表現 全彩影像的每個像素有24bits(

8、但是PhotoImpact還提供48bits的轉換功能)，所以每個點可以有224=1677萬種顏色變化。 因此全彩影像擁有最豐富的色彩表現。,20,全彩,21,黑白,22,灰階,23,16色,24,256色,25,全彩,26,影像的解析度與儲存空間,27,像素(Pixel)解析度(Resolution),像素(Pixel)是構成影像的基本單位，許多的像素組合而形成色彩分明的影像。 解析度(Resolution)是決定影像品質的一項重要指標，它代表的意義是單位長度中所包含的像素數目。 解析度愈高，代表單位長度所含的像素愈多，所呈現的影像也就愈細緻,28,解析度的關係式,解析度=像素數/長度 【例

9、】有一張3X5的影像，解析度是200，則這張影像是由(200*3) * (200*5)= 600,000像素所構成。 600000像素所構成的影像佔電腦多大的儲存空間呢，如果這張影像是全彩影像(每個像素佔24bits)， 600,000個像素所構成，所以佔用的空間： 600,000*24/8=18,000,000Bytes =1.7MB,29,30,點陣式圖形與向量式圖形,電腦繪圖的圖形分為點陣式圖形與向量式圖形，一般來說，電腦中的人物、風景等相片都是點陣式。 只有提供向量式繪圖功能的軟體，才可以畫出向量式圖形，最有名的就是CorelDraw這套軟體。 Photolmpact的路徑工具也可以產

10、生向量式圖形。,31,點陣式圖形,點陣式圖形就是以點為記錄單位的圖形。 圖形儲存時，所記錄的是一個矩形區域內所有點使用的顏色資料，因此，圖形放大或旋轉後容易失真，在圖形放大後邊緣會產生鋸齒狀。,32,33,向量式圖形,向量式圖形不以點為記錄單位，而以繪圖元素為記錄單位的圖形。 繪圖元素包括：點、直線、連續直線、圓、矩形等等。 每一個圖形曾利用數學公式計算所使用之繪圖元素在圖形中的位置、大小、方向等資料。 圖形放大或旋轉後會重新計算新的資料，沒有失真的問題，但向量式圖形不是忠實記錄每個點的色彩，所以較不容易表示精緻的影像圖形。 當圖形尺寸放大後，向量式圖形不會因圖形所佔畫面空間變大，而需較多的記

11、憶體。,34,35,36,數位影像處理,用電腦編輯攝影作品 使用如Adobe Photoshop這類的工具可以處理相片和其他高解析度的影像 數位相片處理軟體如Apple iPhoto和Microsoft PictureIt! 可簡化擷取、組織、編輯和分享相片的動作 可以消除反光、清除紅眼、修飾瑕疵 遠比傳統的相片修飾技術還強得多 可以合成相片和加上特殊效果 完全不留痕跡,37,向量圖形軟體,物件導向圖形 向量圖形軟體在儲存圖片時是當作線條和形狀的集合來儲存 (稱作物件導向圖形或向量圖形) 所需的儲存空間比位元映射圖形少 許多圖形工具，例如線條、形狀和文字工具都和位元映射程式的繪圖工具很類似,3

12、8,向量圖形程式語言 頁面描述語言,PostScript：一種標準的頁面描述語言，用來描述文字字型、圖案，以及列印頁面上其它的元素 許多專業用的向量圖形程式使用它，如Adobe Illustrator和Macromedia Freehand 內建在許多雷射印表機和其它高階輸出裝置中，因此那些裝置可以了解和執行PostScript指令 以PostScript為基礎的圖形軟體在使用者畫圖時，就會建構對應的PostScript程式,39,位元映射繪圖,位元映射繪圖 (像素) 軟體的優點： 更能掌握作品的紋理、陰影和細微部份 適合應用在製作螢幕顯示畫面上，還有模擬自然界的繪圖媒體，以及美化攝影作品,4

13、0,向量繪圖,向量繪圖軟體的優點： 適合製作將會列印出來的圖形、圖表和插圖 其線條比較清晰，形狀也比較平滑,41,3-D模型製作軟體,使用和在傳統的圖形軟體中相似的工具，可製作出3-D物件 目標是在電腦螢幕或錄影帶上看到動態的展示 彈性：可以建立某個物件的3-D模型，然後旋轉它、從不同的角度觀看它 還可以走進某個3-D的虛擬環境中,42,3D動畫發展歷史-1,1950年代初期MIT(麻省理工學院)發展出來的 Whirlwind搭配使用CRT螢幕，應該可以算是電腦繪圖的萌芽。 1960年代初期已經能在紙上或是底片上一格一格費時地繪製出簡易的飛行模擬，即使1960年中期發展出消去隱藏面技術(Rem

14、ove Hidden Line) 電腦繪圖仍能僅止於實驗室中，能搭配灰階螢幕跟點陣式印表機就算是高檔的機器了。 1969 SIGGRAPH電腦繪圖協會成立。 1969 IBM世界上第一部用電腦繪圖製作的廣告片。,43,3D動畫發展歷史-2,1970年代拜Microcomputer之賜，電腦繪圖的研究費用跟門檻稍微降低，一般大學研究室也可以負擔得起，猶他大學(University of Utah)在這一段期間作育英才無數，像是目前依然沿用的 Gouraud shading、Phong shading、color map、bump map都是這時候被發表出來的。 1972 PONG乒乓球大賽，世界

15、上第一個2D電腦遊戲。 1973 West world 世界上第一部2D電腦動畫。 1973 SIGGRAPH電腦繪圖展覽開辦。,44,3D動畫發展歷史-3,1974 Future world上屆上第一部3D電腦動畫。 1977 奧斯卡增設”視覺特效”獎項，由Star War(星際大戰)獲獎。 1978 Superman 第一度使用3D電腦動畫片頭的電影。 1978 Computer Graphics World 雜誌成立。 1979 Black Hold第一部使用3D電腦特效的電影。 1980年代發展的 64-bit RISC(Reduced Instruction Set Computer

16、)繪圖工作站搭配強大運算能力的minicomputer讓電腦繪圖得以商業化。,45,3D動畫發展歷史-4,各種超越70s的新理論跟新技術在各國發表，電腦動畫成為各理工大學的熱門競爭項目之一，康乃爾大學的熱輻射法算圖(Radiosity rendering)、加州柏克萊大學的曲面模型(Spline modeling)、俄亥俄州立大學的階層式人物動畫(Hierarchical character animation)跟反向式關節運動(Inverse Kinematics)、多倫多大學的程序式模型與動畫技術(Procedural modeling & animation)、蒙特婁大學的人物角色動畫(

17、Character animation)與嘴型同步技術(Lip syncing animation)、東京大學的引力球模型技術(Blobby surfaces modeling)。,46,3D動畫發展歷史-5,出現成熟的動畫套裝軟體，例如加拿大的alias、softimage、prisms、美國的wavefront、法國的TDI(Tomson Digital Image)。,47,3D動畫發展歷史-6,1980 PDI (Pacific Data Image)創立。 1981年成立的SGI (Silicon Graphics, Inc. )開發的繪圖程式庫(GL)與性能優異的3D顯示卡，持續發

18、展的OpenGL繪圖程式庫儼然成為業界的標準，在美國包括Digital Effects、MAGI、Robert Abel Associates等等製作公司都有相當優秀的商業作品。,48,3D動畫發展歷史-7,1982 TRON(電子世界爭霸戰)發行。 1982 AutoCAD發表。 1983 Alias公司成立。 1984 Wavefront公司成立。 1984 The Last Star Fighter使用大量3D太空船。 1986 ILM 成立CGI部門。,49,3D動畫發展歷史-8,1987 Metrolight, RezN8, Kleiser/Walczak等公司成立。 1988 Wi

19、llow Morph首度使用Morph技術。 1988 Pixar 以Tin Toy贏得奧斯卡最佳動畫短片。 1989 Abyss ILM製作3D水怪。 1990年代末期出現軟體公司合併跟軟體大改版的風潮，動畫軟體產業開始在銷售上賺錢。,50,3D動畫發展歷史-9,1990 3D Studio問世。 1991 Terminator2 1991 Beauty and Beast使用2D人物與3D背景。 1993 Jurassic Park 1993 Digital Domain公司成立。 1994 Forrest Gump (阿甘正傳) 1995 DreamWorks夢工廠成立。,51,3D動畫

20、發展歷史-10,1995 Toy Story (玩具總動員) 史上第一部全3D電腦動畫電影。 1995 DreamWorks 買下PDI。 1998 Titanic(鐵達尼號)創全球最高票房紀錄。 1998 Maya發表。 1999 Iron Giant(鐵巨人)華納公司發行。 2001 Shrek (史瑞克)奪得奧斯卡首次最佳動畫長片獎。,52,3D動畫發展歷史-11,2001 Final Fantasy第一部全3D模仿真人的電腦動畫。 2001 The Lord of Th Ring (魔戒) 2001 Harry Potter 2002 Spiderman 2002 Star Wars

21、2 2002 The Lord of The Ring 2 2003 Finding Nemo(海底總動員)創下動畫片在全美國最高票房紀錄，Lion King依然是動畫片在全球最高票房紀錄。,53,3D動畫發展歷史-12,2003 Hulk 由李安導演 2004 Shrek 2 2004 Shark Tale 2004 The Incredibles 2004 The Polar Express,54,CAD CAD/CAM,電腦輔助設計與製造,對象： 幾何 要求： 事實 目的： 設計、分析、應用,Computer Graphics 電腦繪圖,對象： 畫素 要求： 效果 目的： 表現、模擬、互

22、動,軟體,55,CAD 軟體,CAD/CAM：把圖片變成產品 電腦輔助設計 (CAD) 軟體： 讓工程師、設計師和建築師可以在電腦螢幕上設計各種產品，從電腦晶片到大樓建築應有盡有 可測試產品雛型 比傳統方式用人工方式設計更便宜、更快，也更精確,56,CAD/CAM,電腦輔助製造 (CAM) 是當產品的設計完成後，將數據送進負責控制製造零件的軟體 CAD和CAM合在一起常被稱為電腦整合製造 (CIM)，是邁向完全自動化工廠的一大進展,57,簡報軟體,簡報軟體：讓演講更有活力 用來協助製作演講、訓練課程、銷售展示和其它展示所需要的視覺輔助資訊 可以直接在電腦螢幕或LCD投射機上自動播放整套投影片，

23、包括靜態影像、動畫和視訊短片,58,工作智慧：製作吸引人的簡報,牢記目標 牢記簡報的對象 規劃演講的脈絡 決定投影片張數 列出大綱 保持簡單 善用圖片 保持設計的一致性 告訴聽眾你等一下要說明什麼，然後正式說明，接著再複習一次剛才你所說的,59,超越平面的動態媒體,現代的媒體類型會包含動態資訊，也就是可以隨著時間變化或回應使用者輸入而有所變化 動畫 視訊 聲音 超文字和超媒體,60,動畫,動畫：隨時間而變化的圖形 每個影格都是用電腦所繪製的圖片，然後電腦再以很快的速度連續顯示這些影格 Tweening：不需要一格一格的畫，而是建立物件和幾個關鍵影格，然後使用軟體來自動產生填補這個空檔的影格,6

24、1,建立Flash動畫,工具：Adobe公司的Flash產品,62,使用面板集配置工作環境的方式(在視窗功能表內）,標題列的使用方式:,工具箱各個部份的用途:,63,屬性視窗, 屬性視窗是用來顯示各個動畫物件的屬性, 它的內容會隨著 選取的物件的不同而不同:,時間軸的配置:,64,主題: 基本功能動畫播放,65,主題: 基本功能動畫播放,66,Flash MX 2004的應用,開啟Flash MX 2004 使用形狀漸變(Shape Tween) 使用移動漸變(Motion Tween) 動態文字製作 動畫製作,67,開啟Flash MX 2004,在選的之,68,開啟Flash MX 200

25、4,開啟後會出現左圖，然後按紅圈內的 “Create New ” 隨後便出現一場景舞台(右圖),69,形狀漸變(Shape Tween),首先點選畫圓形的工具(Oval Tool) 然後選取所需顏色,70,形狀漸變(Shape Tween),在舞台上畫一圓形,71,形狀漸變(Shape Tween),然後在時間軸(TimeLine)上的第15格(Frame)按右鍵，選”Insert Blank Keyframe”,72,形狀漸變(Shape Tween),然後可見時間軸多了格式，及舞台空白一片,73,形狀漸變(Shape Tween),點選畫正方型工具 選擇顏色,74,形狀漸變(Shape T

26、ween),然後在舞台的右下方畫一正方型,75,形狀漸變(Shape Tween),點選在TimeLine的Frame 1 然後在內容的Tween選擇Shape,76,形狀漸變(Shape Tween),可看見TimeLine出現一箭頭 並可按此鍵來看看效果,77,移動漸變(Motion Tween),按紅圈內的Insert Layer來增加一圖層,78,移動漸變(Motion Tween),點選Layer 2的Frame 1,79,移動漸變(Motion Tween),然後使用Pencil Tool(紅圈)來畫一圖像在舞台的右上方,80,移動漸變(Motion Tween),然後用Selec

27、tion Tool(紅圈)選取剛畫的全副圖像,81,移動漸變(Motion Tween),首先選擇Modify的Group，再選Break Apart,82,移動漸變(Motion Tween),然後點選Layer 2 Timeline的第15格(Frame)，右鍵選Convert to Keyfames,83,移動漸變(Motion Tween),將圖片拉到左下角,84,移動漸變(Motion Tween),然後選擇Layer 2的Frame 1按右鍵，選Create Motion Tween,85,86,87,動態文字製作,利用移動漸變(Motion Tween)來製作動態文字,88,製作

28、動態文字,製作前先Insert一個新場景(Scene),89,製作動態文字,用Text Tool工具在舞台輸入文字(FLASH),90,製作動態文字,輸入文字後在Properties將字型大小設定為96(紅圈),91,製作動態文字,選擇Modify的Break Apart,92,製作動態文字,選擇Modify的Break Apart Timeline Distribute to Layers,93,製作動態文字,然後可看見多出五個Layer,94,製作動態文字,按住左鍵不放，拉曳方式一次選取FLASH五個Layer的第12個Frame，右鍵選Insert Keyframe,95,製作動態文字,

29、再以拉曳方式一次選取FLASH五個Layer的第1個Frame，右鍵選Create Motion Tween,96,製作動態文字,分別點選FLASH五個Layer的第一個Frame，將該Frame內的字母拉出舞台以外,請選25%,97,製作動態文字,再L字按一下以全選整個Layer的Frame 然後以拉曳方式將所選取的Frame往右移至第一個Keyframe在Timeline上的第8格,98,製作動態文字,而其餘的Layer的做法一樣 L -在Timeline上的第8格 A -在Timeline上的第12格 S -在Timeline上的第15格 H -在Timeline上的第17格,99,製作

30、動態文字,以拉曳方式一次選取FLASH五個Layer的第38個Frame，右鍵選Insert Keyframe便完成,100,動畫製作,以Frame by Frame方式製作一跑步動畫,101,製作跑步動畫,首先開啟下載回來的running man.fla檔案,102,製作跑步動畫,Create New Symbol Name: running Behavior: Movie clip,103,製作跑步動畫,然後在Library將剛才的man拉到舞台中,104,製作跑步動畫,在Frame 2 新增一Keyframe,105,製作跑步動畫,然後在Frame 2的人，選Modify Break A

31、part,400%,106,製作跑步動畫,可利用Free Transform Tool(紅圈)來轉動 人 的手腳來做到跑步動作,107,製作跑步動畫,轉動過的手腳要移到合適位置，其餘的動作都是這樣做,108,製作跑步動畫,109,製作跑步動畫,回到Scene 1 然後將Library內的Running movie clip拉到舞台靠左位置,110,製作跑步動畫,在第10格Frame 新增一Keyframe,111,製作跑步動畫,將在第10個Frame的 人 拉到右方,112,製作跑步動畫,並在Frame 1新增Motion Tween,113,製作跑步動畫,當製作完成後可按Control Te

32、st Movie來檢視效果,114,視訊設備,桌面上的視訊設備：電腦、電影和電視 類比和數位視訊 視訊數位轉換器可以將從電視或錄影帶而來的類比視訊訊號，轉換成數位資料,115,視訊設備,視訊數位轉換器可以匯入來自電視、錄影帶、攝影機和其它來源的訊號 並即時顯示在電腦螢幕上 數位攝影機在拍攝和儲存視訊影片時都是使用數位格式 數位視訊可以被複製、編輯、儲存和播放，而且品質不會失真 在大部分的應用上，數位視訊很快的將會取代類比視訊,116,數位影片,影片製作也朝向數位化 今日大部分的影片編輯工作，是使用非線性編輯技術而完成的 視訊編輯軟體 (如Adobe) 可以使影片的剪接和合成、與配樂同步，以及產

33、生特效等這些工作變得容易許多 資料壓縮軟體和硬體會從電影中擠壓出資料來，這樣所需的儲存空間就會變少,117,數位影片,許多網站可以將串流化的視訊內容，傳送給有寬頻連線的使用者,118,聲音,虛擬音樂家：電腦和聲音 聲音數位轉換器 擷取聲音並儲存成為資料檔案 合成器 一種使用數學公式來合成聲音的電子樂器 MIDI (Musical Instrument Digital Interface)： 是一種能讓各種廠牌的電子樂器和電腦相互溝通的標準介面,119,常見的數位音樂格式,120,音樂CD與MIDI,多媒體電腦可以控制各種不同的電子樂器和透過MIDI而來的音源 MIDI命令可由下列裝置加以解譯：

34、 音樂合成器 取樣器 取樣器是一種能將聲音加以數位化，將它們變成音符，然後以任何音高播放出來的裝置 序列軟體可以把電腦變成音樂的作曲、錄製和編輯機器,121,超文字和超媒體,超文字能讓文字資訊以非循序的方式連結在一起 超媒體是指在超連結文件中結合了文字、數字、圖形、動畫、音效、音樂以及其它媒體 適用於線上說明檔案 方便使用者可以在整個Internet的文件之間跳躍,122,超媒體文件的缺點,很容易迷失方向 超媒體文件不一定會連結到讀者想要連結的地方 作者不可能在文件中建立所有每個可能的連結 有些讀者會因為無法順利的從這裡找到那裡，因此而感到沮喪,123,動態媒體,超媒體文件有時候會有斷掉的連結

35、 讀者不方便在超媒體文件上做筆記、畫重點或甚至折書角 硬體對人們而言比較辛苦 超媒體技術目前仍在嬰兒期階段,124,互動式多媒體：眼睛、耳朵、手和大腦,互動式多媒體：這是什麼？ 透過文字、圖形、動畫、視訊、音樂、聲音和音效的某種組合來溝通 系統需求：高品質彩色螢幕、快速處理器、大量記憶體、光碟機、喇叭和音效卡,125,互動式多媒體,多媒體製作：把各種媒體混合在一起 使用如HyperStudio或MetaCard這類多媒體製作軟體 組合來源文件變成一種美觀而吸引人的格式與使用者互動,126,互動式多媒體,多媒體製作有時必須撰寫程式來控制螢幕上的物件 Macromedia Director MX這個工具裡面包含各種與按鈕、影像或其它在螢幕上的物件相連結的動作,127,科技新知：共享虛擬空間,虛擬實境 (VR) 是將虛擬世界與網路結合在一起 讓多人一起參與在其中互動 大家所看到的對方有時稱作化身 目前大部分的化身都是卡通造型的，不過它們可以傳達表情和動作的感覺,128,互動式多媒體,電訊沉浸： 使用多台相機和高速網路，營造出能讓多位遠端使用者彼此交流或與電腦創造出的物件溝通的環境 結合虛擬實境技術與視覺科技，讓參與者可以在共用的虛擬空間中走動，但是仍然保有自己的視界 增強實境 (AR)： 用電腦顯示器替人們的感官加上虛擬資訊,