9.1 动画介绍在线视频

我的名字叫陈志浩

我目前在腾讯那个职位是游戏客户端开发

我们这节课上的是游戏动画

然后接下来我们来浏览一下

课程的大纲目录

第一章我们是动画的介绍

这个章节会介绍广泛意义上的动画定义

动画的基本原理以及发展的历史

第二张是游戏动画介绍

这个章节主要是介绍游戏动画的特点

运行的机制

动画属性的概念以及西基工具的介绍

第三张呢

是动画技术类型

这个章节主要会介绍

早期以及现在游戏行业中

常用到的一些动画技术类型

以及应用的场景

第四章叫做骨骼蒙皮动画

这张是本课的重点和难点

我会通过3Dmax

演示简单的建模蒙皮动画制作的过程

然后介绍蒙皮算法的原理

动画流水线这一章主要是介绍

游戏动画在游戏程序中的主要的处理流程

以及动画混合动画IK具体应用

然后最后一章我会给大家介绍一些

动画技术的一些前沿趋势跟应用

我们先来看第一章动画介绍

我们先从动画的定义开始

动画通俗理解

就是把静态的画面变为动态的画面

然后维基百科上动画的具体定义是

我这里用了维基百科的定义

而没有采用百度百科

因为百度百科上面的定义

它更偏向于影视动画

不够通用

所以我才用维基百科

动画是由许多帧静止的画面以一定的速度

比如说每秒16张连续播放

然后肉眼因视觉常象产生错觉

误以为是画面活动的作品

比如下面这张图

它展示了一系列静态的画面

通过快速切换产生的动态的效果

所以我们看到的任何影视游戏的动画

其实本质上都是一张张静态的图片而已

只不过播放的速度太快

让眼睛误以为是动态的

在动画的定义里

我用黑体字标注了两个

关键是速度跟连续

根据这两个关键字我们来思考两个问题

第一个问题到底要多快的播放速度

我们才能感受到动画的效果呢

第二个问题如何得到前后连续的画面

接下来

我们来看一个概念视觉停留

下面这张图的装置叫做留影盘

它的正反面分别是鸟跟笼子的图片

当留影盘在快速切换的时候

我们能很明显感觉到

两个笼子的图片好像融合在了一起

好像鸟被关在笼子里一样

当切换速度变慢了之后我们又能感觉出来

这是两张独立的图片

这就是视觉暂留造成的效果

视觉停留这个理论

对于现代影视产业非常重要

它是影视作品产生跟传播的基本依据

如果没有这个理论

就没有现代影视行业的发展

经过人们大量的研究

总结出人类视觉停留的时间

大概在零点一到零点四秒之间

也就是说

图片切换的速度在每秒二点五张

到每秒十张左右

人眼就能感觉出动画的效果

但是对于影视动画跟游戏动画来说

要有流畅的动画体验

还需要更高的播放的速度

我们接下来看另外一个概念

采样

采样指的是

将信号中连续时间域上的模拟信号

转换到离散时间域上的离散信号的过程

简单来说

对影视动画来说

它的拍摄过程就是通过对真实世界

对画面进行采样来完成了

而彩样相关的另外个概念叫做帧率

也就是我们常说的FPS

它指的是每秒播放静态画面的个数

这个概念是游戏开发中

经常用来衡量游戏性能的标准

当然动画的采样率帧率越高

动画的效果就会越流畅

但是采样率跟帧率不能无限制的高

毕竟硬件的成本和性能是承担不起的

而且也没有必要因为帧率过高

它占用的CPU资源就更高

容易影响机器的整体性能

尤其在移动端的游戏

它经常需要对帧率做一定的限制

因为较低的帧率意味着较低的电量的消耗

这个对移动端的游戏体验来说至关重要

经过人们的大量实践

总结出了不同应用场景下帧率的要求

比如说影视动画

它的帧率一般需要在24到三十帧之间

才能满足比较流畅的动画体验

游戏动画呢

它只需要三十到六十帧之间

而且不同的游戏类型有不同的要求

对VR设备的应用来说

帧率要求更高

一般是要九十到120帧之间

首先影视动画

它跟游戏动画画面的采样

原理是不太一样的

我们来看一个运动物体

它两帧内的采样的情况

首先影视动画采样物体的时候

它除了第一张跟第二张的物体的画面

还包括了中间的运动轨迹

这是因为影视动画它采用的是真实世界的画面

摄影设备它一般曝光是有一定时长的

在曝光的过程中

真实世界物体运动的过程被采集了下来

所以我们拍照的时候就能很明显感觉出来

能够在快速移动的时候拍出来照片

总是模糊不清

游戏动画它在渲染图片的时候

只能捕捉到第一张跟第二张

物体的清晰的画面

物体中间的运动轨迹的信息就丢失了

因为游戏世界

它是由离上的虚拟数据构成了

每次采样到的都是某个离上时刻

确切的画面信息

所以物体运动的速度越快

游戏画面丢失的运动信息就会越多

导致物体画面跳变得更加厉害

使得动画不够流畅

而且对于影视动画来说

跳变的影响就小很多

比如我们快速晃动鼠标的时候

就能很明显感觉到鼠标跳变的感觉

所以游戏画面需要更高的帧率

来掩盖这个问题

第一张图是没有做运动模糊处理的画面

游戏的背景跟着相机快速移动

我们能感觉到有比较明显不流畅的感觉

这个背景

第二张图是添加运动模糊后的效果

虽然背景变得模糊了

但是动画相对来说流畅了一些

第三张图是对快速运动的主角

应用了运动模糊

它比较适合用来做加速技能的特效

这是其中一个原因

这张图是游戏从检测输入

到最终画面呈现的经历的帧数

首先

设备检测到输入信号用了一帧

然后CPU处理游戏逻辑又划了一帧

然后GPU渲染又划了一帧

最后画面桥交换更新又划了一帧

所以从输入到画面的反馈前后

经历了四帧的运算

所帧率大小的变化

对游戏的输入反馈影响是非常大的

所以这是游戏动画要求高升率

另外一个重要原因

而对于VR游戏来说

因为主要是通过头盔来驱动

游戏画面来变化的

所以画面变化的弧度跟速度

相比于传统的游戏来说要快得多

并且一般的VR游戏

因为是无线手柄操控的

所以输入了延时更高

所以VR游戏要求更高的帧率

目前VR设备

对应的机器基本都是顶级配置

这样VR游戏才能有相对流畅的体验

关于视觉停留还有个比较有趣的现象

就是不同动物视觉停留时间是很不一样的

比如

狗的视觉停留的时长比人类长

所以它看人类影视作品的时候

会感觉到画面在快进

因为它来不及接收那么多画面

我们家里如果有养狗的同学

可以做一个试验

拿个小球

先在它的面前晃动

然后快速扔出去

然后你们家的狗可能会突然懵住

因为它的眼睛没法接受过快的动作画面

所以在它感觉来看

好像小球凭空消失了一样

所以它会懵住

对于苍蝇来说

它的视觉停留的时间比人类短

所以它看了人类电视的时候

会感觉到画面在闪烁

因为它接受画面的速度太快

以至于画面前后切换的过程

都被它的眼睛捕捉下来了

然后接下来我们来看一下动画的历史发展

人类在一万多年前就有动画创作的意识

这张图是西班牙考古发现了一处壁画

叫做阿尔塔米拉洞窟壁画

里面绘制的人物

动物的形态

动态的形态

到了1617世纪出现了首发书

跑马灯的简易的动画装置

这些装置具有真正的动画效果了

但是这个时期动画的理论发展还很不成熟

到了19世纪

随着工业革命以及动画理论的发展

人类的第一部电影形式的动画诞生了

虽然只有短短的三秒钟

而且帧率也不高

但它的历史意义非常巨大

它代表着人类影视时代的到来

卡通动画的电影在二三十年代美国

就已经得到了蓬勃的发展

这个时期的卡通动画有米老鼠

加菲猫

大力水手

猫和老鼠等知名的动画作品

到了七十年代

个人计算机开始普及

计算机动画技术也开始发展起来了

然后计算机动画指的就是

西基动画

西基动画的合成特效

极大丰富了影视作品的表现

减少了真实场景的拍摄成本

游戏动画也是在这个时期发展起来了

这段时间主要以接机游戏

家用机游戏为主

P七商业游戏则是九十年代发展起来的

总的来说

游戏动画跟影视动画发展是很紧密的

影视动画沉淀了许多技术

经常被游戏动画所采用