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 Animator 56
3.1.2 Animo 57
3.1.3 TOONZ 59
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 Max 87
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FFD 259
9.3.8 基于约束的FFD 260
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