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长沙理工大学硕士论文

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自从1906年动画产生，对动画本质的探讨可谓仁者见仁智者见智，但是哪种观点更具有说服力和科学性呢?目前尚难说清。本文将从物理学的角度来分析和探讨在动画制作当中物理学的重要性，进而阐释动画的本质。

从西班牙阿尔塔米拉洞穴的野牛奔跑图到中国的舞蹈纹盆，从西方的“魔术幻灯”到中国的“走马灯”，无不体现出人们对运动画面创造的欲望，从动画的起源可以看出物理学原理在人们表现运动画面时的运用。物理学原理在动画的起源和发展，以及动画片制作中的运用主要表现在角色和物体运动的创作以及空间和时间的转换等方面。然而无论是动画的起源还是动画形成的根据，无不体现着物理学原理在动画形成中所起到的重要作用。下面将从动画形成以及制作过程中物体的运动、时空的转换等多方面，从物理学角度探寻动画的本质。

一、动画中角色和物体的运动

动画角色的动作和运动，一般是以动画角色本身类别属性的动作为准则，以物理学原理为依据，赋予动画角色以个性的动作、语言和情感。物理学原理在动画角色动作设计和情节处理上具有重要作用，无论是遵循或打破运动规律，无论是为了使得动作和谐还是创造夸张性的动作，都体现着物理学原理的重要性。

(一)基本物理学在动画物体运动中的重要作用

遍悉动画中的角色动作和物体运动，作用力与反作用力、牛顿定律、曲线运动等物理学原理都有所体现。下面针对几个常用的物理学概念来说明其在动画角色动作和物体运动设置中的表现。

1.参考物：参考物是描写发生相对运动时物体的位置变化，是参考物体是否运动以及运动快慢的标准。参考物对于动画的产生和发展以及动画中物体的运动设计都具有重要的作用，并且也促进了动画的产生。早期动画大师万氏三兄弟，在创作动画之初画的`一匹奔跑的马，因对参考物和运动周期的忽视而失败。而后来所画的猫捉老鼠，猫和老鼠互为参考物，才使中国动画取得了创造性的开端。

有了参考物，动画才能创造出绚丽、夸张的动作，才能将人物的鲜明性格、生动情节表现得淋漓尽致。风的旋转、水的流动以及人物的运动有了参考的对象，也就有了运动的准确性和趣味性。《海底总动员》中海流的运动以及《天空之城》中云层和龙卷风的运动都是参考物巧妙运用的效果。

2.加速度：加速度指的是运动物体在某一瞬时的速度对时间的变化率，反映了物体运动速度的变化情况。加速度具有矢量性，瞬时性和相对性。加速度的矢量性，在动画当中表现为物体的速度变化。《猫和老鼠》中三个木墩由上而下滚动追赶小狗时，充分将加速的相对性和瞬时性表现了出来。

3.惯性原理：即物体在不受外力作用的条件下，将保持原来的匀速直线运动状态，或者是原来的静止状态。动画片在表现物体的惯性运动时，往往依据原理运用动画夸张变形的手法，获得更为强烈的运动效果。而对于较轻或者柔软的东西，随着主物体的运动而表现出来的伴随运动使得角色的运动更加流畅和真实。如《怪物史克莱》中，菲奥娜公主在教训强盗时，惯性原理的巧妙运用使辫子和衣服的摆动使公主表现得十分敏捷。

此外，物理学原理在动画制作中的经典运用仍数不胜数，如《机器人瓦力》中瓦力利用灭火器向外喷射所产生的反作用力实现了太空中自由的飞行和曼舞;《龟兔赛跑》中夸张的造型及运动形态变化，强化了速度和摩擦力之间的矛盾，使兔子的奔跑动作更具戏剧化;《木偶奇遇记》中小火力把大狐狸从帽子中拖出，通过离心力的作用夸张猫的动态，增加了趣味性。总之，从物理学原理在动画中的出色表现可以看出，物理学原理是动画运动的基础，也是动画产生和发展的源泉。

(二)天体物理学在动画当中的运用

天体物理学主要运用在科幻类的动画片当中，如在太空中飞船的飞行，以及失重状态下人物和物体的运动状态等，都是在天体物理学原理的作用下设计的。比如《机器人瓦力》中，瓦力处于失重状态在太空漫步，以及《星际旅行》中飞船进取号的旅程。天体的运动以及飞船的飞行都完美地体现了天体物理学在动画当中的运用。

二、物理学原理在动画后期制作中的应用

物理学原理不仅仅在浮于动画的喜剧和夸张动作表现上，同时在动画后期制作中也多有运用。如表现在画面之间的时空转换和动作衔接，动画背景的烘托和渲染等。

(一)光学原理的运用

动画片中的光线与电影中实实在在的O光不同，是虚拟的场景灯光表现，是动画师根据需要人为设计的，这就使得它具有更大的夸张性和灵活性。比如说动画当中利用夸张的光线、高对比度和阴影的效果来表现空间层次感、渲染气氛、突显人物性格等。

(二)画面的时间感和时空的转换

无论是理查德威廉姆斯的“无论是米开朗基罗还是达.芬奇，要想绘画出球体运动的细节，他们必须得画出其中的时间点和空间幅度。可见时间点和空间幅度的重要性。”还是格里穆乃特维克的“动画的一切皆在于时间点和空间幅度”，都无不体现着时间和空间在动画中的重要作用。

动画中夸张的时间处理增加了其趣味性，同时也使得动画角色和物体的运动更具流畅性和戏剧性。《大力士》中的人物从梯子急速爬入空中，虽已爬出梯子但仍继续，突然意识到危险，然后停顿、堕落。一瞬间的意识感知，通过动画形象动态情绪的表现、时间的夸张使运动更具有戏剧性。

另外，动画空间感不仅在动画角色的运动设计中具有重要作用，更在镜头的运用中有突出表现。如镜头的推拉摇移、灯光的布置、蒙太奇等，通过时空的转换，营造特定的空间感、层次感来表现特定的效果。其时空运动都是由一张张画虚拟而成，比电影的时空表现更具虚拟性。如《机器人瓦力》中利用相对论使得飞船的时空穿梭更加合情合理。

三、结论

综上所述，没有物理学原理在动画起源、发展中的应用，很难有目前世界动画的空前繁荣;没有物理学原理在动画制作中的巧妙运用，不可能有《猫和老鼠》给大家带来的七十多年的欢笑。所以动画角色和物体的运动通过遵循或者刻意打破物理原理，来实现动作的连续性，创造出可爱而夸张的动作。画面之间的连贯性和衔接性，无论是角色的动作还是画面之间的时空转换，都是物理学在动画中的精彩表现。物理学在动画中的运用和表现，不仅仅是针对于动画的起源以及运动规律的形成，更是证实了动画的本质是其个性的运动和特有时空感的完美结合。

参考文献：

[1]理查德威廉姆斯.原动画基础教程[M].北京：中国青年出版社，2006.

[2]哈德里威特克.动画的时间掌握[M].北京：中国电影出版社，1999.

[3]贾否，陆盛章.动画概论[M].北京：中国传媒大学出版社，2005.