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        計算機圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)及應(yīng)用探析

        2020-07-22 09:57:27汪曉飛楊曉玲
        關(guān)鍵詞:數(shù)字媒體計算機

        汪曉飛 楊曉玲

        摘要:本文簡要介紹了數(shù)字媒體對動畫設(shè)計的影響,并討論了數(shù)字媒體技術(shù)在中國動畫設(shè)計中的應(yīng)用關(guān)于在新形勢下如何促進(jìn)我國動畫設(shè)計進(jìn)一步發(fā)展的建議。筆者認(rèn)為計算機圖形學(xué)不僅是一門理論科學(xué),而且是一門實踐性很強的學(xué)科,本文為筆者的個人見解,希望為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供一定的幫助。

        關(guān)鍵詞:計算機;圖形圖像;數(shù)字媒體

        中圖分類號:TP391 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ? 文章編號:1007-9416(2020)06-0000-00

        0引言

        在信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,數(shù)字媒體的技術(shù)逐步應(yīng)用于各行各業(yè),以此實現(xiàn)了信息技術(shù)共同化。動漫設(shè)計與制作作為新興產(chǎn)業(yè)的支撐,中國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,是由數(shù)字化帶來的不同技術(shù)支撐,媒體在發(fā)展過程中,數(shù)字媒體在動畫設(shè)計中的應(yīng)用制作與中國動畫產(chǎn)業(yè)的興衰有著密切的關(guān)系。因此,探討數(shù)字媒體與動畫設(shè)計的關(guān)系對中國動漫產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展有著一定的促進(jìn)作用。

        1 圖像處理中的應(yīng)用與技術(shù)

        說到圖像處理,我們不得不提到的一個方面,就是“小波”。在20世紀(jì)80年代早期,受到兩方面思想的影響,純數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)。他們使用法語單詞ondelette,意思是“小浪”,很快被翻譯成英語“波”,即為“小波”。小波得到了發(fā)展,且它獨立于多個方面,如數(shù)學(xué)、量子領(lǐng)域物理、電氣工程、地震地質(zhì)和醫(yī)療技術(shù)等。小波是一種強大的統(tǒng)計工具,現(xiàn)在大量的應(yīng)用程序,通常都會使用小波。物理學(xué)的許多領(lǐng)域都看到了這一點,范式轉(zhuǎn)換,包括分子動力學(xué)、天體物理學(xué)、密度矩陣定位、地球物理學(xué),光學(xué)、湍流和量子力學(xué)[1]。

        圖像處理也隨著小波的出現(xiàn)與應(yīng)用,發(fā)生了變化,例如:血壓、心率和心電圖分析,蛋白質(zhì)分析、氣候?qū)W、一般信號處理、語音識別、計算機圖形學(xué)和多重分形分析。小波的一個用途是壓縮數(shù)據(jù),像其他變換一樣,小波轉(zhuǎn)換可用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),然后對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,從而有效地壓縮。

        關(guān)于FBI指紋壓縮,大家都知道指紋驗證是最可靠的個人識別方法,它在法醫(yī)和民用應(yīng)用中都擁有非常重要的作用。從1924年到今天,美國聯(lián)邦調(diào)查局已經(jīng)收集了大約3000萬套指紋,檔案館主要由墨跡構(gòu)成紙牌上的印象,傳真掃描,鼓勵在執(zhí)法部門中傳播,但數(shù)字化質(zhì)量往往很低,因為許多管轄區(qū)正在試驗與數(shù)碼存儲的印刷品并不兼容,最近,數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換成了一個問題,這個問題導(dǎo)致了對刑事司法的困難加深。對于上述情況,數(shù)據(jù)存儲問題是重點,指紋圖像在分辨率為每英寸500像素,256級灰度按像素縮放信息,通常情況下一個指紋700000像素,需要大約0.6MB的存儲空間,那么,雙手需要大約6兆字節(jié)的存儲空間,所以把聯(lián)邦調(diào)查局目前的檔案數(shù)字化會導(dǎo)致大約200兆字節(jié)的數(shù)據(jù),存儲這些未壓縮圖像的成本很明顯很高,所以數(shù)據(jù)的壓縮對于降低這些數(shù)字來說是非常重要的,為了在實踐中建立這樣一種工作制度,我們必須能夠使用盡可能少的位元,必須有快的從手指中提取基本數(shù)據(jù)的算法進(jìn)行掃描,然而小波就可滿足這兩個條件。

        計算機與人類視覺,在20世紀(jì)80年代初,大衛(wèi)?馬爾開始在麻省理工學(xué)院的人工智能人工視覺實驗室對于機器人進(jìn)行了研究,他是人類視覺系統(tǒng)的專家,馬爾認(rèn)為建立視覺的科學(xué)基礎(chǔ),然后發(fā)展他說推動的工作算法是一個不錯的解決方案。馬爾的理論是人類視覺系統(tǒng)中的圖像處理,有復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu),包括層層處理,在每個處理級別上視網(wǎng)膜系統(tǒng)可以提供一種視覺,具體表在以幾何的方式逐步縮放,伊斯?fàn)幷撊Q于強度變化的檢測,他認(rèn)為強度變化發(fā)生在圖像中縮放,以便對其進(jìn)行最佳檢測,我們需要使用不同大小的運算符,他的理論上強度的突然變化會產(chǎn)生一個峰值或圖像一階導(dǎo)數(shù)的波谷,這兩個假設(shè)一個視覺過濾器有兩個特征:它應(yīng)該是一個微分算子,應(yīng)該能夠被調(diào)諧到任何需要的動作規(guī)模。Marr算子是一個小波,也就是今天的“Marr小波”。

        2 數(shù)字媒體技術(shù)的內(nèi)涵

        數(shù)字媒體是指以數(shù)字形式存在的傳播媒介,它是基于數(shù)字的以屏幕為信息載體的技術(shù),目前,數(shù)字電影、互聯(lián)網(wǎng)、媒體、數(shù)字電視、數(shù)字報紙等,都可以稱為數(shù)字媒體,與傳統(tǒng)的大眾媒體,數(shù)字媒體的傳播相比,它可以大大增強互動性和數(shù)字化溝通。數(shù)字媒體技術(shù)可以打破時間、空間和媒體的限制,并且在動畫作品中更直接地表達(dá)創(chuàng)作者的思想。目前,數(shù)字媒體技術(shù)結(jié)合了計算機圖形學(xué)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、二維動畫、三維動畫等多方位內(nèi)容。數(shù)字媒體技術(shù)在動畫設(shè)計與制作中的作用是更改表演形式,在新的媒介藝術(shù)時代,它有著多種形式,手機、電影、速寫、數(shù)字動畫電影與電影有著密切的聯(lián)系。對于數(shù)字藝術(shù)來說,其兼容性、共享性和開放性的特點發(fā)生了巨大的變化,在與大眾傳媒、信息產(chǎn)業(yè)、電信等行業(yè)的溝通中,傳統(tǒng)的溝通方式,實現(xiàn)了對傳統(tǒng)領(lǐng)域的顛覆性變革工業(yè),同時,它也使大眾傳播變得更加具體,新產(chǎn)業(yè)的分類對于信息技術(shù)來說,發(fā)展過程將對中國傳媒業(yè)產(chǎn)生影響,逐步實現(xiàn)手機、收音機和互聯(lián)網(wǎng)的集成,它擁有豐富的表達(dá)模式,通過數(shù)字媒體技術(shù),動畫設(shè)計和生產(chǎn)中有更多的新材料、新工具,極大地豐富了媒體的藝術(shù)語言,目前,許多動畫作者在通過軟件的應(yīng)用來設(shè)計他們想要的東西,例如,如果將照片導(dǎo)入軟件,可以獲得相機拍攝不到的效果經(jīng)過一定的處理,還可以通過元素疊加獲得新的動畫圖像,以此來拓寬內(nèi)容的表現(xiàn)空間,與傳統(tǒng)藝術(shù)形式相比,傳統(tǒng)藝術(shù)受到時間、材料等載體的制約,但是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,拓展了藝術(shù)的表現(xiàn)空間,此外,還可以生成空間和時間的圖像來實現(xiàn)宏觀或微觀圖像,提高創(chuàng)作效率。一部完整的動畫作品的工作量是非常大的,甚至幾分鐘的動畫也需要一百多個技巧才能達(dá)到成品,為了確保在規(guī)定的時間內(nèi)完成未完成的工作,隨著時間的推移,設(shè)計師必須提高他們的生產(chǎn)效率。但是數(shù)字媒體技術(shù)的使用,可以幫助設(shè)計人員通過軟件和保證畫作呈現(xiàn)質(zhì)量,使國產(chǎn)動畫制作更加信息化,更加的高效。數(shù)字媒體效應(yīng)增加國內(nèi)生產(chǎn)動畫有效地為觀眾帶來更多的觀看選擇,為動漫產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展打下了一個基礎(chǔ)[2]。

        3 數(shù)字媒體技術(shù)在動畫設(shè)計與制作中的應(yīng)用

        數(shù)字媒體技術(shù)在二維動畫設(shè)計與制作中的應(yīng)用,與傳統(tǒng)動畫設(shè)計制作技術(shù)相比,數(shù)字化媒體技術(shù)本身對于二維的設(shè)計和制作有一定的優(yōu)勢,首先,在利用數(shù)字媒體技術(shù)設(shè)計和制作動畫時,設(shè)計人員通常以關(guān)鍵幀為主要特征,顯示屏為一般設(shè)備根據(jù)完成的關(guān)鍵幀就可以自動生成,像往常一樣,動畫的中間畫面會與動畫人物同時生成,清晰的靈敏度和反射速度是它所共同具備的。其次,在自動化設(shè)計,數(shù)字媒體技術(shù)為文字的線條色彩提供便利,這也很容易掌握,設(shè)計師只需點擊圖像的自動處理,系統(tǒng)就會自動生成所需的圖片。因此,在教學(xué)中,教師可以充分發(fā)揮這兩方面的優(yōu)勢,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行色彩設(shè)計與卡通人物的動作,數(shù)字媒體技術(shù)在三維動畫設(shè)計與制作中的應(yīng)用動畫,在數(shù)字背景下,二維動畫與三維動畫有很大的不同,二維動畫主要是通過簡單的線條來描述物體,而三維動畫則更為復(fù)雜,包含視覺效果、燈光效果等,隨著數(shù)字媒體技術(shù)、三維動畫的設(shè)計與制作已經(jīng)取得了非常突出的成就,在技術(shù)、水平等方面的發(fā)展,三維動畫設(shè)計和制作已經(jīng)可以解決非常復(fù)雜的過程,包括對象設(shè)計、模型構(gòu)建、照明設(shè)計、關(guān)鍵幀設(shè)置、三維動畫設(shè)計制作、數(shù)字媒體等各個環(huán)節(jié)的動畫制作的技術(shù)具有非常重要的作用[3]。

        4 數(shù)字環(huán)境下動畫設(shè)計與制作的發(fā)展建議

        媒體時代它不能太依賴科學(xué)技術(shù),利用先進(jìn)科學(xué)科技是可以給觀眾帶來更多視覺效果的感覺,但如果過度使用的話就會直接影響性能質(zhì)量的設(shè)計理念,違背了動畫的最初意義,觀眾也會失去興趣。因此,設(shè)計師不能依賴科學(xué),在創(chuàng)作技術(shù)上,要堅持動畫設(shè)計的本質(zhì),保持平衡介于商業(yè)和藝術(shù)之間,從而保證動畫的質(zhì)量和視覺效果,保護(hù)國產(chǎn)動畫的可持續(xù)發(fā)展,動畫設(shè)計與制作應(yīng)充分利用數(shù)字媒體技術(shù),培養(yǎng)社會需要的動畫人才。在課堂教學(xué)中,學(xué)生的能力與操作和技術(shù)應(yīng)用是重點,我們只要堅持理論整合,結(jié)合實際教學(xué),就可以提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用水平。在動畫設(shè)計與制作課程的設(shè)置與選擇上,不僅應(yīng)該考慮,關(guān)于新的數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)該加大注意,特別是新技術(shù)的研究和推廣要跟上時間,在實際教學(xué)過程中,動畫基礎(chǔ)知識需要加強,課程設(shè)置要注意突出重點,突出學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力論,使動漫人才過程中具有巨大的發(fā)展?jié)摿瓦m應(yīng)各種工作的能力要求。加強政府在動漫設(shè)計發(fā)展中的推動作用,發(fā)揮政府宣傳作用,鼓勵動漫設(shè)計師要拓寬制作范圍和思維方式,使動畫作品更加貼近生活。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和全球化進(jìn)程的加快,動漫市場的競爭越來越激烈,政府部門需要協(xié)調(diào)供需矛盾,改善市場經(jīng)濟(jì)體制,有利于動漫產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。在目前,供需不平衡,為了改變現(xiàn)狀政府必須加強打擊盜版的力度,堅決捍衛(wèi)原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)以及動漫產(chǎn)權(quán),采取法律措施支持動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以此來促進(jìn)中國動漫產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

        5結(jié)語

        綜上所述,計算機圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)發(fā)揮著很重要的作用,不論縮短生產(chǎn)時間還是提高產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)或者優(yōu)化產(chǎn)品的特效,希望本文能為科學(xué)發(fā)展盡綿薄之力。

        參考文獻(xiàn)

        [1]安曉亞.空間數(shù)據(jù)幾何相似性度量理論方法與應(yīng)用研究[J].測繪學(xué)報,2013,42(1):157.

        [2]林鳳宜.SCL教學(xué)法在《Photoshop圖形圖像處理》教學(xué)中的應(yīng)用[J].考試周刊,2013(6):124-125.

        [3]張偉杰.基于PG模型的偏振特性視景仿真技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].北京:中國科學(xué)院大學(xué),2018.

        收稿日期:2020-04-25

        作者簡介:汪曉飛(1981—),男,四川成都人,博士,副教授,研究方向:圖像處理。

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