Page 155 - 《摩擦学学报》2020年第6期

物理运动规律在计算机动画设计中的应用研究
——评《物理 : 物质运动的形态和规律》

不断革新的科技，推动了计算机动画设计的蓬勃发展，动画作品中计算机动画技术将动作栩栩如生地表现

出来，这主要是因为制作计算机动画当中，恰当地运用了物理运动规律。掌握并利用物理运动规律是每个计算
机动画设计工作者必须要具备的素养。动画设计中，不能仅仅确保动作表达的流畅性，而且要通过夸张、戏剧
化的形式，对动画中的角色进行淋漓尽致地表达，从而吸引更多的观众。这一目标的实现需要基于动画细节中
物理运动规律的运用，比如弹性、重量以及预备动作等。结合《物理 : 物质运动的形态和规律》一书，计算机
动画设计专业的学生以及相关工作者可以了解并掌握物理学中各种运动的规律，为物理运动规律在计算机动画
设计中的应用奠定理论以及实践基础。
《物理：物质运动的形态和规律》一书，是为河南省幼儿师范高等专科学校和中等幼儿师范学校实施科学
教育编写的系列教材中的物理教材。该系列教材第二版自 2014 年出版以来，在学校科学教育中得到了广泛使用，
并取得了良好的教学效果。本系列教材的第一版获得了中南地区大学出版社协会优秀图书奖二等奖。全书共分

为六章，其中第一章阐述了物理运动中主要的运动元素以及物理学的定律，包括机械运动、变速直线运动以及
牛顿三定律等。第二章系统地探讨了物理学中常见的运动以及形成规律，包括自由落体运动、平抛运动、圆周
运动、次声波以及超声波等。第三至第六章对功和能、电与磁、光、原子和原子核的形成原理以及作用进行深
入剖析。该书结构严谨，层层递进，一经出版就获得了广大读者以及教育部门的青睐。
在计算机动画设计中，弹性是一个很好的动作表现形式，可以使动作更具张力以及稳定性，从而使动作表
现得更加自然。《物理：物质运动的形态和规律》一书中，第一章的第二节中对机械运动进行全面地剖析，分
析其中弹性的原理以及具体形态，为计算机动画设计中取得良好的弹性效果奠定基础。实际上，计算机动画设
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计为了尽可能地提高弹性的效果，有必要在关键帧完成之后，能够正确处理中间操作，这是一个重要的过渡区
域，其放置的位置十分关键。在计算机动画制作中，计算机可以自动生成此中间动作，但是生成的动作通常相
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对僵硬。对这些中间动作稍加完善，就会产生十分有趣的效果。
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重量和压力的使用对于提高制作计算机动画的真实性至关重要。《物理：物质运动的形态和规律》一书中，
第一章详细地阐述了运动与力，其中力的一种重要表达形式就是重力以及压力，重力作用下运动的物体产生了
重量，并对这两种形式在实际当中的具体规律进行研究，对计算机动画设计中的重量以及压力的应用意义重大。
在表达三维动画角色的可信度时，角色必须始终具有重量才能传达直观的感觉。重量感应始终反映在计算机动
画的设计中，例如，走路时，重心通常会落在腿上，并且腿必须支撑整个身体的重量。对此，重量感应该以腿
部动作的形式反映出来。重量表达的另一种形式就是压力，当挪动物体时，在此过程中施加的压力很好地反映

了物体所具有的重量。压力越大，搬动物体就要表现的越费力。
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预备运动也是物理学中主要的运动形式，预备运动通常在行动发生时发生。但是同时，这也是动画动作发
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生的先决条件。准备活动通常给观众一种某种事情即将发生的征兆，从而可以更好地实现与观众的沟通，让观
众跟随设计者的想法，从而感同身受。比如说，当一个人必须展示他的思维过程以及人类说话的过程时，口头
语言必须由大脑酿造，然后才能从嘴部发出相应的声音。进行预备运动时，有必要适当考虑一般听众的思考过程。
预备运动进行后，正式运动应朝着观众意想不到的方向展开，以超越观众的期望为观众提供更多的惊喜。同时，
它丰满了动画人物的动作，并创建有趣且令人惊叹的动画。

《物理：物质运动的形态和规律》一书从客观的角度分析了物质运动的各种形态以及规律。这些形态以及
规律正是计算机动画设计中必须遵循以及利用的主要元素，对当前计算机动画设计具有很好的指导作用。本书
概念新颖，视角风趣，通过传递物理学的规律以及原理来让人们懂得物理运功规律的各种形态，促进人们将物
理运动规律运用到现代化的设计当中，它是一本积极上进的科普书籍。希望阅读本书能够让人们从不一样的视
角来看待科技时代下的计算机动画设计，建立更加正面积极的设计理念。

李婷（河北美术学院，河北 石家庄 050700）