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【Scratch工具介紹】擴(kuò)展知識(shí):畫(huà)面是怎么“動(dòng)”起來(lái)的?
在《小恐龍祝你生日快樂(lè)》的實(shí)例中,大家知道了循環(huán)切換角色的造型可以實(shí)現(xiàn)恐龍?zhí)韬蜖T光搖曳的動(dòng)畫(huà)效果,而且如此操作后確實(shí)有效。那么,你有沒(méi)有思考過(guò),為什么這樣做就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的效果呢?
本文將會(huì)涉及到視頻、動(dòng)畫(huà)等的基礎(chǔ)原理、視覺(jué)殘影、視頻幀率等內(nèi)容。
01 從靜態(tài)圖到動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)、電影、電視劇等任何形式的視頻,都是由一張張的靜態(tài)圖片串聯(lián)而成的,將視頻靜止(如,暫停)在任意一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上,看到的都將是特定的一張圖片。
隨著技術(shù)的發(fā)展,視頻制作的方式在發(fā)生變化,也許是數(shù)碼設(shè)備拍攝、也許是電腦繪圖、亦或是其他,但是追溯到原始的膠片電影,會(huì)幫助我們更好的理解動(dòng)態(tài)畫(huà)面的本質(zhì)。

膠片的每一個(gè)小格子(也叫幀,下文會(huì)講到)都記錄著一張影像,并且和它相鄰的格子記錄的內(nèi)容只有微弱的差別,拍攝和放映時(shí)按照相同的進(jìn)度,即每秒放映的格子數(shù)量,就能回放原始的連續(xù)動(dòng)畫(huà)。
這個(gè)技術(shù)其實(shí)并不高端,我上小學(xué)的時(shí)候就流行過(guò)類(lèi)似事情,并且很多同學(xué)都自導(dǎo)自演完成了人生中第一部動(dòng)畫(huà)片。
在作業(yè)本的每頁(yè)頁(yè)腳畫(huà)上簡(jiǎn)筆畫(huà),完工后快速翻動(dòng)作業(yè)本,畫(huà)面就“動(dòng)”了起來(lái)

理解了動(dòng)畫(huà)的原理,再來(lái)看下更專(zhuān)業(yè)的定義吧
02 視覺(jué)暫留動(dòng)畫(huà)是指由許多幀靜止的畫(huà)面,以一定的速度(如每秒16張)連續(xù)播放時(shí),肉眼因視覺(jué)殘象產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué),而誤以為畫(huà)面活動(dòng)的作品。為了得到活動(dòng)的畫(huà)面,每個(gè)畫(huà)面之間都會(huì)有細(xì)微的改變。
來(lái)源:wikipedia
上面的“動(dòng)畫(huà)”概念定義說(shuō)明了2點(diǎn)內(nèi)容:
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動(dòng)畫(huà)制作的方式:許多靜止畫(huà)面連續(xù)播放
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動(dòng)畫(huà)連續(xù)感的原理:視覺(jué)殘象,又叫視覺(jué)暫留
什么是視覺(jué)暫留?
視覺(jué)暫留(英文:Persistence of vision)也稱(chēng)為正片后像,是光對(duì)視網(wǎng)膜所產(chǎn)生的視覺(jué),在光停止作用后,仍然保留一段時(shí)間的現(xiàn)象,其具體應(yīng)用是電影的拍攝和放映。原因是由視神經(jīng)的反應(yīng)速度造成的,其時(shí)值約是1/16秒,對(duì)于不同頻率的光有不同的暫留時(shí)間。是動(dòng)畫(huà)、電影等視覺(jué)媒體形成和傳播的根據(jù)。比如:我們?nèi)粘J褂玫娜展鉄裘棵氪蠹s熄滅100余次,但我們基本感覺(jué)不到日光燈的閃動(dòng)。這都是因?yàn)橐曈X(jué)暫留的作用。所以,要達(dá)成最基本的視覺(jué)暫留效果至少需要10fps。
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現(xiàn)實(shí)生活中,我們經(jīng)常遇到“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象,比如,你盯著太陽(yáng)或者其他高亮的光源看一會(huì),再轉(zhuǎn)而看其他物品時(shí),視野中仍能看到之前的亮光源,一會(huì)后這個(gè)光源逐漸從視線中消失。
電影、動(dòng)畫(huà)等視頻正是利用這個(gè)現(xiàn)象,讓觀看者視野中的圖像形成連續(xù)感,此外,對(duì)于動(dòng)畫(huà)這種相鄰畫(huà)面可能差異較大的視頻(因?yàn)槊繌垐D片都要繪制,成本高),視覺(jué)暫留仍能讓人感覺(jué)畫(huà)面連貫,無(wú)法發(fā)現(xiàn)畫(huà)面中的缺失。就比如之前實(shí)例中的“燭光搖曳”,其實(shí)蠟燭只有2個(gè)造型,一個(gè)燭光飽滿、一個(gè)沒(méi)有燭光,可在我們的視覺(jué)中,蠟燭卻是忽閃忽閃的,好似不止2個(gè)造型存在。
另外還有一個(gè)比較著名的例子和這個(gè)現(xiàn)象有關(guān),在聰明的一休哥動(dòng)畫(huà)片中,有一集一休哥遇到了一個(gè)難題,他需要將一副畫(huà)中的小鳥(niǎo)放到另一幅畫(huà)中的籠子中,最終他的做法是這樣的:

扇子的反正面分別是鳥(niǎo)和籠子,快速轉(zhuǎn)到扇子,看著扇面,感覺(jué)小鳥(niǎo)進(jìn)到了籠子里
03 幀率前面2個(gè)從維基百科摘錄的概念,出現(xiàn)“幀”、“幀率”、“fps”之類(lèi)的名詞,它們和視頻的關(guān)系至關(guān)重要,并且在日常生活中也是高頻詞匯。
幀(frame)是指視頻的每一張畫(huà)面,比如上面提到的電影膠片的一格。
幀率,是用于測(cè)量顯示幀數(shù)的量度。測(cè)量單位為“每秒顯示幀數(shù)”(Frame per Second,F(xiàn)PS)或“赫茲”,一般來(lái)說(shuō)FPS用于描述視頻、電子繪圖或游戲每秒播放多少幀。
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人類(lèi)視覺(jué)的時(shí)間敏感性和分辨率根據(jù)視覺(jué)刺激的類(lèi)型和特征而變化,并且在個(gè)體之間是不同的。由于人類(lèi)眼睛的特殊生理結(jié)構(gòu),如果所看畫(huà)面之幀率高于每秒約10至12幀的時(shí)候,就會(huì)認(rèn)為是連貫的(視覺(jué)暫留)。這也就是為什么電影膠片是一格一格拍攝出來(lái),但是借由快速播放,能讓畫(huà)面看起來(lái)是連續(xù)的。
不同的視頻/動(dòng)畫(huà)類(lèi)型,想要保證流暢感的話,對(duì)幀率的要求是不同的。
現(xiàn)在的電影、電視劇幀率均為每秒24幀,早期的無(wú)聲電影更低,介于16到24幀/秒之間。然而,游戲畫(huà)面,以及手機(jī)APP頁(yè)面刷新幀率要60幀以上才能讓用戶有流暢的體驗(yàn)。在一些低端手機(jī)上玩王者榮耀之類(lèi)的手游,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)界面卡頓,或者出現(xiàn)不連貫感,這就是所謂的“掉幀”、“丟幀”,當(dāng)然,一些高端手機(jī)在某些場(chǎng)景下也會(huì)出現(xiàn)掉幀現(xiàn)象。
游戲需要60幀而電影只需要24幀的原因,主要有2點(diǎn):第一個(gè)原因是
兩者圖像生成原理不同;第二個(gè)原始是,電影的幀數(shù)是穩(wěn)定的,而游戲則是不穩(wěn)定的。
END
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總結(jié)
綜上所述,我們得到一些提示。當(dāng)我們編寫(xiě)Scratch動(dòng)畫(huà)時(shí),如果想要得到流暢的動(dòng)畫(huà)體驗(yàn),可以考慮從兩個(gè)方面進(jìn)行改善:
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相鄰圖片(角色的造型)的差異不能太大,差異大會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作跳躍,所以,圖片越多越好
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每秒幀數(shù)要合適:幀數(shù)太少了會(huì)卡頓不連貫,太多了又可能會(huì)變成“快進(jìn)”,讓人看不清。幀率體現(xiàn)在造型切換之間的等待時(shí)間上,具體數(shù)值和第一條結(jié)合確定
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