《计算机动画制作与技术》分制作篇和技术篇两大部分。制作篇主要介绍传统动画、二维计算机动画和三维计算机动画的制作方法，以及计算机动画系统的硬件结构和制作软件。技术篇结合制作实例，从计算机图形学的角度分析实现计算机动画的技术原理，包括物体造型、运动控制、动画仿真、图形绘制和真实感处理等内容，基本涵盖了计算机动画的各个主要技术。
    作为计算机动画软件的使用者，不但需要掌握娴熟的制作技巧，还应该熟悉计算机动画的实现原理，理解制作过程中的各种操作、命令的技术含义，这无疑将大大提高动画创作人员的技术水平。《计算机动画制作与技术》一书将计算机动画制作技巧与技术原理有机地结合起来，不同于常见的计算机动画制作书籍，也有别于经典的计算机图形学教科书，给读者提供了一本既能够掌握计算机动画的基本制作方法，又可以通俗易懂地学习计算机动画技术原理的参考书。
    《计算机动画制作与技术》在作者多年来为大学本科生讲授“计算机动画基础”课程的基础上编写而成，适合作为影视、数字媒体、动画、游戏等专业的教材，也可用作影视、广告、动画创作人员和软件开发人员的技术参考书。

    物体的运动可以分为运动学和动力学两类。运动学通过运动参数（位置、速度和加速度）曲线等来控制物体的运动规律，并不涉及物体的内在属性和外力因素。动力学主要研究物体受力后的相互作用和运动状态变化规律，它的基本定律是牛顿三大定律。
    如果只是从运动学的角度出发，考虑某时某刻物体处于什么位置，而不考虑外力的影响，就无法得到真实反映物体运动状态的动画效果，除非用户给定的关键参数及所采用的中间帧插值模型恰好符合物体的动力学特性，但这往往很难做到。基于关键帧技术的物体运动就属于运动学系统，通过用户交互确定一些关键参数来控制对象的运动规律，而这些参数的变化只涉及到不同关键帧时刻参数的大小和变化速度，并没有考虑物体内在属性和外力影响等动力学特性。虽然这种方式控制比较直观，计算比较简单，但物体运动轨迹和状态变化由人为给定，生成的动画并不能很好地模拟物体的真实运动，且操作十分烦琐费时。
    相比运动学系统，动力学系统建立在自然界客观运动和变化规律之上，根据所模拟物体的不同属性，系统为其建立相应的物理模型，因此动画设计者使用动力学系统时不必考虑外力影响下物体不同时刻的关键帧参数，只需设置物体的物理属性和初始状态，通过系统自动求解物体的物理模型所对应的动力学运动方程，得到每一时刻物体的位置、方向以及几何形状等参数，由这些参数生成物体的运动轨迹和形态能够逼真地模拟物体在外力影响下的动态变化。例如制作皮球下落的动画时，用户只需设置皮球的质量、体积、刚度和弹性等物理属性以及重力等环境参数，并让皮球从一定高度开始下落，系统就自动生成皮球在空中下落、碰到地面后球体发生变形并反复弹跳的整个过程。显然，基于物理的动力学系统所制作的动画效果更加逼真，并且操作简单方便，能够极大地改善动画制作的质量和效率。
    各类物体性质不一，其物理模型自然不同，而同样的物体也可以采用不同的物理模型加以模拟，其仿真效果会有很大的差别。例如模拟皮球的弹跳，其最简单的物理模型可以是一个幅度随时问衰减的正弦函数，正弦函数幅度的衰减速率根据皮球的质量、大小、弹性、摩擦力等因素确定，利用正弦函数的衰减幅度去控制皮球弹跳的高度，实现皮球自由弹跳时弹跳高度不断降低的效果。但这种简单的物理模型并没有考虑皮球弹跳触地时的变形，皮球与地面之间的碰撞问题等。如果希望模拟更加复杂的虚拟场景，获得更加真实的仿真效果，就需要为皮球建立更加高级的物理模型，全面考虑皮球的内在物理属性和各种外力因素，通过计算建立在物体的变形模型、碰撞检测及动力学运动规律等理论上的算法和方程，来生成每一帧时刻皮球的空间方位和几何形状。
    随着计算机图形和动画技术的发展，出现了许多比关键帧技术更加方便有效的动画技术，包括过程动画、基于物理的动画、关节动画等，这些高级动画技术采用基于物理的模型和算法来代替人工设置方法自动生成一系列关键帧值。图9.35（a）是采用基于物理模型的动力学动画系统制作的方桌从高空下落撞击地面后的散架情形，其动画效果比手动设置关键帧的方法逼真自然得多。

制作篇
第1章 动画基础知识
1.1 动画的基本概念
1.2 动画的类型
1.2.1 传统动画
1.2.2 计算机动画
1.3 传统笔绘动画的制作
1.3.1 前期制作
1.3.2 中期制作
1.3.3后期制作
1.4 传统偶动画的制作
1.5 计算机动画的制作
1.5.1 二维计算机动画的制作
1.5.2 三维计算机动画的制作
1.6 实现计算机动画的关键技术
1.7 计算机动画的应用与发展
1.7.1 计算机动画的应用
1.7.2 计算机动画在电影业的发展
习题

第2章 计算机动画系统
2.1 计算机动画系统的组成
2.1.1 基本组成框架
2.1.2 图形显示系统
2.1.3 专用外围设备
2.2 图形工作站
2.2.1 PC图形工作站
2.2.2 UNIX图形工作站
2.3 动画制作软件
2.3.1 二维动画制作软件
2.3.2 三维动画制作软件
2.4 动画制作配套软件
2.4.1 图像处理软件
2.4.2 画面合成与特效制作软件
2.4.3 非线性编辑软件
2.4.4 其他应用软件和插件
习题

第3章 二维计算机动画的制作
3.1 二维动画软件简介
3.1.1 Animator
3.1.2 AnimO
3.1.3 TOONZ
3.1.4 其他二维动画软件
3.2 使用Animo制作二维动画
3.2.1 基本工作流程
3.2.2 建立色彩模型
3.2.3画稿上色
3.2.4 背景制作
3.2.5 合成与拍摄
3.3 Animo的主要模块
3.3.1 扫描图层模块
3.3.2 扫描背景模块
3.3.3 画面线条处理模块
3.3.4 上色模块
3.3.5 合成与拍摄模块
习题

第4章 认识3dsMax
4.1 主界面
4.2 主菜单
4.2.1 主菜单概况
4.2.2 文件菜单
4.2.3 编辑菜单
4.2.4 工具菜单
4.2.5 成组菜单
4.2.6 视图菜单
4.3 主工具栏
4.4 视窗及其控制
4.4.1 视窗属性菜单
4.4.2 视窗控制区
4.4.3动画控制区
4.4.4 信息显示区
4.5 命令面板
4.5.1 创建面板
4.5.2 修改面板
4.5.3 层级面板
4.5.4 运动面板
4.5.5 显示面板
4.5.6 实用程序面板
4.6 常用的主界面快捷键
4.7 基本操作
4.7.1 选择操作
4.7.2 变换操作
4.7.3 坐标系统及选择
4.。7.4 变换中心及选择
4.7.5 复制物体
习题

第5章 三维计算机动画的制作
5.1 创建物体模型
5.1.1 初始形体的类型
5.1.2 创建初始形体
5.1.3 修改器和修改面板
5.1.4 物体模型的编辑
5.2 材质与贴图
5.2.1 赋材质和贴图的流程
5.2.2 材质编辑器
5.2.3 材质类型
5.2.4 标准材质的编辑
5.2.5 贴图操作
5.2.6 贴图类型
5.2.7 标准材质的贴图
5.3 灯光
5.3.1 灯光的基本使用方法
5.3.2 常用灯光的类型
5.3.3 光源的布置
5.3.4 灯光参数的设置
5.4 摄像机
5.4.1 摄像机的基本使用方法
5.4.2 摄像机参数的调节
5.5 动画效果
5.5.1 关键帧动画的制作
5.5.2 关键值的编辑
5.5.3 动画的时间控制
5.6 渲染与后期处理
5.6.1 渲染操作
5.6.2 特效和环境效果
5.6.3 视频后期合成
习题

技术篇
第6章 图形学基础知识
6.1 图形与图像
6.1.1 图形与图像的概念
6.1.2 位图及位深度
6.1.3 矢量图
6.1.4 图元及其属性
6.2 色彩模型
6.2.1 颜色的色亮属性
6.2.2 三基色原理
6.2.3 色彩模型
6.3 表面及其法线
6.3.1 表面法线
6.3.2 平面法线的计算
6.4 几何变换
6.4.1 基本的二维几何变换
6.4.2 齐次坐标表示
6.4.3 二维复合变换
6.4.4 三维几何变换
习题

第7章 曲线与曲面
7.1 动画系统中的曲线和曲面
7.2 曲线和曲面的参数和非参数表示
……
第8章 建模方法与造型技术
第9章 计算机动画基本技术
第10章 软体和流体的动画仿真
第11章 人体动画、人脸动画和群体动画
第12章 动画系统的图形显示
第13章 真实感处理
参考文献