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动漫设计：力学原理与动画的关系华迪教育华迪信息 在动画创作中，若仅仅简单地把若干连续的画面按照一定关键帧数安排调整出来，还不能算是真正的动画。因为这样做出来的运动是僵死的、呆板的、没有生气的。在我们的自然生活中，更多的情形是按照力的原理来运动的。所有的物体，包括生命体和非生命体，都要受到各种各样力的作用。由于有力的存在，物体的运动不可能是简单的匀速运动，而是无时无刻不在进行力的转换，也就是无时无刻不在速度的变化过程中。动画的运动也要根据这样的规律来表现物体内在的力，这样才能创造出生动的运动，也才能在虚拟中创造出生命活力。我们生活在地球上，所有物体受力的基础是地心引力，也就是重力。每一个物体都有它的重量，只有在有力加于它时，才开始运动。牛顿运动定律里：任何物体，如果不受到任何力的作用，将保持静止或匀速直线运动不变。这条定律我们应该这样理解：纯粹的静止和纯粹的匀速直线运动是不存在的，因为在地球上，各种各样的力互相作用，重力，是物体存在要受到的最基本的力。没有物体可以不受重力的影响，也就不可能有物体像牛顿定律里提及的那样不受任何力的作用。从纯粹的理论角度，牛顿第一定律阐述了物体力的内在关系。在动画创作中，我们运用加减速度的方法来表现时间速度的变化，从而体现物体内在的力的关系。对于无生命的物体来说，运动所受的力主要是外界加于它的力，可能是自然界的力、可能是人为的力，也可能是各种力相互作用的结果。对于有生命的物体来说，除了外部力量，自身的肌肉收缩也同样可以产生动作运动。不过更更要的是在动画中通过动作运动，体现主体的内在意志、情绪、本能，通过对运动的时间节奏的安排，也就是加减速度的安排来表现这些力的关系。要想表现力，先要对各种力的内在关系有所了解，在力的关系中，作用于物体的力越大，反作用力就越大。下面几种日常生活中常见的力的关系作一下分析。重力的作用 重力，来源于地心引力，表现为物体的重量。物体的重量越大，改变它的运动状态时所需要的力也越大。要移动一件静止着的重物和要停止一个运动中的重物都不是很容易的。物体从静止到移动，有一个逐步克服原来的状态的过程，所以是速度由慢到快逐渐加速的过程。图1举重的过程是人主观意愿克服重力的过程图2铁球移动起来困难，停下来也困难，改变重量大的物体的运动状态，需要较大的力和较长的时间B. 摩擦力的作用 摩擦力的大小取决于物体的重力、接触面积和摩擦表面的光滑程度。重力越大，摩擦力就越大；摩擦表面越粗糙，摩擦力就越大；摩擦力越大，物体运动所受的阻力也就越大。图3滑冰和刹车C. 弹性运动皮球从空中落下，碰到地面马上就会弹起来。皮球为什么会从地面上弹起来呢？物理学告诉我们：物体在受到力的作用时，它的形态和体积会发生改变，这种改变，在物理学中称为“形变”。物体在发生形变时，会产生弹力，形变消失时，弹力也随之消失。皮球落在地面上，由于自身的重力与地面的反作用力，使皮球发生形变，产生弹力，因此，皮球就从地面上弹了起来。皮球运动到一定高度，由于地心引力，皮球落回地面，再发生形变，又弹了起来。物理学的研究已经表明：任何物体在受到任意小的力的作用时，都会发生形变，不发生形变的物体是不存在的。当然，由于物体的质地不同，受到的作用力的大小也不一样，所发生的形变大小也不一样，产生的弹力大小也不一样。有的物体形变比较明显，产生的弹力较大；有的物体形变不明显，产生的弹力较小，不容易为肉眼所察觉。 皮球是用橡皮做的，质地较软，里面又充足了气体，因此在受力后发生的形变明显，产生的弹力大，所以弹得很高，并可以连续弹跳多次；如果是实心的木棒，它受力后所发生的形变和产生的弹力都很小；如果是铅球，它的形变和弹力就更小，几乎难以感觉到了。 图4皮球的弹跳，弹力在一次次的弹跳中减弱、消失既然任何物体都会发生形变，那么在动画片中，对于形变不明显的物体，我们也可以根据剧情或影片风格的需要，运用夸张变形的手法，表现其弹性运动。比如表现汽车的急刹车，其夸张变形的幅度在动画片中就比在现实中要大得多。D: 惯性运动 人们在大量实践的基础上，经过抽象概括，认识到这样一个规律：如果一个物体不受到任何力的作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是我们通常所说的惯性定律。这一定律还表明：任何物体，都具有一种保持它原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质，就是惯性。 一切物体都有惯性，在日常生活中，表现物体惯性的现象是经常可以遇到的。例如：站在汽车里的乘客，当汽车突然向前开动时，身体会向后倾倒，这是因为汽车已经开始前进，而乘客由于惯性还要保持静止状态的原因；当行驶中的汽车突然停止时，乘客的身体又会向前倾倒，这是由于汽车已经停止前进，而乘客由于惯性还要保持原来速度前进的原因。 物体的惯性还表现在当它受到力的作用时，容不容易改变