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逼真的宇宙飞船幻想画,现代科技航天科幻画图片
未来世界宇宙飞船，现代航天科技航空飞行器科幻画高清组图欣赏：宇宙飞船是一种运送航天飞行员或者货物到达外太空，并可以安全返回的一种的现代甚至未来科技幻想航天器。它可以保证航天员在外太空进行正常的生活并从事工作。随着人类科技的不断发展，未来的宇宙飞船还可以达到更高的水平。
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[转帖]视频绘图系统(杜百川)
一、视频绘图系统与数字视频特技系统&br&
&br&通常我们把以计算机为主体，自己产生视频图象的系统称为视频绘图系统；而把对输入图象进行变换的系统称为数字视频特技。&br&
&br&在许多国家的语言中，“视频”都是“Video”。该词来源于拉丁文，意思是“我看见”，现在大多用于与电视和图象有关的词中。“视频绘图”（ Video-graphics）与“计算机绘图”（Computer-Graphics）的概念有所不同，专指用于视频系统的绘图，对于普通电视系统来说，就是指用于三大电视制式（NTSC：525/60，PAL：625/50，SECAM：625/50）的系统。相对于视频绘图系统的是幻灯片绘图系统（Slidegraphics），绘图的成果将以幻灯胶片的形式出现，具有较高的分辨率。视频绘图系统的图象分辨率与相应的电视系统对立，根据应用的不同，可分为主要用于静止图像创作的视频绘图系统（Painr System）和创作动画的视频动画系统（Video Animations System）。视频绘图的概念不仅仅指系统最终的产品是视频信号，同时也包括产生这种产品的过程中所进行的数字视频变换。因此视频绘图包括下面三个方面：产生静止图像；产生动画系列；进行数字图像变换。&br&
&br&数字视频特技相对于模拟视频特技而言，而特技指产生特殊画面的方法。传统的模拟特技有好几种创造特殊画面的方法，最常用的是把两个不同信号源的图像按不同的幅度变化和不同的时间先后相互转换，造成硬切（CUT）、淡入淡出（FAD IN/OUT）、化入化出（MIX）特技；也可以根据人造的各种分界线将画面分成两部分，将两个信号源的图像组成一个新图像或在两个图像间相互转换，造成扫换特技（WIPE）；或根据信号本身的特点将画面分成两个部分将两个或数个信号组合在一起，这就是键控特技。由于键控特技是用信号本身的特点分割画面，组成的特技画面显得更加自然，因此也更为常用。如果是用合成图像以外的图像亮度不同的边界来组合新画面，那么就是外键（EXT KEY），如果用合成图像之一的图像亮度不同的边界来组合新画面，并放在混合特技台的输出级则称下游键（DOWNSTREAM KEY），如果用合成图像之一的图像的颜色不同边界来组合新画面，则称色键（CHROMA KEY），因为经常使用色键把演播室的人物加到已拍好的画面中去，常称色键为框象。不管是什么样的模拟特技，输出画面都是固定的，画框是看不见。特技制作过程也不能改变被处理画面中各像素的相对位置。数字视频特技用数字的方法创作特技画面，实际上是对输入图像进行数字变换。它使用模/数变换器将输入的模拟图像数字化并将数字视频数据存入存储器。主要有三大类变换方式，它可以改变数字视频参数，如改变量化比特数，进行量化处理，造成油画效果，或改变亮度或色度数据的幅度造成负像或部分色翻转效果；大部分则是利用改变进出存储器的地址，进行图像的空间位置和形状的变换，使图像能在荧光屏上随意移动和变形；另外还可以利用与模拟视频特技类似的方法，用键控的方法将多个画面组合在一起，只不过花样更多、处理能力更强。如果在利用数字录象机多带复制的可能性，可处理的图像层次几乎不受限制。可见数字视频特技是通过计算机的控制，改变输入视频图像进行数字图像变换，组成新的图像。我们这里所说的视频绘画系统专指那些本身具有创作图像能力的设备，而数字视频特技设备是指对输入图像进行各种数字图像变换的设备。&br&
二、视频绘图系统的发展史&br&
&br&视频绘图系统的发展主要是由于计算机技术和计算机绘图的推动，所以我们首先回顾一下计算机绘图的历史。计算机绘图与计算机技术息息相关，可大致分为三大应用领域：各种模拟训练、工业生产应用，即CAD/CAM、计算机艺术。这三大领域得益于军事和空间技术，计算机技术的发展。下面的计算机绘图发展史主要集中在其商业应用方面。&br&
&br&1950年B·F·拉波斯基用第一台电子计算机产生模拟绘图，他把它称之为“电子抽象”。在同一时间美国的“计算机绘图之父”约翰·H·惠特尼·申创造了计算机绘图创作的概念。同样在50年代初马萨诸塞州技术学院发明了第一台自动控制铣床。&br&
&br&1955年产生了ALGOL、FORTRAN和COBOL算法程序语言。&br&
&br&1956年拉波斯基已开始彩色绘图。H·W·弗兰克制造了第一台用于模拟系统的示波器。同年在美国进行了第一次计算机模拟。&br&
&br&1960年威廉·A·费特在波音公司的科研工作中制作了第一个形象的真实的绘图，他把它正式称之为“计算机绘图”。&br&
&br&1963年第一部字幕机投入使用，在贝尔实验室制作了第一部计算机电影，显示了卫星的自转和运转的各个阶段。&br&
&br&“计算机与自动化”杂志的编辑组织了一次计算机绘图竞赛，要求用美学的观点来评价计算机绘图，这一竞赛持续了一年。&br&
&br&马萨诸塞州技术学院发明了计算机设计系统。&br&
&br&CAD开拓者之一，伊凡·苏特兰特制成其第一台交互式计算机系统“Sketchpad”。&br&
&br&1964年联邦德国艺术家乔治·尼斯和美国的M·A·诺尔将随机数发生器用于计算机绘图。&br&
&br&1965年一般被认为是计算机艺术的诞生年，尼斯、内克和诺尔在各自的展览会上展出了第一批数字计算机绘图。&br&
&br&1967年从事图象技术的研究人员发展了“图像处理”技术。&br&
&br&1968年根据马克斯·本斯的建议，在伦敦举办了计算机绘图和计算机图像展览。使“计算机艺术是否是真正的艺术”的问题的讨论流行起来。&br&
&br&1970年美国第一台视频绘图系统“Anrora”制成。&br&
&br&1971年美国吉尼绘图公司的三维绘图系统在美国航空和宇航局投入使用。&br&
&br&1974年吉尼绘图公司推出了可商用的“计算机幻灯片制作系统”100A。&br&
&br&1978年西门子公司推出交互式绘图系统（IGS），使用者可以用对话方式制作二维字符，加以改动、输出或存储起来。&br&
&br&1981年高清晰度计算机绘图系统在欧洲投入使用。&br&
&br&以后的发展十分迅速，我们不一一列举。&br&
三、视频动画系统&br&
&br&在讲述视频动画系统前，我们看一下传统的动画制作。动画片是指用所有电影技术产生的人工影片，每秒有24幅画面，可大致分为实物动画片、木偶动画片和绘图动画片三种。就我们的题目来说，当然是指绘图动画片。一般来说，要拍摄的动画画面中总有一部分图像是不动的部分，这一部分称为布景或布景图像，要先画出来，一般是画在固定的绘图纸上。画面中的活动部分按动作分解后，逐个画在透明的上塞璐珞片上。然后把他们叠在原来的背景图片上逐张进行拍摄。为了保证每次拍摄的位置精确一致，要使用沉重的金属道轨对图画进行精确定位。这是传统的动画制作方式，包括沃特·迪斯尼公司早期的动画片米老鼠也是采用这种方法。利用计算机制作动画能大大简化动画制作过程。动画制作中的运动画面可分为主动作画面和中间动作画面，主动作画面一般是一个动作过程的开始和结束画面。传统的动画制作用人工绘制每一幅画面，包括主动作画面和中间动作画面。这要求有很高的精度，因为要保证不运动的部分在每一张画面中都完全相同，不仅要求大小位置完全一样，色彩及浓淡也完全一样。而用计算机制作动画时，只要画好主动作画面并输入计算机，所有中间过程都由计算机通过内插来完成。不运动部分可以由计算机从存储器中原封不动地取出，保证与主动作画面完全一致。对于活动部分，计算机根据制作者预先要求的中间动作的个数，逐幅画面计算动作部分的位置，并叠加到取出的不动的背景图像中去。使用计算机还可以随时取出、改动或调换原来制作好的图像。制好的画面可以直接输出记录到录像机磁带上，而不必像手工制作那样逐张拍摄记录。下面我们同时列出人工制作动画和计算机制作动画的步骤作为比较，可以看出计算机制作动画可以节省大量时间和经费。&br&
手工制作&br&
&br&设计动作的起始和结束画面；在塞璐珞片上制作其黑白画面；制作黑白背景图像；绘制中间动作画面；在特技台上初拍；冲洗胶片；放映并检查动作过程；修改；着色；特技台正式拍摄；冲洗胶片。&br&
计算机制作 &br&
&br&设计动作的起始和结束画面；制作其黑白画面并着色；制作黑白背景图像并着色；制作中间动作画面、着色并存贮；在监视器上作最后的检查；录像。&br&
&br&计算机动画制作可分为两大类，一类就是上面说的动画制作过程，不管是用还是不用计算机都只能制作二维动画片，只能产生假透视效果的图像。计算机动画制作的另一种形式是利用计算机辅助设计（CAD）创造具有空间形象的物体，因此可以制作三维动画，这一技术使计算机动画制作进入了故事片和商业领域。这一技术中最大的难题是如何创造一个立体人物或物体。一般有两种方法可以使用，一种是外部塑像取样输入法，另一种方法是用计算机中的基本模型构造物体。&br&
&br&第一种方法要先制作实物模型，然后在模型上画上垂直水平正交的线条网，最后把各交点的坐标输入计算机，然后利用计算机软件就可以将立体图形到处移动、放大缩小或任意旋转。有各种输入交点坐标的方法。一种方法是用两台不同角度的照像机拍摄画好线的模型，并用扫描器将照片输入计算机，输入时只输入交点的位置。借助于一种专门的几何软件及给定的照相机位置参数，计算机计算出模型表面各交点的空间位置。这样的过程必须重复好几次，以便在不同的角度拍摄模型使所有的点都进入计算机。纽约技术学院（NYIT）创造了一种新型的称为“模型制作师”的激光自动机械。用激光扫描的方法自动扫描模型，计算机根据激光点的位置，自动记录各交叉点的空间位置。使用激光不仅能自动完成扫描，而且通过计算反射光到达的延时时间，可以得到第三维即深度的参数。例如在扫描人脸部的时候，到达眼窝和鼻尖的时间有很大的不同。对于非常复杂的物体，例如有多个洞穴的物体，还可以采用磁场定位，电子取样针输入数据的方法。这时要有专门的输入设备，它可以产生X、Y、Z三个方向不同的磁场，距离发射端越远，磁场强度越弱。然后把画好纵横线的模型放在磁场内，在电子取样针的头上藏有三个探头，只要把电子取样针按在相应的交叉点上，就可以由计算机测量部分测出该点的空间位置。&br&
&br&使用计算机产生立体图形的另一种方法是用计算机本身预先构造的基本模型，如长方体、棱锥体、球、圆柱体等来构造所要的物体。制作者也可以在计算机上用直线、圆弧、双曲线段等自己构造新的面或新的基本模型。这种方法称为“固定模型”法（Solid-Modeling）。用这种方法可以构造相当复杂的物体，如构成一个人或一个手的骨架。其细致程度完全依赖于制作者的要求。计算机还可以完全用平面来构造一个立体图形。&br&
&br&根据不同的精度要求，任何复杂物体的外表面总可以用不同的多边形完全覆盖，或者说我们可以用许多不同大小和不同位置的多边形构成空间物体。所有这些平面的交线组成了这一空间物体的外框架。构造一个复杂物体往往要用到几千个多边形，精度要求越高，所用的多边形越多。这种用线条构造立体模型的方法称为“线架”模式（wire frame）。线架模式的优点是计算时间短，缺点是对于复杂的物体很难看清楚，因为通常看不见的背面线条也显示出来而分不清前后。通过“隐线”技术（hidden line），可以使不该看到的线隐去，使构造的物体更加接近真实。这样做的缺点是计算时间较长，因为计算机要花额外的时间决定哪些线要显示，哪些线不要显示。&br&
&br&有了框架后，下一步的任务是构造物体的表面，有许多程序可以使用，这些程序是使计算机图像更为逼真所必不可少的。这些程序包括：加阴暗变化（Shading）；透明处理（transparency）；加阴影（shadow），纹理匹配（textur mapping）；光线跟踪（ray tracing）。加阴暗变化是指用连续的亮度和颜色产生灰度和颜色层次，一般可以设定多个光源的位置、强度和颜色，并根据物体上各点与光源的位置得出正确的亮度和色彩。在加阴暗变化时，要特别注意物体外表面反射特性的处理。有相应的程序根据上面的各种因素及物体表面的反射角对物体表面每个象素进行计算，得出相应的亮度值和色度值。透明处理可以使物体具有象玻璃那样的透明性，透明物体上每个点的颜色和亮度都由计算机根据相应表面的透明度进行计算，而透明度由操作者给出。加阴影是根据光源和物体的相对关系给画面加上自然的阴影。如果有多个光源，而各光源的位置又不同的情况下，加阴影变得很复杂。因为投射到其他物体上的阴影要变形，其形状不仅与原物体形状有关，也与被投射物体的表面形状有关。如果不仅有多个不同位置的光源，又有多个位置不同的物体，那么情况就更复杂，需要更长的计算时间。纹理匹配是给表面加上具有一定质感的纹理或特殊的表面结构，通常是与构造物体分开制作并存放在存储器中。当要把它加到某个物体的表面上去时，要对涉及的第一点都重新进行计算，使该点与存储器中的表面结构相对应，这一过程称之为匹配（mapping）。光线跟踪程序可以表现光线的透射、折射、照亮等效果，如表现放在玻璃板上的物体，在玻璃板表面下应有倒影等等。当计算机配备有物体表面反射、折射效果几何光学程序时，计算机能在各个方向跟踪光线进行计算，一旦计算机发现计算的光路是通向光源的，计算机会立即返回。计算机所能处理的光源亮度可能相差很大，如光源可能是月亮、太阳、灯光、日落或日出时的太阳。因此计算机要进行特殊的编程，使之能计算出每个像素在特定的光源照射下在荧光屏方向上应显示多大的亮度，或应具有什么样的的色度；与此同时还要考虑每个像素受光线折射、反射、镜像等效果的影响。计算机运动图像的布景照明用漫散射背景光照明已经足够了，从明亮的夜空效果到乌云密布的白日光线都可以模拟。在一个动作系列图像中模拟落日的所有光线和色温的变化也是没有问题的。光线跟踪等程序特别费时，但如果你要使创作的动画更接近真实，你就必须使用这些效果，如果做得好，人们很难区分哪是真实的相片，哪是计算机产生的图像。图1是集成电路片的三种表达效果，上图是线架结构，中图是透明效果，下图是有质感的表面。 &br&
re:除了用多边形构造物体外，还可以有其他塑造...
除了用多边形构造物体外，还可以有其他塑造物体的办法；饰片法（patches）、固定几何体组合法（solid geomentry）和分裂法（fractals）。所谓饰片法实际上是用不规则平面而不是仅用多边形来构造物体，能用于构造具有连续弯曲表面的物体。饰片法所用的面也称双参数面，用他们构造物体时可以用较少的断点，或者说可以用较少的面组成形状复杂的物体。但面的数据要转换成专门的格式才能简化构造计算。固定几何体组合法来源于CAD，复杂物体可以由基本的几何体材料，如立方体、球体、圆锥体及其它基本物体来构筑，这些基本体称为本原体。这种方法与前面说的固定模型法不同，用这些本原体可以进行加、减或联合等运算，构造复杂物体相对来说比较容易，构造物体时这种算法只画出观察者能看到的画面。分裂法也称三维分裂法，这名称是由IBM是数学家本诺衣特·曼德尔布罗特创造的。这种造型技术用来创造细节比较丰富的立体图像：有许多支流的河水，凹凸不平的土地、山脉等等。例如要创作一山峰的立体图像可以从最简单的棱锥出发，通过不断分裂增加连线，可以得到非常细致的山峰立体图，具体制作过程简图见图2。&br&绘图箱是绘图系统中最有名的一个，1980年宽泰公司推出的DPB7001绘图箱是最早的视频绘画设备。绘画箱具有画板、调色板、画笔、粉笔、喷涂等多种创作手法。将电子笔向右或向下快速掠过就可以改换相应的菜单，并显示在监视器的下部，只要将表示电子笔位置的十字符移到相应的绘图指令上并按压电子笔就可以执行该指令。其主菜单有许多子菜单和辅助菜单，供各种不同用途使用。如在“PAINTING”（作画）菜单中，有“PAINT”（浓画），“WASH”（薄涂），“AIRBRUSH”（喷枪），“SHADE”（浓淡），“CHALK”（粉笔）等功能。除此而外还有一些控制功能，如“WIPE CANVAS“（擦画），“MAGNIFY”（放大），“SAVE PIC”（存图），“RESTORE”（恢复）等功能。在“GRAPHICS”菜单中也有一些基本功能，如画线、作矩形、作圆、作椭圆等，也还有另外一些控制和辅助功能。在各种操作和控制中，笔的压力也起着重要的作用。如在绘图功能中，所加颜色的浓淡随笔的压力而变，变化范围达0—100%。这样也符合画家传统的画笔使用习惯。用摄像机或扫描器，还可以将外部现成的图像输入机内进行加色、修改、加图形字幕等处理。经由专用接口也可输入图像序列并存储起来，然后逐幅进行修改处理。处理后再将各图像缩小并全部显示在监视器上，供比较和进行运动控制。&br&
&br&1985年在蒙特利尔展出了绘画箱一些附属设备，简单介绍如下：&br&
“Harry”：数字制作系统。用绘图板可以将单个图像按运动顺序组合起来，进行编辑、处理、组合并进行录像，用这些方法可以实时编辑90秒的节目，可以不必进行逐帧录像而节省大量时间。&br&
&br&“Graphic Paintbox”：绘图绘画箱。一种具有2000线分辨率的新型绘画箱。&br&
&br&“Paintbox Perspective”：透视绘画箱。是透视变换的选择件，与绘图箱一起使用。透视参数如透视图的消失点可预先给出，由相应的指令完成。&br&
&br&绘画箱的硬件情况如下：&br&
&br&32比特CPU：Motorola 68000。11英寸电子绘图板和电子笔。彩监、键盘、8英寸软盘驱动器，1.6MB。18MB温盘（可到2.45GB）。分辨率：工作监视器为525×525像素，输出视频为625×520像素，绘图选择件输出为2048线。彩色：1600万中的4096种。字符：6种标准字体及120种附加软件包。输出：RGB、NTSC和PAL。&br&
安培公司（AMPEX）的“AVA3”&br&
&br&1980年安培公司推出了其第一套视频绘图系统，称为“AVA1”，是“安培视频艺术系统”（Ampex Video Art system）的缩写。1984年3月推出了第三代产品“AVA3”，该系统的操作及性能与上述绘图箱大体相同，不再重复叙述，下面给出其硬件参数：&br&
&br&16比特CPU MOTOROLA 68000。绘图板及电子笔。彩监、键盘。硬盘驱动器及5MB温盘（存储容量可任意组合）。分辨率：工作区580线，输出720×487像素。彩色：1600万种彩色不受限制。字体：可自己输入任何字体。输出：RGB及同步信号，NTSC和PAL。&br&
Computer Graphic Lab公司的“ImagesⅡ” &br&
&br&CGL是NYIT的商业公司，“Images”是“Image Manipulation and Graphic Enhancement System”即“图像变换和绘图改进系统”的简称，是一种源软件的名称。“IMAGES”是1984年发表的改进版，要比原系统便宜近一半，因此销售上不象“ImagesⅡ”系统那么困难。这种绘画系统由于有NYIT丰富的科研和试验成果，所以有完善的艺术效果。除了普通绘画系统软件所能提供的基本功能，如不同粗细的线条和喷枪效果外，还有一个“BIG PAINT”软件包，能产生高清晰度绘图。绘图软件赋予了电子笔新的功能，不仅能从调色板获得彩色，而且可以获得纹理，如木纹、大理石纹等。这样可以使美术工作者节省大量时间不用再去画那些费时的纹理图案。如果再用上复制功能，就可以很快完成以前要花很长时间完成的工作。例如，要画木制栅栏时，只要先用现成的纹理画一根，就可以用复制法马上画出全部栅栏条。该软件也包括抗混叠程序，也可以用扫描器从外部读入黑白或彩色图像。其技术指标如下：&br&
&br&16比特CPU （DEC PDP 11/73）。13英寸彩监和菜单监视器。10MB温盘。CGL帧存储器。2个400KB软盘驱动器。画板、电子笔及键盘。分辨率：工作区监视器512×468像素，输出512线；“Big paint”4096线。彩色：从1600万彩色种任选256种。字体：12种。输出：U—MATIC或1英寸录像机。&br&
“Time Arts”公司的“Lumena” &br&
&br&这是1984年由“时间艺术”公司推出的目前很受欢迎的绘图软件。该公司时绘图系统专业公司，经销各种规格的绘图系统。其绘图软件“Lumena”是目前比较畅销的产品，可以在许多个人计算机上运行，包括IBM的AT机。由于操作简单，该软件很适合培训用，如用于美术教学。软件也是由菜单构成，包括一个绘画系统的普通功能，如产生基本几何图形，软过渡彩色，喷涂和画笔，放大缩小，复制，移动、重叠和混合部分图像，各种修饰方法，任意二维字符变换等等。同时“Lumena”还有一些不是绘画系统非要有的特性，如自动阴影，任意透视变换和变形，边缘平滑，创作自己的字体。该系统也能读入图像并逐幅修改，另外还有抗混叠和动画软件。其技术参数如下：&br&
&br&主机：IBM“AT02”，16比特CPU（Intel80286）。13英寸彩监。10MB硬盘。1个5.25英寸软盘驱动器，1.2MB，双面。11英寸画板及电子笔，键盘。分辨率：工作区监视器512×512像素，输出像素。彩色：1600万种色彩中任选256种。字体：12种标准字体（可以制作自己的字体）。输出：NTSC或PAL。&br&
3M/ARTRONICS的ARTRONICS“2000” &br&
&br&该设备也称为“演播室计算机绘画系统”（studio Computer Paint System”），是美国小有名气的绘画系统。与其他绘画系统相比，这种系统有两个显著的特点：其一是该系统可以使用矢量和点阵两种算法程序，而且两者可以混合使用。例如你可以从外部读入黑白或彩色图像，自由地进行修改和润色（使用点阵绘图处理）；还可以使用矢量法作图或字，然后再和前面的图像合成。其二是借助于专用程序，计算机图像可以直接制作彩色偏置或凹板印刷胶片，不用再通过胶片或大尺寸影片转拍。使用该设备的程序“Animagic”还可以制作字幕和进行特技混合。三维动画软件也可以工作在点阵和矢量混合方式，如可以读入6幅图像，然后用这6幅图像组成一个立方体，并可以实时运动和旋转。该设备一共有三个软件包：“PC Paint”有抗混叠的点阵绘图软件；“PC ADI”高清晰度矢量作图软件；使用摄像机对黑白或彩色图像进行数字化的图像采集（“Image Grabber”）软件。其技术参数如下：&br&
&br&IBM兼容“AT”机，16比特CPU，菜单监视器。19英寸彩监，20MB硬盘，5.25英寸，1.2MB软盘驱动器，画板及电子笔、键盘。分辨率：工作区监视器像素，输出像素（用高清晰度软件）。彩色：1600万种彩色中任选256种。字体：6种（另有800在附加软件包中）。输出：NTSC或PAL，Tektronix喷墨印机“4691”，“4692”，“4695”。&br&
“De Grafe”的“Silver” &br&
&br&De Grafe是法国巴黎的一家公司，1985年推出“Silver”绘画系统，这种低价格系统可直接连在IBM计算机上，该系统所配置的功能有抗混叠、照片、文字、绘图合成等。令人感兴趣的是该系统可以用65000种彩色进行活动图像实时处理。数字化了的图像能放大、缩小、染色、加镜像，进行变换处理。该系统有4个视频输入，可以进行混合和键控。由De Grafe提供的计算机主机有7个处理器来完成所有的控制功能。其技术参数如下：&br&
&br&IBM—PC兼容，彩监、键盘、画板及电子笔。分辨率：每行768像素。彩色：1600万种彩色任选4096种。输出：RGB、PAL、SECAM或NTSC。&br&
Barco公司的“Greator 1000” &br&
&br&Barco是比利时公司，是生产视频和数据监视器的厂家，为研制“Barco”专门成立了一个称为“巴可创作系统”（Barco Creator SYSTEMS）的新部门，并于1986年推出了“Creator 1000”，主要用于电视领域。除普通的绘画功能外，该机还有一个用于帧图像采集的选用软件和一个“多窗技术”软件，可以将10幅缩小的图像显示在监视器上。另外还有用于商业性绘图的作图软件，用于制作直方图、立体圆柱分切图（蛋糕分切图）等等。其技术参数为：&br&
&br&16比特CPU，Motorola 68010。19英寸彩监，菜单监视器。65MB 温盘。20MB磁带存储（Streamer）。帧存。绘图板及电子笔、键盘。分辨率：工作区监视器768×526像素，输出最多像素。彩色：1600万彩色无限制。字体：10标准字体（另有扩展软件包）。输出：NTSC、SECAM、PAL，打印、35mm胶片。 &br&
SONY公司的“SMC-70GP” &br&
&br&SMC-70GP是目前小型和私人电视台使用比较普遍的设备，价格便宜、将三种不同功能集于一身，是一种经济实惠的设备。其3种不同的功能为：字符发生器，有三种不同大小的8种字体，有16种颜色，也可以自己制作特殊字体。还可以使任意位置的字符按要求的次数闪烁，并有很强的整版编辑功能。第二种功能是作图，有简单的作图功能，如画线、画圆、画方框、填色等，也有放大缩小，复制，闪烁等功能。第三种功能是特技切换和图像处理。该机可以将生成图像和摄录像机的图像进行叠加、混合、插入或进行扫换，扫换方式有37种，扫换时间可任意设置。除此而外，该机可从外部输入中存取图形进行变换，可产生马赛克效果（MOSAIC）和油画效果。其技术参数如下： &br&
&br&16比特CPU Z-80A。 &br&
&br&彩监、280KB 3.5英寸软盘驱动器、键盘。 &br&
&br&模数转换器和叠加器。 &br&
&br&分辨率：320×320像素，16种彩色。 &br&
&br&640×200像素，4种彩色。 &br&
&br&字体：8种标准字体。 &br&
&br&输出：NTSC，SECAM或PAL。 &br&
&br&下面我们介绍几种动画设备。即使是在视频动画领域也有逐步使用个人计算机的趋势。尽管高规格系统可以有较好的效果，但市场上价格性能比起着很重要的作用。一般来说高规格设备都使用专用软件，而PC机则可以使用通用软件，发展更为迅速。&br&
BTS公司的“FGS4000” &br&
&br&FGS4000原是联邦德国波施公司（Bosch）的产品，后Bosch公司与philips公司合营，改称BTS公司（Broadcast Television Systems）。1983年Bosch公司推出了“FGS4000”，到1986年卖出了20套系统，其价格相当昂贵。既可制作实时动画，也可逐幅制作动画。操作人员可选择所要的控制软件，既可是二维的，也可是三维的。使用“挤压成型”（Extrusion Programms）程序还可将续入的二维字符或标识符变成三维结构，其第三维部分可以是固定的或进行动态变化。二维或三维物体的透视变换可自动执行。三维软件包除了具有通常的绘画功能外，还具有彩色修正、彩色光线投射、纹理匹配（texture mapping）功能。绘画软件有多种粗细的线条，用来产生背景图像或对实际图像进行修改。三维软件可以在考虑物体的光线和阴影关系的同时对物体实施实时控制。该系统可以自动产生两个键帧图像的中间图像（用内插法），通过定义光源位置、观看位置变量，可以改变物体对背景的位置和透视。为使图像不出现台阶结构，使用了前面介绍的像素分割的抗混叠方法。经数字滤波输出图像的有效分辨率达水平3000线、垂直2000线。FGS4000是一种多边形构图系统，最多可以有700个多边形，每个多边形可以有1024个顶点。该系统可以使二维或三维物体通过实时控制在三维空间中运动，这是该系统的一大特点，如果单个图像太复杂，也可逐帧输出录像。该系统既可以使用线帧方式也可使用有外表面的物体，或同时使用两种方法，也可将外部图像与绘画图像合在一起。其软件可分为物体创作、动画和高质图像发生三大部分。主要有“平滑明暗编辑”（Smooth shading editor），用来产生有光源反光的柔和的物体外表面；“数移植程序”（tree grafting program）可通过添加或删除对原动画序列进行修改，优先次序可任意改变，多个动画序列还可合成为一个复杂的动画序列；“地形编辑”（terrain editor）可创作复杂的地形结构，如山脉、雪地或冰晶等；“多光源”（multiple light source）最多可处理16个光源，可以是点光源也可以是面光源。应用程序方面“高质动画系统”（HQAS：High Quality Animation System）程序起着特别的作用，可以产生灼光效果（glow effect）或用描粗加光再加运动造成拖影闪光效果（streak effect），如产生流星效果等。其技术参数如下： &br&
&br&32比特CPU，Motorola68000。 &br&
&br&彩监和菜单监视器。 &br&
&br&16英寸画板及电子板、键盘。 &br&
&br&多功能操作棒。 &br&
&br&2个软盘驱动器，50MB温盘。 &br&
&br&分辨率：工作区768×640像素，输出525或625行。 &br&
&br&彩色：实时16384种，静止图像1600万种。 &br&
&br&输出：RGB，RGB加同步，NTSC，PAL，SECAM。 &br&
&br&FGS4000的后续机是FGS4500，可根据不同的应用范围分为“FGS4500高级计算机绘图系统”和“FGS4500绘画系统”。性能在各方面都略有改进，分辨率可达线，可达到较好的印刷质量，分辨率可从64到2000线连续可调。&br&
Cubicomp公司的“Picture Maker” &br&
&br&1982年3月，原马萨诸塞州技术学院的毕业生埃德温·柏林在加利福尼亚的伯克利创建了Cubicomp公司。他的研究组开始研制用于微机的三维动画软件，出售的第一个系统是“CS-5”设计站。时间是1983年。他们在1984年就推出了比原型快三倍的新软件包，称为“Polycad/10”。“CS-5”和“Polycad/10”都是“picture Maker”软件的前身，1985年加上称为“model Maker500”的软件包成为目前的“Picture Maker”。“Model Maker500”是专用于三维静止图像绘图的，可以在个人计算机硬件上实现许多绘图功能，这样的绘图能力原来只有在大型机上才能获得。“picture Maker”软件主要用于绘图和视频动画。1986年该公司又推出了新的辅助软件，因此“picture Maker”是目前市场上性能价格比较佳的视频动画系统。为了能利用安培公司的销售网，1986年4月该公司将其20%的股份出售给安培。安培公司与各电视公司有广泛了联系，主要经营后期节目制作设备，Cubicomp想利用这一点加强其“picture Maker”系统的销售。该系统软件有5部分组成，模型制作（Modeling），涂抹（Rendering），动画（Animation），组合（Composition），字幕（Titling）。使用前两个程序可以制作三维多边形构成物并到处运动，先得到线架结构，然后加上任意的表面，软件中还包括自动抗混叠和光源及阴影效果。只要预先由键盘输入光源的位置，其软件就可以模拟5个不同位置的光源效果。当物体转动时，程序自动计算新的亮度、彩色和阴影的位置。动画软件包可以进行动画序列的实时预看控制，但只能在线架方式。组合软件可以将数字背景，视频信号和特技效果与动画序列进行组合和合成。字幕软件包括高清晰度三维矢量作图字符，可以被任意变换。二维绘图软件用来制作背景图像然后和制作的三维模型组合在一起。其他软件包括：“半透明”（Translucency），用来产生象窗户或瓶子那样的透明物体。“留影”（Phong shading）用来产生外表面有真实感的反射效果。“速度控制”（Velocity profiling），用以控制三维空间中各单个物体的运动速度。“变形”（Metamorphosis），慢慢将一个简单的三维物变成一个新的物体。“Picture Maker”系统参数如下：&br&
&br&IBM“PC”或“AT”，16比特CPU。 &br&
&br&彩监及菜单监视器。 &br&
&br&VMB帧存。 &br&
&br&画图板及鼠标，键盘。 &br&
&br&分辨率：工作区监视器512×512像素， &br&
&br&输出585行或像素。 &br&
&br&彩色：1600万中任选65536种。 &br&
&br&字体：8种标准字体（另有附加软件包）。 &br&
&br&输出：视频锁定发生，NTSC或PAL。&br&
re:Dubnet公司的“CBG—2” ...
Dubnet公司的“CBG—2” &br&
&br&1981年新泽西州的“Dubner Computer Systems”公司推出了CBG—2，1982年因其获埃米奖而闻名。由于该系统有一种比较好的天气预报卡，其他公司没有与之相比拟的类似产品，所以很畅销。其软件有字符发生器、绘画、三维动画，还有一个专用于自动抗混叠处理的软件“DEJAG”。二维动画可以自动计算中间运动状态图象并能进行实时动画运动控制，但动画序列必须逐帧录在磁带上。CBG—2的技术参数为：&br&
&br&16比特CPU（InteL8080）。 &br&
&br&彩监、菜单监视器、键盘。 &br&
&br&2×10MB硬盘驱动器。 &br&
&br&1×软盘驱动器，250KB。 &br&
&br&14英寸画板及鼠标或电子笔。 &br&
&br&分辨率：525×1024像素。 &br&
&br&彩色：4096种中选256种。 &br&
&br&字体：36种标准字体（总共500种）。 &br&
&br&输出：NTSC，SECAM和PAL。&br&
Symbolics公司的“彩色绘图系统” &br&
&br&加利福尼亚洛杉矶市的“象征符号绘图部”（Symbolics Graphics Drvision）公司属于视频动画领域，是一个很有趣的现象，该公司为程序语言LISP（list Processing）研制了一个专用工作站。LISP在知识和创作处理之间建立了某种联系，它用象征符号来描述物体及其相互关系。这种工作站为成长中的绘图工作者很快掌握，用菜单他们可以调出所有目前熟悉的绘图创作和动画功能，也包括了自动抗混叠、实时动画控制等等。该工作站也能从外部读入图像（帧采集），修改动画序列，但尚不能有多种字体及对其进行各种变换。他一共有4个软件包：“绘画软件包”（S—Paint），是二维绘画软件，包括所有通用的功能，特别有用的是它有无限多的画笔种类。另外还有模糊效果、挤压效果、橡皮板印刷效果、亚麻布效果和色键效果。各个面还能填入栅条或其他图形。“几何软件包”（S—Geometry），用多边形创作物体，具有光线反射效果的制成模型和线架图形都能由人机对话的方式建造和修改。“涂抹软件”（S—Render），用几何软件包制作的物体可以用这一软件着色和加明暗变化，自动完成抗混叠处理。组成物体的多边形数量不受限制。制成的图像可以被存储在磁盘上或进行录像，也能制成胶片。“运动软件”（S—Dynamics），用于建立三维运动图像序列，三维物体的运动用时间参数进行控制。其技术参数为：&br&
&br&36比特CPU，SYMBOLICS3670。 &br&
&br&17英寸菜单监视器，19英寸彩监。 &br&
&br&160MB温盘。帧存。 &br&
&br&画板及电子笔、键盘、鼠标。 &br&
&br&分辨率：工作区监视器640×480像素或像素，输出4096线。 &br&
&br&彩色：1600万种彩色中任选256种。 &br&
&br&字体：500种。 &br&
&br&输出：NTSC或PAL。&br&
Videograph公司的“3200” &br&
&br&Videograph公司生产多种型号的计算动画系统，能与演播室环境完全兼容。“3200”系列既能产生计算机动画序列也能产生视频动画序列。因主要用于演播室领域，大多数只有较低的分辨率。除了能进行实时输入处理外，该系统还有自动差错识别和纠正。该系统能自由编程，其技术参数为： &br&
&br&32比特CPU，Motorola 6820。 &br&
&br&500MB温盘。帧存。 &br&
&br&分辨率：工作区监视器820×580像素或像素。 &br&
&br&彩色：1600万种彩色无限制。 &br&
&br&字体：30到50种标准字体。 &br&
&br&输出：NTSC、SECAM或PAL。 &br&
六、重要的绘图设备公司和机构&br&
&br&这里主要介绍最有名的绘图设备公司和机构，常用的视频绘图设备将在以后介绍。计算机模拟领域中要数埃文斯和沙得兰特股份有限公司（Evans & Sutherland Corporation）；在CAD/CAM领域中是计算机视像股份有限公司（Computerviston Corporation），而动画方面有MAGI—新特视像公司（MAGI—Syntha Vision）、纽约技术学院（New York Institute of Technology）、数字制作公司（DIGITAL PRODUCTIONS INCORPORATION）、克兰斯顿/克苏里制作公司（Cranston/Csuri）制作公司、罗伯特·埃布尔及伙伴公司（Robert·Abel & Associates）和卢卡斯电影公司（Lucasfilm）。下面我们将简单地加以介绍。&br&
埃文斯和沙得兰特股份有限公司&br&
&br&该公司是视觉模拟系统的最重要的生产厂家，居于这一领域的先导地位，座落在美国盐湖城。自从1973年以来已售出280套模拟系统。该公司既提供海空武器操纵模拟系统也提供民用海空设备操纵模拟系统。1981年联邦德国汉莎航空公司用约4百万美元购买了该公司的“CT4”模拟系统，用于训练波音737飞行员。该公司的运输工具视觉模拟器在汽车的研制中起着很重要的作用，例如戴姆勒、奔驰公司在1984年购买了整套视觉模拟系统，是欧洲汽车制造商中第一个购买这类设备的厂家。&br&
计算机视像有限公司（CV）&br&
&br&该公司在美国CAD/CAM领域中占有明显的主导地位，1969年由马丁·艾伦和菲利普·维勒斯创建。到1984年初该公司已制造了4000多套系统，有职工2000人。该公司在欧洲的销售量占总销售量大40%，在美国和加拿大占40%，在日本和其他国家占20%。1983年的销售额就达4亿美元。CV公司的CAD/CAM系统应用范围很广，从航空、宇宙直到车船制造，以及机械制造、电子技术、电子学、设备制造、建筑、土木工程、生产技术包括机器人编程等等。&br&
MAGI新特视像公司&br&
&br&这是MAGI（Mathematical Applications Group Incorporation）的子公司，主要编制科学应用程序。MAGI公司主要进行宇宙射线的研究，原子物理学家菲利普·密特尔曼博士是这一公司的创始人。使用他研究的光线理论，可以对复杂的光路，如太阳光照射到物体上再从物体反射经过透镜到胶片的光路进行计算，有可能用数学式得出每一点的亮度值，并可编成绘图程序来产生的彩色图像，刊登在一本科技杂志的发封面上。从此密特尔曼意识到，用这种方法也能制作电影。1982年沃特·迪斯尼公司与MAGI公司合作制作了科幻电影“特龙”（Tron）。由于计算机动画的发明和看到了其应用的广阔前景，他们才成立了MAGI新特公司，主要从事手绘和计算机绘图组合制作动画片。&br&
纽约技术学院&br&
&br&纽约技术学院（NYIT）是美国许多私立大学之一。座落在长岛的这所学院是把计算机绘图用于视频和电视领域的先驱。院长也是其创建者亚历山大·舒尔曾专攻先进的计算机教学方法。大约在1974年他和他的同事开始对绘图性的计算机技术应用感兴趣。根据他的观点，绘图作品的产生不仅仅在创作，还在于绘图数据的存储和使用。当计算机绘图领域中各项研究有了充分发展时，他们成立了自己的公司，起名为“计算机绘图实验室”（Computer Graphics Lab：CGL），为市场提供绘图系统设备及相应的课程。CGL出售的交互式彩色绘图系统名为“Images”，在短时间内就售出了30套，8套在日本，1套在欧洲（在罗马），另外的在其他国家。到目前为止，NYIT已经使用这种系统和一些辅助设备生产了几十部动画片。&br&
数字制作股份有限公司 &br&
&br&该公司座落在洛杉矶，于1982年由小约翰·惠特尼和格雷·姆斯创建。两人都来自计算机绘图领域，其目标是制作计算机绘图布景，要求是要使人看不出来是人工制作的。他们不是像动画家那样工作，而是作为模拟实景的专家，他们不创造什么假想的不真实画面，而是借助于计算机采用综合的方法去构造真实景物。他们把这种方法称为“数字布景模拟”（Digital scene simalation）。他们使用两部大型计算机CRAY IS/1300和CRAY K—MP/22，CRAY X—MP只是租用，连同6个技术人员在内每月租金为18万美元，第一部故事片是：“最后的星战”，其中21分钟是由数字制作股份有限公司制作的，整个电影耗资1400万到1500万美元之间，用于计算机绘图的约350万美元。21分钟计算机模拟片花了60个人一整年的时间，如果用传统的专用特技设备，要花200个人干2年。由此该公司为自己在故事片的历史中树立了一个开创性里程碑。&br&
克兰斯顿/克苏里制作公司&br&
&br&该公司的创始人是计算机绘图先驱卡尔斯·克苏里，俄亥俄州立大学教授，财政资助是罗伯特·克兰斯顿、卡奴斯。在美国有一批企业的业务是与大学的科研紧密相联并以此为生，该公司就是一个典型的例子，拥有美国主要计算机绘图演播室。联邦德国电视一台ARD的台标的动画就是该公司的产品，有几个不同版本的几秒钟的动画花费99000美元。该公司不仅仅制作和研究动画，也涉足建筑、医药和模拟等领域。卡尔斯·克苏里的研究计划14年来也得到了政府和其他公共组织的资助。这个公司还为动画制作研制了独特的软件以及用于数据输出的高分辨率32比特点阵监视器。埃布尔的广告有其特有的图像语言，他试图以这种特长与其同行MAGI和数字制作公司进行竞争。“性感机器人”就是用这种形式创作的计算机绘图作品，是迄今为止花费最大的广告，是为罐头食品集团制作的。这一机器人形象经改头换面也出现在为意大利汽车制造厂Lancia的销售广告中。罗伯特·埃布尔把计算机绘图看成是一门技术，这种技术能把原来只存在于人们幻想中的图像变成现实图像。在洛杉矶、纽约、达拉斯和芝加哥都能找到其演播馆。&br&
卢卡斯电影公司&br&
&br&乔冶·卢卡斯由于电影“星球大战”而闻名，是除了史蒂文·斯皮博格以外好莱坞最有成就的电影制片商。在旧金山附近的圣·垃斐尔，多年来许多高级计算机绘图专家如Ed·卡特姆尔和劳伦·卡潘特一直在研究如何产生看起来象真实图像的计算机绘图新方法。其中有用“分裂”技术合成风景，可以包括高细节图像部分象山脉，有小水坑和路边小草的马路等等；由Ed·卡特姆尔领导的“计算机幻想”计划可以把多个部分画面组成整幅高分辨率计算机图像。一般来说，创作象树木、草地和山脉等自然物体很费时，但在这里，人们找到了一种节省时间的方法，用绘图计算机“Pixar”就可以将计算时间节省很多，使“Pixar”在一些应用中，达到Cray 1的水平。软件方面，卢卡斯电影公司也走在前面，使用一种称之为“微量系统”（Particle Systems）的方法可以比较准确地制作自然的带叶植物、草地、树木、花卉等等。另一个程序称为嫁接（“GRAFTALS”），依靠“分裂”程序，专门用来产生类似于植物的图像，并在其中引入了随机因子，使创作的植物看起来互相有所不同。卢卡斯电影公司除了研制计算机系统和绘图程序外，他们还建立了一个激光扫描系统，可以用非常高的速度将图像数字化，使计算机能马上对输入图像进行变换。&br&物体构造完成并有了基本的三维数据后，下一步就是要使创造物活动起来或使其变形，最后的结果根据清晰度的不同可制成胶片或录在录像带上。计算机动画有下列三类：艺术片，常用于艺术家进行抽象结构的图像创作；模拟片，用三维动画的方式把一些设想和设计简单明了地展现出来，常用于科技和教学；一般动画片，用计算机动画简化一般动画制作过程，二维计算机动画制作常称为“建帧动画”（key frame animation），因为只要从外部输入主动作画面，就可以由计算机自动完成中间动作画面。主动作画面也称“键帧”（key frame），可以理解为关键画面。模拟片和计算机动画片看起来一样，主要区别是制作过程不一样。模拟片是先给定数据和数学模型，由绘图软件编程画出，并不断由模拟过程参数加以改变。各个运动中间状态图象的计算和存储都由程序控制。而在计算机动画片中，运动开始和结束画面必须通过绘图程序用手画出或直接用二进制数据输入。而运动的中间过程图象的变化必须由操作者通过输入设备预先规定好。预先规定好的数据由计算机指令进行计算，然后自动画出和存储各个运动中间状态画面。&br&
&br&下面我们看一下动画片制作的具体过程，假设我们画的是一个头像并预先规定头像有这样一种运动变化：头像先沿垂直轴（Y轴）旋转90°，然后向左移动（X轴）并同时在垂直轴方向逐步放大（Y轴放大）。绘图人员的这些规定给了计算机旋转、平移和放大的信息。通过对二维数据（4×4矩阵）的计算，得出组成物体各多边形每个顶点的新的三维坐标。每个点的运算需要进行16次乘、4次加和4次除。实际上制作者不必给出每幅画面的运动位置，他只要告诉计算机，物体在下一个或再下一个主画面中应运动到什么位置。如果运动过程比较简单、轨迹比较平直，那么只要每秒给计算机一个键帧；如果运动轨迹比较复杂，那么每5幅中间画面就要给计算机一个键帧。虽然最终给出的是二维图象，但观众看起来是三维的。计算机用最简单的方法来产生透视变化，如果要显示一个较远的物体，那么透视深度被压缩，物体显得比较平；如果显示一个较近的广角物体，那么透视深度必须得到扩展，物体较近的部分显得很大，较远的部分显得很小。透视变化包括三个数据，由操作者给出，是4×4矩阵的组成部分。困难的是计算机如何发现物体的哪些部分需要遮盖，哪些部分应显示出来，用什么颜色，有多大亮度。有一个专门程序可以解决这个问题，要不仅可以产生平面镜像效果，还能产生球面镜像效果，甚至可以使一部分光线产生镜像效果，另一部分光线产生透射效果并显示出部分背景画面。这也是上面提到的光线跟踪程序，尽管很费机时，但这是使绘图接近真实相片所必须付出的代价。要把这么细致的图像保持在数字域需要很大容量的存储器，虽然这样做能节省运算时间，但在运算数量有限时，不得不在作完一幅图像后马上输出，而在下一幅作图时重新进行许多相同的复杂计算。&br&
&br&计算机绘图的另一些发展对视频动画也有很大影响，经过多年研究，位于旧金山附近的卢卡斯电影公司在1984年宣布，他们可以使计算机图像与电影结合在一起。最令人感兴趣的是其计算图像综合技术，他们可以把许多部分计算机画面组合成一幅完整的高清晰度画面。其目的是为了使制作时间减至最小并能与实际电影画面组合在一起。另一项研究不仅在美国，在日本也很热门，就是如何产生“自然图像”，象树、草地、山脉等等。用普通方法来产生这些图像是很困难的，这里主要起作用的是“分裂”技术。卢卡斯电影公司的另一项研究是“运动模糊”（motion blur）效果。电影片每秒拍摄24幅画面，由于曝光时间在1/50秒左右，当画面中有快速运动物体时，物体会变得模糊。减少曝光时间可以得到较清晰的图像，但看起来比较刺眼。实际上电影中这种模糊效果是有益的，他会使不同运动位置的图像融合在一起成为完整的运动图像，减少了运动图像的闪烁感，看起来比较舒服。对计算机动画来说，不管最后是制成胶片还是录像带，都是由一幅幅静止的清晰的不同运动位置图像组成的，不会产生运动模糊的问题。这造成出现快速运动物体时图像产生强烈的闪烁，因为人眼已经不能把各运动位置的图像融合成连续运动的图像了。因此快速运动图像必须由计算机人为的产生“模糊”效果，这种程序已经由卢卡斯电影公司开发出来。&br&
re:动画片的制作起始于剧本或甚至可以是一个设...
动画片的制作起始于剧本或甚至可以是一个设想。委托人和制片人（往往就是计算机操作者）商讨的过程中把剧本或设想变成图形文字形式，然后由此产生画稿草本。真正的创作在计算机上进行。先由画稿草本产生立体线架场景，用线架确定各人物及物体的形状、位置和运动，并随时变更透视和运动过程。这种草稿成为“线架”动画（wire frame animation），她使作者有可能随时修改已有的底稿，因为修改线架结构底稿的指令状发出到修改完成所花的时间不多，作者能及时看见，这对控制和修改运动过程特别重要。这一阶段工作完成以后，就要给线架动画加表面和着色了。由于这一工作很费时，制作者不能随意修改，给制作带来了困难。一个节目制作公司研制了一种“预看”（preview）程序，采用马赛克表面来减少计算时间，由于用像块而不是用像素组成表面，计算量大大减少，虽然仍比修改线架画面所需的时间长，但已可以用来及时修改和重组画面。“预看”程序也给予委托人有机会提出自己的意见。 &br&
四、绘图系统的技术条件&br&
&br&好的绘图系统应使操作尽可能简单，要使操作者尽可能少的介入编程，也不要求他们了解计算机技术，辅助电子工具（输入笔，鼠标等）使用起来要象使用传统工具那样方便。彩色绘图系统主要有以下几大部分组成：处理器、存储器、打印机、键盘、带笔的输入板或鼠标、监视器。这些部件只有在绘图软件的支持下才能通过交换的方式把人、硬件和外围设备组成一个完整的绘图系统。根据应用范围和分辨率的不同，绘图系统可分为高分辨率的计算机绘图系统（Computer Graphic System）和低分辨率的绘图系统（Paint System）。视频绘图系统一般属于后者。为了得到较高的质量，用于印刷的计算机绘图系统要求有线的清晰度；而用于视频的计算机绘图所要求的清晰度大致与电视制式相当，有625行（中国和西欧）和525（日本和美国）两种制式，由于存在逆程，屏幕上能看到的线数还有减少50线左右。因此用于录像的绘图所要求的每幅画面总像素数要比前者少得多。即使在用胶片记录的情况下，如果最终仍用于视频，清晰度也可降低。用于电影院的绘图片，至少要求2048行的清晰度，在要求高的情况下可达到每幅用像个像素。因此计算机绘图系统多用于印刷和制作幻灯，而绘画系统主要用于视频。当然许多视频绘图也可以由计算机绘图系统制作或转换。两者的另一个区别在软件，对绘图系统来说，除了可以用几何方法作图外，首要的是要有画家常用的画笔和喷涂绘画手法。而在计算机绘图系统中，画笔效果要由很费时的彩色过渡程序完成。绘画系统中非常有特点的喷涂效果在高分辨率的绘图系统中是不可能实现的。因为这种处理涉及的像素是原来的6倍，即使是很细的喷涂处理，现有的存储空间也会很快被占满。另外重建这样一幅图象所需的时间也过长，由于喷涂的结果，使得几乎每一个像素的亮度和色度都不一样，这样要重建一幅图像所需的时间也就加长了。&br&
&br&在计算机绘图系统中，为了得到彩色过渡，采用了台阶状结构而不是连续不同彩色结构，就是说一定数量的行的彩色数据是一样的，这也使重建一幅图像要快一些。为了节省时间，绘图系统使用较低分辨率的监视器，如512×484或640×480。用理论上的像素重建一幅高信息量的图像平均要用4分钟，这使作者的创造力和工作能力受到了很大的限制。但绘图系统的存储器中图像的分辨率保持在4096行，以保证输出信号转换到胶片上时有足够的分辨率。由于计算机绘图每幅图像的像素在800万到1600万个像素，因此大部分采用大型计算机，如Cray X-MP；而即使是复杂的视频动画用1个或几个小型计算机就足够了，如使用VAX-11/780；近年来由于微机的迅速发展，个人计算机已进入专业视频绘图领域。对微机来说8比特彩色是不够的，16比特=3200种不同彩色刚好够专业电视质量，只有24或32比特才能得到超过1600万种彩色，达到广播质量。注意这里的8比特=256种彩色与后面要说的8比特量比=256彩色层次是不同的概念，前者是指计算机自己只能产生256种彩色，不可能得到除此而外的彩色。而8比特量化的输入可以是自然色彩种的任何一种。虽然单独一种颜色输入时，只有256种彩色，但由于输入彩色种类没有限制，所以彩色种类也没限制。&br&
&br&软件方面可以分为系统软件和应用软件两种，系统软件是指针对硬件特性所编制的程序，为某种计算机系统发展的系统程序总称操作系统，用来控制机器的运行和使应用程序正常运行。它包括控制程序和工作程序，控制程序包括完成准备工作的程序、确定处理坐标的程序、进行数据变换的程序和对操作运行进行保护的程序；工作程序包括编译程序和标准化服务程序。操作系统最重要的任务是控制计算机和外围设备之间的数据交换。应用程序包括所有解决具体问题的程序。绘图程序是典型的应用程序，它控制绘图系统，将数据转换成创作图象，并以点阵、矢量或字符图形的形式输出。矢量显示系统（Vector display System）主要用于CAD领域，具有实时模拟创作的能力。在这种显示系统中，要构造是物体由矢量定义，所谓矢量是指起点和终点都明确规定的有方向的线段，用它们可以构造立体线架物体。由于只要存储起始和终止点，数据量相对较小，因此可以用操作棒实时对线架图形进行控制，如移动，旋转，放大或缩小。这种绘图的另一个优点是对角线方向的直线不会出现台阶状结构，这在点阵绘图系统中是必须克服的问题。要用矢量作图法加外表面，必须一根线挨着一根线地把表面填满，这会使存储器很快填满，此外还有别的技术问题。刷新（refresh display）是模拟运动过程的基本手段，每次刷新，画面都要重新构造。把全部矢量都画出来所需要的时间依赖于图形的复杂程度以及画线移动的速度。一幅图像的复杂程度由矢量的长短和数量决定，短线、曲线和圆弧要比长线需要更多的时间。如果刷新所需的时间过长，会造成图像严重的闪烁。由于上述理由，矢量绘图技术不适于创作具有彩色表面的物体，而要用点阵显示技术。埃文斯和沙得兰特公司为其CAD系统“PS340”准备了第二个监视器，用于点阵图像显示。平常工作在矢量显示方式，如果要显示有外表面固定图像，先将矢量显示数据转换到点阵数据，然后在点阵显示监视器上显示。这种转换可以由软件进行控制也可以使用专门的硬件。在微机上运行这样的转换程序可能需要几钟，因为每一点的信息都要由原来矢量信息转换而来，即使原来作图只花了几秒钟。美国计算机制造商Tektronix的机器只需要一个监视器，他们使用了一个的称之为“智能终端”的设备，在机器内部用矢量技术进行计算，而用点阵的形式进行显示。视频绘图系统一般采用点阵显示系统（Raster Display System），因为这与电视系统有相似的显示方法，电视图像就是以行扫描以及像素组成的点阵。用点阵绘图容易得到更真实的图像，并可以降低处理、存储和显示所需的代价。但由于分辨率低，在图像中有直线时，会出现台阶状结构，或使圆或圆弧产生中断现象，这使得图像质量大受影响。这种产生台阶状斜线的现象称为“混叠”（ALIASING），是指信号频谱发生混叠。使用抗混叠（ANTI—ALIASING）技术可以改善图像质量，使图象显得更加细致，台阶状结构可以基本上看不出来。具体来说，点阵绘图是用X、Y矩阵来表示图像，由于基本像素是方的，有斜线出现时就出现了台阶，尤其是图像放大时（如计算机产生的中文字幕）就更加明显。系统的分辨率越高，台阶就越不明显，4000线的分辨率就只有在部分放大时才看得出来。对于一般电视图像来说却不会出现台阶结构，因为像素本身是圆的，又没有固定的像素位置，在像素移动的过程中由于惰性等原因不会出现明确的边界，加上分辨率较低的彩色总是起到一定的涂抹作用，也使边界发生渐变。有许多抗混叠方法，在绘图系统中如果有喷涂效果，就很容易克服台阶状的混叠效果，因为喷涂处理就是使原来明显的边界变成彩色渐变边界，这种处理也称为“柔化”（Smoothing）。CAD制造厂家Megatek为点阵扫描显示提供了“像素定位”（Pixel Phasing）方法，这是一种新的抗混叠措施，是通过改变电子扫描方向而使像素的位置发生微小变化。这种方法使荧光屏可编址的位置得到了扩展。与上述的抗混叠方法相比，避免了在进行抗混叠处理的同时使线条变粗或变得不清晰。BTS公司生产的FGS4000采用另外的方法来克服台阶问题，他们把每个像素又分为16个小部分，通过数字滤波和遮盖的方法，使其中的一部分起作用，另一部分不起作用，从而使原来是方形的像素按要求改变形状，消除了台阶。Applicon公司的perlraster机也采用类似的方法。抗混叠是在加明暗变化程序中由软件自动完成的，可以得到可以接受的图像质量。&br&
&br&绘画系统还可以分为实时和非实时的系统两种。所谓实时系统（real time system）是指在输入数据的同时完成数据的处理，系统将人和机器的工作过程连接在一起。所谓交互式绘图系统（Interactives Graphic System）就是这样一种系统。实时系统可以直接根据输入数据（如飞行员操作数据）进行处理，并在人察觉不到的时间内马上输出处理结果（如改变飞机在跑道上的位置，改变和控制原定义的图像（飞机在不同位置所见到的不同机场图像），这种系统的响应时间约在0.01到0.1秒之间。对于实时电影动画系统（Film Realtime Animation），每副图像的制作和输出时间应在1/24秒之内；而实行视频绘图 ，每秒应实时输出25幅（PAL制和SECAM制，NTSC制每秒应输出30幅）图像。当然我们假设，运动轨迹等数据已预先输入。在绘图动画片和绘图模拟中，采用实时处理是可能的，因为图像比较简单。象飞机驾驶模拟中，所用的图像没有明暗光线效果、镜像效果等等，也没有更多的图像细节处理。大部分图像，虽然不是全部，都是预先存储的，计算机根据不同的操作数据将图像从不同的存储位置提取出来。电影中实时系统只能用于预看和运动状态控制，采用较低的分辨率，512线或1024线。要产生高清晰度（大于4096线）影片，目前仍采用“静帧”（STOP FRAME）方式，实时处理尚不可能。计算时间快慢与许多因素有关，是用微机还是超级机，使用线帧方式还是用光线跟踪程序，是高分辨率还是低分辨率，要描述的物体是多是少，都会有很大的不同。所要的分辨率越高，所描述的物体越复杂，所用的描述方法越多，所要的计算时间及存储容量越多。在多边形描述方法中，多边形的数量与计算时间有很大关系，因为必须逐个计算和确定每一个多边形对其他每个多边形的前后遮挡关系。尽管目前大型计算机运算速度和存储容量相当大，但仍不可能实时制作与电影片质量不相上下、看起来象真实图像的绘图画面，为了达到电影质量，每幅图像要有个像素（要求高时还要多），也即2400万个像素。如果不仅要计算隐蔽面，还要加阴影、明暗变化和镜像效果，那么每秒钟电影片的制作要进行上千亿项计算操作。属于最快计算机之一的“Cray 1A”每秒可做2亿次计算；其新型号：Cray X-MP，每秒钟计算次数超过4亿次；日本富士通的通用大型机“VP200”每秒能运算5亿次；美国计算机厂家“Control Data”的“Cyber205”计算机每秒能运算8亿次；西德柏林工业大学研制的：“Suprenum”每秒能计算20亿次；1986年3越展出的超级机“ETA10”用了4个并行处理器，使计算速度达到100亿次。但目前还没有超过千亿次的计算机，因此高质量电影片每幅画像要花费几秒到几分钟的时间。尽管机时费很高，但仍比存储器硬件便宜，因此有时宁肯多花机时重新计算，也不将图像完全存储起来。美国国防部1980年开始，投资4亿美元研制甚高速集成电路，1985年第一代VHSIC已在军事领域投入使用，专家估计1988年已制成第二代VHSIC，是否能达到光速，每秒进行3千亿次逻辑运算，还尚不可知，但进行上千亿次运算是可能的，因此只能用这种最高速计算机才能进行实时高质量动画的制作。&br&
计算机艺术&br&
&br&古希腊时期，艺术和科学的联系是十分紧密的。艺术家把最新技术应用在他们的创作中。科学知识曾是当时音乐和绘画发展的基础。对和谐和新表达方式的追求曾反过来称为科学研究的推动力。今天，先进的艺术家使用电子技术，准确地说是使用计算机技术来创作自己的作品，我们称这种艺术为计算机艺术。计算机艺术的作品大多数情况下是用自动控制的输出设备制作的。但这不应理解为创作的自动化，而是使用自动化工具进行创作。自50年代初以来，计算机技术就在不同的艺术领域中得到应用，可以用计算机进行制作艺术作品或对其进行分析。计算机艺术的形式有计算机音乐、计算机绘图（包括视频绘图）和计算机电影。一位学者赫伯特·弗兰克在IBM出版物上写到：“人们不仅仅把艺术理解为历史的现象，而应把它理解为活生生的发展过程，因为高技术把这种发展引导到一个全新领域。计算机艺术中的每一项工作目前都是对美学研究的一种贡献，即使本人没有意识到这一点。“计算机艺术是由斯图加特马克思·本斯学校的A·A·莫勒斯和其他人创建的信息美学的出发点，现在信息美学是一种研究美学物体的创作和感知的理论。1963年举行了第一次计算机绘图竞赛并刊登在“计算机与动画”杂志上。这样做引出了两个问题：一，艺术是否能靠编程来做；二，计算机绘图算不算艺术作品。这一竞赛一直举办了一年，读者寄来的计算机绘图稿件都用美学的观点进行了评价。越来越多的艺术家把自己的精力奉献给寻找新的创作方法，如艺术家诺尔、内克和尼斯于1964年在他们的作品中使用了随机发生器，使计算机绘图增加了一个新的创作方法，其中内克和诺尔是属于斯图加特的马克思·本斯学校。1968年由上述学校发起在伦敦举办了第一次“世界计算机和艺术”展览。对于艺术家来说，计算机艺术在于如何找到初始的设想，这一过程计算机是无法完成的，也是替代不了的。创造和发明是创作者的任务，创作过程中艺术和技术便融合在一起，艺术家设想的画面必须使用制作工具，如键盘、光笔和扫描器等转换成可见的作品。就象创作油画、铜版画和石版画一样，艺术家也必须掌握相应的技术，大都要使用辅助工具，如机械和专用设备等。计算机并没有什么特殊的，只不过是作家用来实现自己创作设想的工具。也就是说艺术家必须掌握计算机语言，把自己的创作设想用程序语言表达出来，其创造活动存在于设计程序方案和确定实现方法的过程中。计算机根据规定实现作者是构想，即使是使用随机发生器，仍然是一种人为的规定，只是避免了作者对图象结构的具体影响，这种方法经常得到令人惊叹的非常有意思的形式变化。艺术家劳动的价值可以根据作品的印象进行评价，其作品得到那一部分人多大的赞赏。对于艺术家来说，使用计算机为他们开拓了新的自由创作空间，一些枯燥的工作如着色、放大缩小或重复画可以由计算机完成，而艺术家可以把他的精力集中在寻找创作灵感和改进创作上，可以有更大的创造性，用计算机进行创作正受到越来越多的艺术家的注意。&br&
五、视频绘图设备&br&
&br&视频绘图设备一般可分为绘图系统和视频动画两大系统，要看该设备主要制作静止画面还是活动画面。大多数系统目前在这两者之间没有明显的界线，只有少数系统才有明显的区别，如Time Arts公司是“Lumena”是典型的绘画系统，而Bosch公司的“FGS 4000”则是典型的视频动画系统。许多软件制造商很快适应了视频绘图设备市场，为这些系统提供了丰富的绘画和动画软件。有时也可以得到兼容的高清晰度制作软件，如NYIT的“Imeges”就是高清晰度软件通用系统。硬件方面视频绘图设备越来越向个人计算机方向发展，制作的动画虽然不能和大型机相比，但也说得过去。70年代美国就制造了第一套绘画系统，1983年理查得·G·肖普博士由此而得“埃米”奖。绘画系统的“绘画”两字主要指系统的艺术创造的可能性，除了分辨率较低外，绘画系统与计算机绘图系统的主要区别是这种系统能对所创作图像进行编辑和变换。绘画系统使用点阵结构，不使用矢量绘图和多边形作图方法，因此图像编码所要求的存储容量是高清晰度图像编码的10到20倍。如Dicomed公司的数据图像由于使用矢量编码对数据进行了压缩，每幅图像最多只需要24KB的存储容量。而绘图系统需要多于248KB（512×486个像素），另外还要加上每像素3比特的存储器用于彩色，每幅图像总共要746KB的存储空间。因此绘画系统的图像不能经由电话线路传送，如果用1200波特的速率传送一幅超过700KB的数据图像要持续70多分钟，而在计算机绘图系统平均传输时间只有1到3分钟。绘画系统的优势在其创作领域，除了拿手的喷涂效果和有许多不同宽度的“画笔”外，还有许多不同的字体，可供读入、修改、美化和使用。绘画系统可以制造与绘画完全相类似、并更方便、更有效的创作环境。另一个使绘画系统速度减慢的因素是重叠处理，当两个面重叠时，重叠的部分每个像素要换成前面那个面的像素，例如在蓝色背景上有一个黄色的圆，如果圆内有一个绿色的内接等边三角形，那么圆上相应于顶点的颜色要换成绿色，把原来的黄色去掉。如果三角形沿中心转动，那么顶点移走的地方会出现一个小黑洞，必须重新填入黄色或蓝色。这种处理方法要比采用矢量法的计算机绘图系统麻烦。尽管如此，绘画系统的所有功能都能实时完成，而计算机绘图系统为了看到操作结果要经历许多处理过程才能抹去或重新组织一幅新的图像。&br&
&br&视频动画系统是分辨率较低，专门用于电视和视频领域的视频绘画系统。在创作方式上与计算机动画系统没有太大的区别，也使用“线架”、“加明暗”和“光线跟踪”等手段，由于图像分辨率较低，可以实时制作细节较少的图像和线架实物动画，并可进行运动控制。经录像机输出也不像计算机动画那样费时。小型机用来制作动画是足够了，目前有向微机发展的趋势。一般来说，描述一个物体需要许多多边形，如故事片“最后的星战”中的宇宙飞船由750000个多边形组成，这种复杂的方法只有在高分辨率计算机动画中才使用。在视频动画中，多边形的数量都有一定的限制，这种方法称为“有限描述”法（“B-REP”：Boundary representation）。如Bosch的“FGS 4000”每个物体约用700个多边形就已足够了，而Cubicomp公司的“Picture Maker”要用400个。多边形的数量主要由相应视频动画系统的软件和存储容量决定，也与计算机的计算速度有关。也有个别厂家允许使用无限多个多边形来构造物体，但通常不能仅根据系统所允许的最大多边形数量来评价其性能的优劣，因为这与定义一个多边形的方法有很大关系。&br&
学习了！！！！！！！！！！}