動畫基礎系列講座（三）運動=時間+空間——自然運動規律基礎

北京工業大學藝術設計學院數字媒體系主任 副教授 李智

動畫基礎系列講座（三）運動=時間+空間
——自然運動規律基礎

北京工業大學藝術設計學院數字媒體系主任 副教授 李智

一、運動規律的基本概念

1.基本概念

運動在我們的日常生活中并不陌生，從自然環境中的：風雨雷電、煙火水流等到人類中間走、跑、跳等行為都遵循著自然運動規律。在我們身邊無時無刻都在發生運動，但誰都不會在意運動是怎么發生的。在普通電影的運動情節拍攝中，演員只需按劇情要求表演就能輕松完成。而在動畫片中的活動形象，不像普通影片那樣，用膠片直接拍攝客觀物體的運動，而是一張張地畫出來，一格格地拍出來，然后連續放映，使之在銀幕上活動起來的。這就需要動畫師對客觀物體運動規律進行觀察、分析、概括，靈活運用動畫片特有的表現手法（主要是夸張、變形以強調動作中的某些方面），因此，動畫片表現物體的運動規律時要遵循兩點：一要以客觀物體的運動規律為基礎。二要以動畫語言表現規律為手段。動畫片中的運動有其自己的特點，而不是對客觀物體運動的簡單模擬。

了解動畫運動規律首先要弄清時間、空間、速度、節奏的概念和相互關系。

2.時間

這里說的時間是動畫片中人或物體運動所需的時間，是運動對象完成某一個動作即從動作起點到止點所需要的時間長度。動畫片以“格”為單位，每秒共24格（膠片是每尺16格）。動作速率越快，所需的時間就越短，動畫畫格數量就少；動作速率慢，所需時間長，那么動畫畫格數量就多。（圖一）

圖一 動畫片的時間單位

建立時間概念是動畫師設計、表現動作非常重要的基礎。“秒表”是動畫師掌握時間的重要工具。（圖二）比如記錄不同速度的走路，動畫師自己一邊表演一邊記表，就能掌握不同速率走路所需的畫格數量。在動畫創作實踐中，有經驗的動畫師會縮短動畫運動時間，使其比實際運動時間稍短一些，比如人走一完整步為28格，動畫片為24格，原因是動畫是由一張張繪制的畫面組成的，畫面是線條平涂，比客觀畫面視覺信息少，如果動畫片也為28格，就會感覺比實際走路速度要慢。因此建立時間概念、積累時間經驗、體會時間感覺是動畫師的基本功。

圖二“秒表”是動畫師掌握時間的重要工具。

3.空間

所謂“空間”是指人或物體的運動幅度，也就是運動起點與止點的相對空間距離。

空間決定了人或物體在畫面中的移動位置。不同的運動會產生不同的空間幅度，如：跑步就比行走向前移動的空間幅度大，而跳躍與行走相比，不但向前移動的空間幅度大，同時向上移動的空間幅度也要大。所以動畫師在創作之前要熟知不同運動的空間幅度特征，對不熟悉的動作就要親自做一遍，了解空間幅度的大小。一般動畫運動幅度要比客觀實際運動幅度大一些，夸張一些，這也是動畫創作獨有的魅力。（圖三）

圖三時間、空間、速度三者間的關系

4.速度

所謂“速度”是由“時間”和“空間”兩個重要條件決定的。以步行一步為例，兩者移動空間幅度一樣，但設置不同時間完成，就會產生不同的速度，而設置時間短，速度就快，設置時間長，速度就慢。這也就是說運動速度越快，所需的時間就越短，運動速度越慢，所需的時間就越長。在動畫中用5格走一步就要比8格走一步速度快。

在動畫中速度被分為三種類型，即：勻速、加速和減速。

“勻速”就是運動時間均勻分配。

“加速”是指運動時間分配為先長后短，逐漸加速，越來越快。

“減速”是指運動時間分配為先短后長，逐漸減速，越來越慢。（圖四）

圖四 小球下落是加速運動，反彈上升是減速運動。

5.節奏

節奏是動畫藝術的靈魂。這里所說的“節奏”不是整個影片的節奏，是指運動節奏。一般情況下，動畫運動節奏要比客觀運動節奏快一些，節奏起伏夸張一些。

在現實生活中人或物體運動充滿了節奏，認真分析客觀運動節奏規律，就能生動表現出運動特征，否則動作就會機械呆板，僵化不真實。影響運動節奏的重要因素是速度的變化。速度變化分為慢速、快速、停止。如較柔和的節奏：停止—慢速—快速—慢速—停止。較強烈的節奏：快速—停止—快速。較突然的節奏：慢速—快速—突然停止。催眠的節奏：慢速—停—慢速—停……節奏的把握既要符合客觀運動規律，又要有藝術夸張的節奏感覺和動作風格。

二、慣性運動

“任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態，直到受到其他物體的作用力迫使它改變這種狀態為止。”

這就是牛頓第一定律。物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因此物體的運動狀態是由它的運動速度決定的，沒有外力，它的運動狀態是不會改變的。物體的這種性質稱為慣性。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。

我們乘火車或者汽車的時候，常常遇到這么一個情況，當急剎車時人體會不由自主地朝前傾，甚至有時造成事故。這是為什么呢？原來是由于物體具有慣性。物體具有保持原有運動狀態的性質叫慣性。車輛行駛中，人和車具有相同的速度（處于運動狀態），當急剎車時車的運動狀態急劇改變，而人仍然要保持原有運動狀態（即車的速度），所以造成剎車時人朝前傾的現象。（圖五）

圖五 慣性運動

慣性的大小用質量來表示，質量越大的物體，慣性越大。以同樣速度行駛的空汽車和載重汽車，空車容易剎車，載重車難剎車，是因為載重車慣性大，運動狀態難于改變。物體靜止時同樣有慣性，質量較小的足球我們容易踢出去，而質量大的籃球踢起來就很困難。這是由于質量大的籃球保持原有運動狀態的能力強，不易改變。我們在日常生活中，要經常注意觀察、研究、分析慣性在物體運動中的作用，掌握它的規律，將其作為我們設計動作的依據。

在動畫片創作中經常要表現物體運動，慣性運動常常出現，使用頻率非常高，幾乎所有運動都有慣性現象。如果你認真分析動畫中的慣性表現，會發現它不是對客觀慣性運動的簡單模仿，而是在遵循物理定律的基礎上，最大限度地進行藝術夸張，其目的是營造運動的戲劇效果，創造視覺張力。同時也對烘托劇情有很大幫助，比如表現“快速”“沉重”“突然啟動”“戛然而止”都采取慣性運動進行藝術夸張表現。

動畫中的慣性運動往往都是由一系列前期動作所引發的結果，所以要對整個動作有合理的設計，必須掌握好動作的速度與節奏。速度越快，質量越大，慣性才越大，夸張變形的幅度也越大。而速度慢、質量輕、慣性就不宜夸張過大，否則會很奇怪，違反了觀眾的視覺經驗，達不到預期效果。

三、彈性運動

物體在受到力的作用時，它的形態和體積會發生改變，這種改變，在物理學中稱為“形變”。物體在發生形變時，會產生彈力，形變消失時，彈力也隨之消失。物理學的研究已經表明：任何物體在受到任意小的力的作用時，都會發生形變，不發生形變的物體是不存在的，這種形變過程就是“彈性運動”。

在現實生活中彈性運動是無處不在的，比如所有球類運動中球的彈性運動，汽車輪胎越過溝壑所產生的彈性運動，又如人或動物的跳躍、奔跑，甚至行走，都屬于彈性運動。那么彈性運動的形變是怎么發生的？我們通過皮球的運動過程加以分析。皮球從空中下落，在接觸地面之前是不發生形變的。皮球從觸地到反彈是由三個形變過程組成的：1.觸地時皮球由圓形逐漸壓扁成橢圓形。2.反彈時由橢圓形漸變成圓形。3.離地彈起時由圓形變成沿運動路徑拉長的橢圓形。作用力與反作用力的存在導致了形變過程。當然不同材質、不同質量物體的形變差異很大，有些能觀察到，有些必須借助儀器設備才能觀察到。

在動畫影片創作當中，如同表現慣性運動一樣，我們在表現彈性運動時，也必須掌握好速度與節奏，同時要注意概括、提煉和夸張，根據藝術性和觀賞性的需要把生活中各種物理現象夸大、強調，用較為形象的手法將這些現象表現出來。只有這樣，才能使動作更加生動有趣，從而使動畫片更具欣賞價值，否則就不能達到預期的效果。（圖六）

圖六 彈性運動

另外，既然物理學已經證明任何物體都會發生形變，那么在動畫片中，就可以充分發揮其超越客觀的特點，使動畫變得有趣，使表現對象更有生命力。也就是說，對于形變不明顯的物體，我們也可以根據劇情或影片風格的需要，運用夸張變形的手法，表現其彈性運動。

四、曲線運動

在動畫中的曲線運動是指物體的運動路徑沿著某種曲線運動。現實生活中物體的曲線運動非常多，比如投擲物體、鐘擺運動、花樣滑冰等很多運動都是或包含曲線運動。

動畫中的曲線運動由三種類型組成，即弧形、波形、“S”形運動。（圖七）

圖七 弧形、波形、“S”形運動

1.弧形運動

弧形運動分兩類，一類是自由拋線弧形運動，一類是軸心擺動弧形運動。

“自由拋線弧形運動”是指物體的運動路徑呈拋物線。拋物線的弧度形狀是由拋射物體的質量、速度、角度等條件決定的。例如：投籃球、投擲鐵餅、投擲手榴彈等等。由于受到重力及空氣阻力的作用，被迫不斷改變其運動方向，它們不是沿一條直線，而是沿一條弧線（即拋物線）向前運動的。上述列舉的三種運動由于物體質量、投射速度和角度的不同，呈現出的弧度和距離也大不相同，但拋物線的運動形式是一致的，即：加速—減速—加速。

“軸心擺動弧形運動”是指物體以軸心點為半徑的擺動運動。當它受到力的作用時，其運動路線也是弧形的曲線。例如：人的四肢的一端是固定的，因此四肢擺動時，手和腳的運動路線呈弧形曲線而不是直線。

2.波形運動

物體運動路徑呈現出震蕩傳導波形，這種運動叫“波形運動”。在物理學中，把振動的傳播過程，稱為波。其運動規律就是順著力的方向，從固定一端漸漸推移到另一端，形成一浪接一浪的波形曲線運動。例如，海浪和麥浪、飄動的彩旗或風中的綢帶等，在受到風力的作用時，就會呈現波形曲線運動。在表現波形曲線運動時，必須注意震蕩傳導的方向，一波接一波地順序推進，呈現漸強或減弱的波形。同時還應注意速度的變化，使動作順暢圓滑，造成有節奏的韻律感。波形的大小也應有所變化，才不致顯得呆板。

3.S形運動

“S”形曲線運動包括兩種類型：一是物體本身在運動中呈“S”形，如蛇的爬行。二是運動路徑呈“S”形。最典型的“S”形曲線運動是動物尾巴（如松鼠、馬、貓虎等）的甩動。當尾巴來回擺動時，正反兩個“S”形就連接成一個“8”字形運動路線。

五、自然現象的運動

自然世界中充滿了形形色色運動形式的自然現象，比如：風、雨、雪、雷電、火、爆炸、煙云、水等等，不同的自然現象有著自己的運動模式和規律。對自然現象運動規律的認識和研究，是動畫創作中非常重要的一環。由于本文篇幅有限，不能全面展開，僅列舉幾種自然現象來說明其運動模式和規律。

風：風是日常生活中常見的一種自然現象。我們研究風的運動規律和表現風的方法，實際上就是研究被風吹動著的各種物體的運動規律和具體的表現方法。在動畫中表現風有3種類型，即運動路徑表現、曲線運動表現、流線運動表現。

例如：用曲線運動表現綢帶的幾種不同運動狀態，就可以表現出風力強弱和風速疾緩的區別。

雨：雨滴下落速度非常快，肉眼只能看到一條條下落的線。雨從空中降落時，照理應是垂直的，由于風常常伴隨著它，所以我們看到的雨點往往都是斜著落下來的。在動畫中分遠、中、近三層表現雨。遠層雨，雨線細而短，間隔較密，速度慢。中層雨，雨線相對粗而長，間隔適中，速度適中。近層雨，雨線粗而長，間隔疏，速度快。將遠、中、近三層合在一起，進行拍攝，就可表現出有遠近層次的縱深感。

運動是大自然物質世界的基本存在形式，大到宏觀的浩瀚宇宙，小到微觀的細胞、原子、電子，自然萬物無時無刻都在運動。不同的物質有不同的運動形式和運動規律，而這些運動規律正是我們對物質世界認知的重要特征。要認真觀察你周圍的運動，更重要的是要以動畫師的專業眼光來分析這些運動的特征、規律，為日后的動畫創作積累經驗。