对动画原理的修正_基于视觉暂留和似动现象共同作用的动画原理

对动画原理的修正_基于视觉暂留和似动现象共同作用的动画原理 对动画原理的修正 聊城大学传媒技术学院【摘要】 郭保军 杨凤梅 赵娜 在多数有影响的教科书上,把电影、电视及计算机动画产生 的原理唯一的归因为视觉暂留。这种解释存在逻辑缺陷,动画产 生的机理是视觉暂留和似动现象共同作用的结果。 【关键词】 动画原理|视觉暂留|似 动现象 ?? 在很多教材中都把动画产生的原理归为视觉暂留，如在 ?? 游泽清等主编的普通高等教育“十五”国家级规划教材《多 媒体技术及应用》中提到:“动态图形与图像正是利用人眼 的这一视觉暂留特性制作的。”在许华虎主编的《多媒体技术 t 应用》中提到:“动画利用了人类的‘视觉滞留效应’”。 这里的视觉滞留即视觉暂留。 以游泽清等主编的《多媒体技术?? 及应用》为例,书中对“动 ?? 态图形与图像的视觉原理”描述如下: “经过大量的实验,人眼具有‘视觉暂留’的时间特 t图1 视觉暂留的时间特性 性,就是说人眼对光像的主观亮度感觉与光像对人眼作用的时间并不同步。一个光像对人眼的作用消失后,视觉对这个 ?W 光像亮度与颜色的主观感觉在?t(大约1/20 1/10)秒之 内不会完全消失,主观感觉亮度是逐渐下降的。动态图形与 ?? 图像正是利用人眼的这一视觉暂留特性制作的。从光像的主 ?? 观感觉维持时间?t推断,如果图形与图像的画面刷新率为 每秒24帧以上,也即每秒放映24帧画面以上,则前后两帧 之间在视觉亮度上就有重叠时间,亦即前一幅画还没有完全 消失前就出现下一幅画,这使得本来在时间上和空间上都不 形与图像的画面之间如果没有任何相关性, 不能形成真 t?? 正意义上的动态图形与图像。” 连续的画面会给人以真实的连续的感觉。当然,动态图 ?? 书中还给出了视觉暂留的时间特性曲线,如图1所示。 需要更正的是,图1绘制的视觉暂留的时间特性曲线存 100? 在错误,实际上,人的视觉对外界光刺激的延时响应,在光 90? 刺激建立和消失时都存在,分别称为建立惰性和消失惰性, 图2 中“?t1 ”示视觉建立所需时间 ,“?t2 ”表示 10? t如图2所示。ttt3 t 1 2 4 长。由此,视觉的建立和消失都具有延时响应,图1中,只 图2 视觉建立与暂留的时间特性 有消失惰性而无建立惰性是错误的。 视觉暂留的时间,相对而言视觉暂留时间比视觉建立时间要?t?t 1 2 影视制作16 视觉暂留是动画产生的基础,这一点毋庸置疑,但是,如果将 动画原理的理论基础归一为视觉暂留就显得有些牵强。为了更好的 说明这一问,以图示法分析视觉暂留对动画原理的解释。 在图3中,两幅具有“相关性”的实际画面(如一匹马两种不 同跑姿的图像)先后刺激人眼产生两幅影像,前后影像的完整持续 时间均包括两个阶段,影像的建立阶段(上升曲线部分)和影像的 消失阶段(下降曲线部分)，如果后一幅画面出现在前一幅画面的 影像消失之前,两幅画面的视觉影像就会重叠(即阴影部分)。正 是由于“前一幅画还没有完全消失前就出现下一幅画,这使得本来 在时间上和空间上都不连续的画面会给人以真实的连续的感觉”, 产生动画。 图3 两幅画面刺激人眼产生的视觉亮度 1.视觉暂留导致前后影像的重叠。从逻辑的角度 2.前后视觉影像的重叠产生动画的幻觉。 分析这句话,存在 两个命题: 而根据图3分析,仅能判断视觉暂留导致前后影像的重叠(阴影部分),命题1符合逻辑。但是,前后影像 的重叠只能说明两幅前后出现的画面其影像在大脑中有一个共存期,但不能解释人们为什么把两幅影像视为同 一物体在运动。即由视觉暂留无法解释命题2,要解答这一问题,需要利用格式塔心理学中的似动现象。 质是一种动力系统,它并不是机械不变地 1.似动现象2.视觉暂留和似动现象的关系 反映客观现实,在这个系统中各个元素在 似动现象实验是德国心理学家韦特海 视觉暂留的时间大约是1/20 1/10秒, 一定时间内都是积极地相互作用着的,大 默(Max Wertheimer)建立格式塔心理学 似动现象先后出现的两个物体的时间间隔 脑皮质中这些元素的相互作用究竟会出现 的主要实验根据,也是格式塔心理学派的 是1/30 1/10秒,即似动现象的发生条 什么结果与人的大脑中所储存的原始经验 开端和标志。韦特海默用速示器通过两条 件在视觉暂留时间之内，如果没有视觉暂 有关，如果这些元素的相互作用和原始经 细长的裂缝,先后在幕布上投射出两条光 留,也就没有似动现象,视觉暂留是似动 验同形,那么他就会把原本离散的元素想 线,一条是垂直线,另一条则同这条垂直 现象的先决条件。这也许是许多人把动画 象成为与原始经验一样的一个整体。似动 线成20或30度角，如果先后投射这两条 原理归一为视觉暂留的原因。但是,视觉 现象实验中两个相距不远、相继出现的视 线间隔时间很长(如出200毫秒),被试者 暂留是人的生理特性,而似动现象是人的 觉刺激物,由于大脑皮质的积极构造作用, 看到的是两条先后出现的光线，如果两条 认知特性,两者在人的视觉认知过程中都 构造的结果和大脑中储存的已经验的物体 发挥作用,不能用视觉暂留取代似动现象。 线出现的时距很短(如30毫秒)这时被试 的连续运动的画面相同,那么他就不再认 者看到的是两条同时出现的光线。可是, 为是两个无关的静止的物体,而是一个物 如果在两条线出现之间有一最适应的时间 体运动变化的整体。 间隔(例如60毫秒),这时被试者实际看 3.“视觉暂留+似动现象”对动由此,“大脑中储存的已经验的物体 到的光线则是从一处向另一处移动。这种 画原理的完美解释 的连续运动的画面”是形成动态幻觉的基 原来是静止的两条光线,能在一定条件下 础。例如,在现实生活中,奔跑的马是人 从以上分析可以得出结论,只有视觉 知觉为单线移动的现象,被称为似动现象 脑 中“已经验的物体 ”,形成原始经验。 暂留,没有似动现象,不会产生动画。没 (Apparent motion)。 当大脑对先后出现的两幅马的影像进行认 有视觉暂留,似动现象就失去其基础,同 似动的幻觉,不仅是由于视觉的生理 知组织时,原始经验产生动力性影响下, 样不会产生动画。具体而言,视觉暂留使 现象,而且还有赖于把影像组织成更高层 两个静止的影像被知觉为马在运动,于是 前后影像重叠,是命题1成立的逻辑起点, 次的动作整体的“特殊的内心体验”—— 产生动态幻觉。显然,当人们感知的图像 似动现象产生动画的幻觉,是命题2成立 “完形”过程, “完形”过程即认知组织的 的画面之间如果没有任何相关性,亦即没 的逻辑起点,两个命题都成立时,才形成 过程,是大脑积极参与认同的结果。具体 有原始的运动经验,即使两个画面的影像 对动画原理的完美解释。由此,动画是视 而言,人的知觉是有组织的整体,大脑皮 重叠,也不能形成动态幻觉。 觉暂留和似动现象共同作用的结果。