動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)系列講座（三）運(yùn)動(dòng)=時(shí)間+空間——自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)

北京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院數(shù)字媒體系主任 副教授 李智

動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)系列講座（三）運(yùn)動(dòng)=時(shí)間+空間
——自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)

北京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院數(shù)字媒體系主任 副教授 李智

一、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本概念

1.基本概念

運(yùn)動(dòng)在我們的日常生活中并不陌生，從自然環(huán)境中的：風(fēng)雨雷電、煙火水流等到人類(lèi)中間走、跑、跳等行為都遵循著自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在我們身邊無(wú)時(shí)無(wú)刻都在發(fā)生運(yùn)動(dòng)，但誰(shuí)都不會(huì)在意運(yùn)動(dòng)是怎么發(fā)生的。在普通電影的運(yùn)動(dòng)情節(jié)拍攝中，演員只需按劇情要求表演就能輕松完成。而在動(dòng)畫(huà)片中的活動(dòng)形象，不像普通影片那樣，用膠片直接拍攝客觀物體的運(yùn)動(dòng)，而是一張張地畫(huà)出來(lái)，一格格地拍出來(lái)，然后連續(xù)放映，使之在銀幕上活動(dòng)起來(lái)的。這就需要?jiǎng)赢?huà)師對(duì)客觀物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行觀察、分析、概括，靈活運(yùn)用動(dòng)畫(huà)片特有的表現(xiàn)手法（主要是夸張、變形以強(qiáng)調(diào)動(dòng)作中的某些方面），因此，動(dòng)畫(huà)片表現(xiàn)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)要遵循兩點(diǎn)：一要以客觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ)。二要以動(dòng)畫(huà)語(yǔ)言表現(xiàn)規(guī)律為手段。動(dòng)畫(huà)片中的運(yùn)動(dòng)有其自己的特點(diǎn)，而不是對(duì)客觀物體運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單模擬。

了解動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)規(guī)律首先要弄清時(shí)間、空間、速度、節(jié)奏的概念和相互關(guān)系。

2.時(shí)間

這里說(shuō)的時(shí)間是動(dòng)畫(huà)片中人或物體運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間，是運(yùn)動(dòng)對(duì)象完成某一個(gè)動(dòng)作即從動(dòng)作起點(diǎn)到止點(diǎn)所需要的時(shí)間長(zhǎng)度。動(dòng)畫(huà)片以“格”為單位，每秒共24格（膠片是每尺16格）。動(dòng)作速率越快，所需的時(shí)間就越短，動(dòng)畫(huà)畫(huà)格數(shù)量就少；動(dòng)作速率慢，所需時(shí)間長(zhǎng)，那么動(dòng)畫(huà)畫(huà)格數(shù)量就多。（圖一）

圖一 動(dòng)畫(huà)片的時(shí)間單位

建立時(shí)間概念是動(dòng)畫(huà)師設(shè)計(jì)、表現(xiàn)動(dòng)作非常重要的基礎(chǔ)?！懊氡怼笔莿?dòng)畫(huà)師掌握時(shí)間的重要工具。（圖二）比如記錄不同速度的走路，動(dòng)畫(huà)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(huà)格數(shù)量。在動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作實(shí)踐中，有經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)師會(huì)縮短動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，使其比實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間稍短一些，比如人走一完整步為28格，動(dòng)畫(huà)片為24格，原因是動(dòng)畫(huà)是由一張張繪制的畫(huà)面組成的，畫(huà)面是線條平涂，比客觀畫(huà)面視覺(jué)信息少，如果動(dòng)畫(huà)片也為28格，就會(huì)感覺(jué)比實(shí)際走路速度要慢。因此建立時(shí)間概念、積累時(shí)間經(jīng)驗(yàn)、體會(huì)時(shí)間感覺(jué)是動(dòng)畫(huà)師的基本功。

圖二“秒表”是動(dòng)畫(huà)師掌握時(shí)間的重要工具。

3.空間

所謂“空間”是指人或物體的運(yùn)動(dòng)幅度，也就是運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)與止點(diǎn)的相對(duì)空間距離。

空間決定了人或物體在畫(huà)面中的移動(dòng)位置。不同的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同的空間幅度，如：跑步就比行走向前移動(dòng)的空間幅度大，而跳躍與行走相比，不但向前移動(dòng)的空間幅度大，同時(shí)向上移動(dòng)的空間幅度也要大。所以動(dòng)畫(huà)師在創(chuàng)作之前要熟知不同運(yùn)動(dòng)的空間幅度特征，對(duì)不熟悉的動(dòng)作就要親自做一遍，了解空間幅度的大小。一般動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)幅度要比客觀實(shí)際運(yùn)動(dòng)幅度大一些，夸張一些，這也是動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作獨(dú)有的魅力。（圖三）

圖三時(shí)間、空間、速度三者間的關(guān)系

4.速度

所謂“速度”是由“時(shí)間”和“空間”兩個(gè)重要條件決定的。以步行一步為例，兩者移動(dòng)空間幅度一樣，但設(shè)置不同時(shí)間完成，就會(huì)產(chǎn)生不同的速度，而設(shè)置時(shí)間短，速度就快，設(shè)置時(shí)間長(zhǎng)，速度就慢。這也就是說(shuō)運(yùn)動(dòng)速度越快，所需的時(shí)間就越短，運(yùn)動(dòng)速度越慢，所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。在動(dòng)畫(huà)中用5格走一步就要比8格走一步速度快。

在動(dòng)畫(huà)中速度被分為三種類(lèi)型，即：勻速、加速和減速。

“勻速”就是運(yùn)動(dòng)時(shí)間均勻分配。

“加速”是指運(yùn)動(dòng)時(shí)間分配為先長(zhǎng)后短，逐漸加速，越來(lái)越快。

“減速”是指運(yùn)動(dòng)時(shí)間分配為先短后長(zhǎng)，逐漸減速，越來(lái)越慢。（圖四）

圖四 小球下落是加速運(yùn)動(dòng)，反彈上升是減速運(yùn)動(dòng)。

5.節(jié)奏

節(jié)奏是動(dòng)畫(huà)藝術(shù)的靈魂。這里所說(shuō)的“節(jié)奏”不是整個(gè)影片的節(jié)奏，是指運(yùn)動(dòng)節(jié)奏。一般情況下，動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)節(jié)奏要比客觀運(yùn)動(dòng)節(jié)奏快一些，節(jié)奏起伏夸張一些。

在現(xiàn)實(shí)生活中人或物體運(yùn)動(dòng)充滿了節(jié)奏，認(rèn)真分析客觀運(yùn)動(dòng)節(jié)奏規(guī)律，就能生動(dòng)表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)特征，否則動(dòng)作就會(huì)機(jī)械呆板，僵化不真實(shí)。影響運(yùn)動(dòng)節(jié)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(jié)奏：停止—慢速—快速—慢速—停止。較強(qiáng)烈的節(jié)奏：快速—停止—快速。較突然的節(jié)奏：慢速—快速—突然停止。催眠的節(jié)奏：慢速—?！佟！?jié)奏的把握既要符合客觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，又要有藝術(shù)夸張的節(jié)奏感覺(jué)和動(dòng)作風(fēng)格。

二、慣性運(yùn)動(dòng)

“任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，直到受到其他物體的作用力迫使它改變這種狀態(tài)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(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由它的運(yùn)動(dòng)速度決定的，沒(méi)有外力，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不會(huì)改變的。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。

我們乘火車(chē)或者汽車(chē)的時(shí)候，常常遇到這么一個(gè)情況，當(dāng)急剎車(chē)時(shí)人體會(huì)不由自主地朝前傾，甚至有時(shí)造成事故。這是為什么呢？原來(lái)是由于物體具有慣性。物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性。車(chē)輛行駛中，人和車(chē)具有相同的速度（處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），當(dāng)急剎車(chē)時(shí)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)急劇改變，而人仍然要保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即車(chē)的速度），所以造成剎車(chē)時(shí)人朝前傾的現(xiàn)象。（圖五）

圖五 慣性運(yùn)動(dòng)

慣性的大小用質(zhì)量來(lái)表示，質(zhì)量越大的物體，慣性越大。以同樣速度行駛的空汽車(chē)和載重汽車(chē)，空車(chē)容易剎車(chē)，載重車(chē)難剎車(chē)，是因?yàn)檩d重車(chē)慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難于改變。物體靜止時(shí)同樣有慣性，質(zhì)量較小的足球我們?nèi)菀滋叱鋈?，而質(zhì)量大的籃球踢起來(lái)就很困難。這是由于質(zhì)量大的籃球保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力強(qiáng)，不易改變。我們?cè)谌粘Ｉ钪校?jīng)常注意觀察、研究、分析慣性在物體運(yùn)動(dòng)中的作用，掌握它的規(guī)律，將其作為我們?cè)O(shè)計(jì)動(dòng)作的依據(jù)。

在動(dòng)畫(huà)片創(chuàng)作中經(jīng)常要表現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)，慣性運(yùn)動(dòng)常常出現(xiàn)，使用頻率非常高，幾乎所有運(yùn)動(dòng)都有慣性現(xiàn)象。如果你認(rèn)真分析動(dòng)畫(huà)中的慣性表現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它不是對(duì)客觀慣性運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單模仿，而是在遵循物理定律的基礎(chǔ)上，最大限度地進(jìn)行藝術(shù)夸張，其目的是營(yíng)造運(yùn)動(dòng)的戲劇效果，創(chuàng)造視覺(jué)張力。同時(shí)也對(duì)烘托劇情有很大幫助，比如表現(xiàn)“快速”“沉重”“突然啟動(dòng)”“戛然而止”都采取慣性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行藝術(shù)夸張表現(xiàn)。

動(dòng)畫(huà)中的慣性運(yùn)動(dòng)往往都是由一系列前期動(dòng)作所引發(fā)的結(jié)果，所以要對(duì)整個(gè)動(dòng)作有合理的設(shè)計(jì)，必須掌握好動(dòng)作的速度與節(jié)奏。速度越快，質(zhì)量越大，慣性才越大，夸張變形的幅度也越大。而速度慢、質(zhì)量輕、慣性就不宜夸張過(guò)大，否則會(huì)很奇怪，違反了觀眾的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)不到預(yù)期效果。

三、彈性運(yùn)動(dòng)

物體在受到力的作用時(shí)，它的形態(tài)和體積會(huì)發(fā)生改變，這種改變，在物理學(xué)中稱為“形變”。物體在發(fā)生形變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈力，形變消失時(shí)，彈力也隨之消失。物理學(xué)的研究已經(jīng)表明：任何物體在受到任意小的力的作用時(shí)，都會(huì)發(fā)生形變，不發(fā)生形變的物體是不存在的，這種形變過(guò)程就是“彈性運(yùn)動(dòng)”。

在現(xiàn)實(shí)生活中彈性運(yùn)動(dòng)是無(wú)處不在的，比如所有球類(lèi)運(yùn)動(dòng)中球的彈性運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)輪胎越過(guò)溝壑所產(chǎn)生的彈性運(yùn)動(dòng)，又如人或動(dòng)物的跳躍、奔跑，甚至行走，都屬于彈性運(yùn)動(dòng)。那么彈性運(yùn)動(dòng)的形變是怎么發(fā)生的？我們通過(guò)皮球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程加以分析。皮球從空中下落，在接觸地面之前是不發(fā)生形變的。皮球從觸地到反彈是由三個(gè)形變過(guò)程組成的：1.觸地時(shí)皮球由圓形逐漸壓扁成橢圓形。2.反彈時(shí)由橢圓形漸變成圓形。3.離地彈起時(shí)由圓形變成沿運(yùn)動(dòng)路徑拉長(zhǎng)的橢圓形。作用力與反作用力的存在導(dǎo)致了形變過(guò)程。當(dāng)然不同材質(zhì)、不同質(zhì)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(shè)備才能觀察到。

在動(dòng)畫(huà)影片創(chuàng)作當(dāng)中，如同表現(xiàn)慣性運(yùn)動(dòng)一樣，我們?cè)诒憩F(xiàn)彈性運(yùn)動(dòng)時(shí)，也必須掌握好速度與節(jié)奏，同時(shí)要注意概括、提煉和夸張，根據(jù)藝術(shù)性和觀賞性的需要把生活中各種物理現(xiàn)象夸大、強(qiáng)調(diào)，用較為形象的手法將這些現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)。只有這樣，才能使動(dòng)作更加生動(dòng)有趣，從而使動(dòng)畫(huà)片更具欣賞價(jià)值，否則就不能達(dá)到預(yù)期的效果。（圖六）

圖六 彈性運(yùn)動(dòng)

另外，既然物理學(xué)已經(jīng)證明任何物體都會(huì)發(fā)生形變，那么在動(dòng)畫(huà)片中，就可以充分發(fā)揮其超越客觀的特點(diǎn)，使動(dòng)畫(huà)變得有趣，使表現(xiàn)對(duì)象更有生命力。也就是說(shuō)，對(duì)于形變不明顯的物體，我們也可以根據(jù)劇情或影片風(fēng)格的需要，運(yùn)用夸張變形的手法，表現(xiàn)其彈性運(yùn)動(dòng)。

四、曲線運(yùn)動(dòng)

在動(dòng)畫(huà)中的曲線運(yùn)動(dòng)是指物體的運(yùn)動(dòng)路徑沿著某種曲線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)實(shí)生活中物體的曲線運(yùn)動(dòng)非常多，比如投擲物體、鐘擺運(yùn)動(dòng)、花樣滑冰等很多運(yùn)動(dòng)都是或包含曲線運(yùn)動(dòng)。

動(dòng)畫(huà)中的曲線運(yùn)動(dòng)由三種類(lèi)型組成，即弧形、波形、“S”形運(yùn)動(dòng)。（圖七）

圖七 弧形、波形、“S”形運(yùn)動(dòng)

1.弧形運(yùn)動(dòng)

弧形運(yùn)動(dòng)分兩類(lèi)，一類(lèi)是自由拋線弧形運(yùn)動(dòng)，一類(lèi)是軸心擺動(dòng)弧形運(yùn)動(dòng)。

“自由拋線弧形運(yùn)動(dòng)”是指物體的運(yùn)動(dòng)路徑呈拋物線。拋物線的弧度形狀是由拋射物體的質(zhì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的。上述列舉的三種運(yùn)動(dòng)由于物體質(zhì)量、投射速度和角度的不同，呈現(xiàn)出的弧度和距離也大不相同，但拋物線的運(yùn)動(dòng)形式是一致的，即：加速—減速—加速。

“軸心擺動(dòng)弧形運(yùn)動(dòng)”是指物體以軸心點(diǎn)為半徑的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它受到力的作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，手和腳的運(yùn)動(dòng)路線呈弧形曲線而不是直線。

2.波形運(yùn)動(dòng)

物體運(yùn)動(dòng)路徑呈現(xiàn)出震蕩傳導(dǎo)波形，這種運(yùn)動(dòng)叫“波形運(yùn)動(dòng)”。在物理學(xué)中，把振動(dòng)的傳播過(guò)程，稱為波。其運(yùn)動(dòng)規(guī)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(yùn)動(dòng)。例如，海浪和麥浪、飄動(dòng)的彩旗或風(fēng)中的綢帶等，在受到風(fēng)力的作用時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)波形曲線運(yùn)動(dòng)。在表現(xiàn)波形曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須注意震蕩傳導(dǎo)的方向，一波接一波地順序推進(jìn)，呈現(xiàn)漸強(qiáng)或減弱的波形。同時(shí)還應(yīng)注意速度的變化，使動(dòng)作順暢圓滑，造成有節(jié)奏的韻律感。波形的大小也應(yīng)有所變化，才不致顯得呆板。

3.S形運(yùn)動(dòng)

“S”形曲線運(yùn)動(dòng)包括兩種類(lèi)型：一是物體本身在運(yùn)動(dòng)中呈“S”形，如蛇的爬行。二是運(yùn)動(dòng)路徑呈“S”形。最典型的“S”形曲線運(yùn)動(dòng)是動(dòng)物尾巴（如松鼠、馬、貓虎等）的甩動(dòng)。當(dāng)尾巴來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí)，正反兩個(gè)“S”形就連接成一個(gè)“8”字形運(yùn)動(dòng)路線。

五、自然現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)

自然世界中充滿了形形色色運(yùn)動(dòng)形式的自然現(xiàn)象，比如：風(fēng)、雨、雪、雷電、火、爆炸、煙云、水等等，不同的自然現(xiàn)象有著自己的運(yùn)動(dòng)模式和規(guī)律。對(duì)自然現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和研究，是動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作中非常重要的一環(huán)。由于本文篇幅有限，不能全面展開(kāi)，僅列舉幾種自然現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)模式和規(guī)律。

風(fēng)：風(fēng)是日常生活中常見(jiàn)的一種自然現(xiàn)象。我們研究風(fēng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和表現(xiàn)風(fēng)的方法，實(shí)際上就是研究被風(fēng)吹動(dòng)著的各種物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和具體的表現(xiàn)方法。在動(dòng)畫(huà)中表現(xiàn)風(fēng)有3種類(lèi)型，即運(yùn)動(dòng)路徑表現(xiàn)、曲線運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、流線運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

例如：用曲線運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)綢帶的幾種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就可以表現(xiàn)出風(fēng)力強(qiáng)弱和風(fēng)速疾緩的區(qū)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(shí)，照理應(yīng)是垂直的，由于風(fēng)常常伴隨著它，所以我們看到的雨點(diǎn)往往都是斜著落下來(lái)的。在動(dòng)畫(huà)中分遠(yuǎn)、中、近三層表現(xiàn)雨。遠(yuǎn)層雨，雨線細(xì)而短，間隔較密，速度慢。中層雨，雨線相對(duì)粗而長(zhǎng)，間隔適中，速度適中。近層雨，雨線粗而長(zhǎng)，間隔疏，速度快。將遠(yuǎn)、中、近三層合在一起，進(jìn)行拍攝，就可表現(xiàn)出有遠(yuǎn)近層次的縱深感。

運(yùn)動(dòng)是大自然物質(zhì)世界的基本存在形式，大到宏觀的浩瀚宇宙，小到微觀的細(xì)胞、原子、電子，自然萬(wàn)物無(wú)時(shí)無(wú)刻都在運(yùn)動(dòng)。不同的物質(zhì)有不同的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而這些運(yùn)動(dòng)規(guī)律正是我們對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)知的重要特征。要認(rèn)真觀察你周?chē)倪\(yùn)動(dòng)，更重要的是要以動(dòng)畫(huà)師的專業(yè)眼光來(lái)分析這些運(yùn)動(dòng)的特征、規(guī)律，為日后的動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作積累經(jīng)驗(yàn)。