浅谈对称性在动画中的研究

何青卿

【摘要】文化创意产业是湖南省的战略性新兴产业，动画作为文化传播产业领域的一种新型产业形式。它多元与范围的广泛，包含着无穷的表现力，而成为创作者准确表达自身思想、哲理、内涵最好的工具。

【关键词】对称性 动画造型 动画动作

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）11-0213-02

对称性是人们在观察生活过程中所产生的一种观念。生活中的对称现象随处可见。狄拉克把对称性誉为理论物理学新方法的精华，对称性思想已是现代物理学的基本思想。被广泛运用在科学领域。在艺术领域里该理论主要是研究平面图案设计，例如旋转对称拼接分形纹样、平移对称拼接分形纹样和滑动反射拼接分形纹样。图案的设计都是依据对称性自然规律基础之上创新艺术形式。

动画是遵循自然界中的物理现象的综合类创新艺术形式。同时是平面思维空间和视角的延伸再拓展。动画是通过角色的表情、动作、变化等分解后画成许多动作瞬间的画面，再用摄影机连续拍摄给视觉造成连续变化的图像。动画在内容和形式上的创新发展，改变了人们的视觉经验，丰富了人们对世界的想象力。从它诞生至今只有一百多年的历史，1824年，英国的彼得·罗杰出版《移动物体的视觉暂留现象》提出视觉暂留原理提供动画的科学基础；另一方面，摄影技术的发展和播放平台创新是促成动画发展的外在客观因素。我国，在政府政策支持的带动下，多个动画频道与动画基地相继成立，为适应产业快速发展所带动的人才需要，教育机构的数量大幅增加。有越来越多人加入动画行业，我国对动画领域关注度日益增大。根据目前的发展来看，动画实践表达和理论研究都存在不足，第一，动画制作的实效性低，思维视角单一，表达层次和逻辑顺序模糊；第二，动画的科学理论研究不完善，缺乏较系统的思维方法和可行性较强的操作模式。

国内外研究现状分析

1.对称性研究

对称性是现代物理学中的一个核心概念，它泛指规范对称性， 或局域对称性和整体对称性。对称性原理起源于因果关系，在1894年皮埃尔·居里提出了对称性原理：原因中的对称性必反映在结果中，即结果中的对称性至少有原因的对称性那么多。物理定律的对称性也意味着物理定律在各种变换条件下的不变性。由物理定律的不变性，我们可以得到一种不变的物理量，叫守恒量，或叫不变量。 诺特定理告诉我们，一个没有对称性的世界，物理定律也变动不定。因此物理学家们已经形成一种思维定式：只要发现了一种新的对称性，就要去寻找相应的守恒定律；反之，只要发现了一条守恒定律，也总要把相应的对称性找出来。

2.对称性内容研究

内容主要有以下几个方面：①抽象对称性，指一个概念、一个命题或一个理论中反映出来的对称性。②空间对称性，如左右对称、对称轴和中心对称，只要物体是由任意个相同的部分构成的，就都具有空间平移对称。放大或缩小后不变则称为标度变换对称。③运动（时间）对称性，如“节奏”、“周期”、“季节”和时间平移后不变，都是时间（或运动）的对称性。④物理公式、定律等的形象对称性，系统运动中守恒量的大小和形式不变。⑤数学对称性，如果某一个现象（或系统）在某变换下不改变，则说该想象（或系统）具有该变换所对应的对成性。

3.对称性应用研究

在科学和艺术中，对称性都涉及不同的方面和不同的层次。不同方面指对称的多样性：平移对称（连续装饰花纹、花布）、旋转对称（穹窿、五角星、伞、晶体）、左右对称性（建筑立面、人体）及联合操作对称性（埃舍尔的《骑士图》，类似CP操作）。不同方面还涉及局部与整体的关系，对称性有长程整体对称（如晶体），也有局部短程对称（如准晶、凯尔特装饰艺术）。在分形科学与艺術中，能够观察到各种对称性，既有不同方面的也有不同层次的，通过复函数计算机迭代，非常容易地展示这些对称性。

⑴动画定义研究：

一是对动画名词定义，动画的英文有很多表述，如animation、cartoon、animated cartoon、cameracature。其中较正式的 “Anima？鄄tion”一词源自于拉丁文字根anima，意思为“灵魂”，动词animate是“赋予生命”的意思，引申为使某物活起来的意思。所以动画可以定义为使用绘画的手法，创造生命运动的艺术。二是对动画是由艺术和技术两大属性所组成。绘画或其他造型型艺术形式是动画片中角色造型和环境空间造型的主要表现手段。三是对动画功能定义，动画是改变人们的思维方式，成为人们把握世界的一种独特媒介。以创造性思维为先导，寻求独特，新颖的意念表达方式和表现形式，丰富受众的视觉经验，扩大受众对艺术形式的想象力。

⑵动画内容研究：

动画角色设计研究：

动画造型在动画艺术中占据十分重要的位置。我们可以通过抽象对称思维和视角去解释： 一符号化特征，绘画艺术的造型是表现某一特定的时间空间的艺术，它表现的是一瞬间的静止的造型。无论时间与空间如何转变，无论角色的角度如何改变，受众仍能辨认出角色。二夸张变形特征，夸张变形是动画造型艺术的重要手段。针对角色的形体、性格、神态的特征进行夸张，同时保留角色的造型基本特征。

动画动作设计研究：

动作是动画的生命。动作的要素：时间、距离、张数和帧（格数）之间关系，匀速运动是两张关键动态原画之间，中间画距离是完全相等的，拍摄格数也相同，这就是匀速运动。初中物理规定速度大小不变的运动机械运动叫做匀速运动。循环动作是物体周而复始地运动变化。循环动作分为：方向性循环、往复性循环、复合性循环。循环动作本身就是对称的物理现象。

⑶动画应用实践研究

动画应用范围和实践项目的研究主要表现在，一是动画应用比较灵活，在多媒体影视类专业有丰富的实践空间，如新闻传播、广告、互联网、游戏都广泛应用到动画。二是动画经典应用实践丰富，世界动画大师和中国动画大师都有经典的动画作品。三是国内年轻动画师的动画创意实践作品表现力独特，时代风格显著，兼具审美趣味和时代气息。

纵观国内外动画研究 ，一、 动画应用面广阔。以多媒体大时代背景，动画是多媒体的灵魂，是一种思维的表达，是一种巧思的体现。二、动画是多种学科交叉融合。动画需要综合不同学科领域，同时在实践和探索中寻找自身价值和美学风格，才能获得更加广阔的创意空间。三、动画造型特点鲜明，面对抽象的事物时，动画能形象的模拟出事物本身的同时还能创造出独特的艺术风格。

综上所述，对称性在艺术类学科中被广泛运用，但是现在的动画专业的理论研究主要是集中在狭义的绘画特性，研究视角单一，研究理论的抽象。针对动画专业领域对称性是一种行之有效的探索方法和思维视角。

拟解决的关键问题

1.对称性针对自然界中造型案例划分模式

以地平线为对称中心线划分案例：

地平线上：鸟飞 昆蟲（飞） 云 风 雨 雪 雷电

地平线：人 家禽 四蹄 昆虫（多足） 旗飘 火 烟 树 花 草

地平下：水 鱼

2.基于软件平台下角色造型和动作设计以对称的倍数序列层次

自然界中有生命的物种都是对称性生长，依据对称性原理，对称物体在匀速循环变化条件下，其相同部分间有规律重复的现象，亦即在一定变换条件下的不变物理现象。见图表一：

研究方法：

1）观察生活：通过对生活中的造型观察掌握了解造型特点进行有针对案例训练，然后根据软件制作要领对动作进行分解。

2）文献研究：通过对文献查询收集大量的自然界中案例分析，以对称性为探索方法，不断对新的素材进行分析研究。寻求新的创新形式。

3）收集素材：在互联网发达的大时代背景下我们可以通过网络收集大量的素材，对素材进行分类研究。

4）案例制作：在课堂上通过与学生的教学交流根据案例的不同个性设计出不同的解决方案

5）案例比较：根据同一个案例利用不同的制作方法所产生的最终效果。

参考文献：

[1]上海市多媒体设计与应用能力考核办公室.《影视动画理论基础》：上海科学技术文献出版社，2007-1-1

[2]陈奋策《对称性、对称性原理与对称性方法》福建教育学报2002年

[3]郝维、贺军《动画是“艺术与技术的结合》内蒙古工业大学学报 2012年

[4]丁海洋《技术、艺术、新媒介、论动画三重属性》当代电影 2007年

[5]沈宝龙《动画造型的艺术特征》 浙江工艺美术学术集锦2006年

[6]北京电影学院孙聪著《动画运动规律》清华大学出版社2005年

[7]鲁迅美术学院闫英林著《动画运动规律》辽宁美术出版社2006年

[8]北京电影学院刘娴著《动画运动规律》人民邮电出版社2011年

[9]沈源，罗杰威，常清华.二维连续图案的对称性及其变换的初探 装饰2010年

[10]Peter Roget 《persistence of Vision with Regard to Moving Objets》1824

[11]Richard Williams 《 The AnimatorS Survival Kit》1988