牛顿运动定律在动画中的应用

钱慧

摘 要：牛顿运动定律是一个生活中最常见的物理现象，在我们动画制作中，虽然夸张占有很大的成分，但夸张也是在实际的基础上进行。本文以不同状态物体为例，从一个现实中的小点进行讲解，将牛顿运动定律运用到动画制作中去。

关键词：动画;运动

一.牛顿运动定律

每一物体都有它的重量，只有在力加于它时才开始运动。这是牛顿关于运动的第一定律：一个物体，如果不受到任何力的作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态。

物体重量越大，移动它需要的力也越大。一个重的物体比轻的物体有更大的惯性和动能。

一个重的物体，例如炮弹，在静止时需要很大的力去推动它。当炮弹发射时，炸药的力量作用于炮筒中的炮弹，炸药爆炸的力量很大，有足够的力量使炮弹加速到相当高的速度。一个较小的力，例如短时间的脚踢，对于移动炮弹可能根本没有效果。事实上更可能使踢者的足趾受伤。然而，不断地施加不算太强的力，也会逐渐使炮弹滚动，最后也会使它相当快地滚去。

一旦炮弹滚动了，它将继续保持等速运动，而需要另一个力去阻止它。假如它遇到一个障碍物，它会—取决于速度情况—被阻止，或撞碎障碍，继续前进。假如它在粗糙的表面上滚动，它会很快地停止;但假如它在光滑的表面上滚动，因摩擦力较小，要滚动相当长的时间才会停止。

因此，在动画中画很重的物体时，导演必须给较多时间去表现动作的开始、停止或改变动向，以使物体有令人信服的沉重感。动画家的任务则是画出有足够的力加在炮弹上，使它开始移动、停止或转换方向。

轻的物体阻力很小，当力加在它们之上时，情况会大不一样。比如推动一只玩具汽球，只需很少时间，手指轻轻一弹已足够使它加速移动。当它移动时，因动能很小，空气的摩擦力使它很快减速，所以它不会移动太远。

在银幕上表现出物体的重量感，完全取决于动画的间隔距离，而不在动画稿本身。如果炮弹在运动时动作不象炮弹的话每张动画稿上的炮弹画得再漂亮、再逼真也沒有用。同样情况适用于汽球或其他任何物体或角色。

二.物体抛入空间的运动

如果把一个物体垂直向上抛去，它的速度逐渐减小到零。然后，它以加速度向下坠落。上升高度取决于抛上去的速度，而减速度正好相对于加速度。事实上，同一分格可适用于加速和减速。

如果一个球向上成角度抛去，它的运动就由垂直的和水平的两部分组成。垂直的速度减少到零，然后再加速度降落，同时它向前进的动作保持不变。这样，球就沿着抛物线运动。

如果一个橡皮球落在坚硬而平滑的表面上，就会成为连续的弹跳动作。在一跳之间的弧度是抛物线，下一跳也如此。其后，每次弹跳的抛物线都会降低高度，因为球每跳一次就会减少一些能量。

如果皮球弹跳的间隔，压扁的一张与相近的一张动画会有重叠，然后球再快速弹起。接近抛物线顶部时，球的间距较密，而向下时又因速度加快，间隔距离增大。如果球的速度很快，一张动画与另一张动画之间的距离与球的直径相比是很大的话，那么，最好将圆形的球顺着它的运动方向画成稍稍伸展的楠圆形，还可以加些运动线来引导眼睛从一张动画转向另一张动画，从而使动作联结紧密，显得流畅。不过，不能过分，特别是在速度不快时，否则会使球有松软的感觉。

三.旋转中的物体

一个跳跃中的球或一个抛出去的球沿抛物线运动，实际上是说它的重心在沿着抛物线运动。运动中的物体的质量似乎都集中于它的重心。

1.不规则的无生命物体

如果一个形状不规则的物体落下或被抛掷穿过空间，它的重心沿着抛物线运动的时间可以计算出来。大多数物体飞过空中时有旋转的倾向。作动画时，可使物体以重心为枢轴有规律地转动着，而重心则沿抛物线运动。臂如，一把沉重的柳头，它的大部分重量在金属的头部，因此，重心就接近于这一端。这样就形成柳头的连续运动。柳头的形状及旋转的速度和方向可能不同，但运动的原理是一样的。

在动画中，假如一个运动中的物体有足够的速度，当物体旋转时，透视的变化是不明显的。先标明动画中物体的重心位置，将重心放在抛物线上规定的第一点上，按这位置描画。接着，把重心放在抛物线上第二个位置上，同时，物体按需要的角度旋转，再按这个位置描画，以此类推。

2.有生命的物体——人物

一个形体多变的物体，例如一个人，重心的位置也是这样改变。假如这个人跌入空间或跃入空中，即使他身体的形状不断变化，甚至旋转着，他的重心和无生命物体一样，同样沿抛物线运动。

总之，牛顿运动定律的运用需要结合实际情况，平时生活中多观察，多思考，一定能做出非常棒的动画。