给动画创作插上数学运算的翅膀

费英 余波 郭丽莉

摘要：After Effects是影视后期合成与动画创作的专业软件，AE表达式是AE特效制作的高阶技术，本文着重探讨了适宜表达式创作的三种动画类型，并总结了AE表达式在具有时空规律性与随机性以及多元素间交互驱动和制约这三类动画类型方面的实践体会。

关键词：After Effects;AE表达式;表达式动画;时空节奏;规律性;随机性;

中图分类号：TP317        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）23-0171-02

1 AE动画表达式的简介

在传统理解上，数学编程是逻辑思维主导，而动画创作更多的是形象思维的产物，数学编程在影视动画制作领域的广泛应用，扩展了动画创作的手段，推动着动画、特效制作的速度和自由度极大提高。After Effects作为影视后期合成和动画创作的专业软件，主要通过AE表达式实现数学运算和动画制作的联接。

AE表达式本质上是一小段软件代码，通过主菜单【动画】→【添加表达式】命令，可将其添加给任意可进行动画设置的属性。它的计算结果可确定某一特定时间点单个元素对应属性的值，优先级别高于关键帧。表达式的功能强大，许多优秀的AE作品，通过表达式与关键帧、特效插件的配合实现了令人惊叹的效果。

2 适宜用AE表达式创作的动画类型

实践工作中，以下三种类型的动画更适宜用表达式创作。一是极富变化规律的动画，二是极不富规律的随机动画，三是动画元素或属性间存在交互驱动或牵制关系的动画。

2.1 极富变化规律的动画

不论是平面设计还是动画创作中，排列与重复是设计的常用法则。工作中常需搭建在时间和空间排列上极富规律的动画场景，如时空的周期变化和等差变化，形态符合某种数学变化规律的动画等。

时空周期变化动画：如钟表指针运动、人或动物行走、活塞运动等等，都属于有明显运行周期规律的动画，如图1。动画参数的变化符合数学周期函数规律的应用，如图2所示。

时空等差排列动画：包括時间等差和空间等差两个概念。时间等差动画，典型的指一组元素的运行轨迹相同，呈现方式一致，仅在时间线上以相同的间隔差开，呈现出一组元素排列出现的动画形式。如图3所示;空间等差动画常见的有空间位置、旋转角度上的等差变化，可在二维和三维空间上实现，如图4、图5所示。

2.2 极不富规律的随机变化

随机变化是适宜用表达式制作的第二种典型类型，由于属性值变化的随机性，通过传统的关键帧方法设定极为烦琐，而擅用表达式中的随机函数random和随机摆动方法wiggle，可高效的仿真物理世界中的随机变化。此类动画常见的有特效光斑强度的随机变化、粒子大小的随机发生、文本元素内容的随机跳动、三维场景中点光源的随机闪烁、摄像机的震动等等。

2.3 动画元素或属性间存在交互驱动或牵制关系的动画

在动画属性间存在明显的交互控制或驱动关系的动画类型，而这种驱动和牵制关系又不能简单地通过属性链接或父子关系来完成，其间的关联有时还需判断一些前提条件。这时，AE表达式就成了唯一的实现途径。

这类动画比较典型的有：齿轮传动动画中大小齿轮旋转的速度与每个齿轮的半径的正比关系;仿真小景深摄像机运动动画时，场景中各元素的清晰程度变化与该层与摄像机焦点的距离相关;通过音乐频率大小控制粒子发射速率，形成可视的音乐波形动画等。

3 AE表达式在三种特定类型动画中的实践应用

以下通过一个综合的实例进一步加深对AE表达式直观体验。

实例中，运用表达式分别实现了场景中图片元素在三维空间上的沿Z轴的等差排列，光斑特效插件强度的随机变化，图片的透明度随着与摄像机的距离变化而逐渐变大。它们分别代表动画创作中极富规律，极不富规律、动画属性间互相驱动制约这三类适宜用AE表达式创作的动画类型，具体效果如图6所示。其制作思路和步骤如下。

3.1 搭建动画基础场景

在网上收集实例展示的图片素材，并通过Photoshop或Acdsee等图像处理软件统一其分辨率和尺寸。创建AE工程文件，将所有图片导入至工程中。新建合成 “表达式综合实例”， 采用高清HD1080预设，分辨率1920*1080，帧速率取25fps，时间长度10秒。把系列图片拖曳到合成中，并将所有的图片图层转换为3D图层。

3.2 实现图片素材在Z轴向上的自动等距排列

1） 创建一个空层，起名 “control”，添加表达式特效“滑块控制”，“滑块”值设为3600（Z轴上的间隔，可实时调整）。

2） 选图片1，在position属性上添加动画表达式，具体代码如表1所示。

3） 选好position属性，执行【动画】→【保存动画预设】 命令，起名arrangeZ.ffx。

4） 选中所有图片，执行【动画】→【应用动画预设】命令，选取自定义的arrangeZ.ffx预设。则每一个图片自动按照设计好的间隔沿Z轴均匀分布。

3.3 实现图片透明度随着自身与摄像机的距离变化智能变化

5） 创建摄像机，选单节点摄像机， 50毫米镜头，开启景深，光圈设为2.4，保证镜头具备小景深效果，按动画场景需求调整摄像机角度。

6） 再次选取图片1，在透明度属性上，添加表达式，代码如表2所示。

7） 选择透明度属性，将透明度的动画也预存为动画预设，起名“opacity_distance”，并应用到所有图片图层。

3.4 实现背景镜头光斑的随机闪烁

8） 新建一纯色图层，黑色，在其上添加AE镜头光晕插件Optical Flares特效。

9） 在特效的强度属性上添加表达式，wiggle（10，80），则光斑自动以每秒10次的频率，实现强度上下不超过80的随机闪烁。

至此，我们通过一个综合实例成功展示了用AE表达式的典型应用，其间，还应用了自定义的动画预设，为场景中的代码重复录入找到了一个轻松实现的途径。

4 AE表达式应用的实践体会

在实践中，一些理解上的问题时常困扰初学者，有时甚至动摇了其继续钻研表达式的信心。具体如下。

4.1 关于表达式的作用机制

主要体现在对赋值号“=”的理解困惑。首先，表達式不同于脚本，它不负责告诉电脑执行什么操作，只负责计算出一个值赋予所选的动画属性。因此AE表达式结束时不需要使用“=”号执行属性赋值操作，最后一行代码计算出来的结果将自动赋予动画属性。而“=”号则多用于在多行表达式的中间过程中为临时变量赋值。

4.2 表达式与关键帧动画的交互作用

表达式的优先级高于关键帧动画，并不意味表达式动画与关键帧设置毫无瓜葛。在许多情况下，表达式需要与关键帧密切配合，以实现精巧的动画设计。如追随动画中，表达式需调用特定时间自身属性值参与运算，而自身属性值可由关键帧事先确定;在周期循环动画中，常用到的loopOut、loopIn等循环函数需调用关键帧的位置以确定循环的时间范围等。

4.3 关于代码复用问题

AE动画表达式中虽然没有公共函数库，全局函数和全局变量的概念，却为代码复用提供了一些替代解决方案。如全局变量功能，可创建空层，作为动画参数控制层，在其上添加表达式特效，如“滑块控制” “角度控制”等，实现全局参数传递功能。公用函数的作用可通过“存贮自定义动画预设”来替代实现，差别在于除程序代码外，AE会将所选属性的关键帧信息一并保存。

5 小结

AE表达式在后期影视特效制作中的合理应用，不仅能提高特效制作的效率，更重要的是为动画制作插上了数学运算的翅膀，为创作者提供更自由广阔的平台。同时，也对创作者的素养能力提出更高的要求。我们既要坚持对艺术美感的终生修炼，更不能放弃对技术认知的深入钻研。我们要掌握好AE表达式这个动画创作的利器，在不断学习、观摩和试验中提高AE动画的创作水平。

参考文献：

[1] 王博.动画师之路：经典动画原理学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2014： 52-79.

[2] 李涛.Adobe After Effects CC高手之路[M].北京：人民邮电出版社，2017： 11-13.

[3] 布里·根希尔德（Brie Gyncild），丽莎·弗里斯玛（Lisa Fridsma）. Adobe After Effects CC 2018经典教程：彩色版[M]. 郝记生，译.北京：人民邮电出版社，2018.

[4] Trish Meyer，Chris meyer. After Effects完全解析[M].北京：人民邮电出版社，2017：178-200.

【通联编辑：唐一东】