給動畫創作插上數學運算的翅膀

費英 余波 郭麗莉

摘要：After Effects是影視后期合成與動畫創作的專業軟件，AE表達式是AE特效制作的高階技術，本文著重探討了適宜表達式創作的三種動畫類型，并總結了AE表達式在具有時空規律性與隨機性以及多元素間交互驅動和制約這三類動畫類型方面的實踐體會。

關鍵詞：After Effects;AE表達式;表達式動畫;時空節奏;規律性;隨機性;

中圖分類號：TP317? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）23-0171-02

1 AE動畫表達式的簡介

在傳統理解上，數學編程是邏輯思維主導，而動畫創作更多的是形象思維的產物，數學編程在影視動畫制作領域的廣泛應用，擴展了動畫創作的手段，推動著動畫、特效制作的速度和自由度極大提高。After Effects作為影視后期合成和動畫創作的專業軟件，主要通過AE表達式實現數學運算和動畫制作的聯接。

AE表達式本質上是一小段軟件代碼，通過主菜單【動畫】→【添加表達式】命令，可將其添加給任意可進行動畫設置的屬性。它的計算結果可確定某一特定時間點單個元素對應屬性的值，優先級別高于關鍵幀。表達式的功能強大，許多優秀的AE作品，通過表達式與關鍵幀、特效插件的配合實現了令人驚嘆的效果。

2 適宜用AE表達式創作的動畫類型

實踐工作中，以下三種類型的動畫更適宜用表達式創作。一是極富變化規律的動畫，二是極不富規律的隨機動畫，三是動畫元素或屬性間存在交互驅動或牽制關系的動畫。

2.1 極富變化規律的動畫

不論是平面設計還是動畫創作中，排列與重復是設計的常用法則。工作中常需搭建在時間和空間排列上極富規律的動畫場景，如時空的周期變化和等差變化，形態符合某種數學變化規律的動畫等。

時空周期變化動畫：如鐘表指針運動、人或動物行走、活塞運動等等，都屬于有明顯運行周期規律的動畫，如圖1。動畫參數的變化符合數學周期函數規律的應用，如圖2所示。

時空等差排列動畫：包括時間等差和空間等差兩個概念。時間等差動畫，典型的指一組元素的運行軌跡相同，呈現方式一致，僅在時間線上以相同的間隔差開，呈現出一組元素排列出現的動畫形式。如圖3所示;空間等差動畫常見的有空間位置、旋轉角度上的等差變化，可在二維和三維空間上實現，如圖4、圖5所示。

2.2 極不富規律的隨機變化

隨機變化是適宜用表達式制作的第二種典型類型，由于屬性值變化的隨機性，通過傳統的關鍵幀方法設定極為煩瑣，而擅用表達式中的隨機函數random和隨機擺動方法wiggle，可高效的仿真物理世界中的隨機變化。此類動畫常見的有特效光斑強度的隨機變化、粒子大小的隨機發生、文本元素內容的隨機跳動、三維場景中點光源的隨機閃爍、攝像機的震動等等。

2.3 動畫元素或屬性間存在交互驅動或牽制關系的動畫

在動畫屬性間存在明顯的交互控制或驅動關系的動畫類型，而這種驅動和牽制關系又不能簡單地通過屬性鏈接或父子關系來完成，其間的關聯有時還需判斷一些前提條件。這時，AE表達式就成了唯一的實現途徑。

這類動畫比較典型的有：齒輪傳動動畫中大小齒輪旋轉的速度與每個齒輪的半徑的正比關系;仿真小景深攝像機運動動畫時，場景中各元素的清晰程度變化與該層與攝像機焦點的距離相關;通過音樂頻率大小控制粒子發射速率，形成可視的音樂波形動畫等。

3 AE表達式在三種特定類型動畫中的實踐應用

以下通過一個綜合的實例進一步加深對AE表達式直觀體驗。

實例中，運用表達式分別實現了場景中圖片元素在三維空間上的沿Z軸的等差排列，光斑特效插件強度的隨機變化，圖片的透明度隨著與攝像機的距離變化而逐漸變大。它們分別代表動畫創作中極富規律，極不富規律、動畫屬性間互相驅動制約這三類適宜用AE表達式創作的動畫類型，具體效果如圖6所示。其制作思路和步驟如下。

3.1 搭建動畫基礎場景

在網上收集實例展示的圖片素材，并通過Photoshop或Acdsee等圖像處理軟件統一其分辨率和尺寸。創建AE工程文件，將所有圖片導入至工程中。新建合成 “表達式綜合實例”， 采用高清HD1080預設，分辨率1920*1080，幀速率取25fps，時間長度10秒。把系列圖片拖曳到合成中，并將所有的圖片圖層轉換為3D圖層。

3.2 實現圖片素材在Z軸向上的自動等距排列

1） 創建一個空層，起名 “control”，添加表達式特效“滑塊控制”，“滑塊”值設為3600（Z軸上的間隔，可實時調整）。

2） 選圖片1，在position屬性上添加動畫表達式，具體代碼如表1所示。

3） 選好position屬性，執行【動畫】→【保存動畫預設】 命令，起名arrangeZ.ffx。

4） 選中所有圖片，執行【動畫】→【應用動畫預設】命令，選取自定義的arrangeZ.ffx預設。則每一個圖片自動按照設計好的間隔沿Z軸均勻分布。

3.3 實現圖片透明度隨著自身與攝像機的距離變化智能變化

5） 創建攝像機，選單節點攝像機， 50毫米鏡頭，開啟景深，光圈設為2.4，保證鏡頭具備小景深效果，按動畫場景需求調整攝像機角度。

6） 再次選取圖片1，在透明度屬性上，添加表達式，代碼如表2所示。

7） 選擇透明度屬性，將透明度的動畫也預存為動畫預設，起名“opacity_distance”，并應用到所有圖片圖層。

3.4 實現背景鏡頭光斑的隨機閃爍

8） 新建一純色圖層，黑色，在其上添加AE鏡頭光暈插件Optical Flares特效。

9） 在特效的強度屬性上添加表達式，wiggle（10，80），則光斑自動以每秒10次的頻率，實現強度上下不超過80的隨機閃爍。

至此，我們通過一個綜合實例成功展示了用AE表達式的典型應用，其間，還應用了自定義的動畫預設，為場景中的代碼重復錄入找到了一個輕松實現的途徑。

4 AE表達式應用的實踐體會

在實踐中，一些理解上的問題時常困擾初學者，有時甚至動搖了其繼續鉆研表達式的信心。具體如下。

4.1 關于表達式的作用機制

主要體現在對賦值號“=”的理解困惑。首先，表達式不同于腳本，它不負責告訴電腦執行什么操作，只負責計算出一個值賦予所選的動畫屬性。因此AE表達式結束時不需要使用“=”號執行屬性賦值操作，最后一行代碼計算出來的結果將自動賦予動畫屬性。而“=”號則多用于在多行表達式的中間過程中為臨時變量賦值。

4.2 表達式與關鍵幀動畫的交互作用

表達式的優先級高于關鍵幀動畫，并不意味表達式動畫與關鍵幀設置毫無瓜葛。在許多情況下，表達式需要與關鍵幀密切配合，以實現精巧的動畫設計。如追隨動畫中，表達式需調用特定時間自身屬性值參與運算，而自身屬性值可由關鍵幀事先確定;在周期循環動畫中，常用到的loopOut、loopIn等循環函數需調用關鍵幀的位置以確定循環的時間范圍等。

4.3 關于代碼復用問題

AE動畫表達式中雖然沒有公共函數庫，全局函數和全局變量的概念，卻為代碼復用提供了一些替代解決方案。如全局變量功能，可創建空層，作為動畫參數控制層，在其上添加表達式特效，如“滑塊控制” “角度控制”等，實現全局參數傳遞功能。公用函數的作用可通過“存貯自定義動畫預設”來替代實現，差別在于除程序代碼外，AE會將所選屬性的關鍵幀信息一并保存。

5 小結

AE表達式在后期影視特效制作中的合理應用，不僅能提高特效制作的效率，更重要的是為動畫制作插上了數學運算的翅膀，為創作者提供更自由廣闊的平臺。同時，也對創作者的素養能力提出更高的要求。我們既要堅持對藝術美感的終生修煉，更不能放棄對技術認知的深入鉆研。我們要掌握好AE表達式這個動畫創作的利器，在不斷學習、觀摩和試驗中提高AE動畫的創作水平。

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【通聯編輯：唐一東】