關鍵幀（代表幀，Key frame）是視頻中一個鏡頭的關鍵圖像幀，可以反映一個鏡頭的主要內容。
1906年，第一部動畫片誕生，此后在早期Walt 迪士尼公司的制作室，熟練的動畫師設計動畫中的關鍵畫面，即關鍵幀，然后由一般的動畫師設計中間幀。之后，在flash動畫、三維計算機動畫中，動畫師先編輯一些關鍵幀，再通過計算機的插值生成中間幀。此外，關鍵幀提取技術也在視頻分析和基于內容的視頻檢索中得到應用。
關鍵幀對原始動畫具有概括力，可用于三維動畫片斷的檢索，關鍵幀技術是計算機動畫中最基本并且運用最廣泛的方法，也在基于內容的分析、檢索以及查詢中有重要地位。
產生背景
現實原因
視覺暫留
視覺暫留現象可以解釋觀察者如何感知體三維顯示的靜止實物。人眼具有視覺暫留性，這是一種生理現象，當物體快速運動時，光象一旦在視網膜上形成，視覺將會對這個光象的感覺維持一個有限的時間。對于中等亮度的光刺激，視覺暫留時間約為0.05至0.2秒（視神經的反應時間）。
似動幻覺
似動幻覺現象可以解釋觀察者如何感知體三維顯示物體的運動。將連貫的畫面按一定速度連接起來播放，觀察者就可以感知到畫面的運動，但運動其實并不存在，這是一種心理學現象即似動幻覺，一格一格靜止的、略有區別的畫面相繼刺激觀察者的視網膜，會使觀察者把一系列靜態的視覺形象看成是單一的連續運動，產生運動的感覺。
學科背景
1828年，法國人保羅·羅蓋特發明留影盤，發現視覺暫留現象。留影盤是一個被繩子在兩面穿過的圓盤，盤的一個面畫了一只鳥，另一面畫了一個空籠子，當圓盤旋轉時，觀察者可以看到鳥在籠子里出現。
1896年，紐約一家報社的漫畫家詹姆斯·斯圖亞特·布萊克頓（James Stuart Blackton）采訪了當時正在做運動影像試驗的發明家托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）。愛迪生讓布萊克頓畫了一些系列圖畫，把這些畫拍成照片。1906年，他們發布了歷史上第一部動畫片《滑稽臉的幽默相》（Humorous Phases of Funny Faces），內容為一個男人將雪茄煙圈吐向他的女朋友，她轉動著眼睛，一只小狗跳過圓圈，雜耍演員表演。
1917年，德國實驗心理學家M.韋特海默對視覺暫留現象進行了深度的心理學解釋，提出似動現象。1967年，南斯拉夫電影教授S.沃爾卡皮奇用實驗證明，電影里的運動是由似動幻覺造成的。
關鍵幀的概念來源于傳統的卡通片制作，在早期的Walt 迪士尼公司的制作室，熟練的動畫師設計卡通片中的關鍵畫面，也即所謂的關鍵幀，然后由一般的動畫師設計中間幀。
具體內容
手繪動畫
動畫由若干畫面組成，用于交代故事內容的重要畫面為關鍵張（Key），動作改變時的結束位置為原畫（Extreme），在兩個原畫中間的過渡位置為小原畫（Breakdown，Passing Position），在原畫和小原畫之間用中間畫（Inbetween）補充。傳統手繪動畫制作中，由熟練的動畫師設計關鍵畫面，即關鍵幀，然后由一般的動畫師設計中間幀。
計算機動畫視頻
計算機動畫視頻是用繪制程序生成一系列的畫面，有二維動畫、三維動畫等。運動是動畫視頻的要素，計算機動畫視頻中的運動泛指使畫面發生改變的動作，包括景物的運動、虛擬攝像機的運動、紋理與色彩的變化等。關鍵幀在動畫視頻中呈現出關鍵性的動作或內容的變化，可以代表整個動畫視頻的主要內容。制作計算機動畫等視頻時，由動畫師先編輯一些關鍵幀，然后通過計算機的插值生成中間幀。所有影響畫面圖象的參數都可成為關鍵幀的參數，如位置、旋轉角、紋理的參數等。
關鍵幀在各種CG視頻軟件中得到應用：Flash動畫是一種基于關鍵幀的動畫，它使用一定的插補算法在兩個關鍵幀之間插入一定數量的中間幀，從而形成流暢的動畫效果；在After Effect中，不同的關鍵幀類型可以達到不同的動畫效果，如線性關鍵幀、圓形關鍵幀等；Adobe premiere Elements 2可以運用關鍵幀產生畫中畫運動和縮放效果；在3DS Max中，可以通過時間軸和關鍵幀編輯器來編輯關鍵幀，控制對象在不同幀之間的動作和變化。
視頻分析與檢索
關鍵幀是用于描述一個鏡頭的關鍵圖像幀，它通常會反映一個鏡頭的主要內容。隨著視頻數據的大量增加，視頻數據庫管理系統得到應用，該系統需要有效的索引技術，關鍵幀提取技術是視頻分析和基于內容的視頻檢索的基礎之一，其使用減少了視頻索引的數據量，同時也為視頻摘要和檢索提供了一個組織框架。關鍵幀的提取方法主要有： 基于鏡頭邊界提取關鍵幀、基于運動分析提取關鍵幀、基于圖像信息提取關鍵幀、基于鏡頭活動性提取關鍵幀等。
價值及影響
關鍵幀對原始動畫具有概括力，可用于三維動畫片斷的檢索，關鍵幀技術是計算機動畫中最基本并且運用最廣泛的方法，也在基于內容的分析、檢索以及查詢中有重要地位。
參考資料 >