1 定义与起源
1.1 基本概念
挤压与拉伸（Squash and Stretch）是动画艺术中一项基础性运动法则，指物体在受力或运动过程中沿某一方向发生体积形态变化——在碰撞、停止或受压时呈现“挤压”（压缩变扁），在加速、弹起或受拉力时呈现“拉伸”（伸长变细）。该原则的核心功能在于赋予静态图像以动态重量感、弹性与生命力，使无生命的线条或模型在观众眼中仿佛拥有真实的物理质感和活泼的“情绪”。
1.1.1 形变与体积守恒
挤压与拉伸最关键的约束条件是 体积守恒（Volume Conservation）。即物体发生形变时，其整体所占的空间大小（体积）应保持不变：当物体在某一方向被“压扁”时，其垂直方向必然相应“鼓出”；当物体被“拉长”时，其横向必须相应“缩细”。例如，一颗弹跳球在落地瞬间，水平方向变宽、垂直方向变矮，但球的面积（二维）或体积（三维）在视觉上几乎恒定。违反这一原则会产生“物体在凭空消失或膨胀”的错觉，破坏真实感。
1.1.2 与“慢入慢出”“预备动作”的协同
挤压与拉伸并非孤立运作，而是与动画十二原则中的“慢入慢出”（Slow In and Slow Out）和“预备动作”（Anticipation）紧密配合。预备动作通常涉及挤压：角色在跳跃前先下蹲（挤压），积蓄势能；跳跃瞬间身体伸展开（拉伸），同时随着速度从零到峰值的曲线变化（慢入慢出）来分配帧数。三者合力营造出自然而富有节奏感的运动轨迹。例如，《猫和老鼠》中的汤姆猫在追跑前往往会先向后倾斜身体（预备动作+挤压），再箭一般弹出（拉伸+加速），这些帧的分布严格遵循慢入慢出的原则。
1.2 历史背景
1.2.1 迪士尼黄金时代的实验
挤压与拉伸的雏形可追溯至20世纪20—30年代迪士尼动画工作室的黄金时代。早期动画师在绘制弹跳球时，发现如果将球体始终保持正圆形，蹦跳效果会显得生硬、像没有生命的塑胶球。他们开始尝试在球接触地面的那一帧画成扁椭圆，离地瞬间画成竖椭圆。这种朴素的经验性手法很快被推广到角色表演中——为了表现角色的柔软、滑稽或情绪变化，肢体和面部被允许进行夸张的变形。1937年《白雪公主与七个小矮人》中，小矮人“快乐”的圆脸在笑时会横向膨胀，便是这一手法的早期应用。
1.2.2 《生命的幻象》首次系统化
1981年，迪士尼动画师弗兰克·托马斯（Frank Thomas）与奥利·约翰斯顿（Ollie Johnston）在著作《生命的幻象：迪士尼动画》（*The Illusion of Life: Disney Animation*）中，首次系统总结了动画十二原则，并将“Squash and Stretch”列为十二原则之首。书中明确提出了体积守恒的坐标规范，并附有大量基于橡胶球、角色跳跃、面部表情的分解动作范例。该书出版后迅速成为全球动画教育的“圣经”，使得这一原本诞生于工作室经验的口诀式方法上升为理论体系。
1.3 视觉心理机制
1.3.1 惯性感知与速度暗示
人类的视觉系统倾向于将运动物体的形变解读为其受到外力作用的结果。当物体加速（如被向前抛出）时，其前端被“拉长”，观众会产生“该物体在持续受拉力”的感知；当物体猛然减速（如撞墙）时，后段往前“挤压”形成褶皱，观众会自然联想到“惯性力”。挤压与拉伸本质上是利用视觉暗示来“欺骗”大脑：只要形变的时序与运动方向匹配，大脑就会自动补全物体的质量感和动量信息。
1.3.2 弹性材料联想
从进化心理学来看，人类对可形变材质（如橡胶、软泥、弹簧）具有本能记忆。当动画中的物体表现出夸张的挤压与拉伸时，观众会自动将其归入“有弹性”的范畴，从而产生柔软、可塑、有趣的印象。反之，完全不形变的物体则给人以“石质”“刚性”的感知。这一心理机制正是卡通角色即便采用极简造型（如圆形、方块），也能被观众“看作”有皮肉生命体的原因。
2 技术原理
2.1 物理基础
2.1.1 动能与形变关系
在真实物理中，物体形变的大小与所受动能成正比。动画师据此建立了一套视觉等效规则：速度越大、冲击力越强，挤压或拉伸的程度就越大。例如，从高台坠落的球弹起后拉伸更长，从低处抛下的球则只有轻微形变。弹性模量（刚度）的设定也影响着形变曲线：橡胶类高弹性材料在极短时间内回弹，而黏土类低弹性材料形变恢复更慢、甚至出现永久形变。动画师通过调整形变幅度与恢复时长，即可模拟不同材质的特性。
2.1.2 体积守恒公式与常见误区
在数学上，二维形变的体积守恒可表示为：初始面积 = 形变后面积（假定厚度不变）；三维形变为：初始体积 = 形变后体积。实际操作中，动画软件（如Maya的变形器）常以“保持体积”复选框来自动平衡轴向缩放。常见的误区包括：只挤压不拉伸（导致角色像被压扁的纸片）、拉伸时不缩小宽度（导致角色像被吹起来的气球）、以及形变速率与运动速度脱节（挤压和拉伸的动作发生在错误时间点）。这些误区的背后都是对体积守恒的违背。
2.2 形变类型
2.2.1 线性挤压与拉伸
沿物体坐标系的一个轴向（通常是运动方向的正交轴）进行均匀压缩或伸张。例如弹跳球落地的水平和垂直缩放便是标准的线性形变。线性形变制作最为简单，适合刚体或非有机物体的处理。
2.2.2 非线性或弧形形变
当物体形状不规则（如人体躯干）或运动轨迹弯曲时，采用非线性形变更为自然。例如角色弯腰捡东西时，背部的线条会呈弧形弯曲，而不是被简单地压扁。三维CG中通常借助弯曲变形器（Bend Deformer）或骨骼蒙皮来实现。
2.2.3 方向性形变（沿运动轴向）
遵照“形变轴向与运动方向一致”的原则：物体在加速时沿运动方向拉伸，在减速时沿运动方向压缩。比如一辆汽车急刹车时车头被“压扁”、车尾被“拉长”（沿前后方向形变），而并不是驾驶员被横向挤扁。方向错误会导致视觉上的逻辑矛盾。
2.3 关键帧应用
2.3.1 接触帧与结束帧的形变峰值
在一段完整的碰撞动画中，接触帧（物体刚与地面接触的那一帧）以及结束帧（完全停止的那一帧）通常是挤压的峰值（形变程度最大）。例如球落地瞬间被压成扁椭圆，此时水平宽度最大、垂直高度最小。而在球弹起离开地面的前一帧，则是拉伸的峰值（球呈竖长椭圆）。动画师需精确设定这两个节点的形变量。
2.3.2 中间帧的形变过渡曲线
在接触帧与结束帧之间，以及半空中回弹的区间里，形变程度应遵循一个自然的过渡曲线（通常为贝塞尔曲线或S形曲线）。形变不应突然发生或突然消失，而应在接近接触时逐渐增大、在离开时逐渐减小。此外，形变的恢复（回弹）往往带有一个过冲（overshoot）——即球在恢复成圆形后还会轻微反向形变，如同真实橡胶的回弹现象。
3 实战技法
3.1 二维动画中的应用
3.1.1 橡胶管动画中的夸张形变
在20世纪30—50年代盛行的“橡胶管动画”（Rubber Hose Animation）风格中，角色的手臂和腿常被表现为粗细均匀的曲线管状，完全省略关节结构。挤压与拉伸在此风格中被推向极致：一只手臂在挥动时，可以拉伸到原来的三倍长，然后瞬间恢复并打结。这种夸张不仅没有破坏运动逻辑，反而增强了画面的滑稽感。
3.1.2 角色面部表情的挤压拉伸
面部是挤压与拉伸的另一重要领地。为了表现惊讶，角色眼睛可被拉长变为竖椭圆、嘴巴被挤压成“O”型；为了表现快乐，脸颊向外拉伸、眼角上提；为了表现沮丧，整个头部发生挤压——上下高度变短、宽度变宽，仿佛被重物压到。这些形变配合五官位置变化，能瞬间传达情绪而不需依赖台词。
3.1.3 物体坠落与弹跳的帧分布
典型的弹跳球动画以八到十二帧为一个完整弹跳周期。帧分布遵循“慢入慢出”：在峰值的两帧（接触帧与弹起帧）附近安排较多的过渡帧（低速段），在中间高度区域使用较少的过渡帧（高速段）。例如：下落时，前4帧球体逐渐加速（拉伸增强），第5帧接触瞬间挤压到最大，后3帧弹起后逐渐减速并拉伸复原。
3.2 三维CG与游戏中的实现
3.2.1 骨骼绑定与混合变形器
在三维动画软件（如Maya、Blender）中，挤压与拉伸常通过 混合变形器（Blend Shape）或 骨骼系统 实现。混合变形器预先制作静止状态、挤压极值、拉伸极值三个形态，动画师通过权重控制器在期间平滑过渡。骨骼系统则是通过添加关节缩放约束或“stretch bone”脚本，使得角色在缩短肢体的同时保持蒙皮顶点不穿透。例如游戏角色跳跃落地时，通过一个“Squash”骨骼对脊柱统一缩放即可。
3.2.2 物理模拟与手动控制平衡
对于布料、液体或极柔软物体，可使用物理引擎（如NVIDIA Flex或Maya的nCloth）自动计算形变，但往往需要动画师额外施加手动限制以防止体积溃散。正确策略是：物理模拟提供基础形变数据，手动调整关键帧的峰谷值，使形变幅度回到艺术需要的范围内。
3.2.3 实时渲染的性能优化
在实时游戏（如手机游戏、非高端PC游戏）中，全场景实时物理解算代价过高。通常采用顶点着色器（Vertex Shader） 或 材质内变形 来模拟挤压与拉伸：即在渲染层面根据物体当前速度向量，对其顶点位置进行比例缩放。例如，将一个角色跑动时的身体模型沿速度方向拉伸1.1倍、垂直方向缩放至0.9倍。此操作几乎不增加CPU负担，却能显著提升动感。
3.3 常见错误与修正
3.3.1 体积失真的“气球效应”
当挤压或拉伸时仅改变一个轴向而不补偿其他轴向，会导致物体看起来“像在吹气球”或“像被锤子砸扁的汽车”——该大时不大、该小时不小。修正方法是每次形变后检查模型的面积或体积是否守恒，或者在动画软件中开启“保持体积”约束。
3.3.2 过度拉伸导致物体“飘忽”
拉伸过度（超过原始长度200%）往往会让物体显得“轻如羽毛”，失去所有重量感。例如一个本应沉重的铁球在拉伸至两倍长后会变得看起来像充气的。修正办法是不超过1.3—1.5倍的长度上限，仅在极端喜剧效果（如角色变成弹簧拉成面条）时方可突破。
3.3.3 僵硬角色缺少形变反馈
很多新手在制作角色时只保持了模型的刚性——手脚像棍子一样摆动，完全没有对应的肌肉或衣服形变。修正方法是在关节运动时，给肢体增加极小的伴随形变（如手臂摆动时上臂外侧拉伸、内侧挤压），或给衣服加入抖动形的二次形变，以打破“塑料人”的生硬感。
4 艺术风格与叙事功能
4.1 喜剧与夸张效果
4.1.1 卡通暴力中的名场面（如《猫和老鼠》）
挤压与拉伸是卡通暴力美学的核心支柱。在《猫和老鼠》中，汤姆猫被砸到地面时全身变成扁平的薄片，几秒后又“噗”地弹回原形；被门夹住时头部像手风琴一样拉伸变窄。这种夸张的形变使暴力场景完全脱离现实痛苦，变成观众捧腹的视觉杂耍。
4.1.2 表情包与梗图的美学基础
互联网文化中的“表情包”大量借用挤压与拉伸原理，尤其是GIF动图中的快速形变：一个动物或卡通角色在惊讶时头部突然变长、在疑惑时脸部被压扁。这些数秒内的形变制造了强烈的情绪冲击，是“Squash and Stretch”在数字传播时代的新应用。
4.2 严肃与现实主义中的克制使用
4.2.1 皮克斯《玩具总动员》案例
皮克斯的《玩具总动员》（1995）在严肃叙事中谨慎使用挤压与拉伸：当胡迪被从窗户扔出时，身体仅有极其轻微的下坠形变（拉伸），着陆时也只有地面对腿部的微小挤压，完全不破坏模型的写实感。而在喜剧时刻（如巴斯光年撞到弹簧狗），则适当提升形变幅度以配合笑点。正片保持了“观众察觉不到的形变”与“观众一眼看到的形变”之间的平衡。
4.2.2 物理准确与艺术取舍的边界
在严肃动画（如《攻壳机动队》或《红辣椒》）中，物体通常不进行明显的体积形变。然而即便在这种基调下，动画师仍会在人物走路时保留极其轻微的弹性形变——头部在起步瞬间微微拉伸、落步时微微挤压——以确保人体抖动符合生理实感。艺术取舍的边界在于：形变幅度不应大到让观众意识到“这是卡通”，但又要大到足以传递必要的运动质感。
4.3 角色性格塑造
4.3.1 弹性强的角色显得活泼
如果一个角色的身体在运动时频繁出现较大幅度的挤压与拉伸（例如迪士尼《疯狂动物城》中的闪电树懒慢动作中的延迟形变，或者《料理鼠王》中瑞米灵活的身体），会被观众直觉地赋予“精力充沛”“欢快”“天真”的性格标签。
4.3.2 不易形变的角色显得沉稳
与之相对，“不形变”或“形变极微小”的角色则往往给人严肃、沉稳、甚至呆滞的印象。比如《超能陆战队》中的大白（Baymax）在行走时几乎没有任何形变，呈现出充气橡胶的独特质感和温柔沉稳的视觉气质。创作者正是通过低形变属性来强化其医疗护理机器人的可靠特质。
5 跨领域影响
5.1 动画教育中的核心地位
5.1.1 从入门测试（弹跳球）到角色表演
全球几乎每一所动画学院都将“弹跳球动画”作为一年级第一个作业，其核心任务就是练习挤压与拉伸原则的帧分布与体积守恒。学生完成球体练习后，会将相同原理应用于角色行走、跑步、跳跃，进而扩展到全身肢体表现——飞踢时一条腿拉伸、另一条挤压；摔跤时躯干被压扁。
5.1.2 在线教程与“Squash & Stretch挑战”
YouTube、B站等平台上存在着大量“Squash & Stretch Animation Challenge”活动，创作者在规定主题下（如“一杯水”“一个土豆”“角色的笑脸”）尝试极限形变。这些挑战不仅锤炼技巧，也促进了这一原则在非专业人群中的普及。
5.2 动态设计与UI动效
5.2.1 按钮与卡片微交互动画的借鉴
现代UI设计（Google Material Design、Apple HIG）广泛引入了挤压与拉伸式的微交互动效：当用户点击一个按钮时，该按钮会先瞬间缩小（挤压），然后弹回原大小（拉伸恢复+过冲）；当滑动卡片卡片进入屏幕边缘时，卡片会略微压缩以示碰撞。这些不到0.2秒的动画使数字界面具备“触摸感”和“活力”。
5.2.2 游戏HUD的弹性反馈
游戏中的血条、技能图标、伤害数字等HUD元素在触发事件时常会做出“挤压—弹回”的形变，以示反馈。例如《守望先锋》中敌人体力值降低时，血条会向两端拉伸再恢复，给人以“血量被击中掉出”的视觉暗示。
5.3 互动媒体与VR/AR
5.3.1 虚拟物体抓握时的形变反馈
在VR手柄抓取虚拟物体时，系统会根据握力或物体软硬度，实时计算物体表面的挤压形变。例如抓握一个虚拟橡胶球时，球体手指按压处会向内凹陷，两侧向外鼓出。这种视觉反馈显著提升了操作的“手感”真实度。
5.3.2 触觉模拟与视觉形变的同步
更进一步，高端触觉手套（如HaptX或Meta Quest的Touch Pro控制器）会随着虚拟物体的形变程度同步输出反向力：当视觉上物体被挤压到50%时，手指会感受到对应的阻力。这种视触同步使得挤压与拉伸原则从纯视觉范畴延伸到多感官领域。
6 相关原则与拓展阅读
6.1 动画十二原则体系中的位置
在托马斯与约翰斯顿归纳的动画十二原则中，挤压与拉伸被列为第一条，因为它直接关乎物体的“生命感”基础。其余十一条原则依次为：预备动作、演出布局、连续动作与关键动作、跟随与重叠动作、慢入慢出、弧线运动、次要动作、时间节奏与间距、夸张、扎实的素描、吸引力。挤压与拉伸是其他原则的视觉起点——没有形变，后续任何运动原则都难以传达质量与弹性。
6.2 与“次要动作”“跟随重叠动作”的区别
“次要动作”（Secondary Action）是指伴随主体运动产生的小动作（如人物的头发、衣摆、口袋里的钥匙串），而“跟随与重叠动作”（Follow Through and Overlapping Action）则指主体运动停止后，附属部分因惯性继续运动或反向弹回。挤压与拉伸强调的是主体本身在运动过程中的形态变化，服务于质量感知；而其他两类则服务于运动序列的细节丰富度。在实践中，三者通常同时发生。
6.3 推荐书籍与影片
6.3.1 《动画师生存手册》相关章节
理查德·威廉姆斯的《动画师生存手册》（*The Animator's Survival Kit*）在第二章和第五章中详细讨论了弹跳球、行走和跑步中的挤压与拉伸，并提供数以百计的帧分解图。该书被全球动画工作室列为必读，被誉为“动画师的实用圣经”。
6.3.2 经典动画片段解析（《谁陷害了兔子罗杰》《冰雪奇缘》）
《谁陷害了兔子罗杰》（1988）中的“皮蓬”段落——角色以橡胶般的形变躲避坠物，是挤压与拉伸在真人实拍与动画结合领域的里程碑。电影《冰雪奇缘》（2013）中雪人奥拉夫（Olaf）的身体时而拉长、时而压扁，虽为三维CG，但形变风格完全继承迪士尼黄金时代的二维夸张传统，是数字时代对这一原则的致敬。“弹跳球动画”技术从1930年代至今，始终是衡量动画师基础能力的黄金标准。