基于CATIA的互補(bǔ)色體視動(dòng)畫設(shè)計(jì)

摘要：體視動(dòng)畫是具有深度感的體視圖序列。應(yīng)用3DSMAX制作機(jī)械類體視動(dòng)畫比較困難，也不夠精確。本文應(yīng)用CATIA人機(jī)模塊及錄屏軟件快速獲取了某鐵路輪軌系統(tǒng)的“左紅”、“右綠”透視動(dòng)畫，并在After Effects環(huán)境下合成為互補(bǔ)色體視動(dòng)畫。

關(guān)鍵詞：透視；體視；動(dòng)畫；虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2163（2016）01-

Abstract：Stereodisplay animation is stereogram sequences of perceive depth. Making mechanical stereodisplay animationapplication of 3DSMAX is stilldifficult，and not precise enough.Application of CATIA/Ergonomics and recordscreensoftwareobtained perspectiveanimation of “Left-red” and “Right-green” for wheel/rail systems，then proposes application of After Effects composite complementary color stereodisplay animation.

Key words：perspective；stereodisplay； animation ；Virtual Reality

0 引言

研究知道，體視圖是具有深度感的透視圖，體視動(dòng)畫就是體視圖序列?；パa(bǔ)色體視動(dòng)畫的基本原理是：通過顏色過濾的方法使人的左右眼睛分別觀察到不同的動(dòng)畫，從而產(chǎn)生立體效果[1]。以傳統(tǒng)的紅綠眼鏡觀察為例，圖像背景為黑色，紅色圖線反射紅光，綠色圖線反射綠光，紅、綠色眼鏡片分別只透過紅、綠色光，若以人的眼睛[2]為“投影中心”，則兩眼分別只看到左、右眼透視動(dòng)畫的效果，視網(wǎng)膜上將生成立體融合動(dòng)畫。因互補(bǔ)色眼鏡造價(jià)低廉，CATIA的建模及數(shù)字樣機(jī)[3]等模塊功能都已構(gòu)建得優(yōu)化且強(qiáng)大，故本文的研究非常適用于機(jī)械類專業(yè)課的輔助教學(xué)。

目前，體視動(dòng)畫主要應(yīng)用3DSMAX軟件及其二次開發(fā)技術(shù)[4]來實(shí)現(xiàn)制作，起點(diǎn)較高，機(jī)械特質(zhì)的表達(dá)不夠充分；另外，立體電影也有應(yīng)用三維軟件制作常規(guī)動(dòng)畫，再用視頻后期特效軟件After Effects生成偽體視動(dòng)畫[5]的思路，經(jīng)驗(yàn)證，效果受限。本文綜合二者研究之長，首次提出選用CATIA人機(jī)模塊[6]視野窗口分別生成并錄制左、右眼透視動(dòng)畫，再通過After Effects[8]合成為互補(bǔ)色體視動(dòng)畫。

1 體視動(dòng)畫制作方法

可先按傳統(tǒng)思路制作成體視圖序列，再銜接；或先分別錄制左、右眼透視動(dòng)畫，再合成。前者畫面清晰度略高，但制作工作量大；后者效率高，行之有效。在此即對(duì)后者展開如下分析。

（1）打開CATIA人機(jī)工程學(xué)模塊，新建數(shù)字人模型和部件（這里插入某現(xiàn)有鐵路輪軌系統(tǒng)[3]）模型。CATIA V5R20提供了美、加、法、日、韓、德、中（臺(tái)灣）共7國人的男女模型，本研究選取了中國人類型。

（2）通過視野窗口工具按鈕打開視野窗口，則部件映入數(shù)字人眼簾，默認(rèn)顯示狀態(tài)為左右眼合一。調(diào)整數(shù)字人，使部件于數(shù)字人雙眼視野區(qū)域合適的方位。

（3）設(shè)置視野窗口的屬性，該屬性界面通過鼠標(biāo)右擊視野窗口裝飾外圍區(qū)域獲得?，F(xiàn)以“左紅”（左眼可見紅色模型）為例，先將部件各零件模型修改為紅色，并設(shè)置視野窗口屬性的視野范圍類型為左眼，播放動(dòng)畫，通過錄屏軟件（這里選“酷酷錄像”）錄制該動(dòng)畫（輪對(duì)滾動(dòng)于軌面），可將“左紅”透視動(dòng)畫保存為AVI格式文件，具體如圖1所示。類似可得右眼所見的“右綠”透視動(dòng)畫。綜上克制，僅用視野范圍類型分別選擇左、右眼，便實(shí)現(xiàn)了雙視點(diǎn)同時(shí)產(chǎn)生一對(duì)透視動(dòng)畫——體視動(dòng)畫（對(duì)），這也是CATIA相比3Dmax制作互補(bǔ)色體視動(dòng)畫的獨(dú)有特色。

（4）兩透視動(dòng)畫的合成。在After Effects環(huán)境下合成“左紅”、“右綠”透視動(dòng)畫的方法：分別打開前述已生成的“左紅”和“右綠”透視動(dòng)畫，將其中一個(gè)動(dòng)畫的不透明度調(diào)節(jié)為50%左右，再將兩動(dòng)畫合成至適當(dāng)位置，注意調(diào)節(jié)左右眼動(dòng)畫同步性，如圖2所示。戴紅綠互補(bǔ)色眼鏡，根據(jù)體視動(dòng)畫畫面大小適當(dāng)調(diào)節(jié)人眼與屏幕之間的距離，由此可見部件各零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)、且具有深度感的立體效果動(dòng)畫。

其中，正負(fù)視差[5]的相關(guān)要素有：

① CATIA中部件相對(duì)于數(shù)字人的大小；

② CATIA中部件與數(shù)字人眼睛的相對(duì)方位；

③ After Effects中合成動(dòng)畫時(shí)參考體視效果微調(diào)的左右眼動(dòng)畫相對(duì)位置。

2 必要設(shè)置

（1）為使體視動(dòng)畫外圍黑色范圍能滿足在After Effects中的需要，可在確認(rèn)部件位于可視范圍及合適方位的前提下取消視野窗口顯示設(shè)置欄的裝飾外圍。

（2）為獲取較大畫面動(dòng)畫，增大畫面清晰度，需設(shè)置視野窗口比例為較大值。

3 結(jié)束語

利用CATIA/DMU制作的機(jī)構(gòu)動(dòng)畫，適于機(jī)械類專業(yè)課的輔助教學(xué)；CATIA的人機(jī)模塊視野窗口可快速生成左、右眼透視動(dòng)畫，通過屏幕錄制軟件分別保存，并在After Effects下合成，獲得了互補(bǔ)色體視動(dòng)畫的圓滿、輕松制作，具有深度感的體視機(jī)構(gòu)動(dòng)畫使觀察者如同身臨其境，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助機(jī)械類教學(xué)終獲現(xiàn)實(shí)、理想的可見。

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