基于CATIA的互补色体视动画设计

摘要：体视动画是具有深度感的体视图序列。应用3DSMAX制作机械类体视动画比较困难，也不够精确。本文应用CATIA人机模块及录屏软件快速获取了某铁路轮轨系统的“左红”、“右绿”透视动画，并在After Effects环境下合成为互补色体视动画。

关键词：透视；体视；动画；虚拟现实

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：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，体视图是具有深度感的透视图，体视动画就是体视图序列。互补色体视动画的基本原理是：通过颜色过滤的方法使人的左右眼睛分别观察到不同的动画，从而产生立体效果[1]。以传统的红绿眼镜观察为例，图像背景为黑色，红色图线反射红光，绿色图线反射绿光，红、绿色眼镜片分别只透过红、绿色光，若以人的眼睛[2]为“投影中心”，则两眼分别只看到左、右眼透视动画的效果，视网膜上将生成立体融合动画。因互补色眼镜造价低廉，CATIA的建模及数字样机[3]等模块功能都已构建得优化且强大，故本文的研究非常适用于机械类专业课的辅助教学。

目前，体视动画主要应用3DSMAX软件及其二次开发技术[4]来实现制作，起点较高，机械特质的表达不够充分；另外，立体电影也有应用三维软件制作常规动画，再用视频后期特效软件After Effects生成伪体视动画[5]的思路，经验证，效果受限。本文综合二者研究之长，首次提出选用CATIA人机模块[6]视野窗口分别生成并录制左、右眼透视动画，再通过After Effects[8]合成为互补色体视动画。

1 体视动画制作方法

可先按传统思路制作成体视图序列，再衔接；或先分别录制左、右眼透视动画，再合成。前者画面清晰度略高，但制作工作量大；后者效率高，行之有效。在此即对后者展开如下分析。

（1）打开CATIA人机工程学模块，新建数字人模型和部件（这里插入某现有铁路轮轨系统[3]）模型。CATIA V5R20提供了美、加、法、日、韩、德、中（台湾）共7国人的男女模型，本研究选取了中国人类型。

（2）通过视野窗口工具按钮打开视野窗口，则部件映入数字人眼帘，默认显示状态为左右眼合一。调整数字人，使部件于数字人双眼视野区域合适的方位。

（3）设置视野窗口的属性，该属性界面通过鼠标右击视野窗口装饰外围区域获得。现以“左红”（左眼可见红色模型）为例，先将部件各零件模型修改为红色，并设置视野窗口属性的视野范围类型为左眼，播放动画，通过录屏软件（这里选“酷酷录像”）录制该动画（轮对滚动于轨面），可将“左红”透视动画保存为AVI格式文件，具体如图1所示。类似可得右眼所见的“右绿”透视动画。综上克制，仅用视野范围类型分别选择左、右眼，便实现了双视点同时产生一对透视动画——体视动画（对），这也是CATIA相比3Dmax制作互补色体视动画的独有特色。

（4）两透视动画的合成。在After Effects环境下合成“左红”、“右绿”透视动画的方法：分别打开前述已生成的“左红”和“右绿”透视动画，将其中一个动画的不透明度调节为50%左右，再将两动画合成至适当位置，注意调节左右眼动画同步性，如图2所示。戴红绿互补色眼镜，根据体视动画画面大小适当调节人眼与屏幕之间的距离，由此可见部件各零件相对运动的精准、且具有深度感的立体效果动画。

其中，正负视差[5]的相关要素有：

① CATIA中部件相对于数字人的大小；

② CATIA中部件与数字人眼睛的相对方位；

③ After Effects中合成动画时参考体视效果微调的左右眼动画相对位置。

2 必要设置

（1）为使体视动画外围黑色范围能满足在After Effects中的需要，可在确认部件位于可视范围及合适方位的前提下取消视野窗口显示设置栏的装饰外围。

（2）为获取较大画面动画，增大画面清晰度，需设置视野窗口比例为较大值。

3 结束语

利用CATIA/DMU制作的机构动画，适于机械类专业课的辅助教学；CATIA的人机模块视野窗口可快速生成左、右眼透视动画，通过屏幕录制软件分别保存，并在After Effects下合成，获得了互补色体视动画的圆满、轻松制作，具有深度感的体视机构动画使观察者如同身临其境，虚拟现实技术辅助机械类教学终获现实、理想的可见。

参考文献：

[1]章日晋.体视投影图集[M].北京：国防工业出版社，1979.

[2]张宇辉，吕国强，胡跃辉，等.立体显示的双目模型算法及实现[J].计算机工程与应用. 2006，42（35）： 65-67.

[3]刘宏新，宋微微，史玉红.CATIA数字样机运动仿真详解[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]黄心渊，陈世红.3DSMAX中体视动画生成模块的实现[J].计算机工程， 2002，28（4）： 178-179，257.

[5]肖康.浅析制作3D电影的技术方法[J].数字技术与应用， 2011（8）：185.

[6]杨敏，杨萍，夏恒，等.机车乘务员上车脚梯位置的工效学分析[J].人类工效学，2014，20（3）： 72-74.

[7]李瑞芳， 王宝芹，张艳红.三维影视特效探秘After Effects插件使用指南[M].北京：北京希望电子出版社，2002.