基于CATIA的互補色體視動畫設計

摘要：體視動畫是具有深度感的體視圖序列。應用3DSMAX制作機械類體視動畫比較困難，也不夠精確。本文應用CATIA人機模塊及錄屏軟件快速獲取了某鐵路輪軌系統的“左紅”、“右綠”透視動畫，并在After Effects環境下合成為互補色體視動畫。

關鍵詞：透視；體視；動畫；虛擬現實

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：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，體視動畫就是體視圖序列。互補色體視動畫的基本原理是：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畫，從而產生立體效果[1]。以傳統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、右眼透視動畫的效果，視網膜上將生成立體融合動畫。因互補色眼鏡造價低廉，CATIA的建模及數字樣機[3]等模塊功能都已構建得優化且強大，故本文的研究非常適用于機械類專業課的輔助教學。

目前，體視動畫主要應用3DSMAX軟件及其二次開發技術[4]來實現制作，起點較高，機械特質的表達不夠充分；另外，立體電影也有應用三維軟件制作常規動畫，再用視頻后期特效軟件After Effects生成偽體視動畫[5]的思路，經驗證，效果受限。本文綜合二者研究之長，首次提出選用CATIA人機模塊[6]視野窗口分別生成并錄制左、右眼透視動畫，再通過After Effects[8]合成為互補色體視動畫。

1 體視動畫制作方法

可先按傳統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。在此即對后者展開如下分析。

（1）打開CATIA人機工程學模塊，新建數字人模型和部件（這里插入某現有鐵路輪軌系統[3]）模型。CATIA V5R20提供了美、加、法、日、韓、德、中（臺灣）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，則部件映入數字人眼簾，默認顯示狀態為左右眼合一。調整數字人，使部件于數字人雙眼視野區域合適的方位。

（3）設置視野窗口的屬性，該屬性界面通過鼠標右擊視野窗口裝飾外圍區域獲得。現以“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，并設置視野窗口屬性的視野范圍類型為左眼，播放動畫，通過錄屏軟件（這里選“酷酷錄像”）錄制該動畫（輪對滾動于軌面），可將“左紅”透視動畫保存為AVI格式文件，具體如圖1所示。類似可得右眼所見的“右綠”透視動畫。綜上克制，僅用視野范圍類型分別選擇左、右眼，便實現了雙視點同時產生一對透視動畫——體視動畫（對），這也是CATIA相比3Dmax制作互補色體視動畫的獨有特色。

（4）兩透視動畫的合成。在After Effects環境下合成“左紅”、“右綠”透視動畫的方法：分別打開前述已生成的“左紅”和“右綠”透視動畫，將其中一個動畫的不透明度調節為50%左右，再將兩動畫合成至適當位置，注意調節左右眼動畫同步性，如圖2所示。戴紅綠互補色眼鏡，根據體視動畫畫面大小適當調節人眼與屏幕之間的距離，由此可見部件各零件相對運動的精準、且具有深度感的立體效果動畫。

其中，正負視差[5]的相關要素有：

① CATIA中部件相對于數字人的大小；

② CATIA中部件與數字人眼睛的相對方位；

③ After Effects中合成動畫時參考體視效果微調的左右眼動畫相對位置。

2 必要設置

（1）為使體視動畫外圍黑色范圍能滿足在After Effects中的需要，可在確認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置欄的裝飾外圍。

（2）為獲取較大畫面動畫，增大畫面清晰度，需設置視野窗口比例為較大值。

3 結束語

利用CATIA/DMU制作的機構動畫，適于機械類專業課的輔助教學；CATIA的人機模塊視野窗口可快速生成左、右眼透視動畫，通過屏幕錄制軟件分別保存，并在After Effects下合成，獲得了互補色體視動畫的圓滿、輕松制作，具有深度感的體視機構動畫使觀察者如同身臨其境，虛擬現實技術輔助機械類教學終獲現實、理想的可見。

參考文獻：

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