浅谈机械设计中三维动画创作与应用

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1、万方数据第24卷第2期核动力工程v01．24N0211生!璺堕!!堡竺!型竺星!g!!竺皇坚———————生L三一!—!三文章编号：0258-0926(2003)02-0190一03浅谈机械设计中三维动画创作与应用刘莉中国桩动力研究设计院．成者I；．61004摘要：机械设计中三维动画，可使人们直观、准确地了解和把握设计方案。及时发现设计失误并加以改进，从而提高设计质最。本文给出了实际应用例子．介绍了机械设计中动画的制作过程和基本方法。关键词：三维动画；计算机；机槭设计；建模；动画渲染中田分类号：THl22文献标识码：A1引言计算机技术的迅猛发展给各行各业带

2、来了一系列技术变革．计算机的应用几乎涉及到各个技术领域，特别是在计算机辅助设计领域．其技术发展更是迅速。三维动画利用电脑技术，创造逼真的三维动态环境．生成影像级动画，令人产生身临其境之感，因而在机械设计、建筑工程等领域得到广泛应用。机械设计很大程度受益于计算机视图。从初始的设计研究到动态分析，三维计算机模拟可节省大量的用于构建合适原型的资金和时间。三维动画制作不仅以最佳光线显示产品，而且给观众留下深刻的印像。在机械设计中．三维动画技术可对设备、管路、阀门、基础等进行真实模拟，使机械产品之间的相互关系很容易描绘出来．以动画形式显示各产品零部件之间的相互运动．

3、既能全景浏览又可局部详察，从而使人们快捷、直观、准确地了解和把握设计方案。更为重要的是，可以在工程建设之前看到“建成实物”．提前发现设计不足并及时改进，从而提高了设计效率和质量。在设计投标时．三维动画用于方案介绍，可供人们评价，快速轻松地演示产品的工作情况，运动时的外观以及它的操作方法，提高设计者的竞争力本文简要介绍机械设计中动画制作的过程和基本方法，并应用于中国核动力研究设计院机械工程动画制作。收辅日期：2002_03_05；惨回日期：2002一ll—052软件环境win95、州n98或winNT、AmtocadR14(下称cAD)、3Dstudi0^蚴

4、【R3(下称MAx)。3创作过程3．1动画编导动画编导属前期创意和规划工作，可根据演示需要进行编剧和导演。比如：在制作一实验回路系统流程的动画时，可先进行三维模拟和动态鸟瞰；把回路中的各设备在一个场景中装配成一段线路，制作全景漫游动域，展示所有设备；对单个主要装置沿环形路径绕行浏览一周并作局部放大观察或剖式动画展开等。3．2资料收集资料收集包括以下项目：收集路径、跨越情况、机电设备、装置流程及基础等设施的三维几何尺寸及色彩、材质、光泽等。3．3毫横3．3．1模型简化及比例选择模型越接近实物则越复杂，在MAx中渲染效果也就越好．但建模及动画制作花费的时间会成

5、倍增加。使用最少的细节数量来降低模型复杂度．通过对各种造型、路径步数、变形优化和3D修改的参数以及边数的设置来控制生成实体的界面数量获得所要求的真实度。这样即可节省很多制作、渲染时间，又使动画效果完全满足需要。为了保证真实感，对万方数据刘莉：堡望塑苎堡竺!三竺茎苎型堡要生望!!!．————————————————_—————————————————————————————————————一。在同一场景中出现的模型必须采用相同的尺寸单位和比例．建议以毫米为单位按物体实际尺寸构建模型。3．3．2建模软件选择选用的建模工具有MAx和cAD，现分述如下。MAX是由

6、Autodesk公司开发的世界流行的造型处理、渲染着色及动画制作工具，建模功能非常强大．几乎可建任何形状的三维形体．但其建模偏重于艺术化，精度较低，对于那些对精度要求不高的模型更为适合。cAD是由Autodesk公司开发的风靡世界的二维、三维工程制图工具．它同MAx之间可用多种文件格式进行模型互换。尽管建模功能不如MAx强大，但对一般规则物体都能胜任。尤其是它具有高精度的数字输入功能、严格灵活的捕捉方式和精确定位空间坐标系的能力，非常适合规则模型的精确建模可各取所长，根据模型特点选用最适合的造型工具。对于简单有规则的设备、基础、管道等可在cAD中精确建横，

7、然后导入MAx渲染并制作动画，对于较复杂的设备、文字．流动液体等非规则体用MAx搭建。3．3．3CAD建模用cAD建模．要把材质相同的模型放在同一层中，分层管理模型，这样导人MAx后同层所有模型被组合为一个物体，便于选择、编辑及赋材质。除一般二维命令外．还要学习视点变换．坐标系变换、渲染及少量三维建模命令：①用vpoint或dview从各个视角观察模型；②全面领会ucs各选项的功能，能把用户坐标系的xoy平面严格指定在空间中的任何平面上，把该平面转化为“工作平面”．在cAD中绘图时，所有操作都是相对于用户坐标系的xoy平面，这样便把空间问题转化为平面问题，

8、这是三维建模的前提和捷径；③学会用shade或r∞der渲染模型，