網絡動畫仿真演示實現分析

肖凡　徐丕文

摘要：由于計算機網絡技術的迅猛發展，其在動畫仿真領域的運用已得到了廣泛的關注。文章首先介紹了網絡動畫仿真的概念和意義，然后論述了目前常見的動畫仿真演示方法，并對其實現進行了具體分析，最后從交互性、簡易性及實時性等方面對演示方法進行了探討，希望能為網絡動畫仿真領域里人機交互和遠程溝通提供一些參考，為企業帶來更高的經濟效益。

關鍵詞：網絡動畫；仿真；演示

2l世紀是一個網絡信息化的時代，各個行業也都向著全球信息化的方向發展。為確保資源的合理分配和優化配置，應充分利用好計算機網絡，將處于異地的資源集合起來形成優勢，降低企業成本，有效提升工作效率和經濟效益。對于分布在不同地點的分公司來說，若想及時了解公司產品及現狀，員工之間應該及時分享公司的信息，和用戶以及合作方也要保持溝通。然而僅僅使用網絡進行文字交流會讓觀者感覺單一、枯燥，也不能全面地理解企業信息，因此網絡動畫仿真演示應運而生，并具備非常重要的現實意義。

1網絡動畫仿真簡介

1.1網絡動畫仿真的概念

由于科技的進步和人民生活水平的提高，人們對信息的需求量也越來越大，從電腦上打印或者書本上顯示所獲得的信息遠遠達不到人們的要求，他們更希望將視覺、聽覺等方式結合在一起，有身臨其境的感覺，網絡動畫仿真技術就是完成這一需求的技術。

網絡動畫仿真技術能夠把數字化信息轉變成人們所熟悉的三維信息，其包含計算機、數學、機械及物理等多門學科，還結合了計算機網絡及計算機.仿真等技術。讓人利用計算機走進三維動畫世界，操作虛構環境中的部件。這也是一個從被動變主動的過程，傳統的文字交流就是填鴨式的觀看，而網絡動畫仿真則是可互動的體驗，也能引起人們的興趣，快速獲取有效信息。

1.2網絡動畫仿真的研究現狀

如今網絡動畫仿真技術已經得到了廣泛的關注，在工程、教學和商業等領域應用較多，并取得了巨大的發展。為企業產品設計網絡動畫仿真演示，可以非常直觀、形象地體現出產品的內部結構，并方便進行運動分析，更能有效地傳達信息。對于公司內部來說，網絡動畫仿真演示有利于把握各部門的工作狀態，為指導下一步計劃提供參考。對于合作商和用戶來說，網絡動畫仿真演示可以讓他們真實地了解企業產品，博得他們的眼球，也會提高企業的影響力，提升企業的發展空間。

目前應用較多的仿真軟件為CAD建模軟件，其中產品有I-DEAS，UG，GATIS等，它們可以利用鼠標完成對模型的拖動、調整尺寸及旋轉等操作，讓觀者能夠清晰地觀看產品內部組成和架構，這是一種形式上的動畫仿真演示。但就現實情況而言，動畫仿真演示往往需要通過網絡進行遠程交流，這不僅僅是在CAD軟件上通過操作鼠標來完成，還需要應用軟件中的創建動畫功能，生成后綴為AVI的文件并上傳到網絡，這樣就可以在網絡上觀看動畫仿真演示并探討，但這一方法的缺陷在于維度的下降，它從前期的三維立體動畫降到了二維，視覺效果有所下降。國內外專家學者對于網絡動畫仿真演示方法的運用也在積極地探索，其中有利用CAD軟件直接實現動畫仿真演示的；有導入到動畫設計功能更強的軟件CAXA當中進行動畫仿真演示的；還有運用VRML語言實現了網絡動畫仿真演示的，該方法在交互性和實時性上有顯著提高。當然，每種仿真演示方法都有各自的特點，具體選取哪種方法還應結合實際。

2網絡動畫仿真演示的方法

2.1 CAD軟件動畫仿真演示

CAD軟件，即計算機輔助設計軟件，開發于20世紀60年代，該軟件可以直接完成動畫仿真演示工作，下面將以UG為例對網絡動畫仿真演示的實現作具體分析。

UG進行網絡動畫仿真演示大體分為2步，分別是Assembly和Mechanism Design模塊的實現。首先，對于Assembly模塊，它主要通過人為更改每一幀中零件的裝配組合圖，然后將其按順序連起來便形成了動畫。該動畫的制作比較簡單，具有廣泛的適用性，制作過程中僅需要雙擊處在“未處理的”項目中的零件，程序就能自主裝配動畫，其順序和效果圖可以人為控制。但是不適用于零件較多、模型復雜的產品，其工作量會明顯增大。其次就是Mechanism Design模塊的實現。在該模塊中，根據所建立的連接信息及約束，并施加載荷量，軟件就可以調用機構求解程序求出裝配組合圖，按順序連貫起來便實現了動畫仿真演示效果。該步所形成的動畫仿真演示還能運用到運動分析仿真中，能夠體現出在不同點的速度或位移信息。

UG軟件不但能夠創建裝配動畫仿真，而且能夠根據裝配關系創建產品的拆裝動畫仿真。這一動畫仿真演示方法是基于“工具＼表達式”中的開始幀數和最大幀數2個表達式，零件之間的如距離、角度等裝配關系以帶有“開始幀數”的參數表達式為準。然后點擊視圖便可以進行拆裝動畫的制作。裝配關系隨著開始幀數從0依次增加到最大幀數，其拆裝順序和裝配動畫順序正好相反。拆裝動畫仿真演示能夠實現的前提是存在裝配關系，否則不能進行動畫制作，優勢在于節省時間、提升效率。

2.2 CAXA軟件動畫仿真演示

CAXA是中國的軟件服務企業，旗下主要產品有CAD、MES、PLM及工業云等。EAXA軟件的動畫設計功能要強于上述CAD軟件。與CAD軟件實現動畫仿真演示相比，其仿真演示過程是間接的，它是通過公用格式“Pasasolid”完成的，應先將CAD軟件創建的產品模型按照公用格式輸出，然后再輸入到CAXA中完成動畫仿真演示。

CAXA軟件的優勢在于其增加了CAD中所沒有的時間軸理念，在動畫設計時，在編輯器中為每個零件設置合理的數值和運動方式，然后拆裝順序根據時間軸上零件的不同位置進行調整來完成。這樣便可以把大量時間用于完善網絡動畫仿真演示的視覺效果，大大吸引觀者的注意力，最后根據時間軸設置裝配順序。另外，由于時間軸的優勢，在制作前期不必把裝配關系考慮進去，所以該軟件對于零件間的連接信息和約束也沒有要求，因此動畫仿真過程更為靈活，其應用范圍也更廣，視覺效果更為逼真。

2.3基于VRML語言的動畫仿真演示

VRML語言即虛擬現實建模語言，其與Internet一起使用來論述可交互的三維空間，目的就是較為逼真地實現網絡上的交互式三維多媒體。用戶使用瀏覽器就能體驗到VRML語言搭建的三維實體模型，而且可以實時地進行方向、遠近、物體狀態的改變。

VRML文件并不能單獨運行，而是需要瀏覽器支持，市場上常用的有2種，即Microsoft VRML瀏覽器和Cortona瀏覽器。實際上很多瀏覽器都配備了標準的嵌入式VRML瀏覽器，沒有配備的可以直接從網上下載，按步驟安裝好后就嵌入到了所采用的瀏覽器當中，便可以觀看vRML類型文件，所以基于VRML語言的網絡動畫仿真十分便捷，這里以基于VRML的Cortona瀏覽器為例對網絡動畫仿真作具體分析。

該方法進行網絡動畫仿真的步驟大體分為4步，即建模、格式轉化、模型簡化和機構的裝配。進行實體建模的方法多種多樣，例如通過shape節點的geometry域進行建模，通過使用其他建模軟件建模后轉化成VRML文件等。前者需要動畫制作者人為設置坐標、向量等數據來描繪實體，工作量較大。所以本文采用后者方式進行建模，使用SolidWorks 2014軟件建模后再轉化成VRML文件。然后在進行格式轉化時，要將2個軟件的單位統一化，若不統一需進行修改。由于在VRML中相對修改方便，所以在SolidWorks 2014保存成VRML格式時，把單位設置成與VRML相同的單位。然后則是對模型做簡化處理，這樣做的目的是加快網絡傳輸速率。在編輯VRML文件時，以不影響模型效果為基礎，需降低文件數據量，即把文件壓縮。最后就是進行機構的裝配，在VRML語言中使用節點Inline中語句進行模型重裝，使用節點transform中語句對零件進行平移或旋轉等操作，確保裝配的精準。當所有零件都成功安裝以后，就可以使用Cortona瀏覽器從各個視角詳細觀察各個零部件或產品模型，該瀏覽器擁有多種瀏覽模式，例如Turn，Pan，Fly等。用戶為了觀看模型的某一部位特性，可以鼠標點擊底部或右側進行移動、旋轉及縮放畫面。若希望模型回到初始位置，僅需單擊“Restore”按鈕即可，簡單快捷。

基于VRML語言的動畫仿真可以很好地進行運動分析，可以創建零件的機構動畫和裝配拆卸動畫，通過鼠標能夠較好地掌握網絡動畫的進度安排，然后利用鼠標縮放拉伸、拖動和旋轉讓網絡中的用戶更為全面地了解零件的組成和局部特性，也有利于遠程溝通，反饋信息的速度更快，實時性強。

通過對上述3種網絡動畫仿真演示方法的分析發現，CAD軟件具備簡單的動畫設計功能，利用裝配模塊和機構設計模塊完成，主要適用于零件較少、模型結構簡單的情形。當模型結構復雜時，可以通過CAD的接口把模型導入到動畫設計功能更強的CAXA中完成。EAXA中時間軸理念的運用節省了時間，為提高視覺效果創造了更多的機會。為了提高網絡動畫仿真演示的可交互性和遠程交流，避免提供給用戶一種設計好的一成不變的模式，讓其可些意觀察模型的局部特征，而且由被動變為主動，基于VRML語言的動畫仿真方法被運用，但它也存在著缺陷，即三維建模較不容易，需要利用接口從㈨軟件中導入三維模型來完成建模操作，經過驗證極少出現數據丟失的現象。

3結語

對于網絡動畫仿真演示實現分析的研究在機械制造、航空航天等領域都有重要的意義，其通過仿真軟件的運用模擬實體，呈現給用戶各個視角的產品信息，與二維圖像相比更易于理解和評價，確保了產品的完整性。另外，網絡動畫仿真演示能夠實現人機交互，有利于用戶能夠進行遠程交流并快速反饋意見，為智能、精準地掌握產品內部結構提供了新的科學方法，具有很好的應用前景。在將來的學習和研究中還應不斷深入，解決目前仍存在的一些問題，為我國仿真技術的發展貢獻一份力量。