S1000D標(biāo)準(zhǔn)下三維仿真動(dòng)畫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙洪利，陳　飛

(中國(guó)民航大學(xué) 航空工程學(xué)院，天津　300300)

0　引言

交互式電子技術(shù)手冊(cè)(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)是指為提高故障維修保證率和培訓(xùn)效果而將傳統(tǒng)技術(shù)資料通過數(shù)字化方式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，并以形象生動(dòng)的形式進(jìn)行顯示的數(shù)字化技術(shù)手冊(cè)。虛擬現(xiàn)實(shí)模型語言(Virtual Reality Modeling Language，VRML)是一種具有交互性的實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵性技術(shù)，對(duì)培訓(xùn)、模擬和實(shí)驗(yàn)等工作有著較強(qiáng)的輔助意義。而在IETM中引入交互式三維仿真動(dòng)畫，使用者不僅可快速方便地對(duì)技術(shù)資料信息進(jìn)行理解和掌握，也可以利用便攜式移動(dòng)設(shè)備使用、閱讀和存儲(chǔ)相關(guān)信息，大大地增強(qiáng)了對(duì)信息的獲取能力。

1　S1000D規(guī)范

ASD S1000D規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱S1000D)是歐洲航天和國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)(ASD)發(fā)布的一個(gè)關(guān)于技術(shù)資料數(shù)字化的規(guī)范，包括技術(shù)資料數(shù)據(jù)的組織生成、格式要求、管理更新、發(fā)布程序等方面的內(nèi)容。它全面融合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，以中間格式充分利用模塊化思想，將數(shù)據(jù)以最小的單元集進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過公共源數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，不僅提高了數(shù)據(jù)信息的高度重用與共享，更提升了技術(shù)出版物的制作和維護(hù)效率。

在IETM中引入以VRML為基礎(chǔ)的三維仿真動(dòng)畫多媒體，可以有效地完善和補(bǔ)充技術(shù)資料信息，而在此過程中，S1000D標(biāo)準(zhǔn)有其相對(duì)應(yīng)的要求和說明。S1000D規(guī)范定義了元素標(biāo)簽。通過元素及其屬性可以對(duì)三維仿真動(dòng)畫引入時(shí)的適用性、保密級(jí)別、動(dòng)畫類型、相關(guān)參數(shù)等信息做詳細(xì)的描述與規(guī)范，同時(shí)還可以對(duì)動(dòng)畫播放時(shí)的顯示尺寸大小、播放對(duì)象、播放時(shí)間、控制插件是否顯示等進(jìn)行定義。

2　三維仿真動(dòng)畫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

三維仿真動(dòng)畫引入到IETM的過程涉及到原數(shù)據(jù)處理、VRML腳本設(shè)計(jì)與編輯、數(shù)據(jù)模塊編輯與轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)發(fā)布，通過對(duì)原素材的加工處理，設(shè)計(jì)三維對(duì)象模型與三維場(chǎng)景模型，把得到的模型與對(duì)應(yīng)的動(dòng)作腳本函數(shù)相結(jié)合，使模型數(shù)據(jù)具有仿真動(dòng)畫功能，將編制好的三維仿真動(dòng)畫存儲(chǔ)于DM中，利用XSL對(duì)DM進(jìn)行轉(zhuǎn)換解析，并發(fā)布成HTML文件，該過程的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。本文以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝為例進(jìn)行說明。

圖1　三維仿真動(dòng)畫引入到IETM的設(shè)計(jì)流程

2.1　資料數(shù)據(jù)的處理

三維仿真動(dòng)畫的本質(zhì)是對(duì)技術(shù)資料的形象化描述，因此，為實(shí)現(xiàn)效果良好的三維仿真動(dòng)畫，必須應(yīng)全面地對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行整合和處理。圖2展示了通過資料梳理后利用3Ds MAX創(chuàng)建的某發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的爆炸模型。

圖2　發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的爆炸模型

2.2　VRML的動(dòng)作腳本設(shè)計(jì)與編輯

實(shí)現(xiàn)基于VRML的三維仿真動(dòng)畫過程是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，可通過Cortona3D RapidManual軟件進(jìn)行三維仿真動(dòng)畫的制作，直接調(diào)用函數(shù)腳本就可以得到所需的動(dòng)作效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)作的調(diào)節(jié)與設(shè)計(jì)，節(jié)省了大量的開發(fā)時(shí)間，并提高了效率，保證了動(dòng)畫的質(zhì)量效果。其動(dòng)作腳本設(shè)置如圖3所示。

圖3　Cortona3D軟件的動(dòng)作腳本設(shè)置

2.3　數(shù)據(jù)模塊的編輯與轉(zhuǎn)換

S1000D規(guī)范中使用XML數(shù)據(jù)類型的DM對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述和存儲(chǔ)，因此三維仿真動(dòng)畫的信息必然要存儲(chǔ)于DM中。對(duì)該動(dòng)畫進(jìn)行描述的XML部分代碼如下：

在該描述中，分別通過屬性id、xlink：href、infoEntityIdent、multimediaType對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子安裝動(dòng)畫的標(biāo)記號(hào)、鏈接地址、名稱和多媒體類型進(jìn)行了定義和說明。

因?yàn)閿?shù)據(jù)模塊對(duì)用戶及維護(hù)人員是透明的，不易維護(hù)，所以要把XML文件中的數(shù)據(jù)按某種樣式轉(zhuǎn)換成瀏覽器可讀的HTML格式顯示給用戶及維護(hù)人員，從而使維護(hù)操作簡(jiǎn)潔方便。因此，編制和設(shè)計(jì)XSLT樣式表，實(shí)現(xiàn)對(duì)XML數(shù)據(jù)模塊的轉(zhuǎn)換尤為關(guān)鍵。XSLT部分實(shí)現(xiàn)代碼如下：

而插入三維仿真動(dòng)畫的部分網(wǎng)頁代碼如下：

2.4　三維仿真動(dòng)畫的發(fā)布

通過以上過程，可得到轉(zhuǎn)換完成的HTML文件，將該文件嵌于IETM中，并通過JS、CSS等的優(yōu)化，最終展示給用戶一個(gè)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫與用戶的可視化交互的動(dòng)畫效果，發(fā)布后的效果如圖4所示。

圖4　發(fā)布后的某IETM閱讀效果

3　結(jié)束語

利用VRML自身的交互性特點(diǎn)設(shè)計(jì)三維仿真動(dòng)畫，采用S1000D規(guī)范作為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，通過網(wǎng)頁的形式實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫的交互式應(yīng)用，并以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子作為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了IETM中三維仿真動(dòng)畫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息共享、交互播放等目標(biāo)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)資料到數(shù)據(jù)模塊的轉(zhuǎn)化，以及數(shù)據(jù)模塊的存儲(chǔ)和可視化轉(zhuǎn)換，極大地方便了用戶的操作和維護(hù)。隨著現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將為IETM帶來更廣闊的應(yīng)用前景。

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