CN110111402B - 3d参数化模型的生成方法、装置、动画制作方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于3D参数化模型的生成方法、装置、动画制作方法及装置。该方法包括：获取工程设备的标识；根据所述标识获取所述工程设备对应的3D设备模型及参数配置文件，所述3D设备模型包括所述工程设备对应的关键组件及所述关键组件的组件名称，所述参数配置文件包括：所述关键组件的组件名称、所述关键组件的动画属性及所述动画属性对应的动画参数；建立所述关键组件与所述动画参数的对应关系，得到所述工程设备对应的3D参数化模型。该技术方案简化用户制作建设工程动画的过程，达到普通的建筑专业人员也能轻松的制作3D美术动画的目的。

Description

3D参数化模型的生成方法、装置、动画制作方法及装置

技术领域

本发明涉及3D动画技术领域，尤其涉及3D参数化模型的生成方法、装置、动画制作方法及装置。

背景技术

目前，在建设施工之前，设计方需要对施工人员讲解展示建设施工过程，如果通过3D动画进行展示，相比仅提供施工设计图，展示效果更直观，施工人员对设计理解更加充分准确。

在3D模型领域，存在很多在线素材库，如CG模型网、站长素材网等等，提供多种3D模型素材，如人物、车辆、飞机、建筑物、家具等等，但是对于建设工程这样的特殊领域，由于没有相关的素材库，因此在制作建设工程相关的3D动画时，需要专业美术人员一个一个的制作。另外，对于建设用的机械设备，如塔吊、吊车等等设备，如果需要在3D动画中展示其工作过程，需要专业美术人员一帧帧进行绘制，工作量较大，动画制作成本较高。

发明内容

本发明实施例提供3D参数化模型的生成方法、装置、动画制作方法及装置。所述技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种3D参数化模型的生成方法，包括：

获取工程设备的标识；

根据所述标识获取所述工程设备对应的3D设备模型及参数配置文件，所述3D设备模型包括所述工程设备对应的关键组件及所述关键组件的组件名称，所述参数配置文件包括：所述关键组件的组件名称、所述关键组件的动画属性及所述动画属性对应的动画参数；

建立所述关键组件与所述动画参数的对应关系，得到所述工程设备对应的3D参数化模型。

可选的，当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述动画属性包括：所述关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数，所述活动范围包括最大活动值和最小活动值；

当所述工程设备为双排脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；所述工程设备为满堂脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值。

可选的，所述动画属性还包括：所述关键组件对应的动画显示名称，具有关联关系的多个关键组件对应同一动画显示名称；

和/或，所述参数配置文件还包括：界面配置信息，所述界面配置信息用于在制作3D参数化模型的动画时显示所述工程设备对应的参数调节界面，所述界面配置信息包括对每个关键组件的动画参数进行调节的调节控件信息。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种3D参数化模型的生成装置，所述装置用于实现上述实施例的方法。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种3D参数化模型的动画制作方法，包括：

获取工程设备对应的3D参数化模型，所述3D参数化模型包括关键组件与动画参数的对应关系；

获取参数调节界面上对所述工程设备的关键组件所设定的动画参数值；

根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画。

可选的，当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述动画属性包括：所述关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数，所述活动范围包括最大活动值和最小活动值；

所述工程设备为双排脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；所述工程设备为满堂脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数范围；

所述参数调节界面包括每个关键组件对应的调节控件；

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述调节控件的调节范围与所述关键组件的活动范围相对应；

所述工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，所述调节控件的调节范围与所述关键组件的参数范围相对应。

可选的，所述获取参数调节界面上对所述工程设备的关键组件所设定的动画参数，包括：

接收对所述调节组件的调节结果；

确定所述调节结果对应的调节值；

根据所述调节控件的调节范围与所述关键组件的参数范围之间的对应关系，计算所述调节值对应的动画参数值。

可选的，所述根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，根据所述动画参数值确定所述关键组件的活动轨迹；根据所述关键组件的活动轨迹，生成所述3D动画；

当所述工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，根据所述动画参数值确定所述双排脚手架或满堂脚手架的形状；根据所述形状生成所述3D动画。

可选的，所述根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

获取每个关键帧的动画参数值；

根据相邻关键帧的动画参数值计算所述相邻关键帧之间每一帧的动画参数值；

根据所述关键帧及每一帧的动画参数值生成所述3D动画。

可选的，所述生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

获取设置的动画显示效果，所述动画显示效果包括：旋转动画、位移动画或相机动画；

根据所述动画显示效果生成所述3D动画。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种3D参数化模型的动画制作装置，所述装置用于实现上述实施例的方法。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实施例中，以建筑专业人员为特定用户，以他们的角度思考，真实还原机械关键属性，生成工程设备的3D参数化模型，简化用户制作建设工程动画的过程，达到普通的建筑专业人员也能轻松的制作3D美术动画的目的。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1本申请实施例3D参数化模型的生成方法的流程图。

图2是本申请实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图。

图3是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图。

图4是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图。

图5是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图。

图6是本申请实施例中吊塔的动画制作界面示意图。

图7是本申请实施例中电动套丝机的动画制作界面示意图。

图8是是本申请实施例中双排脚手架的动画制作界面示意图。

图9是是本申请实施例中满堂脚手架的动画制作界面示意图。

图10是本申请实施例中动画显示效果的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请中，为了简化建设工程类3D动画的制作及播放过程，将一些常用的如吊车等模型，增加常用参数的可调节处理。

图1是本申请实施例3D参数化模型的生成方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S11，获取工程设备的标识；

步骤S12，根据标识获取工程设备对应的3D设备模型及参数配置文件，3D设备模型包括工程设备对应的关键组件及关键组件的组件名称，参数配置文件包括：关键组件的组件名称、关键组件的动画属性及动画属性对应的动画参数；

步骤S13，建立关键组件与动画参数的对应关系，得到工程设备对应的3D参数化模型。

可选的，当工程设备为机械类或工具类设备时，动画属性包括：关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，动画参数包括：每个动画属性对应的参数，活动范围包括最大活动值和最小活动值。

当工程设备为双排脚手架时，动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；工程设备为满堂脚手架时，动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，动画参数包括：每个动画属性对应的参数值。

可选的，动画属性还包括：关键组件对应的动画显示名称，具有关联关系的多个关键组件对应同一动画显示名称。

可选的，参数配置文件还包括：界面配置信息，界面配置信息用于在制作3D参数化模型的动画时显示工程设备对应的参数调节界面，界面配置信息包括对每个关键组件的动画参数进行调节的调节控件信息。

在一个实施例中，以塔吊为例，它的“关键参数”或者用户感兴趣的参数只有，大臂的旋转，小车的移动，吊绳的升级，吊钩的旋转等。

对于吊塔的3D设备模型，将其关键组件包括：大臂、小车、吊绳、吊钩和防脱卡扣，对这些关键组件进行可调节参数化，即建立关键组件与动画参数的对应关系，得到吊塔对应的3D参数化模型。其中，动画参数可通过预先编写的参数配置文件获得。

由于吊塔属于机械类设备，其关键组件的动画属性可以包括以下6个属性内容：

1.动画显示名称：在3D动画中最终显示的属性名称；

2.组件名称：关键组件在模型资源中的名称；

3.活动类型：关键组件的活动类型，如位移、旋转、特效、显隐、内置动画等；

4.活动方向：关键组件的活动方向属性；

5.活动范围最小值：关键组件的最小活动范围；

6.活动范围最大值：关键组件的最大活动范围。

对于吊塔来说，建立的关键组件与动画参数的对应关系可以如下表1所示。

表1

动画显示名称	组件名称	活动类型	活动方向	活动范围最小值	活动范围最大值
						大臂	大臂	旋转	Y	-360	360
小车	小车	位移	X	4.5	41
						吊绳	吊绳	位移	Y	-40	-1
吊钩	吊钩	旋转	Y	-360	360
						防脱卡扣	防脱卡扣	旋转	Z	0	-70

在另一个实施例中，以工具类的电动套丝机为例，其对应的动画属性内容与上述吊塔相同。但其关键组件之间存在关联关系，如联动关系等，因此，在对其属性进行参数化配置时，需要对其关联关系进行体现，对于具有关联关系的关键组件，可以在动画显示时，以一个总的控件对其进行调节控制，该控件对应的名称为具有关联关系的多个关键组件所对应的动画显示名称。

对于电动套丝机来说，建立的关键组件与动画参数的对应关系可以如下表2所示。

表2

对于“卡盘锁紧”，如果调节其对应的参数，实际上控制卡盘、5个卡爪及4个卡柱同时进行相应活动，这些关联的关键组件的旋转量和位移量也具有特定的对应关系，设计人员可预先对其进行设置，即预先设定关联的关键组件的活动范围的对应关系。

在另一个实施例中，对于脚手架的动画属性进行说明。脚手架分为双排脚手架和满堂脚手架。其中，双排脚手架的动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距共5个；满堂脚手架的动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距共6个。每个属性对应参数值单位可以为米。通过对每个属性的参数调节，自动拼装成指定长宽高及间距的脚手架。

本发明还提供一种3D参数化模型的生成装置，用于实现上述实施例的方法。该装置包括：

标识获取模块，用于获取工程设备的标识；

配置文件获取模块，用于根据标识获取工程设备对应的3D模型及参数配置文件，3D模型包括工程设备对应的关键组件及关键组件的组件名称，参数配置文件包括：关键组件的组件名称、关键组件的动画属性及动画属性对应的动画参数；

模型建立模块，用于建立关键组件与动画参数的对应关系，得到工程设备对应的3D参数化模型。

本发明的3D参数化模型的生成方法及装置，以建筑专业人员为特定用户，以他们的角度思考，真实还原机械关键属性，生成工程设备的3D参数化模型，将简化用户制作建设工程动画的过程，达到普通的建筑专业人员也能轻松的制作3D美术动画的目的。

图2是本申请实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S21，获取工程设备对应的3D参数化模型，3D参数化模型包括关键组件与动画参数的对应关系；

步骤S22，获取参数调节界面上对工程设备的关键组件所设定的动画参数值；

步骤S23，根据动画参数值和关键组件与动画参数的对应关系，生成3D参数化模型的3D动画。

当工程设备为机械类或工具类设备时，动画属性包括：关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，动画参数包括：每个动画属性对应的参数，活动范围包括最大活动值和最小活动值。

工程设备为双排脚手架时，动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；工程设备为满堂脚手架时，动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，动画参数包括：每个动画属性对应的参数范围。

参数调节界面包括每个关键组件对应的调节控件。当工程设备为机械类或工具类设备时，调节控件的调节范围与关键组件的活动范围相对应。工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，调节控件的调节范围与关键组件的参数范围相对应。

例如，该调节控件可以是拖动型控制条、点击型控制条或者数值输入框。

对于拖动型控制条，用户可以通过拖动调节滑块来调节参数值；

对于点击型控制条，用户可以通过点击控制条两端的按钮调节参数大小；

对于数值输入框，用户可以直接输入所需的参数值，为了便于用户输入，可以在输入框附近显示该参数允许用户输入的数值范围。

对于控制开关的调节控件，还可以为开关按钮。

图3是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图，步骤S22包括：

步骤S31，接收对调节组件的调节结果；

步骤S32，确定调节结果对应的调节值；

步骤S33，根据调节控件的调节范围与关键组件的参数范围之间的对应关系，计算调节值对应的动画参数值。

当调节组件为拖动型控制条时，首先确定调节滑块的位置，根据该位置确定用户所选择的调节值，由于调节控件的调节值并不一定直接等于参数值，例如，吊塔吊绳的活动范围为-40～-1，为了便于用户调节，可设定其对应的调节范围为0～1000，调节范围与活动范围的数值一一对应，这样，当用户选择调节值为400时，对应的吊绳的动画参数为-15.6。

在另一实施例中，步骤S23包括：

当工程设备为机械类或工具类设备时，根据动画参数值确定关键组件的活动轨迹；根据关键组件的活动轨迹，生成3D动画。

当工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，根据动画参数值确定双排脚手架或满堂脚手架的形状；根据形状生成3D动画。

图4是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图，步骤S23包括：

步骤S41，获取每个关键帧的动画参数值；

步骤S42，根据相邻关键帧的动画参数值计算相邻关键帧之间每一帧的动画参数值；

步骤S43，根据关键帧及每一帧的动画参数值生成3D动画。

由于动画整体是通过时间轴方式进行制作和展示，以十分之一秒为单位，用户可以选择多个关键帧，设定每个关键帧上的动画参数，相邻两个关键帧间每一帧的动画参数可通过相邻关键帧的参数值计算后进行插值，以达到平滑过渡的效果。

图5是本申请另一实施例中3D参数化模型的动画制作方法的流程图，步骤S23包括：

步骤S51，获取设置的动画显示效果，动画显示效果包括：旋转动画、位移动画或相机动画；

步骤S52，根据动画显示效果生成3D动画。

图6是本申请实施例中吊塔的动画制作界面示意图，如图6所示，在动画制作界面上，显示吊塔的模型及其参数调节界面。用户可以通过选择时间轴上的某一点作为关键帧，设定其对应的动画参数。例如，在时间为00:01:00，通过拖动调节滑块设定吊塔五个属性对应的参数值。

图7是本申请实施例中电动套丝机的动画制作界面示意图，如图7所示，在时间为00:00:20，通过拖动调节滑块设定吊塔八个属性对应的参数值。

图8是是本申请实施例中双排脚手架的动画制作界面示意图，图9是是本申请实施例中满堂脚手架的动画制作界面示意图。如图8和图9所示，在设定脚手架的各属性对应参数后，可以自动显示拼装为指定长宽高和间距的脚手架的过程的3D动画。

其中，脚手架钢管的颜色也为用户指定的颜色。

图10是本申请实施例中动画显示效果的示意图，如图10所示，在时间轴的不同时间点，可以设定不同关键组件的显示效果，或者动画的整体显示效果。

本发明还提供一种3D参数化模型的动画制作装置，用于实现上述实施例的方法。该装置包括：

模型获取模块，用于获取工程设备对应的3D参数化模型，所述3D参数化模型包括关键组件与动画参数的对应关系；

参数获取模块，用于获取参数调节界面上对所述工程设备的关键组件所设定的动画参数值；

动画生成模块，用于根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画。

本发明的3D参数化模型的动画制作方法及装置，用户仅需调节3D参数化模型的各个属性参数，即可自动完成该模型的活动效果动画，简化用户制作建设工程动画的过程，达到普通的建筑专业人员也能轻松的制作3D美术动画的目的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种3D参数化模型的生成方法，其特征在于，包括：

获取工程设备的标识；

根据所述标识获取所述工程设备对应的3D设备模型及参数配置文件，所述3D设备模型包括所述工程设备对应的关键组件及所述关键组件的组件名称，所述参数配置文件包括：所述关键组件的组件名称、所述关键组件的动画属性及所述动画属性对应的动画参数；

建立所述关键组件与所述动画参数的对应关系，得到所述工程设备对应的3D参数化模型；

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述动画属性包括：所述关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数，所述活动范围包括最大活动值和最小活动值；

当所述工程设备为双排脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；所述工程设备为满堂脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；

所述动画属性还包括：所述关键组件对应的动画显示名称，具有关联关系的多个关键组件对应同一动画显示名称；

所述参数配置文件还包括：界面配置信息，所述界面配置信息用于在制作3D参数化模型的动画时显示所述工程设备对应的参数调节界面，所述界面配置信息包括对每个关键组件的动画参数进行调节的调节控件信息；

调节控件是拖动型控制条、点击型控制条或者数值输入框；

对于拖动型控制条，用于用户通过拖动调节滑块来调节参数值；

对于点击型控制条，用于用户通过点击控制条两端的按钮调节参数大小；

对于数值输入框，用于用户直接输入所需的参数值，在输入框附近显示该参数允许用户输入的数值范围。

2.一种3D参数化模型的生成装置，其特征在于，所述装置用于实现上述权利要求1所述的方法。

3.一种3D参数化模型的动画制作方法，其特征在于，包括：

获取工程设备对应的3D参数化模型，所述3D参数化模型包括关键组件与动画参数的对应关系；

获取参数调节界面上对所述工程设备的关键组件的动画属性所设定的动画参数值；

根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画；

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述动画属性包括：所述关键组件的活动类型、活动方向、活动范围及关键组件之间的关联关系，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数，所述活动范围包括最大活动值和最小活动值；

所述工程设备为双排脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数值；所述工程设备为满堂脚手架时，所述动画属性包括：高度、步距、横向长度、横向跨距、纵向长度和纵向跨距，所述动画参数包括：每个动画属性对应的参数范围；

所述参数调节界面包括每个关键组件对应的调节控件；

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，所述调节控件的调节范围与所述关键组件的活动范围相对应；

所述工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，所述调节控件的调节范围与所述关键组件的参数范围相对应；

调节控件是拖动型控制条、点击型控制条或者数值输入框；

对于拖动型控制条，用于用户通过拖动调节滑块来调节参数值；

对于点击型控制条，用于用户通过点击控制条两端的按钮调节参数大小；

对于数值输入框，用于用户直接输入所需的参数值，在输入框附近显示该参数允许用户输入的数值范围；

所述获取参数调节界面上对所述工程设备的关键组件所设定的动画参数，包括：

接收对所述调节控件的调节结果；

确定所述调节结果对应的调节值；

根据所述调节控件的调节范围与所述关键组件的参数范围之间的对应关系，计算所述调节值对应的动画参数值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

当所述工程设备为机械类或工具类设备时，根据所述动画参数值确定所述关键组件的活动轨迹；根据所述关键组件的活动轨迹，生成所述3D动画；

当所述工程设备为双排脚手架或满堂脚手架时，根据所述动画参数值确定所述双排脚手架或满堂脚手架的形状；根据所述形状生成所述3D动画。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述动画参数值和所述关键组件与动画参数的对应关系，生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

获取每个关键帧的动画参数值；

根据相邻关键帧的动画参数值计算所述相邻关键帧之间每一帧的动画参数值；

根据所述关键帧及每一帧的动画参数值生成所述3D动画。

6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，所述生成所述3D参数化模型的3D动画，包括：

获取设置的动画显示效果，所述动画显示效果包括：旋转动画、位移动画或相机动画；

根据所述动画显示效果生成所述3D动画。

7.一种3D参数化模型的动画制作装置，其特征在于，所述装置用于实现上述权利要求3-5任一项所述的方法。