CN116778038A - 基于三维地图可视化平台的动画编辑器和动画设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于三维地图可视化平台的动画编辑器和动画设计方法，包括步骤：选择环境要素映射到三维地图可视化平台；从符号库中选择元素，将元素加载到三维地图地图可视化平台，并关联元素和动画；设定动画的时间轴，完成此动画场景；返回步骤1，直到完成所有的动画场景；对动画场景进行保存，并返回动画场景的名称；在三维地图可视化平台上还原动画场景。本发明快速高效的创建自定义三维动画场景，以及快速的对三维动画场景进行保存和加载，提高开发效率。

Description

基于三维地图可视化平台的动画编辑器和动画设计方法

技术领域

本发明涉及三维可视化仿真与地理信息技术领域，特别涉及一种基于三维地图可视化平台的动画编辑器和动画设计方法。

背景技术

三维地图可视化可以直观地描述真实世界的地理空间场景，将具有地域特征的多源异构数据更清晰直白地展现在三维地图上。三维动画以动画的方式动态地模拟设备部署、对抗能力、动态目标、行动方案和方案进展等情况，结合电子地图、地形等环境要素的想定，完成海陆空天电网等多维空间态势的一体化仿真推演，实现军事作战方案、模拟演练、应急处理方案等三维动画，三维动画能满足军事、教学、演示等行业的应用需求。

目前现有的三维地图可视化平台缺乏对动画场景的快速构建能力，只能通过特定的输入源展示固定的动画，使用者无法根据想定手动编辑增加或者改变动画效果，更无法将变更后的动画更新保存成为一个新的动画场景。

发明内容

本发明的目的在于快速高效的创建自定义三维动画场景，以及快速的对三维动画场景进行保存和加载，提高开发效率，提供一种基于三维地图可视化平台的动画编辑器和动画设计方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

基于三维地图可视化平台的动画编辑器，包括三维地图可视化平台、动画编辑模块，其中，

三维地图可视化平台，用于管理并提供环境要素，提供符号库，提供动画场景的展示，提供动画数据保存功能，并返回唯一的动画场景名称，提供动画场景名称修改功能，提供动画场景还原功能；

动画编辑模块包括动画菜单模块、动画数据管理模块、时间轴模块、动画播放器模块、编辑逻辑模块；

动画菜单模块，用于提供场景动画、元素动画，所述场景动画包括视角飞入、环绕凝视、地球自转；所述元素动画包括路径动画、模型自身动画、闪烁动画、显隐动画、爆炸动画、元素漫游动画、实体通信动画、导弹模拟动画；

动画数据管理模块，用于存储当前动画场景的动画数据，提供动画的新增、变更、删除功能；

时间轴模块，用于规定动画的时间间隔和执行顺序；

动画播放器模块，用于提供开始、暂停、停止的控制按钮；

编辑逻辑模块，用于将动画的时间轴转换为三维地图可视化平台的系统时间，动画类型解析，动画编排，动画效果渲染。

基于三维地图可视化平台的动画设计方法，包括以下步骤：

步骤1，选择环境要素映射到三维地图可视化平台；从符号库中选择元素，将元素加载到三维地图地图可视化平台，并关联元素和动画；

步骤2，设定动画的时间轴，完成此动画场景；返回步骤1，直到完成所有的动画场景；

步骤3，对动画场景进行保存，并返回动画场景的名称；在三维地图可视化平台上还原动画场景。

基于三维地图可视化平台的动画设计方法，包括以下步骤：

步骤1，选择三维地图可视化平台列表中的场景名称，还原已保存的动画场景；使用动画编辑模块加载符号库中的元素，将元素关联场景动画，在还原的动画场景基础上创建新的动画场景；

步骤2，使用播放按钮运行动画，确实是否变更动画，若是则通过动画编辑模块保存动画场景，以完成已保存的动画场景和新创建的动画场景的交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明具备展示地理空间的时间、位置、环境、地物要素、动画元素，具备候检实时、动态变化的目标动画场景的能力，具有快速变更、还原动画场景的能力。通过动画编辑器将动画整合到三维地图可视化平台上，动画效果可以重复使用，动画顺序可以随意编排，动画之间可以任意结合，动画场景可以一键保存。降低了开发三维动画的门槛，提高了三维动画场景构建的效率，简化了三维动画场景的保存和还原；为多维空间态势的一体化仿真推演、军事作战方案排练、应急处置方案模拟等需求提供应用平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明动画编辑器模块框图；

图2为本发明实施例1的方法流程图；

图3为本发明实施例3的方法流程图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“相连”、“连接”等可以是元件之间直接相连，也可以是经由其他元件的间接相连。

实施例

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，基于三维地图可视化平台的动画编辑器，包括三维地图可视化平台、动画编辑模块，其中，

三维地图可视化平台，用于管理并提供环境要素，如对影像地图、电子地图、矢量地图、高程、倾斜影像等环境要素的分类和显隐控制；提供各类具有特殊意义的符号库，符号库中的元素包括图形、图标、模型等；提供展示动画场景的能力；提供动画数据保存功能，由于需要使用符号库中的元素进行动画，环境要素也存储在三维地图可视化平台中，所以将动画数据、环境要素、符号库一同保存在三维地图可视化平台中，并返回唯一的动画场景名称，这样能避免重复保存操作，降低设计复杂度；提供动画场景名称修改功能；提供动画场景还原功能。

动画编辑模块包括动画菜单模块、动画数据管理模块、时间轴模块、动画播放器模块、编辑逻辑模块。

动画菜单模块，用于提供场景动画、元素动画，所述场景动画包括视角飞入、环绕凝视、地球自转等；所述元素动画包括路径动画、模型自身动画、闪烁动画、显隐动画、爆炸动画、元素漫游动画、实体通信动画、导弹模拟动画等。元素动画可以关联三维地图可视化平台的符号库，为符号库中的元素添加对应的动画效果。

动画数据管理模块，用于存储当前动画场景的动画数据，提供动画的新增、变更、删除功能。对于已经制作完成的动画数据，需由三维地图可视化平台保存。

时间轴模块，用于规定动画的时间间隔和执行顺序，通过拖拽时间轴上的时间线的两段可以控制动画的开始时间、结束时间，从而控制动画的间隔时间，也可以通过拖拽整个时间线调整开始时间、结束时间，一个动画场景中所有动画的时间线即组成了时间轴。

动画播放器模块，用于提供控制动画的三个按钮，分别是开始、暂停、停止。当编辑完成动画场景后点击开始按钮开始播放动画，动画会根据动画数据管理模块保存的动画数据以及时间轴中的时间设定开始对应的动画；在动画运行的过程中点击暂停按钮，三维地图可视化平台时间停止，场景动画和元素动画都静止，再次点击播放按钮时，时间继续，动画继续运行；在动画运行的过程中点击停止按钮，三维地图可视化平台的系统时间返回初始时刻，场景动画和元素动画都停止并还原到初始的位置和状态。

编辑逻辑模块，用于负责动画的底层逻辑，包括动画的时间轴转换为三维地图可视化平台的系统时间，动画类型解析，动画编排，动画效果渲染。

综上，所述三维地图可视化平台是动画编辑器的底座，提供各类具有特殊意义的符号库，管理并提供环境要素，提供还原和保存动画场景的能力。

基于上述动画编辑器，请参见图2，本方案还提出一种基于三维地图可视化平台的动画设计方法，包括以下步骤：

步骤1，选择环境要素映射到三维地图可视化平台；从符号库中选择元素，将元素加载到三维地图地图可视化平台，并关联元素和动画。

环境要素包括影像地图、电子地图、矢量地图、高程、倾斜影像等，选择一个环境要素显示在三维地图可视化平台上，如将影像地图显示在三维地图可视化平台上。若需要，则将环境要素与场景动画关联，所述场景动画包括视角飞入、环绕凝视、地球自转等。

从符号库中选择元素，元素包括图形、图标、模型等，将元素与元素动画关联，元素动画包括路径动画、模型自身动画、闪烁动画、显隐动画、爆炸动画、元素漫游动画、实体通信动画、导弹模拟动画等。

在一个实施方式中，将元素关联闪烁动画、显隐动画、爆炸动画，动画数据管理模块以元素名字和动画名称组合命名存储此元素动画。

在一个实施方式中，将元素关联路径动画，在三维地图可视化平台通过鼠标左键选择途经点，鼠标右键完成点选，编辑逻辑模块对途经点以及拐弯处进行插值算法使路径平滑。

在一个实施方式中，元素关联实体通信动画，在三维地图可视化平台通过鼠标点选两个元素，点击的第一个元素1为发出通信信号的一方，点击的第二个元素2为接受通信信号的一方，动画数据管理模块将此次动画以“元素1-元素2”的通信命名存储。

在一个实施方式中，元素关联导弹模拟动画，在三维地图可视化平台通过鼠标点选两个元素，点击的第一个元素1为导弹模型元素，点击的第二个元素2为打击目标元素，动画数据管理模块将此次动画以“元素1-元素2”的打击命名存储。

每一个动画都会通过Map键值对的形式保存下来，键中保存元素的唯一标识，值中保存该元素的动画以及预设的时间范围。如果选择一个元素关联了多个元素动画，如模型可以关联模型自身动画、爆炸动画、实体通信动画等，则将动画以数组的形式保存，以保证动画之间的时间线不受干扰。

步骤2，设定动画的时间轴，完成此动画场景；返回步骤1，直到完成所有的动画场景。

每一个动画都有一条独立的时间线，通过拉伸时间线两端，或拖拽时间线的开始时间和结束时间，以确定动画的间隔时间，从而完成此动画场景。

返回步骤1，继续设计动画，再确定动画的时间线，所有动画的时间线组成时间轴。时间轴的时间间隔可以通过同步转换到三维地图可视化平台的系统时间后设置。

步骤3，对动画场景进行保存，并返回动画场景的名称；在三维地图可视化平台上还原动画场景。

点击动画播放器模块的播放按钮，所有动画都会通过闭包的形式分配独立的作用域，在这个作用域中，动画只访问自己作用域中的数据，回调自己作用域中的方法，保证动画之间不会有变量污染、方法覆盖的现象，动画结束后销毁变量，释放内存。

使用requestAinmationFrame方式监听每帧动画信息，requestAinmationFrame会把每一帧中的所有动画操作集中起来，在一次重绘或回流中完成，并且重绘或回流的时间间隔仅仅跟随浏览器的刷新频率。

使用动画保存模块对动画场景进行保存，获取三维地图可视化平台上元素的类型、颜色、大小等属性信息；获取动画数据管理模块中存储的动画信息；获取时间轴模块中保存的时间信息；将步骤1中的动画Map键值对转换成Object进行存储。将这些信息组成Json字符串的形式保存在三维地图可视化平台的服务器中，服务器会反馈当前动画场景的名称，名称可以修改更新，动画场景可以删除，保存的动画场景以列表的形式展现在三维地图可视化平台上。

三维地图可视化平台上的动画场景列表中，选择动画场景的名称，通过已保存的Json字符串数据重新在三维地图可视化平台上渲染元素，将保存的动画数据赋值给动画数据管理模块，将时间信息赋值给时间轴模块，将Object重新转换成动画Map键值对。

综上，本发明动画编辑器将动画整合到一个面板上：动画效果保存在动画菜单模块中，动画数据存储在动画数据管理模块中，动画跟随时间的变化调整在时间轴模块中，动画播放功能存放在动画播放器模块中，动画场景运行依赖于底层的编辑逻辑模块，使用者只需要注重动画场景的设计，动画的实现都交由动画编辑器底层的编辑逻辑模块处理。

实施例

本实施例在上述实施例1的基础上，以卫星监视导弹打击目标的动画场景为例，可通过如下步骤实现：

步骤1，选择环境要素映射到三维地图可视化平台；从符号库中选择元素，将元素加载到三维地图地图可视化平台，并关联元素和动画。

选择影像地图映射在三维地图可视化平台上，在三维地图可视化平台上使用鼠标滚轮缩放到需要构建动画场景的区域。

使用鼠标从三维地图可视化平台的符号库中模型元素标签下左键点击A导弹元素，然后鼠标移动到影像地图上导弹发射的起始位置，再次点击左键完成导弹元素加载到三维地图可视化平台。使用鼠标从符号库中图形下的点元素标签下左键点击元素，然后鼠标移动到影像地图上打击点的位置，再次左键点击完成打击点元素加载到三维地图可视化平台。

点击动画菜单模块的导弹模拟动画，此时第一个选中创建的A导弹元素，第二个选中创建的打击点元素。完成操作后会创建导弹轨迹飞线，从A导弹元素指向打击点元素，同时动画数据管理模块新增一条名称为“A导弹-点”的打击名称。时间轴模块新增一条默认0-10s的时间线，将时间线调整至0-20s的时间段，代表立即执行导弹模拟动画，动画执行时间为20s。

导弹模拟动画中绑定了多个动画效果，都依赖编辑逻辑模块的处理操作。比如创建完成导弹模拟动画后产生的导弹轨迹飞线，是一条动态的抛物线，由A导弹元素指向打击点元素。动画效果是编辑逻辑模块去处理和WebGL的交互生成的，具体就是负责将字符串形式的GLSL着色语言传递给WebGL，WebGL再将动画渲染到三维地图可视化平台上，这里生成抛物线的数据也会保存下来，为之后展示A导弹元素的路径动画、导航线做准备。还有A导弹元素到打击点元素产生的爆炸粒子效果，也是在此时编辑逻辑模块就做好了渲染的准备，一旦监听到打击点元素产生的爆炸粒子效果，也是在此时编辑逻辑模块就做好了渲染的准备，一旦监听到导弹到达打击点就会立刻产生爆炸的粒子动画效果。

步骤2，设定动画的时间轴，完成此动画场景；返回步骤1，直到完成所有的动画场景。

时间轴上的时间可以随意拖动，伸缩表示增加或减少动画运行的时间，拖时间线可以调整动画运行的起始时间和结束时间。时间线的两端也可以单独控制，同样是用来调整动画过程的起始时间、结束时间，从而调整时间间隔。

返回步骤1，使用鼠标从符号库中模型元素标签下左键点击B卫星元素，然后鼠标移动到影像地图上导弹发射的起始位置，再次左键点击完成B卫星元素加载到三维地图可视化平台。加载到三维地图可视化平台上的元素默认是贴地高度，元素加载到三维地图可视化平台后可以随意调整元素的高度，这里可以通过此方法调整B卫星元素的高度。

点击动画菜单模块的实体通信动画，此时第一个选中创建的B卫星元素，第二个选中创建的A导弹元素，完成操作后创建B卫星元素到A导弹的雷达波动画，由B卫星元素指向A导弹元素，同时动画数据管理模块会新增一条名称为“B卫星-A导弹”的通信名称。时间轴模块新增一条默认0-10s的时间线，将时间线调整至10-20s时间段，表示在开始时间过去10s后执行实体通信动画，动画执行时间为10s。

创建完成后并不会直接显示雷达波动画，需要等待播放动画并且三维地图可视化平台的系统时间经过此时间段后才会显示雷达波动画。雷达波动画位置会随着A导弹的位置改变而改变，达到实时监视的效果。

步骤3，对动画场景进行保存，并返回动画场景的名称；在三维地图可视化平台上还原动画场景。

点击播放按钮后，动画编辑器底层的编辑逻辑模块会处理动画数据管理模块中保存的所有动画。首先执行动画数据管理模块中的第一条导弹模拟动画，此时编辑逻辑模块会通过保存的抛物线数据绘制导弹路径动画的导航线，将导弹模拟动画的时间线转换为三维地图可视化平台的系统时间，时间间隔为20秒，并且立即执行动画，此时导弹模拟动画创建的导弹轨迹飞线消失，A导弹元素和打击点之间绘制一条动态的白色导航线，随着A导弹的运行位置而变化，导航线越来越短直到击中目标后消失。再执行动画数据管理模块中的第二条实体通信动画，将实体通信动画的时间线转换为三维地图可视化平台的系统时间，时间间隔为10秒，并且在开始时间经过10秒后开始执行动画，执行动画后可以看到B卫星元素通过发射雷达波到A导弹元素。时间经过20秒时A导弹元素到达打击点产生爆炸粒子动画，B卫星元素结束对A导弹雷达波的监视，整个动画场景完成，三维地图可视化平台上恢复动画场景的初始状态。

选择三维地图可视化平台的列表中保存的动画场景，当前动画场景被保存，并且返回一个动画场景名称在列表中展示。鼠标选择三维地图可视化平台列表中的动画场景名称，还原选中的动画场景。三维地图可视化平台清空当前的动画场景，还原选中的动画场景；动画数据管理模块清空当前的动画数据，还原选中的动画场景中的动画数据；时间轴模块清空当前的时间线数据，还原选中的动画场景中的时间轴数据。

实施例

请参见图3，本实施例在实施例1和/或实施例2的基础上进行动画场景交互：

步骤1，选择三维地图可视化平台列表中的场景名称，还原已保存的动画场景；使用动画编辑模块加载符号库中的元素，将元素关联场景动画，在还原的动画场景基础上创建新的动画场景。

步骤2，使用播放按钮运行动画，确实是否变更动画，若是则通过动画编辑模块保存动画场景，以完成已保存的动画场景和新创建的动画场景的交互。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.基于三维地图可视化平台的动画编辑器，其特征在于：包括三维地图可视化平台、动画编辑模块，其中，

三维地图可视化平台，用于管理并提供环境要素，提供符号库，提供动画场景的展示，提供动画数据保存功能，并返回唯一的动画场景名称，提供动画场景名称修改功能，提供动画场景还原功能；

动画编辑模块包括动画菜单模块、动画数据管理模块、时间轴模块、动画播放器模块、编辑逻辑模块；

动画菜单模块，用于提供场景动画、元素动画，所述场景动画包括视角飞入、环绕凝视、地球自转；所述元素动画包括路径动画、模型自身动画、闪烁动画、显隐动画、爆炸动画、元素漫游动画、实体通信动画、导弹模拟动画；

动画数据管理模块，用于存储当前动画场景的动画数据，提供动画的新增、变更、删除功能；

时间轴模块，用于规定动画的时间间隔和执行顺序；

动画播放器模块，用于提供开始、暂停、停止的控制按钮；

编辑逻辑模块，用于将动画的时间轴转换为三维地图可视化平台的系统时间，动画类型解析，动画编排，动画效果渲染。

2.根据权利要求1所述的基于三维地图可视化平台的动画编辑器，其特征在于：所述三维地图可视化平台提供的环境要素包括影像地图、电子地图、矢量地图、高程、倾斜影像；所述三维地图可视化平台提供的符号库包括图形、图标、模型。

3.基于三维地图可视化平台的动画设计方法，其特征在于：应用权利要求1所述的动画编辑器，包括以下步骤：

步骤1，选择环境要素映射到三维地图可视化平台；从符号库中选择元素，将元素加载到三维地图地图可视化平台，并关联元素和动画；

步骤2，设定动画的时间轴，完成此动画场景；返回步骤1，直到完成所有的动画场景；

步骤3，对动画场景进行保存，并返回动画场景的名称；在三维地图可视化平台上还原动画场景。

4.根据权利要求3所述的基于三维地图可视化平台的动画设计方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：

选择一个环境要素显示在三维地图可视化平台上；

将元素关联闪烁动画、显隐动画、爆炸动画，动画数据管理模块以元素名字和动画名称组合命名存储此元素动画；

将元素关联路径动画，在三维地图可视化平台通过鼠标左键选择途经点，鼠标右键完成点选，编辑逻辑模块对途经点以及拐弯处进行插值算法使路径平滑；

元素关联实体通信动画，在三维地图可视化平台通过鼠标点选两个元素，点击的第一个元素为发出通信信号的一方，点击的第二个元素为接受通信信号的一方，动画数据管理模块将此次动画以元素1-元素2的通信命名存储；

元素关联导弹模拟动画，在三维地图可视化平台通过鼠标点选两个元素，点击的第一个元素为导弹模型元素，点击的第二个元素为打击目标元素，动画数据管理模块将此次动画以元素1-元素2的打击命名存储。

5.根据权利要求4所述的基于三维地图可视化平台的动画设计方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

通过拉伸时间线两端，或拖拽时间线的开始时间和结束时间，以确定动画的间隔时间，从而完成此动画场景；

返回步骤1，继续设计动画，再确定动画的时间线，所有动画的时间线组成时间轴；时间轴的时间间隔通过同步转换到三维地图可视化平台的系统时间后设置。

6.基于三维地图可视化平台的动画设计方法，其特征在于：应用权利要求1所述的动画编辑器，包括以下步骤：

步骤1，选择三维地图可视化平台列表中的场景名称，还原已保存的动画场景；使用动画编辑模块加载符号库中的元素，将元素关联场景动画，在还原的动画场景基础上创建新的动画场景；

步骤2，使用播放按钮运行动画，确实是否变更动画，若是则通过动画编辑模块保存动画场景，以完成已保存的动画场景和新创建的动画场景的交互。