应用solidThinking渲染H3D动画
路明村
Altair公司
摘要：在solidthinking8.5版本中，增加了一个与AltairHyperWorks CAE平台后处理相对接的新功能，即渲染H3D格式的文件。
H3D文件可以由HyperView或HgTrans转换各类求解器计算结果如d3plot、odb等而得到。
此功能可以利用solidThinking中提供的材质库和渲染器把动画过程渲染得非常逼真，得到良好的视觉效果。
并且solidThinking能直接导出的视频短片，可应用于报告、现场展示等。
关键词：solidThinking HyperWorks H3D 动画渲染
1.概述
2011年Altair旗下产品solidThinking发布了其最新的8.5版本。
在这个版本中增加了一个非常有吸引力的新功能，即可直接渲染由HyperWorks平台中HyperView或Hgtrans转换得到的H3D格式动画。
通常情况下，CAE工程师在展示动态形变的结果时都是在HyperView中展示仿真动画，演示结果虽然正确，却没有强烈的视觉震撼效果。
而solidThinking作为一款在设计方面有所建树的软件，对此进行了补充，可以提起观看演示的受众的兴趣，更深刻地理解这个形变过程。
而且在solidThinking中进行这个渲染的操作，过程非常简单，即使是对设计/造型并不十分在行的新手也可以轻松上手，制作出效果逼真的动画。
2.利用solidThinking渲染H3D动画过程详述
本文利用由HyperWorks仿真平台的Radioss求解器计算得到H3D文件模型结果，对汽车正面碰撞仿真动画的渲染过程进行了详解。
2.1在solidThinking中导入H3D动画
在solidThinking8.5版本中，用户可以直接打开H3D格式文件。
当文件导入后，如图1所示，这是solidThinking的工作界面，导入的汽车模型通过四个视图显示。
四个视图的默认设置为上视图（Top）、前视图（Front）、右视图（Right）以及透视视图（Perspective）。
从图中也可以看出，所有导入的汽车模型组件都显示在solidThinking界面右侧的世界浏览器（World Brower）中。
图1. H3D格式文件导入solidThinking后的显示界面。
2.2为动画制作场景
为了增加动画的真实度，用户可利用solidThinking中的建模功能创建如墙壁、地面等辅助模型。
在此例中，由于要体现汽车正碰仿真的瞬间形变，所以笔者创建了一个长方体模型模拟刚性墙壁，另外创建了一个平面模拟刚性地面。
如图2所示：
图2. 利用solidThinking的建模功能增加场景模型。
2.3赋予模型材质和设置场景背景
solidThinking提供了非常完整的材质库。
在我们平时生活中能接触到的所有对象表面材质几乎都可以在材质库中找到，例如金属、木材、橡胶、玻璃、皮革、石材……等。
用户只需轻松点选材质球就可以把已经调好的各种材质赋予给某个模型。
如图3所示，笔者正在为汽车墙壁赋予一个石材的材质，右侧打开的为材质库。
从图中可以看出，只要先选中长方体，然后再用鼠标双击右侧材质库中的一个石材材质球，即可完成材质赋予。
在此案例中，笔者还为汽车车身赋予了红色车漆材质；为车窗赋予了黑色玻璃材质；为汽车轮毂及其他金属部件赋予了钢材质。
图3. 利用材质库为模型赋予材质。
另外，材质库中还为用户提供了多种场景背景。
在此案例中，笔者选择了一厂房背景。
如图4所示。
图4. solidThinking材质库提供了多种场景。
2.4为渲染场景设置灯光
通常真实的环境中，物体都会由于周围的灯光而产生阴影。
在solidThinking中用户也可以设置光源以模拟真实环境，产生出阴影效果，让渲染更加逼真。
在此案例中，笔者设置了两个光源，如图5中所示。
用户还可以设置光源的种类，如点光源、天空光、聚光灯等。
图5. 为场景设置光源以获得明暗效果、阴影效果等。
所有材质、光源、背景设置好后，用户可渲染单帧图片观看效果。
图6为本例的渲染效果图。
图6.利用solidThinking渲染出的单帧效果图。
2.5渲染H3D动画
实际上在用户导入H3D文件时，动画就已经随着模型导入到了solidThinking中。
所以，用户不需要再对动画本身进行过多的调整，直接在solidThinking的动画模式下渲染即可。
通常有几个参数用户可以进行设置。
•时间轴和帧数：默认情况下，solidThinking的时间轴是100帧，渲染动画为每秒钟为25帧。
例如，在这个设置下渲染动画，导出的视频就是4秒钟。
当然，用户可
根据实际情况自定义设置。
•幅面尺寸：用户可在渲染之前设置好幅面尺寸，如可以选择1600x1200，800x600等，或者进行自定义。
这个尺寸就是最终渲染出的动画的幅面尺寸。
•制定动画拍摄角度：默认情况下，系统会自动渲染用户当前激活的视窗，如可以选择渲染透视视图或侧视图。
当然，在solidThinking中还可以设置摄像机，从而可拍
摄拍展示动画或者路径动画。
笔者对此动画渲染进行的设置为100帧，25帧/秒，幅面尺寸为1280x720，摄像机为静止状态拍摄。
随即进行渲染动画操作即可。
图7展示了时间轴上几个帧的渲染效果，是笔者对每隔25帧进行的一次截图。
图7. 时间轴上单帧的渲染效果，分别是第1帧、第25帧、第50帧、第75帧和第100帧。
3.总结
由以上操作可以看出，在solidThinking中渲染H3D动画简单易行，效果逼真，能达到良好的展示说明效果。
Render H3D Animation with solidThinking
Lu Mingcun
Abstract: In solidThinking8.5, there’s a new technique which has connection with post process. This technique askssolidThinking to render .h3d animation which output from HyperView or Hgtrans. With advanced rendering system and numerous materials in solidThinking, animation rendering would save computer memory while achieving the highest levels of realism. Finally, the movie can be output directly and used for presentation or display.
Key words: SolidThinking HyperWorks H3D animation render。