路明村  Altair 公司

摘要：在 solidthinking8.5 版本中，增加了一個與 AltairHyperWorks CAE 平臺后處理相對 接的新功能，即渲染 H3D 格式的文件。H3D 文件可以由 HyperView 或 HgTrans 轉換各類 求解器計算結果如 d3plot、odb 等而得到。此功能可以利用 solidThinking 中提供的材質庫 和渲染器把動畫過程渲染得非常逼真，得到良好的視覺效果。并且 solidThinking 能直接導 出的視頻短片，可應用于報告、現場展示等。 

關鍵詞：solidThinking HyperWorks H3D 動畫 渲染

1. 概述 

2011 年 Altair 旗下產品 solidThinking 發布了其最新的 8.5 版本。在這個版本中增加了一 個非常有吸引力的新功能，即可直接渲染由 HyperWorks 平臺中 HyperView 或 Hgtrans 轉換 得到的 H3D 格式動畫。 

通常情況下，CAE 工程師在展示動態形變的結果時都是在 HyperView 中展示仿真動畫， 演示結果雖然正確，卻沒有強烈的視覺震撼效果。而 solidThinking 作為一款在設計方面有所 建樹的軟件，對此進行了補充，可以提起觀看演示的受眾的興趣，更深刻地理解這個形變過 程。而且在 solidThinking 中進行這個渲染的操作，過程非常簡單，即使是對設計/造型并不 十分在行的新手也可以輕松上手，制作出效果逼真的動畫。

2. 利用 solidThinking 渲染 H3D 動畫過程詳述 

本文利用由 HyperWorks 仿真平臺的 Radioss 求解器計算得到 H3D 文件模型結果，對汽 車正面碰撞仿真動畫的渲染過程進行了詳解。 

2.1 在 solidThinking 中導入 H3D 動畫 

在 solidThinking8.5 版本中，用戶可以直接打開 H3D 格式文件。當文件導入后，如圖 1 所示，這是 solidThinking 的工作界面，導入的汽車模型通過四個視圖顯示。四個視圖的默認 設置為上視圖（Top）、前視圖（Front）、右視圖（Right）以及透視視圖（Perspective）。從圖 中也可以看出，所有導入的汽車模型組件都顯示在 solidThinking 界面右側的世界瀏覽器 （World Brower）中。

                                                        圖 1. H3D 格式文件導入 solidThinking 后的顯示界面

2.2 為動畫制作場景 

為了增加動畫的真實度，用戶可利用 solidThinking 中的建模功能創建如墻壁、地面等輔 助模型。在此例中，由于要體現汽車正碰仿真的瞬間形變，所以筆者創建了一個長方體模型 模擬剛性墻壁，另外創建了一個平面模擬剛性地面。如圖 2 所示：

                                                        圖 2. 利用 solidThinking 的建模功能增加場景模型。

2.3 賦予模型材質和設置場景背景

solidThinking 提供了非常完整的材質庫。在我們平時生活中能接觸到的所有對象表面材 質幾乎都可以在材質庫中找到，例如金屬、木材、橡膠、玻璃、皮革、石材……等。用戶只 需輕松點選材質球就可以把已經調好的各種材質賦予給某個模型。 如圖 3 所示，筆者正在為汽車墻壁賦予一個石材的材質，右側打開的為材質庫。從圖中 可以看出，只要先選中長方體，然后再用鼠標雙擊右側材質庫中的一個石材材質球，即可完 成材質賦予。 在此案例中，筆者還為汽車車身賦予了紅色車漆材質；為車窗賦予了黑色玻璃材質；為 汽車輪轂及其他金屬部件賦予了鋼材質。

                                                        圖 3. 利用材質庫為模型賦予材質

另外，材質庫中還為用戶提供了多種場景背景。在此案例中，筆者選擇了一廠房背景。 如圖 4 所示。

                                                        圖 4. solidThinking 材質庫提供了多種場景

2.4 為渲染場景設置燈光 

通常真實的環境中，物體都會由于周圍的燈光而產生陰影。在 solidThinking 中用戶也可 以設置光源以模擬真實環境，產生出陰影效果，讓渲染更加逼真。 

在此案例中，筆者設置了兩個光源，如圖 5 中所示。用戶還可以設置光源的種類，如點 光源、天空光、聚光燈等。

                                                        圖 5. 為場景設置光源以獲得明暗效果、陰影效果等。 

所有材質、光源、背景設置好后，用戶可渲染單幀圖片觀看效果。圖 6 為本例的渲染效果圖。

                                                        圖 6.利用 solidThinking 渲染出的單幀效果圖。 

2.5 渲染 H3D 動畫

實際上在用戶導入 H3D 文件時，動畫就已經隨著模型導入到了 solidThinking 中。所以， 用戶不需要再對動畫本身進行過多的調整，直接在 solidThinking 的動畫模式下渲染即可。通 常有幾個參數用戶可以進行設置。 

? 時間軸和幀數：默認情況下，solidThinking 的時間軸是 100 幀，渲染動畫為每秒鐘 為 25 幀。例如，在這個設置下渲染動畫，導出的視頻就是 4 秒鐘。當然，用戶可 根據實際情況自定義設置。 

? 幅面尺寸：用戶可在渲染之前設置好幅面尺寸，如可以選擇 1600x1200，800x600 等，或者進行自定義。這個尺寸就是最終渲染出的動畫的幅面尺寸。 

? 制定動畫拍攝角度：默認情況下，系統會自動渲染用戶當前激活的視窗，如可以選 擇渲染透視視圖或側視圖。當然，在 solidThinking 中還可以設置攝像機，從而可拍 攝拍展示動畫或者路徑動畫。 

筆者對此動畫渲染進行的設置為 100 幀，25 幀/秒，幅面尺寸為 1280x720，攝像機為靜 止狀態拍攝。隨即進行渲染動畫操作即可。圖 7 展示了時間軸上幾個幀的渲染效果，是筆者 對每隔 25 幀進行的一次截圖。

                            圖 7. 時間軸上單幀的渲染效果，分別是第 1 幀、第 25 幀、第 50 幀、第 75 幀和第 100 幀。

3. 總結 

由以上操作可以看出，在 solidThinking 中渲染 H3D 動畫簡單易行，效果逼真，能達到 良好的展示說明效果。

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