前言

在三維場景中，除了用逼近真實的模型代表現(xiàn)實中的設(shè)備、標(biāo)識物外，通常還會使用一些動畫來表示模型在現(xiàn)實中一些行為和作用。常見的動畫比如路徑動畫、旋轉(zhuǎn)動畫、發(fā)光動畫、流動動畫等。本文將為大家介紹幾種常用的路徑動畫。首先，最簡單的自然是直線路徑動畫。

直線路徑動畫

比如以下場景，地鐵需要從上一站A駛?cè)氘?dāng)前站B，在此過程中，我們將AB組合成一條路徑(假設(shè)路徑為直線)，使用動畫，不停的設(shè)置地鐵(模型)的在路徑上的位置，就可以實現(xiàn)地鐵從A站-B站的動畫過程。

const points = [A, B];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach((point, i) => {
  const { x, y, z } = point;
  if (i == 0) {
    path.moveTo(x, y, z);
  } else {
    path.lineTo(x, y, z);
  }
});
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    form: 0,
    to：1,
    dur：3000,
    delay,
    reverse：false,
    repeat: 1,
    easing,
    onPlay,
    onUpdate: (val) => {
      // 獲取路徑上的點
      const point = path.getPointAt(val);
      // 設(shè)置實體位置
      entity.setPosition(point);
    },
    onDone,
});
instance.play();

動畫效果：

image

至此，直線路徑動畫就實現(xiàn)了。那么現(xiàn)在想想，現(xiàn)實場景中不可能只有直線運(yùn)動這種場景，比如小車巡檢，就屬于一個折線場景，那么我們就需要使用折線動畫來完成。

折線路徑動畫

小車在房間內(nèi)不間斷的通過巡檢監(jiān)控，記錄設(shè)備狀態(tài)及檢測相關(guān)數(shù)據(jù)。模擬小車巡檢動畫，我們需要采集巡檢小車核心點位：A、B、C、D。同樣的將ABCD組合成路徑，不停的設(shè)置小車(模型)位置

const points = [A, B, C, D];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    ...
    onUpdate: (val) => {
      // 獲取路徑上的點
      const point = path.getPointAt(val);
      // 設(shè)置實體位置
      entity.setPosition(point);
    },
    onDone,
});
instance.play();

動畫效果：折線路徑

image

當(dāng)然，巡檢過程可能是一個循環(huán)的閉合路徑，所以可以滿足使用四個點創(chuàng)建閉環(huán)路徑，行形成閉環(huán)路徑動畫

折線路徑閉環(huán)動畫

const points = [A, B, C, D];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 閉環(huán)路徑
path.closePath()
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    ...
});
instance.play();

動畫效果：閉環(huán)路徑

image

上面的折線動畫是完成了，但是轉(zhuǎn)彎的時候似乎略顯生硬，接下來我們再嘗試如何讓轉(zhuǎn)彎更自然。

圓潤的折線路徑動畫

其實很簡單，在已有的折線動畫基礎(chǔ)上，對路徑先進(jìn)行一步拐角處理，讓路徑整體顯得很趨于自然。

const points = [A, B, C, D];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 閉環(huán)路徑
path.closePath()
// 獲取平滑路徑, 讓轉(zhuǎn)彎更自然
path = mono.PathNode.prototype.adjustPath(path, 20, 1);
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    ...
});
instance.play();

動畫效果：轉(zhuǎn)彎更加的自然

自然彎道.gif

實現(xiàn)了圓潤的折線路徑動畫后，貌似看起來已經(jīng)完工了。其實再仔細(xì)觀察下，可以發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)彎的時候，模型沒有同步轉(zhuǎn)向，那么我們需要如何處理呢。

模型與路徑動畫同步旋轉(zhuǎn)

在折線動畫中，將模型繞對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向即可

const points = [A, B, C, D];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 閉環(huán)路徑 獲取平滑路徑, 讓轉(zhuǎn)彎更自然
...
// 旋轉(zhuǎn)向量
const rotate = new mono.Vec3();
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    onUpdate: (val) => {
      // 位置
      ...
      // 模型同步旋轉(zhuǎn)
      const tangent = path.getTangentAt(val);
      var normal = new mono.Vec3(0, 0, -1);
      rotate.rotationTowards(normal, tangent);
      entity.setRotation(rotate);
    }
});
instance.play();

動畫效果：可以看到小車上的攝像頭是一直朝向設(shè)備

同步.gif

那么，直線路徑動畫和折線路徑動畫介紹完了。從上面動畫截圖中可以看出，我們是在一個固定的位置查看動畫，那么，能讓鏡頭沿著路徑一起移動么

鏡頭沿路徑動畫一起移動

顯然，鏡頭是可以沿著路徑同時移動的。通常用于巡航(自動巡檢)中.主要是在折線動畫的基礎(chǔ)上，同步設(shè)置鏡頭動畫的位置和朝向點。

const points = [....];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 閉環(huán)路徑 獲取平滑路徑, 讓轉(zhuǎn)彎更自然
...
// 鏡頭初始位置
  const pos = camera.p(),
    target = camera.t();
  const length = pos.clone().sub(target).length();
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    onUpdate: (val) => {
      // 模型
      ...
      // 鏡頭沿路徑動畫
      const tangent = path.getTangentAt(value);
      point = path.getPointAt(value);
      ntarget = point.clone().add(tangent.multiplyScalar(length));
      camera.p(point);
      camera.lookAt(ntarget);
    }
});
instance.play();

動畫效果：

image

既然能讓鏡頭沿著路徑同步移動，那么是否能讓鏡頭與路徑保持平行移動呢

鏡頭與路徑保持平行一起移動

保持平行移動，其實是在點位的基礎(chǔ)上，將鏡頭位置設(shè)置到對應(yīng)距離點位置。以下是基于動畫鏈完成的某流水線作業(yè)動畫，需要路徑動畫同時，鏡頭同步移動。對動畫鏈有興趣的可參考前文《基于路徑集合的三維動畫鏈》

const points = [....];
// 創(chuàng)建路徑
let path = new mono.Path();
points.forEach(...);
// 閉環(huán)路徑 獲取平滑路徑, 讓轉(zhuǎn)彎更自然
...
// 鏡頭相對于目標(biāo)動畫模型的距離
const dis = 550
// 動畫
const instance = new mono.Animate({
    onUpdate: (val) => {
      // 模型
      ...
      // 鏡頭平行X軸動畫
      point = path.getPointAt(value);
      camera.setPosition(point.clone().add(new mono.Vec3(0, dis, dis)));
      camera.lookAt(point);
    }
});
instance.play();

動畫效果：

image

案例說明

上面舉例說明動畫的示意圖，來自兩個案例，一個是地鐵站三維可視化，可以認(rèn)為是一個軌道交通方面的；另外一個是實驗室車間 流水線可視化，主要用于流水線，設(shè)備監(jiān)控等三維可視化呈現(xiàn)。

結(jié)語

至此，路徑動畫已經(jīng)介紹的差不多了。利用常用的動畫能夠讓整個三維場景更豐滿，寫實。希望在項目中可以多多利用起來。

如果對可視化感興趣，可以和我交流，微信541002349.