使用动画曲线编辑器打造炫酷的3D可视化ACE

前言

在制作3D可视化看板时，除了精细的模型结构外，炫酷的动画效果也是必不可少的。无论是复杂的还是简单的动画效果，要实现100%的自然平滑都是具有挑战性的工作。这涉及到物理引擎的计算和对动画效果的数学建模分析。一般来说，只有专业的3D建模从业人员才能完成这项挑战。然而，在实际情况下，当我们对动画精细程度的要求不是特别高时，仍然可以借助一些外部工具来实现一些常见的动画效果，例如巡检、移动和旋转等。今天小编向大家介绍的工具就是Babylon.js中提供的动画曲线编辑器。用户只需要通过简单的拖拽和点击操作，就能自定义设计想要的动画效果，提升3D可视化看板的视觉效果。（如下图所示）

环境配置

要使用动画曲线编辑器，就得先使用 Babylon Inspector，Babylon Inspector是 Babylon.js 提供的一个强大的模型检查工具，不仅可以查看模型网格对象的各种属性，还可以提供 gizmo 工具来让用户手动拖拽缩放平移网格体，实现和3D模型的实时交互，除此之外，Babylon Inspector还具备动画曲线编辑器等强大工具，让用户通过UI操作就能自定义设计动画效果，下面是使用Babylon Inspector前需要了解和准备的一些环境配置：

1） babylon playground 站点 ：这个站点提供了一个在线的 Babylon.js 代码运行环境，用户可以在这个平台上协同创建3D场景。 2） babylon sandbox 站点 ：这个站点提供了一个在线的模型运行检查环境，用户可以在这个平台上检查自己的 模型文件是否正常运行，参数设定是否如预期。

3）通过代码引入Babylon.js：

npm install @Babylon.js/core
npm install @Babylon.js/inspector

引入依赖包之后，需要指定对应的3D应用场景的Inspector查看器：

import { Inspector } from "@Babylon.js/inspector";
function createScene(){
// create Babylon.js scene

}

动画编辑器的操作指南

在使用动画编辑器之前，小编向大家简单介绍一下Babylon.js中的动画。实际上，Babylon.js中的动画是按顺序执行的一系列静态画面。因此，只要了解每一帧模型对象的属性值，就可以制作出对应的动画效果。

动画编辑器中修改模型属性的两种方法

• 第一种方法：选中一个模型对象，选择右侧对象的 Animations 属性，点击 Editor 就可以新增或修改动画。

• 第二种方法：选中一个模型的 AnimationGroup ,即可编辑 Group 中每个单独动画。

动画编辑器的菜单栏指南

（1）选择左侧的菜单编辑栏，点击编辑按钮。

（2）然后就会进入到这个界面。

"+" 按钮即为创建动画按钮，一个动画编辑器中可以创建多个动画，每个动画中的选项如下：

• Display Name ：动画名称。
• Mode ：Mode为List表示内置的模型属性，Mode为Custom表示自定义的模型属性。
• Property：指的是要对动画进行操作的对象的属性。例如，可以选择移动一个模型的位置属性，旋转模型的旋转属性，或者改变模型的颜色属性等。通过选择不同的属性，你可以控制模型在动画中的变化和动作。
• Type ：指的是要应用于属性的动画效果的类型。在动画编辑器中，可以选择不同的动画类型，例如线性动画、贝塞尔曲线动画、弹簧效果动画等。每种动画类型都有自己特定的方式来改变属性的值，从而实现不同的动画效果。

（3）接下来我们再回到第一步，找到编辑器的控制面板。

其中按钮分别是：

• 当前 key 帧数：当用户选中一个 key 时,可以通过这个输入框来修改 当前 key 的帧号 （选中一个key时）
• 当前 key value：当用户选中一个 key 时，可以通过这个输入框来修改当前 key 的属性具体值 （选中一个key时）
• 创建关键 key：这个按钮将会在整个播放轴上创建一个 新的关键key， 并且将渲染画布此时网格对象的对应属性值作为新创建 key 的属性值，(换句话说，可以在 inspect 页面通过 gizmo 工具拖动旋转物体到指定位置，点击创建 关键 key 按钮就能创建一个新的关键 key , 并将手动拖动的网格对象的属性值作为 该关键 key 的value 值)
• 帧画布 ，这个按钮会自适应当前设定的关键 key， 当设定的 key value 超出画布时，可以使用该按钮来重置画布。

接下来的 5 个按钮（下图）都是用来控制 每个 关键 key 和前后帧 的 value 之间的变化关系，也就是关键 key 的左右切线：

• 平铺切线，会让当前关键 key 的左右切线都变成 水平线，在这种情况下，由于左右斜率一致，我们可以做出一些更加平滑的曲线效果出来
• 线性切线，会让当前关键 key 的左右切线都变成 指向前后关键 key 的 一次线条，一般用来展示一些匀速变化关系
• 切分左右切线模式，可以单独的控制 关键 key 的左右切线
• 整合左右切线模型，如上，切分模式的反面
• 阶梯式切线，在从当前 key 到 下一个 key 之间的帧，value值保持不变，在下一个关键 key 到来时，value 瞬间切换到该 key value，可以用来制作一些转身，旋转的瞬时动画。

（4）最后给大家介绍动画播放面板

按钮分别如下

• 第一帧和最后一帧

• 前一帧和后一帧

• 前一个关键key和后一个关键key

• 正放与倒放动画

• 播放范围，需要指定动画开始和结束播放帧数

正常情况下，指定了动画属性值和播放模式之后，就可以点击创建 关键 key 来设定关键动画值，一方面可以在 inspector 中手动拖动网格对象，让新建key来获取指定 value, 另一方面也可以在 动画播放面板反复查看修改动画属性，制作好动画之后，就可以使用保存按钮来将制作好的动画导入了。对于历史动画也可以通过导入按钮来对动画做细节调整。

举个例子：动画操作实战

下面小编将以一个绕场一周的动画为例，给大家详细介绍如何使用Babylon.js：

（1）首先需要获取到总帧数，以及特定行为(转向移动)的对应帧数。(这一步是动画制作最重要的一步，总体上可以参考物理位移原理 位移 = 速度 * 时间 来合理设计帧数。)

• 获取到物体运动的路线图，记录下每一个特殊(转向移动)帧模型对象所在的坐标(这里可以使用Inspector 当中的坐标拾取功能以及 位移 gizmo 工具来快速获取)

• 给物体运动设置一个固定速度，比如每秒 2.5 个单位，使用坐标算出来每个坐标到坐标的距离，然后除以时间，结果就是每个单独路径的耗时。

• 然后计算累计耗时

累计耗时乘以 默认 每秒渲染的帧数， 就可以得到最终的动画帧数据了(切记不要忘了乘每秒帧数，默认每秒60帧)。

（2）接下来就要引入 Inspector 模块了，参考文章开始的 playground、sandbox或代码方式来引入 Inspetor, 引入后打开动画编辑器，新建动画。

修改动画播放范围：

确定Y轴动画：

然后按照“创建 新 key” => “设定新key frame value” => “播放动画”的步骤来创建新key：

通过切线按钮可以调整动画之间的线性关系：

最后就是点击保存按钮，点击导出成 file，代码如下所示：

// url 文件方式
    let animation = Animation.ParseFromFileAsync(null,urlPath)
  // json hard-code
    var json = animationJson; // 将动画文件内容写死在代码里
    let animation = [Animation.Parse(animationJson[0])];
    
    // 直接执行动画，或者包装成 animationGroup 来执行，后者封装性更好；
    let robot.animations= animation;
    scene.beginAnimation(robot,0,8871,true);

    // animatioinGroup
      let robotAnimation = new BABYLON.AnimationGroup("robotAnim",scene);
      robotAnimation.addTargetedAnimation(animations[0],robot);
      robotAnimation.addTargetedAnimation(animations[1],robot);
      robotAnimation.from = 0;
      robotAnimation.to = 3120;
      robotAnimation.start(true,1,robotAnimation.from,robotAnimation.to,false);

总结

​ 以上便是使用动画曲线编辑器来实现一个简易动画的全过程了，最后也上传一份代码集成 Inspector 模块的示例，感兴趣的小伙伴可以试试。