“莫尔条纹”动感片的计算机模拟(A4).doc

“莫尔条纹”动感片的计算机模拟 陈代武（娄底师范高等专科学校计算机系 湖南娄底 417000） 【摘要】 为了克服用传统方法模拟“莫尔条纹”动感片的不足，探索出了在计算机中模拟“莫尔条纹”动感片的新方法。阐述了在Authorware和Flash中模拟莫尔条纹的设计原理，并给出了具体实现方法。 【关键词】莫尔条纹；教育技术；Authorware；FlashComputerSimulationofMoireFringeCartoonChen Daiwu(Department of Computer Science, Loudi Teachers College, Loudi Hunan 417000)Abstract：Toovercomethedisadvantageoftraditionalmethodusedtosimulatemoirefringecartoon,computersimulationofmoirefringecartonisinvestigatedinthepaper.Thedesignprincipleforsimulating moirefringeinAuthorwareandFlashispresented,anddetailedmethodofapproachisalsogiven.Keywords:MoireFringe；EducationalTechnology；Authorware；Flash1、问题的提出“莫尔条纹”是十八世纪法国研究人员莫尔先生发现的一种光学现象。它是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，即当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹，这种光学现象就是莫尔条纹。莫尔条纹对人类来说有利也有弊，本文只论及它的有利一面，即它的教学功用。在教学中，莫尔条纹可以形象逼真地模拟出各种气体、液体及电流的流动，齿轮、叶轮的转动，水波、声波、电波的波动等现象。为了形成莫尔条纹，传统的方法（见各种电化教育学或教育技术教材）是利用两张绘有（或印有）不同密度、不同形状和不同斜度的线条的明胶片，使之相互叠加并发生相对运动，这样在相互错动的过程中会产生具有波动感的波纹，即莫尔条纹。这种基于“透明胶片”的绘制或印制的方法，制作麻烦，费时费料，修改困难，携带不便，放映时可控性差，教学效果欠佳。为了克服这些缺点，作者探索出了在计算机中模拟莫尔条纹的新方法，下面论述如何在计算机中模拟出莫尔条纹，以及用莫尔条纹设计波动动画课件的方法。2. 用传统方法模拟“莫尔条纹”在电化教育学或教育技术学教材中均介绍了通过线条活动片来模拟“莫尔条纹”。即将两张（“定片”和“动片”）绘有一定规律线条的明胶片叠加，上下两组线条叠加阻光，会产生新的宽粗条纹现象，称叠加条纹。当动片按一定方向移动时，叠加条纹位置也变化移动，即产生流动感，形成了所说的“莫尔条纹”。莫尔条纹的形状及运动方向取决于定片和动片线条的方向和疏密，合理设计两叠加胶片的线条，将产生出所要求的波纹。表1描述的是直线线条活动片中线条与波纹的关系。表1 定片线条与波纹运动关系波纹运动的方向向上向下向左向右向左上向左下向右上向右下定片中线条的密度相同相同密疏密密疏疏定片中线条的方向向右向左竖直竖直向右向左向右向左注：表中“定片线条密度”是指“定片”相对“动片”而言，且动片从左向右水平拉动。在传统方法中“定片”和“动片”的线条是手工绘制或印制的，在实际应用（如设计一个水或气体的循环系统）中由于要形成沿不同方向的流动感，所以“定片”的不同部位需要不同密度和倾斜角度的线条，这使得制作时相当麻烦，有时还得用剪刀、胶水来“剪”、“贴”，而且一旦作好，线条密度、倾斜角度的就不能随意改变，加之动片运动是人用手拉动的，在投影仪演示时将会遮挡视线，而且运动速度不好把握，产生的动画不明显。为了克服以上这些弊端，作者探索出来了在计算机中模拟“莫尔条纹”的新方法。3、用计算机模拟“莫尔条纹”动感片的动画设计 随着计算机技术的发展，可以在计算机中模拟“莫尔条纹”。下面论述用Authorware和Flash模拟莫尔条纹的设计原理和方法。3.1 在Authorware中模拟莫尔条纹3.1.1 在Authorware中模拟莫尔条纹的原理根据“莫尔条纹”动画生成的过程，在Authorware中设计产生莫尔条纹的原理是：用两个“显示图标”，在其展示窗口中分别绘制具有一定规律的线条，以此来代替“定片”和“动片”，然后通过“运动图标”使一个显示图标中的线条图形运动，这样两显示图标中的线条叠加而且发生相对运动，就形成了莫尔条纹。3.1.2 在Authorware中模拟莫尔条纹的设计方法1、直线条纹动感片的设计、在显示图标中绘制线条，制作好“定片”和“动片”在Authorware5.0/6.0中新建一个程序文件，拖两个“显示图标”和一个“运动图标”到流程线上，分别命名为“定片1”、“动片1”、“动片移动”，如图1所示。 在“定片1”显示图标展示窗口中，参照表1用工具箱中的画线工具绘制如图4所示的线条，同理可以将“动片1”显示图标的展示窗口中的线条画好，动片一般画竖直线条，如图3所示。、对运动图标进行设置，使“动片”相对于“定片”发生移动 图1 线条片程序流程 图2 “动片移动”图标属性对话框 通过设置“动片移动”运动图标的属性可以控制“动片1”作水平移动，由于“动片1”覆盖在在“定片1”上，叠加时就会形成波纹，当“动片1”运动时，形成的波纹就会跟着移动。本例对于“运动图标”的属性（如图2）设置为：选运动类型为“指向固定点”（Direct to point），水平向右移动。根据移动距离确定运动时间，本例设为40秒，按“预览”可看到动片的移动效果，可修改运动时间来控制运动速度。、运行程序，将显示出“莫尔条纹”效果运行程序，其产生的莫尔条纹如图5所示。当“定片1”线条“向右”倾斜，密度比动片“疏”，“动片1”向右水平移动时将形成向“右上”方向运动的莫尔条纹。改变定片的“线条的密度”和“倾斜的角度”就可以形成表1所列的各个方向运动的莫尔条纹。 图3 动片1 图4 定片1 图5 形成向右上方向移动的波纹 2、曲线条纹动感片的制作根据上述方法，当动片2（图6）为宽线条片，定片2（图7）为一曲线时3，使动片相对定片移动时就会形成向右移动的虚线波（图8所示），可以用来模拟物理学中的波的传播等动画。 图6 动片2 图7 定片2 图8 形成向右移动的虚线波通过以上例子可以看出，只要适当设置定片和动片中的线条分布规律和动片运动方式（如平动、转动等）就可以产生曲线波、放射波等动画效果，以满足教学的需要。3.2 在Flash中模拟莫尔条纹3.2.1 在Flash中模拟莫尔条纹的原理 除了在Authorware中能模拟莫尔条纹外，还可以在Flash中设计产生莫尔条纹的程序，其原理是：先将动片和定片的线条设计成图形符号，分别放置到两个图层中，再利用两图层中的线条叠加后作相对移动形成莫尔条纹。3.2.2 在Flash中模拟莫尔条纹的方法、在Flash5.0中新建一个程序文件，这里的“定片”和“动片”用两个图层来代替。图9 图层1中的线条片 图10 图层2中的线条片按表1的规律将要叠加的两线条片分别制成图形符号，然后在场景中将定片线条符号拖入图层1中，动片线条符号拖入图层2中，叠加后若发现叠加条纹不明显，可以再调整其线条密度和倾斜角度，直到满意为止。、在图层1的第40帧，按F5键，插入普通帧，使140帧具有相同的内容；在图层2的第40帧按F6键，插入一关键帧，在图层2的第1帧处弹右键打开快捷菜单，选“面板”命令打开“帧”对话框，在对话框中选“动作”，然后分别在第1帧和第40帧处调整顿好动片运动的水平起始位置和水平终止位置。图11 运行程序时形成的“莫尔条纹” 、测试影片可以看到叠加条纹的运动情况，如图11所示。4、结论用计算中来模拟“莫尔条纹”，其优点是显而易见的：方法简单，省时省力省料，线条的粗细、颜色、密度、倾斜角度可调，动片运动速度可变。当然必须有计算机系统及相应的数码投影设备才能向学生展示。同时，对设计和使用者的要求也更高，既要懂得传统的方法，又要懂得相关的计算机知识。用计算机模拟“莫尔条纹”动感片，能设计出形象逼真的多媒体课件，该文只是做一个初浅的尝试，还有很多课题需要我们去研究。参考文献1 王刚 FLASH 5 Action程序设计 清华大学出版社2001：73-812 张森 宗绪锋 多媒体CAI课件的基本原理与制作技术 北京航空航天大学出版社2000：136-147 3 南国农 李运林等 电化教育学（第二版） 高等教育出版社1998：81-85 4 顾明远 谢邦同 乌美娜等 教育技术 高等教育出