李东辉

【摘要】随着社会经济水平的不断提高，工业领域的发展速度也在不断加快，越来注重高新技术的引进和应用。其中三维视景仿真系统的开发与应用不断加强，特别是在工业领域受到了一定的重视。三维视景仿真系统，包括了相关的软件和硬件，要想提高三维视景仿真系统的开发水平，就对其相应的软件和硬件进行分析、充分了解不同软件和硬件的性能及适用性。整正发挥出三维视景仿真系统的优势。本文主要对三维视景仿真系统的软硬件开发情况进行研究分析。

【关键词】三维视景仿真系统；软件；硬件；开发

前言：

随着科学技术水平的不断提高，三维视景仿真系统作为一种虚拟的现实技术，备受关注。三维视景仿真，也就是虚拟仿真或者虚拟现实仿真。发展前景广阔，技术水平较高。主要是利用计算机技术，图形图象技术，光学技术，控制技术等多种高科技，对现实世界或者是人类想象的虚拟世界，进行三维建模，并且进行实时驱动，通过利用头盔显示器或者三维投影技术显示出来，这也是一种先进的人机交互技术，能够很好的呈现出一系列的感官世界，仿真效果非常突出。但是在开发三维视景仿真系统中，还要注重对其软件和硬件的开发，把软件和硬件更好的结合起来，充分发挥出其实际功能，从而不断完善三维视景仿真系统，使其发挥出更好地作用。

一、三维视景仿真系统软件开发分析

对于三维视景仿真系统软件开发来说，主要分为模型、动画和环境几部分。其中，主要的开发环境有以下几个方面：大地形主要用于军事、航空航天等工作，能够满足高真实度和强实时性的具体要求[1]。小地形应用于范围比较小的模型。还有一种就是无地形，一般是指一个平板或者虚拟的界面，模型具有一定的动态性。

对于模型来说，主要有整体模型、模块模型和环境模型等。而动画方面主要有：火焰等粒子系统、模型动作、发射等方向。

1、建模软件与视景软件的开发

在三维视景仿真系统开发中，根据其具体的特点，要有针对性的开发相关软件。其中，Creator建模软件主要是对三维虚拟的场景进行描述，通过节点式分层结构的采用，能够直接编辑、修改和控制虚拟城境内的任何一个元素，在图像生成器的具体操作中非常适用，具有一定的可视化仿真效果。通过对Creator建模软件的开发利用，有效改进了传统建模软件，满足了渲染操作的实际需要。另外，就是视景软件VegaPrime的开发，这个软件是要与Creator建模软件配套使用的，是就上它是一个三维驱动工具包，其中包含了人机交互的界面设置，还能够对其中的具体参数进行定义，操作更加方便，避免了编程的繁琐，能够直接对模型进行操控，完成场景漫游。对于这两种软件的开发利用，也要有一定的使用范围，一般会在一个较大的仿真模型中应用，完成各个模块的装配仿真，能够提高实际操作的效率。

2、传统三维视景仿真图形建模软件开发

在三维视景仿真系统软件开发中，常用的三维建模软件主要有：Maya、3dmax、Milk3D等等，其主要目标就是达到一定的视觉效果，而在此过程中，忽视了模型的渲染效率。对于这些建模软件来说，具有非常强大的功能，能够形成非常绚丽夺目的视觉光影效果，光线追踪效果也很好，任务动画等也很生动。画面效果质感很强。但是在获得了非常好的视觉效果的同时，也出现了一定的缺陷和不足。模型的复杂性增加了，计算负担加重，渲染效率低，用时长，适时仿真性不强，人机交互水平低。因此，在开发过程中，要尽量避免这些不足，发扬其优势。这些软件不需要其他软件的配合，基本上都是直接制作动画，特别适用于不需要交互的三维动画制作。

二、三维视景仿真系统硬件开发分析

1、三维视景仿真图形工作站机柜的开发

对于图形工作站机柜来说，主要包括以下几个组成部分：电源控制系统、KVM主机、三个图形工作站等。在此硬件的开发中，要考虑到图形工作站机柜的影响因素，保证各个构成部件的稳定性和安全性，还要保证其运行的连续性，能够对不同的数据信息进行有效处理，提高三维视景仿真中大地形方针的实时效果。

2、矩阵机柜的开发

矩阵机柜主要构成为：矩阵系统、RGB多窗口处理器、融合器以及相应的影响设备其中，融合器是其最主要的构件[2]。在传统的投影技术应用时，投影图像在屏幕上会随着拉伸发生一定的变形，这样观察到的图像就会处于失真状态。为了避免这个缺陷，保证屏幕前处于不同位置的人都能够看到真实的图像，需要对这种投影技术进行改进。通过开发矩阵机柜硬件，利用PROMAP融合器，在图像更新正常的情况下，提高了投影图像的质量，避免其发生变形，提高了真实性，能够有效控制图像的实时比例，随时对发生变形的图像进行调整，对于任何形状的屏幕，都能够使用。

3、投影系统的开发

投影系统，就是把物体照明后的成像投影到相应的屏幕上，要与投影机等设备结合起来应用。如：液晶屏，LED大屏幕，等离子，数字视频墙等等。在三维视景仿真系统中，主要开发的投影系统，一般应用到的投影机为四台，还有要应用柱形的投影幕。根据投影的实际需要，合理安排投影机的而具体位置，一般是左边上下各一台，右边上下各一台。以保證投影效果。

4、总台控制硬件系统开发

在三维视景仿真硬件开发中，总台控制具有重要作用，不容忽视。要对总台控制的相关硬件进行开发利用，并且要重视各个硬件之间的联系[3]。一般主要有：显示器、键盘、触摸屏、控制器、调音台等等。

5、加强硬件之间的联系

对于三维视景仿真硬件系统来说，主要就是图形工作站机柜、矩阵机柜、投影仪和总台控制。这写硬件之间是相互联系的。构成了一个硬件系统，因此，要保证各个硬件的质量和运行效果，减少硬件系统的复杂程度，提高其系统性能。促进三维视景仿真系统的进步。

结论：

综上所述，三维视景仿真系统的发展是高新技术进步的重要表现，也是实现人机交互的重要技术。其应用具有很大的现实意义。因此，要注重其相关软件和硬件的开发，不断完善三维视景仿真系统，使其发挥出更大的作用。

参考文献：

[1]祝明，杨然. 三维视景仿真系统的软硬件开发研究[J]. 飞机设计，2012，01：39-42.

[2]褚彦军，康凤举，高立娥，宋志明. 视景仿真的三维模型库管理系统的研究与开发[J]. 计算机仿真，2014，05：174-176.

[3]袁野，张靓. 视景仿真的三维模型库管理系统的研究与开发[J]. 电子技术与软件工程，2014，23：206.