简单的三维场景制作毕业论文

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三维动画制作

动画首先是中国政府扶持的产业，其次现代意义上的动画，它已经不是传统意义的动画，现代意义上的动画它是高科技的产物。是对计算机技术操作的结果。但是，现代中国的动画事业已经落后于国际水平了。大家都知道，新时期日本的动画事业处于国际领先地位。现在动画技术，还是要比计算机科技水平。

新时期，传统的动画已经慢慢的向三维动画过渡，三维动画是计算机图形学发展到一定阶段的产物，它是由数学数字组成的三维立体空间，然后有计算机建立的图形模板，然后贴上材料，打上灯光色彩什么的，三维动画的特点，就是每个角度都是用计算机计算好的，而不是作者用笔画出的旋转角度什么的。

三维动画它是建立在计算机软件、计算机硬件、美术、摄影、数学、计算机图像学等的基础上的，它是很多的学科的综合体。

三维动画它是计算机图形学和艺术的结合体，尽管三维动画的产生它是应用在科技领域的，但是在往后的创作中，它是会更多的被艺术家或者摄影师所利用，应用在艺术领域或者商业领域。包括舞台方面、电影电视、建筑的设计、包装等方面。

与传统的二维动画和手工动画比起来，三维动画无疑是动画历史的一大进步，但是它对从业者的要求也是越来越高，它不仅要求颜色、灯光、动作等方面的独特体会，还要求有高超的计算机操作能力。随着动画事业的发展，三维动画会迅速的占领的市场的。

1、三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现广告创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。能够完成不需要拍摄的镜头画面。

2、三维动画不需要用机器来拍摄画面，自然也就不受气候时节天气等等外在因素的影响，主要是后期技术的体现，可以完成无法重现的镜头。

3、像拍电视剧中一些掉下悬崖等等危险系数比较高的镜头可以利用三维动画制作的技术来完成，不需要实拍，这样就降低了拍摄的危险系数。

4、可以将产品、景观以及楼盘等等立体的事物通过三维动画的技术来展现出来，起到美化的效果，将这些事物的立体感展现出来。

5、三维动画技术主要是后期的技术体现，跟拍摄没有什么实质联系，因此，可以随时改动，不像实拍那样拍摄过后不能改动，只能重新补镜头。

以上是三维动画制作的几个优点，影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。随着计算机在影视领域的延伸和制作软件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多。

论文摘要：三维动画课程是动漫专业、多媒体专业、游戏制作专业、影视广告专业的核心软件课程。高职院校应结合实践教学经验，探讨以能力为导向的三维动画课程的教学体系和教学方法创新改革的途径。

论文关键词：高职高专；能力导向；三维动画；教学改革；工学结合

动画产业以计算机数码技术为支撑，涵盖了影视动画创作、多媒体网络游戏、卡通漫画出版、电影特技、主题公园及相关衍生产品的文化产业领域。随着计算机网络技术的发展，动画产业逐渐成为全球经济中具有举足轻重影响力的文化产业，成为21世纪最有希望的朝阳产业之一。

随着动画产业的发展，动画市场需求越来越大，高职院校纷纷开设动画专业，重视动画专业教学。但是由于高职院校的授课教师大多缺乏在企业生产一线的制作经验，而动画课程的实际操作性非常强，理论脱离实践的教学必然导致学生的能力存在缺陷，并由此形成一个怪圈：动画制作公司需要大量的动画制作人员，而动画专业的毕业生由于存在能力缺陷而不能被企业接受。在这种形势下，高职高专三维动画制作课程的教学改革势在必行。

准确定位课程

三维动画课程是一门与市场联系密切、实践性很强的专业软件课程，是多媒体设计专业、动漫设计专业、影视广告专业、游戏制作专业、环境艺术设计专业的核心软件课程，涵盖了模型创作、质感表现、场景设计、动画制作、特技效果、镜头运用等几大艺术门类，对于不同的专业方向，本课程的讲授内容、难点、重点都有所不同。

三维动画课程设置主要有四个方向：

（1）影视动画制作专业方向；

（2）游戏动画设计专业方向；

（3）环境艺术设计专业方向；

（4）多媒体设计专业方向。

不同专业方向三维课程的内容要求差别很大，因此，该课程的设置要有针对性，不能一概而论。对于影视动画专业方向的教学，三维动画课程要求涉及建模、材质、动画和特效等方方面面的知识，但重点突出特效技法的运用、舞台类质感的表现、光和影的表达等等；对于游戏动画设计专业的教学，三维动画课程的重点是角色建模、角色材质表现、角色骨骼动画制作等内容；对于环境艺术设计专业的教学，三维动画课程的重点是建筑类模型的准确制作、真实材质灯光环境的表现、漫游动画设计等内容；对于多媒体设计专业的教学，除基本的模块教学外，还应考虑互动环节设计等内容。

编写适用教材

课程体系的实施必须有配套的教材作为保障。职业教育教材的建设应体现职业教育的特点：一是以培养综合职业能力为教材建设的基本方向；二是通过教材内容的综合提高课程教学效益；三是将理论教学与实训活动组成灵活的教学模块。但要真正体现职业教育教材的这些特点，教材建设必须充分体现“以能力为本位、以学生为主体、以实践为导向”的指导思想，教材内容要紧密地与实际职业活动的过程相统一。

三维动画作为一个新兴专业，尚未建立起一个成熟完善的教学系统，三维动画的.教材虽然林林总总，俯拾即是，但真正公认经典的流通教材却寥寥无几，很难找到，特别是针对不同专业的教材更是如凤毛麟角。因此，教师在进行教学设计时，要彻底突破传统教材形式的束缚，大胆地进行从形式到实质的改革创新，根据工作过程体系构建教材内容和实例。这就要求教材编写必须进行市场调研和参阅大量资料，即要从过去大纲规定什么内容就组合什么内容到学生适宜学什么内容才组合什么内容；从教师会教什么内容写什么内容到行业制作需要什么内容安排讲解什么内容。笔者在选择该课程教学的教材时，通常会考虑该教材的结构最好按照三维创作的一般性流程，使用案例较多，同时还可以作为技能证书考试的教材，当然这样还远远不够，在教学中还要根据不同专业、学生的不同基础情况进行案例的添加和删减。

此外，三维动画课程与时代发展联系紧密，软件版本升级很快，一般是一年提升一个版本，版本升级会增加新的功能，为此需要教师密切关注版本升级的内容是否需要加入教学中，既不能盲目跟风增加一些不需要的内容，也不能无视新技术的出现，几年不升级教学软件，导致教学内容严重滞后于行业应用实际。

改革教学方法

三维动画课程最典型的教学方法就是教师对软件命令逐个讲解，在讲解过程中，既可应用目前十分流行的案例教学法，围绕多个案例讲解一个命令，也可使用流行的“边讲边练、讲练结合”的教学模式，避免传统的“满堂灌”、“填鸭式”教学，从而使教学生动有趣，使学生学有所获。但仅此仍然不足以为制作企业培养实用人才。笔者曾对广州市的三维制作企业进行过调研，不止一家制作公司总监表述：在高职院校学过三维动画课程的学生比没有学过的社会人员或在短训班培训过的学员更不好用，他们制作模型的方法怪异，给他指正还有抵触情绪，自以为是，觉得自己聪明，一旦需要修改，等于要重新制作，延误工时。究其原因，都是三维动画课程的命令讲解造成的。因此，走工学结合之路是讲好这门课的关键所在。

与企业结合，强调技能实践职业技术院校的特性之一是强调动手能力，强调技能培养。三维动画的专业特性更需要做好这方面的工作。仅有高职院校单纯的校内教育是不够的，特别是三维动画的实践能力很多体现在应用上，课堂内简单的练习与讲解对学生的学习理解与渗透性力度不够。与企业合作，带领学生去制作公司参观，了解三维动画软件在企业的应用，了解动画制作的流程，一方面可以增加学生学习的兴趣和动力；另一方面可让学生有感性认识。同时，可与企业积极配合，请企业的制作总监给学生讲解软件的应用流程和特点，进行典型案例分析，或者将企业的制作一线高手请进课堂，给学生现场讲解软件的制作应用过程。

采用项目教学法，将企业制作引进课堂项目教学法是在实施一体化教学的过程中借鉴和探索出的课堂教学方法，主张在教学中将实际生产中的一些相应技术项目引入课堂教学，通过对项目的讲解、分析、制作完成相应的理论知识教学和技能训练。项目教学法的思路是先用后懂，边用边学，旨在引导学生先感兴趣，后主动学习，先发现问题，后解决问题。在三维动画课程设计上，应主动与企业积极合作，将企业的制作实例引进课堂，让学生分组进行项目的设计制作，在掌握工程项目的过程中发现新问题，引导学生不仅从课本中查找基本原理和概念，还要从其他资料中查找解决问题的方法和制作技巧，使学生的所学在实践中得到验证，使解决实际问题的能力得到提升。为了给学生设计和引进一个好的工程项目，教师首先要对该项目涉及的知识点进行学习，通过了解项目，可以提高教师的理论水平、创造能力和综合教学能力。

实行分层目标教学法，使学生各展所长分层目标教学法是在承认学生之间差异的基础上达到因材施教的目的，使每位学生都能充分发挥自身潜力，并通过自身的努力达到最佳的学习效果的教学方法。高职院校艺术类专业的学生来自普高、职高和中职等不同类型的学校，入学类型的差异以及学生兴趣、爱好、动力、意志、性格等非智力因素的差异，使实施分层目标教学显得十分必要。在三维动画课程教学中，各个教学模块对学生有不同的要求。建模模块要求学生有较好的空间思维能力和较好的雕塑能力，对于角色建模，还要求对人体骨骼、肌肉有一定的了解和理解；材质模块要求学生有非常敏锐的观察能力和色彩、明暗、物体机理的理解表现能力；灯光模块要求学生对光影、虚实、强弱、色彩有很好的控制和表现能力；动画模块要求学生有很好的节奏、镜头运用、速度把控的能力，对于角色动画，还要求对不同的角色有不同的节奏、步调的理解；特技模块要求对重力、机械运动、风、场等物理模拟概念有一定的理解和了解等等。希望学生掌握相关软件方方面面的操作技术是不现实的，根据学生的特长并充分发挥学生所长进行教学是一种理性的选择。在教学的起始阶段，教师可先进行集体授课，通过讲解教材中的知识，为学生提供方法的示范或思路上的启迪。要重视基础层学生，关注提高层学生，鼓励发展层学生，同时要注意观察每个学生的情况，对于不同基础、兴趣、特长的学生提出不同的要求并进行指导。在教学的分组实践学习阶段，教师应尽量让基础不同的学生发挥各自所长进行学习，合理搭配学习小组是分层目标教学的基本思路和方法。 实行考证与培训相结合，强化学生能力培养“双证教育”是指学生在取得学历证书的同时获得职业资格证书，双证书制度已成为未来教育的发展趋势。在完成大专层次学习任务的同时，获得《I级动画工程师》、《II级动画工程师》、《建筑可视化设计师》、《影视动画设计师》、《游戏动画设计师》职业资格证书，不仅可以极大地提高学生的动手能力，而且可以极大地提高学生的就业竞争能力，持证上岗，就业不愁。另外，社会上开办的很多针对动画专业的培训班，教学往往是针对社会需求的，其目的就是快速输送企业紧缺的某一类专业人才，内容上有新颖与实用的特性，也有专业学院教学所欠缺的东西。因此，高职三维动画专业的教学也可以借鉴这些短期培训班的教学内容，进一步调整与更新课堂教学，以求更好地适应社会需求。

建设“双师型”教师队伍

据不完全统计，80%以上的高职院校教师是从高校毕业后直接走上讲台的，大都缺乏实践经验。高职教育的培养目标是既具有大学理论水平，又具有较强动手能力的应用型复合人才。这就要求教师具备双重资格，既要具备一般高等学校教师的素质（讲师），又要具备生产第一线技术骨干的素质（工程师）。三维动画课程是一门实践性、操作性较强的课程，特别缺乏既有企业制作经验，又有教学经验的教师，建设一支具备“双师”素质的教师队伍显得特别重要。

做好现有专业教师的专业接轨工作相对比较年轻、缺乏企业一线制作经验的教师迫切需要重新学习，实现专业接轨。可通过进入企业挂职锻炼或参加企业实践，了解掌握企业的制作流程和制作方法，从中提取出制作案例，为教学所用。同时还要鼓励教师参加短期培训或脱产进修，以提高其实践能力。

引进一批具备“双师”素质的教师要加大从企业聘请专业技术人员充实专任教师队伍的力度，这是解决高职院校现有教师队伍素质结构不合理的有效途径。高职院校要不拘一格聚拢人才，对确有所长又适合教学的专业人才要积极引进，补充强化教学力量。

建立一支相对稳定的外聘教师队伍要积极聘请制作企业行家、制作高手兼任实践教学的辅导教师或客座教授，甚至担任外聘教师，形成一支专任教师与兼职教师相结合的教师队伍。外聘教师除了承担部分专业课教学任务及实践技能指导工作外，还可以兼任动画专业建设指导工作，经常对动画专业建设的各个方面提供信息，发表意见，进行咨询，甚至帮助安排实习基地，可谓一举多得。

实施工学结合

高职教育的实践教学往往停留在表面上，安排实践教学多数只是让学生到企业参观，或进行所谓的市场调研，或让学生自己找单位实习（有时实习单位根本不对口），难以达到实践教学的目的。

三维动画课程教学以软件课程为纽带，与企业进行“订单式”合作，有企业高手配合教师进行软件课程教学，可将企业的制作项目引进课堂，可使课堂教学延伸到企业制作一线实施产学结合，学生可在企业生产、建设、管理、服务第一线实现学习与就业“零距离”对接，同时也可为制作企业输送所需的应用型人才，实现校企双赢发展，从而根本扭转企业拒绝高职学生实习的局面。我院在这一方面做了很好的尝试，在与广州一家制作公司进行校企合作教学的过程中，20xx级动漫专业的部分学生毕业设计就是参与该企业的项目制作，学生在制作实践中收获很大，部分优秀学生已经直接被该公司录用。

总之，只要坚持“理论够用，实践为重”的职教理念，密切结合企业、社会所需，勇于探索并大胆尝试，就能探索出适合三维动画课程发展的教学方法，培养出符合社会、企业需要的高职应用型人才。

摘 要： 课程体系设计：以“面向就业，源于岗位；强化实践，注重实施”为设计思路

建设特点：以职业素质为基础，以能力为本位；、以企业需求为依据，以就业为导向；适应行业技术发展，教学内容与时俱进；以学生为主体，改革教学方法和手段。教学方法与教学环节：引入项目教学方法。教师在授课过程中采取项目教学方法，以实际问题引出相关理论和概念，在讲述实例的过程中将知识点融入，通过分析归纳，建立解决工程实际问题的思想和方法，以提高解决实际问题的能力；构建开放式的实践教学模式。

关键词：项目驱动法；核心岗位；三维动画制作

根据国家相关部门的统计显示：未来5年，我国对从事动画制作，游戏开发设计人才的需求将达到10万人以上，供需缺口十分巨大。职位需求主要集中在二维动画制作、三维动画制作、影视后期制作、游戏设计开发人员等。基于以上市场前景预测我们对以下几个问题做了专门的调查：专业课程设置是否符合市场需求；课程教学内容和实践能力培养是否符合市场岗位要求；专业课程设置与相应岗位群的对应程度；课程实训与企业要求结合满意度。为此我们专门拿出《三维动画制作课程》进行课程项目驱动法教学改革。

1。课程体系设计：以“面向就业，源于岗位；强化实践，注重实施”为设计思路，从社会需求出发，根据岗位技能要求确定适合专业培养的岗位；对岗位技能进行详细分析，得到量化的岗位技能分析卡片；以技能培养和实践为中心，以主要专业方向为重心同时覆盖不同岗位的专业能力拓展为主线；充分考虑学校的具体发展、师资、生源等实际状况，设置可确保实施的专业模块和课程模块。该课程的岗位描述及职业能力要求见下表；

职业能力要求与素质

三维动画制作

（核心岗位）

根据剧本，分镜头和导演的要求，确定角色和道具在镜头中的位置，制作出合格的动画，对角色和道具能进行适当的骨骼绑定，能熟练的制作角色动画和表情动画，并能用合期软件输出成品。

1、具有独立完成工作的能力

2、具有较强的表演才华和想象力

3、熟练掌握三维软件的动画模块

4、熟练的骨骼绑定和蒙批操作

5、熟悉动画制作流程

6、观察细微，对生物和物体的运动把握到位

7、熟练掌握动画规律

8、能独立完成动画的后期输出

9、具有良好的团体合作能力

工 作 过 程

三维动画制作

1、角色骨骼的创建、装配、运动控制和权重的调节

2、角色的简易动画制作

3、摄影机动画制作

4、高级动画制作

5、渲染设置

6、角色动画的修整

从实际项目中分析解决方案、设计解决方法、以得到和实际工作同样的锻炼。以典型性的教学情境案例展现在学生面前，增强学生的学习兴趣，在解决了问题后，学生尝到了乐趣，在快乐的过程中，学生学到了知识并深入了解到相关岗位所需的能力要求。

该课程部分教学情境设计见下表：

工作

任务

学习

情境

教学

内容

学习

目标

学时

角色动画制作

1、角色蒙皮

制作骨骼绑定和角色蒙皮效果

1、掌握Skin、Physique修改器蒙皮技巧

2、掌握封套的调节方法

3、角色跨栏动画

制作角色跨栏的动画

掌握动作混合器混合动画的功能

4、角色表情动画

制作角色张嘴、眨眼动画

摘 要

由于无人值守变电站越来越多，这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平。

【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台

1 引言

随着电力自动化技术的快速发展，越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站，无人值守变电站的电压等级和范围越来越广，成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后，它实现了变电站运行的自动化、精度化，确保了对变电站事故的处理效率和准确性，进一步保障了 系统安全 ，减少了人员的误操作，减少了大量的运行值班人员，提高了劳动生产率，降低了成本，带动了企业科技进步。

但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同，设备型号复杂，对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析，电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。

2 项目内容

本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平，如图1所示。

2.1 平台的功能

2.1.1 真实三维再现变电站场景

直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。

2.1.2 集中展示设备工况

3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像，并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。

与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据，并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;

与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;

与在线测温系统融合――实时显示在线温度;

与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。

2.1.3 自动灵活查看实时图像

双击场景中的设备，图像设备自动进行转向、对焦，颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备，可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作，并智能生成人性化的记录、 报告 等。

2.1.4 设备异常告警

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;解警后，可在设备数据面板中查看历史告警记录。

2.1.5 远程巡视

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录，如图2所示。

2.2 基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点

2.2.1 直观逼真

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景，产生了沉浸式的交互环境。

2.2.2 统一管理

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统，展示其相应数据或图像，如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。

2.2.3 智能监控

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式：

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;

所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律，均可以作为告警条件，进行告警及组合告警触发。

2.2.4 智能远程巡检

优化目前传统的现场巡检模式，通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容，巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检，当进入巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成综合分析结果记录，能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测，减少现场巡检频次，形成和现场巡检的高度互补、统一。

3 技术实现 3.1 3D建模技术

三维建模软件为3dMax，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，它功能强大，扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等，可利用系统自带的材质库，或自制的贴图，来达到逼真的效果。

3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件，可用于 Java3D开发的引擎平台加载，如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。

本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。

3.2 平台引擎技术

由于本平台采用B/S架构，所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台，它能将图形功能与Internet很好地集成在一起，因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。

本平台算法有如下创新点：

(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观，沉浸地再现变电站复杂真实场景，实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。

(2)针对三维变电站场景地形的复杂性，改进传统2D启发式搜索A*算法，大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。

(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法，创新地增加了多维射线，来检测路面的高度信息，提高检验的精确性。

(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性，改进传统的AABB碰撞检测算法，采用动态AABB碰撞检测算法，大幅度提高碰撞检测的准确性。

(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动，摒弃传统的BSP树，采用椭球体算法并添加滑动公式，实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。

3.3 系统接口技术

本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言，非常适合 Web 传输。

本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数，不同的系统有不同的编程方式，而且像Scada系统，数据量大，且实时性要求很高，接口程序需要设计的灵活、高效，扩展性好。

与Scada系统接口：Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据，本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点

与变电站辅控系统接口：本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号，而图像的文件一般比较大，快速流畅地在3D平台中展示是个难点。

预留与其它系统的接口：因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据，所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。

4 结论

基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术，在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况，解决了传统管理中很多人工难以解决的问题，同时面向变电站整体模块，克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端，从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发，实现变电运行设备数据准确及时的采集，电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理，减少了人工和材料损耗，实现了信息数据及分析的自动生成，实现了变电运行的智能及集中化管理。

参考文献

[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版)，2010(09).

[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真，2008，25(2).