從《阿凡達》到組態(tài)軟件

本文來源：《世紀星月刊》第3期 作者：蘇加慶

　　《阿凡達》自上映以來一直受到大家的追捧，影片之所以如此火爆，其最大的原因莫過于3D技術(shù)的應用，全片60%的鏡頭是由計算機生成的圖像完成，超越了以往的計算機生成角色。《阿凡達》主角杰克的“納美人化身”，還有潘多拉星球上的“土著納美人”，無論從動作和神情，都高度逼真，以至于觀眾會在觀看過程中忘記這些場景是制作而成。

　　3D技術(shù)在市場上發(fā)展已經(jīng)有了幾十年的歷史，真正應用于民用領(lǐng)域也有了多年。隨著3D電影進入生活，人們對3D技術(shù)也感覺不再陌生，而究竟什么是3D技術(shù)？3D是three-dimensional的縮寫，就是三維圖形。而3D技術(shù)就是虛擬三維的技術(shù)，通過利用計算機的運算達到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術(shù)。在電影中實現(xiàn)的3D效果就是利用雙眼立體視覺原理，使觀眾能從銀幕上獲得三維空間感視覺影像的電影。隨著科技的進步和人們對物質(zhì)文化需求的增加，3D技術(shù)將是未來的發(fā)展趨勢，人們的日常生活中將更多地滲入3D技術(shù)。

　　科幻常常帶給人們靈感，進而促進科技的發(fā)展，多年前我們都認為那只是幻想的東西現(xiàn)在很多已經(jīng)成為現(xiàn)實。3D技術(shù)應歸于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。概括地說，虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用很廣泛，在娛樂業(yè)，如前面所說的3D電影，近年很受年輕人歡迎的3D游戲，在軍事和航空方面，人們通過特殊設備虛擬訓練，一方面減少了訓練成本，一方面減少了訓練時產(chǎn)生的意外事故。

　　在工控領(lǐng)域也有所應用，但效果并不是很好，這一方面由于工業(yè)的特殊性，另一方面也取決于計算機的發(fā)展程度，不過根據(jù)當前科技發(fā)展趨勢可以看到，3D技術(shù)將在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到廣泛和深入的應用。

　　由“3D電影”讓我聯(lián)想到組態(tài)軟件，組態(tài)軟件是搭建監(jiān)控系統(tǒng)的一種便于使用的開發(fā)工具，開發(fā)人員通過組態(tài)軟件提供的各種圖形來模擬現(xiàn)實中的事物，從而使操作人員通過計算機直觀地完成對現(xiàn)場設備的監(jiān)控工作。在傳統(tǒng)的組態(tài)軟件中，大多采用2D畫面，并不能很直觀的反應工藝流程，互動性也不是很好，讓人感覺比較死板。如果將“3D技術(shù)”引入到組態(tài)軟件中會是怎樣的效果呢？有一款游戲叫“工業(yè)大亨”，在游戲中玩家扮演創(chuàng)業(yè)者的角色，通過對游戲中的虛擬的公司或工廠的經(jīng)營來尋求發(fā)展，盡管這個游戲是2D的，主要體現(xiàn)的也是宏觀上的管理工作，但我們也可以將其理念引入“3D工控”領(lǐng)域。以過程控制為例，我們可以在電腦中虛擬一條3D生產(chǎn)線作為場景，就像我們玩的3D游戲中的地圖一樣，再虛擬一些3D的設備，將其組裝到生產(chǎn)線上，這些過程可以使用一些專用設備以使虛擬的效果更逼真。我們知道組態(tài)軟件非常重要的一點是對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和命令的下達，在“3D組態(tài)軟件”中同樣不可少，我們抽象的3D工業(yè)設備應具有更強的交互能力。這樣操作人員就像看3D電影一樣完成對工藝流程的控制，這對一些有經(jīng)驗的現(xiàn)場工作人員更為有利，現(xiàn)場的工作人員一般都是通過對現(xiàn)場情況的觀察，憑借自己的經(jīng)驗做出相應的動作，如果有了3D監(jiān)控軟件，因其高仿真特性，這些人員就不必親臨現(xiàn)場進行觀察，保證了工作人員的安全性和舒適性。可想而知，3D技術(shù)能讓人的智能與機器進一步結(jié)合，從而達到更好的控制效果，我想這樣的3D技術(shù)對工控行業(yè)的發(fā)展有更大的促進作用。