从《阿凡达》到组态软件

本文来源：《世纪星月刊》第3期 作者：苏加庆

　　《阿凡达》自上映以来一直受到大家的追捧，影片之所以如此火爆，其最大的原因莫过于3D技术的应用，全片60%的镜头是由计算机生成的图像完成，超越了以往的计算机生成角色。《阿凡达》主角杰克的“纳美人化身”，还有潘多拉星球上的“土著纳美人”，无论从动作和神情，都高度逼真，以至于观众会在观看过程中忘记这些场景是制作而成。

　　3D技术在市场上发展已经有了几十年的历史，真正应用于民用领域也有了多年。随着3D电影进入生活，人们对3D技术也感觉不再陌生，而究竟什么是3D技术？3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。而3D技术就是虚拟三维的技术，通过利用计算机的运算达到视觉、听觉等方面立体效果的一种技术。在电影中实现的3D效果就是利用双眼立体视觉原理，使观众能从银幕上获得三维空间感视觉影像的电影。随着科技的进步和人们对物质文化需求的增加，3D技术将是未来的发展趋势，人们的日常生活中将更多地渗入3D技术。

　　科幻常常带给人们灵感，进而促进科技的发展，多年前我们都认为那只是幻想的东西现在很多已经成为现实。3D技术应归于虚拟现实技术，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

　　虚拟现实技术的应用很广泛，在娱乐业，如前面所说的3D电影，近年很受年轻人欢迎的3D游戏，在军事和航空方面，人们通过特殊设备虚拟训练，一方面减少了训练成本，一方面减少了训练时产生的意外事故。

　　在工控领域也有所应用，但效果并不是很好，这一方面由于工业的特殊性，另一方面也取决于计算机的发展程度，不过根据当前科技发展趋势可以看到，3D技术将在工业自动化领域得到广泛和深入的应用。

　　由“3D电影”让我联想到组态软件，组态软件是搭建监控系统的一种便于使用的开发工具，开发人员通过组态软件提供的各种图形来模拟现实中的事物，从而使操作人员通过计算机直观地完成对现场设备的监控工作。在传统的组态软件中，大多采用2D画面，并不能很直观的反应工艺流程，互动性也不是很好，让人感觉比较死板。如果将“3D技术”引入到组态软件中会是怎样的效果呢？有一款游戏叫“工业大亨”，在游戏中玩家扮演创业者的角色，通过对游戏中的虚拟的公司或工厂的经营来寻求发展，尽管这个游戏是2D的，主要体现的也是宏观上的管理工作，但我们也可以将其理念引入“3D工控”领域。以过程控制为例，我们可以在电脑中虚拟一条3D生产线作为场景，就像我们玩的3D游戏中的地图一样，再虚拟一些3D的设备，将其组装到生产线上，这些过程可以使用一些专用设备以使虚拟的效果更逼真。我们知道组态软件非常重要的一点是对现场数据的采集和命令的下达，在“3D组态软件”中同样不可少，我们抽象的3D工业设备应具有更强的交互能力。这样操作人员就像看3D电影一样完成对工艺流程的控制，这对一些有经验的现场工作人员更为有利，现场的工作人员一般都是通过对现场情况的观察，凭借自己的经验做出相应的动作，如果有了3D监控软件，因其高仿真特性，这些人员就不必亲临现场进行观察，保证了工作人员的安全性和舒适性。可想而知，3D技术能让人的智能与机器进一步结合，从而达到更好的控制效果，我想这样的3D技术对工控行业的发展有更大的促进作用。