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1、油田注水系统停运水源井油田注水系统停运水源井- -深井泵流程的模拟设计深井泵流程的模拟设计摘 要虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。本次设计首次将三维仿真技术应用到汤原县方兴试采有限责任公司的仿真培训中，给用户展现更加真实的场景。运用三维建模软件 3DS Max 构建了各个元件的模型，进行了深井泵房的建模、管线的建模以及一些电源部件的建模等。通过材质、贴图、灯光和模型优化等处理技术完成模型的优化。3DS Max 模型在与 Virtools 结合并进行了基于三维虚拟现实的动画制作。应用虚拟现实制作软件 Virtools 进行了虚拟场景中人物和深井泵房的操作流程的模拟，分演示、训
2、练、考核三部分展示了油田注水系统停运水源井-深井泵的操作流程以及工作原理，使培训人员能够更直观、更深刻地掌握油田注水系统停运水源井-深井泵工作的整个流程，以及工作原理。关键词：深水泵；三维模型；动画；VirtoolsAbstractVirtual reality technology is a highly realistic simulation people in their natural environments, listen, dynamic behavior such as man-machine interface technology, simple is a kind of
3、 can create and experience the virtual world of computer system. The design for the first time will be 3 d simulation technology is applied to the original tang county Fang Xing stopes simulation training co., LTD., give users a more realistic scenario. If you want to create a wonderful virtual envi
4、ronment, first of all, to create the perfect virtual scene, the construction of a 3 d model is the foundation of the cement car can realize the virtual scene simulation, virtual visual generation technique is also an important content in the study. In the design of 3 d model created mainly through 3
5、 d Max 9 to implement, this paper in detail introduces the modeling of 3 d Max 9 main technologies and methods, and often appear in the process of modeling problems and solutions, and the successful application of the technology to create a virtual scene. Is proposed based on the 3 d geometric model
6、ing method of 3 d Max large-scale three-dimensional virtual scene modeling thought, technical route and implementation method, and presents a based on 3 d virtual reality modeling technology of 3 d Max modeling process. Key words: deep water pump; 3 d model; animation; Virtools目 录第第 1 1 章章 绪论绪论 1 11
7、.1 三维技术概述11.2 三维动画仿真技术的应用11.3 三维动画技术的发展2第第 2 2 章章 开发工具简介开发工具简介 3 32.1 建模工具3D MAX.32.2 整合工具VIRTOOLS.62.3 辅助工具PHOTOSHOP CS7第第 3 3 章章 停运水源井停运水源井- -深井泵系统设计深井泵系统设计 8 83.1 停运水源井-深井泵需求分析.83.2 停运水源井-深井泵总体设计 11第第 4 4 章停运水源井章停运水源井- -深井泵虚拟场景的详细设计与实现深井泵虚拟场景的详细设计与实现 13134.1 三维场景模型的构建.134.2 三维场景模型的优化 .234.3 停运水源井
8、-深井泵动画制作流程 234.4 停运水源井-深井泵虚拟场景实现 244.5 系统脚本设计 .29结结 论论 3030参考文献参考文献 3131致致 谢谢 3232第 1 章 绪论虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术，虚拟现实技术是 21 世纪高科技发展的一个重要方向。三维建模技术是虚拟现实中最重要的技术领域，也是虚拟现实技术中的关键技术之一。三维建模技术是整个虚拟现实系统建立的基础，是所有应用中的一个关键的步骤和技术1。1.1 三维技术概述所谓三维技术就是利用计算机进行动画的设计与创作，产生真实的立体场景与动画。而动画的基本原理是利用人得视觉暂留，当许多动作连续的单张图像以至少
9、每秒 12 张得速度播放，我们就认为这些图象是连续的，活动的。随着计算机的速度越来越快、图形处理、数据存储和网络功能的越来越强，电脑三维动画制作也从实验室走向应用。一般说来，传统的手工动画制作要完成一分钟的动画制作，就得手工绘制720 张以上的图片；尽管其中也有制作技巧可以节省部分工作量，但是制作过程还是相当繁琐的，一般人根本无法参与这样的动画制作活动2。与传统的二维手工制作的动画相比，电脑第一次真正地使三维动画成为可能，极大地提高了工作效率，增强了动画制作效果。利用电脑进行三维动画的创作不仅使动画制作摆脱了传统的手工劳动的繁琐，把人真正地解放出来，也使动画制作跨入一个全新的时代同时使每个人都
10、有了充分展示自己的才华、进行创造性劳动的机会，因此三维技术收到了广泛的欢迎。1.2 三维动画仿真技术的应用三维动画又称 3D 动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其他动画参数，最后按要求把模型赋予特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领
11、域。在影视广告制作方面，这些新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚拟场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字 等3。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。随着计算机三维影像技术的不断发展，三维图形技术越来越被人们所看重。三维动画因为它比平面图更直观，更能给观赏者以身临其境的感觉，尤其适用于那些尚未实现或准备实施的项目，使观赏者提前领略实施后的精彩结果。1.3 三维动画技术的发展三维仿真技术的成熟以及迅猛发展让我们看到了这个行业的潜在发展前景
12、，同时带动的相关行业有三维仿真制作、三维动画、三维仿真动画、虚拟三维、虚拟仿真等。下面就关于三维动画的发展为大家做个分享：三维动画目前已经全球性的大型新型产业，而其所带来的经济效益与社会影响力也越来越大，所以三维动画在我国的发展也受到了国内各界的关注。所以关注程度日益增高，但是三维仿真动画在国内的发展却遇到了很多的困难，首先缺少专业型的技术人才，而人才的培养却又不像专业的那么的完善和系统，缺少创新，缺少本土品牌。随着科技的发展，现今的动画可以通过计算机生成，从制作方式到观念，都产生了革命性的变化。计算机动画不仅摆脱了繁重的手工制作，并以其简便、高效、更具表现力的特点得到越来越广泛的应用。三维仿
13、真动画主要依靠电脑图像技术，在虚拟的三维空间中，建造模型，设置色彩与材质，模拟真实灯光，并使这些物体在三维空间中动起来，画面效果真实、生活，可以体现出现实生活中所无法模拟的场面。所以给观众带来了极大的喜爱，同时目前的三维动画影片也在创造一个个的票房之最，无论是从经济上说还是从文化上来说，都是空前绝后的。第 2 章 开发工具简介停运水源井-深井泵虚拟场景是通过 3D Max 建模工具创建相关模型的虚拟环境，让用户能够在所构建的虚拟场景中概要的了解操作流程。2.1 建模工具3D Max3D Max 是世界上应用最广泛的三维建模、动画、渲染软件，广泛应用于游戏开发、角色动画、电影电视视觉效果和设计行
14、业等领域。 3D Max 是由Autodesk 公司旗下的 Discreet 公司开发推出的三维造型与动画制作软件。在上个世纪 90 年代之前，3D 制作软件还是大型工作站所特有的软件，一般人是很难接触到的。而 3D Max 软件率先将以前仅能在图形工作站上运行的三维造型与动画制作软件移植到微机电脑硬件平台上，因此该软件一经推出就受到广大设计人员和爱好者的欢迎，获得了广大的用户支持4。2.1.1 3D Max 的特点3D Max 与其他的 3D 制作软件相比较，它具有易学、功能强大、应用广泛等特点。它是集建模、材质、灯光、渲染、动画、输出等于一体的全方位 3D 制作软件，可以为创作者提供多方面
15、的选择，满足不同的需要。3D Max 系统拥有许多优良的特性,包括气象万千的材质编辑器(Material Editor)。用户界面提供了强大的灵活性和工作能力。造型命令和编辑修改命令，功能相当强大。多操作系统支持，系统在 Windows 9x 和 Windows NT 上都可以运行。方便控制和编辑动画顺序的对话框。和其它相关软件配合流畅。做出来的效果非常的逼真。3D Max 提供了过去的建模、动画及渲染解决方案，但是这个系统的潜力要靠一个庞大的插件和扩展程序市场来支持，比如有支持其带有阴影能力的体积烟雾渲染输出的插件，或者模拟复杂流体动力学的插件等，3D Studio Max 是第一款可以直接
16、通过插件程序渲染出 Flash 动画格式的三维软件，另外还有几种插件渲染程序，可以支持 3D Studio Max 进行更强有力的光线追踪算法和全局照明渲染。如果加上这些高端的插件程序，3D Studio Max 要比其他的软件程序贵很多。2.1.2 学习 3D Max 应具备的能力（1）三维空间能力三维空间能力的锻炼，熟练掌握视图、坐标与物体的位置关系。应该要做到放眼过去就可以判断物体的空间位置关系，可以随心所欲地控制物体的位置。这是最基本的要掌握的内容，如果掌握不好，下面的所有内容都会受到影响。有了设计基础和空间能力的朋友，掌握起来其实很简单；没有基础的朋友，只要有科学的学习和锻炼方法，也可以很快地掌握。这是课程培训里的第一步，一般人第一天就可以掌握了。（2）基本操作命令基本的几个操作命令：选择、移动、旋转、缩放、镜像、对齐、阵列、视图工具，这些命令是最常用也是最基本的，几乎所有制作都用到。几个常用的三维和二维几何体的创建及参数，熟悉了之后，就掌握了 3DMAX 的基本操作习惯。（3）二维图案编辑二维图案的编辑，这是非常重要的一部分内容，很多三维物
