基本介紹
- 中文名：三維仿真
- 利用：計算機技術生成的一個逼真的
- 包括：視、聽、觸、味等多種感知
- 技術：三維仿真的作用和意義
概述,三維實時仿真,什麼是三維仿真技術,三維仿真中套用到的技術,系統仿真技術與虛擬現實技術的結合,三維仿真技術在工程中的套用,在工程結構分析中的套用,在模擬施工過程中的套用,在安全工程中的套用,在土木工程中的套用,在岩土工程中的套用,在防災工程中的套用,在工程項目招標投標中的套用,三維仿真技術在建築套用上的優點,
概述
三維實時仿真
具體來講，是利用沉浸式的三維顯示系統和裝有感測器的手套(或衣服、頭盔)，在伴有虛擬的聲音和感觸下，使受訓人員沉浸在一種非常逼真的專為訓練而設定的環境中，可滿足多種科目訓練的需要，頭盔顯示器是將演練者大腦與計算機創造的虛擬世界連通的輸入/輸出裝置，主要由雙目顯示器和跟蹤系統組成。數據手套作為連線演練者雙手和大腦與計算機創造虛擬世界的輸入/輸出裝置，具有6個自由度的位置感測器。這是一種使演練者不是被動地觀察人工環境，而是與之互動作用的高級計算機模擬。與其他模擬系統相比，它使演練者具有“身臨其境”之感，並能“引導”操作。“身臨其境”和“引導”功能構成了虛擬現實的互動式特性，這種相互作用是三維實時仿真的本質所在。
三維仿真系統因為逼真的臨場環境，主要套用在飛行培訓、城市規劃、設計製造等方面，能節省很多開銷，達到更高的效率。
什麼是三維仿真技術
在行業中三維仿真有很多的名稱比如虛擬仿真、工程仿真、立體仿真等等，具體的就是根據這個技術的套用而有不同的名字，並且還有很多項目和三維仿真的技術是相似的。三維仿真可以讓我們體驗到很多在其他技術中體驗不到的感覺，但是他也有很多的問題。比如
1、硬體的設備過高
2、三維建模很費勁而且代價也很高
3、伺服器需要處理的內容太多 太龐大
這些問題就是限制了三維仿真技術的發展，不過我們相信隨著時間的推移這些問題都是可以解決的。
三維仿真中套用到的技術
1、三維建模技術 2、立體合成顯示技術 3、觸摸反饋技術 4、互動技術 5、系統集成技術。
3、三維仿真的作用和意義
觀念上：從“以計算機為主體”變成“以人為主體”；
哲學上：使人們進一步認識“虛”和“實”之間的關係。
系統仿真技術與虛擬現實技術的結合
傳統的系統仿真技術很少研究人對感知模型的仿真，因而無法模擬人對外界環境的感知。隨著多媒體、計算機動畫、感測技術的發展，計算機模擬外界環境對人的感官刺激開始成為可能。事實證明，人類對於圖像、聲音等感官信息的理解能力遠遠大於數字和文字等抽象信息的理解能力。將仿真技術與虛擬現實技術相結合，利用虛擬現實技術進行仿真模型的建立和實驗的模擬，使仿真的過程和結果可以實現圖象化、可視化，使仿真的系統具有了三維、實時互動、屬性提取等特徵，極大地促進了仿真技術的發展。
三維仿真技術在工程中的套用
在工程結構分析中的套用
當結構形式特殊，荷載及材料特性複雜時，人們往往求助於模型試驗來測定其受力性能，但模型試驗往往受到場地和設備的限制，只能做小比例模型試驗，難以完全反映結構的實際情況。用仿真與虛擬現實技術，則可以進行足尺寸的試驗，還可以很方便地修改參數。此外，有些結構難於進行直接試驗，用計算機模擬仿真就更能體現出優越性。
在運用傳統的有限元法進行結構分析時，結構應力的結果通常採用內力圖等力線的形式描繪出來；而利用仿真與虛擬現實技術則可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小，用不同顏色表示出不同的等力面；也可以任意變換角度，從任何點去觀察，這樣就使工程師的思維更加形象化，概念也更易於理解。
在模擬施工過程中的套用
建築施工是複雜而又大型的動態系統，它通常包括立模、架設鋼筋、澆注、振搗、拆模、養護等多道工序，而這些工序中涉及的因素繁多，其間關係複雜，直接影響著混凝土澆築的進程。現有的模擬只是對進度計畫起到了一定作用，並沒有對施工過程起到真正的作用，而對施工過程建立合適的模型，才能通過仿真手段去發現實際施工中存在的問題或可能出現的問題。另外，仿真與虛擬現實技術在結構工程領域內，還可套用在建築系統工程管理、建築信息管理、建築物及構築物的空氣流場、空氣品質分析等方面。
在安全工程中的套用
對於安全工程中的培訓、指揮、產品性能設計以及事故救災指揮等方面都可以運用虛擬現實系統真實再現客觀環境，已達到科學研究成果真實化再現。
在土木工程中的套用
由於土木工程中常用比較抽象的圖形和精練的語言來描述複雜的場景，以傳遞大量的信息，但這種信息處理與傳遞方式受到信息接受者所從事的職業、知識結構及理解能力的影響，交流起來非常困難，但三維仿真技術的發展為我們克服這些困難，提供了極其有效的手段。
在岩土工程中的套用
岩土工程處於地下，往往難於直接觀察，而仿真與虛擬現實技術則可把內部過程展現出來，以確定岩體本身的力學性能及岩體夾層界面的力學特性、強度條件，並存入計算機中，具有很大實用價值。
在防災工程中的套用
由於自然災害的原型重複實驗幾乎是不可能的，因而仿真與虛擬現實技術在這一領域的套用就更有意義，其能針對抗災、防災進行模擬仿真，這樣對防洪規劃以及遭遇洪水時指導人員疏散是很有作用的。又如在火災方面，對森林火災的蔓延、建築物中火災的傳播也起到了很好的指導作用。
在工程項目招標投標中的套用
在有限的時間內，如何使業主和評標的專家很好地了解招投標檔案的編制和被認可的程度直接關係到承包商有沒有中標的機會。尤其是大型工程、國家重點工程和國際工程的招標投標，往往在項目企劃階段就已經開始這方面的運作。藉助虛擬仿真系統，把不能預演的施工過程和方法表現出來，不僅節省了時間和建設投資，而且不用項目經理的現場答辯，方案的優劣就一目了然。這無疑大大增加了承包商中標的幾率。
三維仿真技術在建築套用上的優點
1當結構形式特殊、荷載及材料特性複雜時，三維仿真技術可以進行足尺寸的試驗，還可以很方便地修改參數。另外，利用三維仿真技術也可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小，用不同顏色表示出不同的等力面；還可以任意變換角度。
2 可以把地下管線等用眼睛難以看到的東西，利用電腦模擬出來，而且以三維動畫的形式展示管線的長度位置及施工流程，讓不形象的、眼睛看不到的東西能清晰地表現出來。
3 可以讓人們精確地看到工程施工的內部構件，方便觀察者從內部到外部直觀地看清施工進度。
4 能針對自然災害、抗災、防災等進行模擬仿真，這樣對防洪規劃以及遭遇洪水時指導人員疏散是很有作用的。
5 可以模擬新技術、新材料、新工藝套用後的效果。
6 能模擬施工全工程，能夠提前發現施工進程中的相互連結以及管理中的質量、安全等方面存在的隱患。管理人員可以採取有效的預防、加強措施，提高工程施工質量和管理效果；施工虛擬仿真技術能實時、直觀地顯示施工全過程，這樣有助於操作人員全面了解作業過程，安全地完成施工任務。
