3d数字技术论文范文

导语：如何才能写好一篇3d数字技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1.1动画前期制作

3d数字技术的出现，给人最多的是视觉的震撼，导演能熟练运用数字技术，更加精彩的再现动画电影场景。例如，针对动画电影《疯狂原始人》中，应用3D数字技术，不论是人物造型还是场景设置，都是利用电脑平台，采取3D数字技术对其进行建模制作的，不仅使动画电影达到非常自然逼真的播放效果，同时也丰富了动画设计，使得动画电影创作更接近生活[3]。基于强大的3D数字技术，不仅开始对电影的人物真实性提出更高的需求，同时在动画电影的造型、构图、配色上，也要求可以有真实的观影效果。

1.2动画影院播放

在动画电影创作中，3D技术可以更好的深化主题，且动画创作中，还会按照音乐与影片之间的联系关系，采取3D数字技术描绘场景，有效渲染动画电影气氛，以音画同步式的配乐形式，在3D数字技术描绘场景中，很好的感染观众情绪，使观众对于动画电影的视觉感官得到提升，3D数字技术使得动画电影表现的感情不再孤立，更能够深化提升动画电影画面氛围。

2.3D数字艺术对动画电影创作的影响

2.1提升观众的观影体验

动画电影创作中，应用3D数字技术，再应用透镜组合，调节画面转换效果，采用精密机械式调节方式，使得动画电影创作发生技术上的改革。故此，在动画电影的创作中，更加注重动画的表现力与场景的真实效果，纵观每部动画电影，在其创作中，多具有奇幻、炫酷的3D场景，并且更是通过3D数字技术，深化与烘托动画电影中的人物与情节，有效填补动画电影场景之间的空白间隔，还很好的发挥一定的叙事功能，扩大动画电影的创作空间。同时，动画电影创作中，追求与3D技术的融合，采取3D技术创作动画电影，如在《龙骑侠3D》中，采用了3D数字技术进行动画播放，可以提升动画的震撼场面，基于3D影院转换设备的支撑，更是可以精彩再现动画中激烈的战斗镜头，塑造主人公坚强勇敢的正面形象，且延续了励志冒险的主题内容，增添了故事的趣味性和可看性，采用“控制景深，调节速率，善用颜色”手段，保证立体效果基础上，为观众带来极度震撼和华丽的视觉体验。3D数字技术，不仅会影响动画电影观众的心理，也会影响其视觉感官，深化动画电影的主题[4]。在动画电影中，通过3D数字技术，不仅可以抒发影片中人物的情感，还可以渲染场景以及刻画电影人物的性格，引导暗示观众在观看影片时的情绪，这是其他动画电影语言所无法代替的。

2.2丰富动画电影播放色彩

色彩在动画电影作品创作中，可以赋予作品以艺术基调，直接关系到动画电影作品的成功。动画电影创作中，应用3D数字技术，提升动画电影播放精度，有效调控电影画面色彩，给观众带来更好的观影体验。采用了光回收系统，分光路不同光转换系统、PLC电气精准控制系统的组合，达到提高3D转换设备的整体光效值和对比度值。其中光回收系统，采用同一束光在经过特制光学原件后进行分光，并对原本的一束不可用光进行回收重新转换，在分光路不同光转换系统中，对光回收系统中分光产生的两束光分别进行机械式和液晶式的调制，达到两束光的光学同步投影，在PLC电气精准控制系统中，采用PLC对整个电气运行系统进行控制，保证控制精度。应用3D数字技术，将DLP放映机放出来的画面进行转换分离，使左右眼图像光束分别具有不同的偏振特性，观众再佩戴上对应的偏振眼镜，就可以使左右眼看到对应的画面，从而在观众的大脑中合成出立体画面。目前市面上使用的3D转换系统主要有主动式和被动式两种。动画电影创作中，应用3D数字技术，通过修改材料的配方，使得数字放映机透射出的画面颜色损失最小，从而具有较好的色彩还原性。播放方面应用主动式设备，根据3D数字技术特征，主要依靠色彩原理实现了对光的转换，从而使左右眼画面分开交替显示。应用3D数字技术，对于动画电影播放中的被动式设备，则主要依靠光学偏振片完成了对光的转换。主动式设备由于转换效果不彻底、重影严重、色彩饱和度差及转换后画面亮度太低而被市场逐步淘汰。在被动式设备中又分为两类，机械偏振式和液晶偏振式。机械偏振式主要通过偏振调制器（主要材料偏振膜片）被伺服电机带动高速旋转来实现高帧率的左右眼画面分离并交替显示，从而达到3D转换的目的。而液晶偏振式则是通过液晶分子对电压趋向性的快速反应来实现3D转换目的。3D数字技术的出现，提升了动画电影后期创作水平[5]。

2.3优化动画电影播放效果

在3D动画电影的播放中，当显示器在显示左眼画面时，右眼镜片应该是全黑的，若是快门式眼镜开关周期与显示器刷新周期没准同步，会导致漏镜片的鬼影的出现，影响人们观看3D电影的效果。故此，在3D动画电影创作中，应用面向影院的3D转换设备，强化对此问题的重视，不论是3D动画电影的内倾角，还是平行光轴，以及外倾角，强化其3D动画电影的播放效果，提高左右画面的重合度，使人们观看3D动画电影时的视野更开阔。3D数字技术的应用，使观众能毫无阻碍地通向导演构思，通过3D技术，让观众站在原地就可以看到更为广阔的世界。动画电影创作中，更加关注播放效果，故此，拟采用组合透镜的方式对光程差进行调节，首先通过整个机械系统和光学系统，精确计算出两路光的光程差，然后根据光程差设计组合透镜的相关参数，但是通常由于机械系统的机械加工进度等误差，这些微观的误差会在光学系统中做宏观的表现，所以需要在设计完成后通过反复的实验进一步确认。就如对于动画电影《豚鼠特工队》之中，不管是简单模型的创作，还是对于动画中豚鼠形象的创作，总是秉持人们的立体视觉体验，结合3D数字技术，进行活动跟踪，对指定地区举行活动的跟踪阐发，有效应用3D数字技术，并主动创建出主要的动画帧，将3D数字技术得到的跟踪结果，应用到动画电影创作之中，用实体任务动作标记动画人物的行动，使用计算机设计动画人物行为，使得动画电影的效果更加逼真。动画电影创作中，应用3D技术，产生积极的影响。

2.4促使动画电影创作向3D发展

基于3D数字技术的动画电影，带给人更多的新奇感，特别是在影院播放中，基于3D数字技术的支持，不仅提升动画电影的逼真效果。同时震撼观众心灵，呈现出美丽且动人的画面，给人的心理上产生巨大感触，增加人们在视觉上的认知度。动画电影创作中，也开始构建更具想象力的场景，动画电影创作也开始走向3D技术方向。并且在动画电影中可以应用3D数字转换技术，将动画电影虚拟在人的眼前，使人们产生更加真实的观影体验[6]。例如，对于动画电影《大闹天宫》，该片应用3D数字技术，不仅制造的动画电影色彩浓重，动画人物造型奇异，动画的场面也是十分的雄伟壮丽，赋予动画形象鲜明的人格特征，使得动画电影的情节跌宕有致，将孙悟空这一中国式的神话英雄，生动地再现于银幕；3D数字技术版的《大闹天宫》，保留了中国传统的艺术风格，同时节奏更加紧凑，并且配合3D数字效果，更是在片中设计了几十个镜头，做出“冲出银幕”的效果处理，突出地表现孙悟空机智乐观、大胆反抗神权的无畏精神，不仅满足观众立体观影感，同时也唤起观众对中国传统动画作品的热爱[7]。在动画电影创作中，还需结合动画电影播放效果考虑，因为当前3D技术在电影行业中已经广泛应用，不仅在动画电影播放中做出一定的改进，还采取先进技术，使得动画电影的画面更加精细，色彩也更加丰富，更能提高动画电影制作水准，有效提升观众喜爱度，做出巨大技术上的提升，有效提高观众对动画电影的观影体验。例如在动画电影《怪物史瑞克》中，就采取3D数字技术，设计出其主要的故事人物形象，“怪物”史瑞克不仅是可爱的绿色怪物，同时也是极富正义感的故事人物，他在动画电影中的神态、动作、语言以及周围的场景，美化动画电影的影院播放水平，使人们可以接受这样的动画形象，通过3D数字转换播放设备，使史瑞克更加真实。

3.结束语

篇2

关键词：3D;PAL;亮色分离；三维处理

中图分类号：TN401文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)08-007-02オ

New3D Y/C Separation Circuit Based on PAL

LI Yanzhuo,GUO Binlin

(Insitute of CAD,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou,310018,China)オ

Abstract：The rapid development of VLSI technology and mutidimentional digital signal processing makes it possible to process TV signals in threedimention.Because in current,3D Y/C separation circuit needs too many memorys,this paper proposes a 3D Y/C separation circuit.It can be realized with a minimum frame structure.Through many experiments,the 3D Y/C separation circuit can successfully separate Y/C without the deterioration of highfrequency in luminance signals.

Keywords：3D;PAL;Y/Cseparation;threedimention processing

近年来，高清晰度电视(HDTV)、增强清晰度电视(EDTV)和改进清晰度电视(IDTV)受到了越来越多的关注，高质量的亮色分离就成为研究的重要课题[1]。大规模集成电路的发展和多维数字信号处理理论与技术的发展使得对电视信号进行三维处理成为可能，但现有的3D亮/色分离电路需要存储器太多，该论文针对这一缺点提出一种新型的亮色分离电路，他用一种最小化的帧存储结构实现，根据大量实验结果证实这种电路是可行的和有效的，他能够很好地把亮度信号和色度信号分离，并且没有亮度信号高频分量的损失。

1 2D亮色分离电路

2D亮色分离电路利用行与行之间的相位关系，通过一个垂直带通滤波器限制色度信号。他需要行存储器实现，但他不能消除串色、串亮以及色串色的干扰，也降低了图像的清晰度[2]。

2 3D亮色分离电路

3D亮色分离电路包括1个2D亮色分离滤波器，1个3D亮色分离帧梳状滤波器和1个能在2个滤波器之间转换的动态检测电路。对静止图像，3D帧梳状滤波器能够很好地把亮度信号和色度信号分离，也没有亮度信号高频分量的丢失。但对快速运动的图像，就必须通过动态检测电路转换到2D亮色分离滤波器。对3D亮色分离电路来说，动态检测电路是非常重要的一部分。

动态检测电路由1个1帧检波器和1个2帧检波器组成。在NTSC制中，1帧检波器是用来检测当前帧和下一帧亮度信号低频部分有什么不同，2帧检波器用来检测当前帧和下一帧色度信号与亮度信号有什么不同。PAL制和NTSC制类似，但在PAL制的动态检测电路中，需要1个2帧检波器和1个4帧检波器。因为在NTSC制中，色度信号是在空间方向上每2行，时间方向上每2帧保持相位相同。而在PAL制中，色度信号在空间方向上每四行，时间方向上每4帧保持相位相同，因此，在NTSC制中，用来提取色度信号的帧梳状滤波器需要通过一帧信号实现，在PAL制中则需要两帧信号实现[35]。这就意味着3D亮色分离电路中PAL制中的存储器的数量是NTSC制的2倍，存储器的数量与动态检测电路有关，因此需要设计一个新的动态检测电路来降低PAL制中亮色分离电路需要的存储器的数量。

3 动态检测电路

在PAL制中，传统的动态检测电路是检测两帧不同信号的亮度信号的低频部分和4帧不同信号的亮度信号和色度信号，所以如果不用4帧不同的信号就无法检测到色度信号。换句话说，就是如果亮度信号相同色度信号不同，动态检测电路就无法检测。因此，如果用帧梳状滤波器提取色度信号，色度信号就会漏入到亮度信号，在输出端就会发生串色干扰。

为了避免这种情况发生和降低存储器的数量，设计一个新的动态检测电路，他是由传统的动态检测电路和新加的电路组成，新加的电路是一个带通滤波器。新的动态检测电路框图如图1所示。

经过大量实验，可以看到新的动态检测电路的效果。图2是新的动态检测电路和传统的动态检测电路相比较检测结果，新的动态检测电路消除串色干扰，也能降低存储器数量。

4 结 语

通常的3D亮色分离电路都有其自身的缺陷，不能很好地分离亮度信号和色度信号，即不能消除串色干扰，并且需要的存储器数量比较多，本文介绍的这种新的亮色分离电路使得传统的PAL制的亮色分离电路的存储器的数量降低一半，也可以很好的分离亮度信号和色度信号，消除串色干扰，达到预期的目的。

参 考 文 献

［1］Toshiyuki Yoshida.Design and Implementation of Multidimensional YC Separation Filters for NTSC Signals［J］.IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology,1992,2(4):373374.

［2］高厚琴.杨盈昀.电视原理与接收技术［M］.北京：国防工业出版社，2002.

［3］Suzuki Y.NTSC/PAL/SECAM Digital Video Decoder with HighPrecision Resamplers［J］.IEEE Transactions on Consumer Electronics,2005,51(1):287290.

［4］Kuo C,Chen Y.New Method for the Implementation of an NTSC Digital Video Decoder［J］.IEE Transactions on Consumer Electronics,2002,48(2):265271.

篇3

关键词：剪纸，动画软件

 

一 现代剪纸动画中技术运用的介绍（3D）国际上动能强大的3D动画软件是3DMax和Maya，迪斯尼公司也用这些商用软件制作出3D动画大片《恐龙》，《海底总动员》等。若用它们制作剪纸动画，需要在3D模型上获得剪纸图案的镂空效果，目前只能靠3D美工手工指定图案边线上的每个线段位置，美工还 需要经常旋转、放大(缩小)模型来观察指定的图案边线是否合适，与其它镂空的图案呼应关系如何。如果发现镂空的图案形状不合适，还需要重新指定边线再镂空，因而费工费时。我们请3D美工估计过，如果在3DMax和Maya中用上述手工方式镂空一个中国门神的全身剪纸效果需要大约一周的时间。在系统工作方式动画中可以看到是在3D模型上绘制剪纸图案的，但这样绘制出来的3D剪纸效果看起来计算机味道 太重，所以我们在制作动画的时候有意将3D渲染成2D的剪纸效果，使其看起来更接近手工剪纸的艺术效果。但是这并不意味着3D剪纸没有用，相反，从牛行走过程伴随的头部运动可以看出，由于透视的关系牛眼睛相对于头外侧轮廓的位置是变化的，这种变化若用手工剪纸需要剪出很多张不同的剪纸才能表现，而用3D模型我们只需要绑定骨架，然后通过骨架运动来驱动3D模型即可。这是用3D模型制作剪纸动画可以提高效率的另一个重要原因。

二 在剪纸动画中2D和3D间的完美结合国际上所流行的很多动画作品同时运用了二维和三维两种形式的混合，并且也得到了很好的效果，比如二维背景三维人物，或三维背景二维人物，还有一种纯粹的三维制作人物和背景，在渲染时特意渲染成为二维的效果（卡通渲染），这样的动画技术已经非常的稳定：而在剪纸动画中不但要控制好风格及形式上的吻合，更要让三维效果和二维形式结合的恰当协调。

三 剪纸动画中软件的巧妙运用1 电脑模拟剪纸动画中的纸张纹理为了使动画作品中的风格更加个性化，很多作者使用了不同的模拟纸纹，这样可以在艺术风格上标新立异，与众不同。

改变纸纹效果的几种方式方法。

（1 ）运用真实纸张制作纹理。

（2 ）运用油画、水粉、中国画颜料、石膏等制作特殊的肌理纹路。

（3） 使用电脑软件如PAINTER、ARTRAGE模拟真实的纸张纹理效果。

制作方法

（1）用物理方法改变纸张的褶皱感。

（2）类似油画肌理的制作。

（3）模拟油画、水粉、石膏等制作出纸张的手绘效果。

2 剪纸片中的动画在软件中的实现在传统的剪纸动画中人物一般只表现正面，侧面或半侧面，相应地动作也被限制在一定的角度上表现，所以传统的剪纸动画表现力受到局限。由于人物是在三维空间中运动的，如果能在各个角度不受限制地表现人物的动作则比较理想。免费论文参考网。现开发的3D剪纸动画系统就可以从各个角度观看，因而可以充分挖掘出剪纸动画的表现力。

系统工作方式动画中可以看到是在3D模型上绘制剪纸图案的，但这样绘制出来的3D剪纸效果看起来计算机味道太重，所以在制作动画的时候有意将3D渲染成2D的剪纸效果，使其看起来更接近手工剪纸的艺术效果。但是这并不意味着3D剪纸没有用，相反，从牛行走过程伴随的头部运动可以看出，由于透视的关系牛眼睛相对于头外侧轮廓的位置是变化的，这种变化若用手工剪纸需要剪出很多张不同的剪纸才能表现，而用3D模型我们只需要绑定骨架，然后通过骨架运动来驱动3D模型即可。这是用3D模型制作剪纸动画可以提高效率的另一个重要原因。

这套3D剪纸系统已经可以用来制作简单的剪纸动画。

题材包括人物、鸟兽、文字、器用、鳞介、花木、果菜、昆虫、山水，建筑等，相应地都有一套装饰纹，我们需要提取它们的特征，建立它们的参数化模型。

目前系统的工作方式是美工在3D模型上一个一个地交互安排剪纸图案。为了进一步提高制作效率，打算研究不同类型物体上各种图案的分布规律，然后按照这些规律在3D模型上自动安排图案的位置。流水、纹波，云雾、火焰等是我们生活环境的一部分，因此在动画中要表现它们。这类物体是运动的。免费论文参考网。对于剪纸风格特效需要的云纹，水纹，火纹，也需要提取它们的静态结构和动态结构，并依此建立它们的模型进一步生成流水，纹波，云雾、火焰等效果。此外还要添加修改错误的编辑功能，系统界面设计等。

四 运用三维软件模拟剪纸效果1软件介绍软件名称：SoftImagexsi

Softimage是由加拿大国家电影理事会制片人Daniel Langlois于1986年创建的，致力于一套由艺术家自己开发设计的三维动画系统。其基本内容就是如何在业内创建视觉特效，并产生一批新的视觉效果艺术家和动画师。Langlois想要创作动画电影，但是对现有的技术很不满意。正是由于这些不足，他决定使用电脑科技。从此，他开始创建了这个能够适应电影制作者和艺术家的工具。从创立起，Softimage就非常关注客户－－数字内容的创建者－－Softimage的客户在全球范围内已经超过12,000多个，它们大多是世界上极富灵感和创造力的艺术家。大的客户，如ILM（工业光魔）、Digital Domin、Sega（世嘉）、Nintendo（任天堂）、Sony（索尼）等。免费论文参考网。 这些合作伙伴使用Softimage完成了数百部优秀的电影和游戏，电影如：侏罗纪公园、泰坦尼克号、黑客帝国、黑衣战警、星球大战、幽灵的威胁、克隆人进攻、角斗士等等。游戏如：超级马力64、铁拳、VirtuaFighter、Wave Race,NBA Live等等。此外，还有成千上万的商业、团体及学生作品。

2软件实现

技术的发展会给艺术创作提供新的发展空间，剪纸动画也应顺应了这一历史的发展规律，在计算机技术发展的带动下进行着技术性变革。传统的剪纸动画制作模式就是在剪纸艺术与皮影艺术的基础上设计角色与场景造型，然后在运用动画运动规律的基础上进行拍摄.该制作类型多局限于平面上的表现。

伴随计算机的普遍应用，众多动画制作软件在逐渐被计算机用户所熟知并进行实验与创作。其中在网络传播中盛行的FLASH动画以其独特的风格魅力吸引着众多爱好者，仔细研究FLASH动画的制作过程，它的很多制作原理与中国剪纸动画有相似之处。首先看剪纸动画的制作工艺，它在制作之前要制作角色的很多部件，包括角色的3/4侧面、正侧，还要制作其等比例的多套大小不同的角色设计，然后在逐格将动作摆出来进行拍摄;FLASH动画也是将设计好的角色各部件存储到库中，然后在舞台中摆出角色动作并进行设置关键帧，这与剪纸动画相比省去了拍摄这道工序，直接生成并检查效果，并可以进行及时的修改。如果将FLASH动画制作运用到剪纸动画的制作中，将大大节省成本。此外在画面风格上也有很多相似之处，这就保证其艺术性风格，运用FLASH软件可以使中国剪纸动画高成本投入的状况得到改观。对剪纸动画的批量生产提供了技术上的改进。

此外，由浙江大学CAD&CG国家重点实验室于金辉教授自主研发三维剪纸动画系统的问世将给国内动画界提供一个高效制作剪纸动画的工具，一改我国手工制作剪纸动画的现状，将大大提高了动画制作效率.该系统就是在三维模型上绘制剪纸图案，然后将三维模型绑定骨骼运用动力学驱动模型形成动画，最后渲染成二维或三维剪纸效果。该系统中问世后将功能将更加完善，届时将内含各种题材的剪纸造型的参数模型，以及一些剪纸风格特效.这将是我国剪纸动画制作上的一次尝试，这将有可能会促进我国剪纸动画的发展。科技发展的今天，出现了各式各样的动画作品，三维动画虽然是主流，但是仍然有很多的具有中国民间传统艺术特色与形式的优秀作品，本章着重介绍了运用软件来完成的剪纸动画，使用新兴科技来制作，极大的提高了制作的速度，并且减少了大量的成本，而最终也达到了非常不错的效果。所以，运用新软件结合其动画作品的本体特色是一个未来发展的趋势。

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Abstract： According to the requirement of 3D management automation up-down and parallel transferring garage， this paper designed a kind of 3D garage monitoring system based on Kingview software. According to the 3D garage control requirements， introduced the structure of the monitoring system， specifically introduced the method of design and realization steps of using Kingview software development 3D up-down and translation stereo garage control system.

关键词： 立体车库；组态王；监控系统

Key words： 3D garage；SCADA；monitor system

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0189-03

0 引言

随着我国经济水平的提升，我们逐渐进入数字化和信息化城市，城市化进程发展效果明显，人民的收入水平也大大提高，所以很多人民在满足生活的水平下，就会购买汽车，因此汽车大量进入家庭。但是随之而来的问题就多了，其中最难解决的就是停车难的问题，这个问题成为现在困扰人们的一个社会问题。未来5年，从潜在的需求角度来讲，中国将成为世界上最大的立体车库需求市场，这就需要兴建立体车库。而立体车库的兴建，也能解决当前的问题，既能缓解城市停车难的矛盾，也能减少停车场因为占用土地面积产生的问题。

3D升降横移式立体车库监控系统作为系统运行、实时分析车库数据、实时监控车库运行状况的手段，是立体车库控制系统设计的重要组成部分之一。3D升降横移式立体车库控制系统采用IPC与PLC配合，就实现对现场设备的监控。现场器件与PLC直接相连，这样PLC就会接收光电开关、行程开关等器件反馈的实时信息，还可以根据IPC预先设定的指令来完成现成操作；IPC操作系统选用的是Windows XP并在IPC中安装（KingView）组态王软件作为监控软件平台，实时、动态地显示现场设备运行状态。前台软件的主要软件系统是对用户的操作系统的反应进行监控管理；后台软件是根据采集到的数据的性质，对其进行分类，然后分批进行处理[1]。从而实现IPC对整个立体车库控制系统的控制与管理，实现全自动化的控制水平[2]。

1 3D升降横移式立体车库的原理

立体车库的发展，在一定程度上大大缓解了停车难的问题。为了建筑物所处的位置以及不同方向的扩展，就需要以下形式来发展：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等[3]。

其中升降横移式立体车库采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫升降横移机械式停车库，一般为准无人方式[4]。升降横移式立体车库采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可，能利用多种场地条件，运用多种组合方式，有效利用场地有限空间[4-5]。

改进后的立体车库为3D升降横移式的立体车库，如图1所示。3D升降横移式立体车库运行原理在于内层车辆只能升降进退、外层车辆只能升降横移，存取车辆时利用托盘的移动产生垂直和水平的通道，实现后层车辆和高层车辆的存取，全部逻辑过程均由PLC进行控制。该类立体车库要留一列作为空车位，供车辆进出的升降平移使用。

该种车库为X×Y×Z三维矩阵形式，可以设计为多层，多列，多纵。其中，X为三维矩阵的列，及车库的列数；Y为三维矩阵的行，及车库的层数；Z为三位矩阵的纵，及车库的纵数。Z为汽车进出方向。

我们以3×2×2为例，可以停放的车辆数为10辆。这样便更合理的利用了空间。

2 3D升降横移式立体车库监控系统结构

3D升降横移式立体车库监控系统采用“总站+分站+PLC+现场操作机构（按钮、行程开关、接触器、电动机等）”的典型结构，我们在分站中安装了KingView组态软件形成一个分站系统，通过这个分站系统来监控PLC的运行情况，并和PLC进行实时数据交换；利用分站系统来控制立体车库的车辆存取。3D升降横移式立体车库采用了多个车库，便用多个分站系统来分别控制。多个分站系统利用以太网将数据传输到总站中，实现数据的传递与交换[6]。见图2。

该控制系统采用计算机控制系统来控制车辆的存取。

3 立体车库监控系统的设计及运行调试

本系统选用的监控软件为北京亚控公司的组态王6.53。在上位机中运行组态软件，用于采集PLC的实时数据，同时提供给操作人员，方便监控与管理[7]。

3.1 通信设置 组态王可以通过编程电缆同多台PLC连接，由图2控制系统结构图可知，在住宅小区停车场模拟监控系统中，我们采用一台上位机控制一台PLC，所以在组态王分站与PLC的连接上，我们用串行口直接进行连接；而每个组态王分站之间通过以太网与系统总站相连接。

要实现组态王与PLC之间的通信，我们首先要通过设备配置向导定义一个串口类设备，我们选择与PLC相应的连接口，再按照向导完成设置。如图3所示。

当我们定义好一个串口设备后，我们还需要对定义好的串口设备进行参数设置，在这里以组态王与三菱FX2N系列PLC通信为例。组态王通讯参数的设置要与三菱FX2N系列PLC的参数设置保持一致。用RS232连接组态王与三菱FX2N系列PLC的情况下，要求PLC的波特率为9600bps，数据位长度为7，停止位长度为1，奇偶校验位为偶校验。如图4所示。图4为设置好的通讯参数。

3.2 建立变量库 我们为了通过屏幕用动画的方式来监控现场的生产状况，就需要启动组态王运行，而数据库是组态王核心的部分，而数据库是连接上位机和下位机的桥梁，能让工作人员的控制指令迅速送到生产现场[8]。

在整个系统中，主要使用除了电器、行程开关、光电开关以及一些按钮等外部设备，这些外部设备的数据主要通过通信线缆就传输到组态王系统中了，同时组态王系统通过这些向外部发送指令，所以这些外部设备的变量定义为I/O离散型变量。汽车及其托盘的移动不与外部交换数据，定义为内存实型变量。表1为本系统中组态王数据词典中定义的部分变量。

3.3 组态监控界面设计与编程 考虑到3D升降横移式立体车库监控系统的实际功能，设计了系统登录界面、监控主界面、报警界面，其中3D升降横移式立体车库主界面如图5所示。

监控界面主要包括状态显示区和动作仿真区两个部分，状态显示区包括立体车库工作模式选择按钮（全自动、半自动、存车、取车按钮）、车位选择按钮、及返回登录界面按钮组成。动作仿真区可以直观的显示整个立体车库存车或取车的工作流程。

完成整个监控界面的绘制后，我们需要进行动画连接。比如进行汽车的移动以及托盘的移动。这些动画效果都通过动画连接中的水平移动连接或者垂直移动连接来实现。汽车水平移动连接如图6所示。

完成监控画面中所有控件的动画连接后，还需要对系统进行命令语言的编写。在组态中，要让所设计出来的画面能够按照我们的语气方式动作来发展，这就离不开命令语言的编写。命令语言可以通过命令，实现汽车、托盘的移动，界面的调用，系统的登陆与退出等。我们可以打开组态工程浏览器中的“应用程序命令语言”对话框，设置程序扫描周期，同时在“运行时”车库相对位置移动的命令语言：

if（＼＼本站点＼车位1前限位==0 &&＼＼本站点＼车位4下限位==1）

{

＼＼本站点＼车位7前进_Y=＼＼本站点＼车位7前进_Y+10；

＼＼本站点＼托盘7前进_Y=＼＼本站点＼托盘7前进_Y+10；

if（＼＼本站点＼托盘7前进_Y>=460）

{

＼＼本站点＼车位4下限位=0；

＼＼本站点＼光电开关7=1；

＼＼本站点＼光电开关4=0；

}

}

3.4 调试运行 程序检查无误以及组态软件与PLC通信成功后，将编写好的PLC程序下载到PLC主机中，然后在上位机中打开组态王软件，并打开制作好的监控界面，切换到运行状态，输入登录名和登录密码，即可进入监控界面。观察监控界面与实际运行环境是否同步，如果出现错误，可返回开发界面，进行微调，直至运行正常为止[9]。

4 总结

3D升降横移式立体车库监控系统采用组态王6.53组态软件设计，实现了对立体车库工作情况的实时监控与管理，人机界面良好，可以保证系统正常运行。

参考文献：

[1]贺文华.升降横移式立体车库的控制研究与仿真实现[D].长安大学硕士论文，2006：18.

[2]阮文韬.基于组态软件的住宅小区停车场模拟控制系统设计[D].电子科技大学硕士学位论文，2012（05）.

[3]机械式立体车库[J].物流技术（装备版），2011（7）：68-69.

[4]王辉.机械式立体车库的特点研究及应用[D].硕士学位论文，2008：10-36.

[5]钱惠军，徐卫国.升降横移停车设备的选型[J].中国电梯，2004（23）：53-56.

[6]薛迎成，何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[J].北京：中国电力出版社，2007：1-10.

[7]刘力.组态王软件在交通灯控制系统中的应用[J].装备制造技术，2012（4）.

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关键词：日式动画风格；非真实感渲染；赛璐珞着色法

一、概述

由于传统的手工上色耗费大量的时间以及成本，数字化的无纸动画上色也仅仅是将制作过程变成手工计算机上色，仍然需要耗费大量的人工时间以及成本。对于这种情况我们希望能够出现一种技术可以减少这种劳动密集型的上色修型作业，提高效率，同时进一步改善并统一动画图形品质，减少项目的运作风险。

文介绍了一种卡通动画渲染技术，使得上色过程自动化，如图1左边我们对角色进行数字化建模的过程，运用我们的算法使得三维角色拥有和二维角色近乎一样的视觉特征。

图1：从我们使用数字动画软件对二维角色进行数字模型化，我们运用抽象的渲染风格技术进行渲染，会让人联想到是卡通手绘的角色

在该技术研究中我们采用较为成熟的日式卡通风格，来作为衡量我们技术实用性，通过我们制定shader以及数字模型来生成日式卡通二维效果，同时我们还可以访问以及修改shader的参数，例如颜色，高光特性，对比关系，等参数控制最终的渲染结果。同时我们改进相关的流程使得流程高效易用，并能很好的适用于实际的商业动画项目中。

二、相关工作

1.建立角色模型。

我们通过建立三维几何体描述需要生成图形的造型形象。对我们来说具体使用哪一种建模方法并不重要，因为渲染算法本身是通用的，运用不同的算法我们可以计算真实感图形以及非真实感图形的计算。我们知道我们一般所制作的数字模型都是依据真实的光照标准来制作的。这种数学模型称为光照模型，这种模型可以用描述物体表面光强度的物理公式推导出来。给予计算机生成的图形最基本的真实性。但是三维数字卡通形象都是以非真实效果存在的，这就需要我们按照卡通渲染算法对光照模型的进行适当修改，已满足最终渲染效果的需要。所谓卡通渲染的基本元素，就是“轮廓线和较统一的着色”。依据卡通图形的基本特征我们将从着色以和勾线这两方面来解决问题。

2.着色处理

给三维角色着色处理，需要我们考虑两个方面。一个是物体本身的颜色纹理，二是环境光照情况。而且对于日式卡通渲染图形来说，重点是在颜色光与影的变化，对纹理的要求比较少见。因此，对于我们卡通角色着色的讨论主要集在光照颜色和阴影颜色上。通常情况，当光线照在物体上的时候，物体的颜色会依据光照强度的衰减出现平滑的明暗变化，这会让物体看起来更为真实，而我们卡通渲染则需要离散这种光照，使得光与影能够明显的区分出来，且参数可以随意控制光和影的色值，简单的做法就是给光照强度限制范围 也就是我们常说的非线性光照（如图3 B），非线性光照是卡通渲染的重要特征。

图3

非线性光照使图像区别于真实感图像所存在平滑过渡效果，这会让我们很容易想到的一种解决方法是直接采用纹理贴图，但是这种静纹理贴图局限性比较多，如不能够根据光照变化而产生变化，在很多地方会限制效果的发挥，大部分时候需要光影动态计算方式，使得整体画面视觉效果统一。

3.勾线

运用3D技术来为三维角色生成理想的轮廓线，是我们研究的重点，基本的要求是用黑色像素沿着物体的轮廓和边缘进行填色 当视角点改变时，轮廓线也跟随改变正确的渲染和计算。

下面是我提出的模拟手绘渲染边线的解决办法。

转贴于

我们处理的思路是：采用取样像素级法线信息，将颜色信息和法线信息分别输出到两个渲染目标纹理。再获得了法线和颜色的渲染目标纹理后，利用这2个纹理做处理：判断临近的像素的法线的方向是否差别很多，如果很大，就是具有轮廓的地方，用黑色填充，否则作为颜色处理，对于颜色信息，就是正常渲染模型，法线信息就是计算三维物体在摄像机下空间坐标XYZ，并使用三元属性RGB颜色值表示，由于法线信息是三元浮点信息，而图形渲染格式则可拥有4个通道，所以多出来的一个通道可以记录其他信息，如模型id号，根据id号不一致情况 这样可以检测是否处是外轮廓。

等然后在这个物体上进行轮廓描边，渲染出较为理想的轮廓线。用这种方法渲染的最终效果是只有边线的模型图，独立的渲染边缘线好处就是可以独立的处理这些边缘线效果，我们可以按照自己预期的艺术效果，对渲染出的轮廓线进行手工二次修改或修正。

运用这种方法的优点在于：一是运用计算机批量生成动画线稿的基础上进行修改，这比用传统手绘动画的方法效率高得多，不需要太多的勾线人员，省时省力，节约成本和大量的制作时间；二是与全3D动画相比，技术要求门槛比较低，即使在渲染中出现错误也可以快速修正过来。三是这种方法易于修改 可以更具需求制作如水墨线， 水彩 ，油画等勾边效果。

4.其他处理。

所研究的这种渲染方法还可以做进一步延伸：通过限制制作normal map贴图来提升角色细节，使得模型面数大大降低，

通过用最少的点、线、面建模提高运行效率。渲染出明确、清晰的轮廓线和阴影线，以便于进行2D 手绘填色，或对边缘轮廓线添加手绘贴图材质，直接渲染出有手绘效果的线条。与手绘相比，由渲染贴图生成的线条或用绘图板在图形软件中绘制的线条缺少了个性化的特点。运用后期来处理来勾线提艺术家自由发挥的空间。

三、结论

我们已提出了二维风格渲染方法，这些都源运用不同的算法控制技术，使得模型能够产生色彩边界，强调形状以及边界，使得能够表现各类非真实效果 。 我们通过这种方法模拟，使用程序化的三维渲染技术与传统手工动画角色视觉表现几乎一致，与传统手绘角色同样具有表现力。我们的方法的主要优点是：该技术易于使用并可很好的整合在动画制作流程当中，成本相对于传统动画方法低廉很多，即使刚成立的小型动画工作室也可以利用这种方法快速的制作出高品质二维动画出来。运用这种方法和技术，充分利用计算机的资源，减少劳动密集型的传统动画作业方式，提升效率降低动画项目的风险和运营成本。虽然该技术仍然还有一定的局限性，需要制作人员针对不同镜头和不同情况做细致的参数调整，虽然这些参数需要被手动设定，但也意味着为制作人员提供了更多的控制。尽管有些限制，我们的方法和流程会产生人信服程二维卡通角色。

本课题系南昌大学科学技术学院科研立项项目。

参考文献

[1] David S， Texturing and Modeling [j]，Morgan Hofmann; (2003年1月4日).

[2] Kelly Dempski ，Advanced Lighting and Materials with Shaders [j].

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[论文摘要]虚拟现实技术是一种多维度模拟仿真的计算机技术，在以多媒体技术为主要技术手段的现代展示艺术中，虚拟现实技术的运用给其带来了一种“身临其境”的表现手法。本文通过分析虚拟现实的技术应用与艺术表现力，凸显此技术在现代展示艺术中的优越性，虚拟现实将成为现代展示艺术的新的发展方向。

一、 现代展示艺术的发展概况

现代展示艺术是以科学技术和艺术为设计手段，并利用传统的或现代的媒体对展示环境进行系统的策划、创意、设计及实施的过程。随着社会不断发展，现代展示艺术在经济与文化中的地位也越来越重要，它不仅仅是单纯的产品宣传推销的窗口，同时还是国家或地区综合经济与文化的宣传窗口。它在当今社会领域和信息领域、商业领域中充当着其他行业或媒体不可替代的角色。

在现代展示艺术中，早已不再只是单纯依靠展板或展柜这种纯静态的展示方式，而是运用了大量的多媒体技术，表现出一种动态的、交互的展示方式。观众不但可以多维度的观看展品，还可以对展品进行操作，与展品产生互动，让观众更加直接的了解产品的功能和特点。这种以多媒体技术为平台的现代展示技术手段多种多样，这些技术是随着计算机技术的发展而不断丰富的。近年来，虚拟现实技术的兴起，使现代展示艺术又有了新的创作手法，虚拟现实技术所带来的全新仿真交互体验将成为现代展示艺术新的发展方向。

二、现代展示艺术中的虚拟现实技术平台

虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR，是利用计算机模拟生成虚拟空间，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的仿真模拟，让使用者如同身临其境一般，可以实时的地观察空间内的事物，并产生各种交互行为。虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、立体显示技术等技术，是一项综合的集成技术。它所具有的沉浸性(immersion)、交互性(interaction)和构想性 (imagination)，使人们能沉浸其中，形成具有交互功能的多维化的信息环境。现如今虚拟现实技术已经运用在军事、航天、医疗、教育、娱乐、文化艺术等诸多领域，在现代展示艺术中，虚拟现实技术才刚刚开始被使用。

虚拟现实技术主要是由硬件与软件两大块技术组成，这两块技术是相辅相成、互相关联的。在现代展示艺术中，根据展示的特性，通常将其分为四种主要技术，即全景图像技术、三维显示技术、立体声效技术和交互技术。

1．全景图像技术

全景图像技术是目前迅速发展并逐步流行的一种新的视觉艺术 ，它是一种基于图像处理的全景摄影技术，它是把相机环绕四周进行360。拍摄的一组照片或利用鱼眼镜头所拍摄的全方位照片拼接成一个全景图像，通过计算机技术实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式虽然全景图像技术从严格意义上来说并不是三维技术，也并不算是完全的虚拟现实技术，但它毕竞能给人带来一种真实的现场感和交互感受，所以它也常被称之为是一种准虚拟现实技术。由于全景图像技术相对较为简单，实现成本也相对较低，因此大量运用于许多场景展示中。

2．三维显示技术

立体三维显示的临场感是使人具有“身临其境”逼真感之根本，也是虚拟现实的核心技术之一。为了要逼真地模拟视觉功能，在很大程度上是依赖于三维显示技术的图像处理及理解能力。这种三维显示技术，一种是在软件三维制作基础上的基于平面显示器的三维图像，一种是基于硬件技术在空间中所展现出来的三维图像。第一种技术实质就是软件技术，即运用3dsmax、Maya等三维建模软件制作出三维图像，而显示硬件平台仍为平面显示器，是一种平面视觉上的三维显示 ；第二种技术则是硬件技术，如多通道投影、空气成像技术等。多通道投影技术，可以实现环幕影像的放映，再如立体眼镜可以增强影像的立体感，而空气成像技术则是近年来才研制出的相对高端的硬件技术，它可以实现在空气中呈现立体影像，并具备触控感应交互性。

3．立体声效技术

为了追求虚拟现实的逼真程度，声效的制作是至关重要的一个环节。而虚拟现实的声效不仅仅是普通的立体声，而是比立体声更为复杂3D声音技术，它是通过人头录音技术实现的，是一种在虚拟现实环境中高度逼真的模拟真实世界中声音的各种物理特征的技术。3D声音可以使虚拟环境的用户分辨出其远近，并判断出音源所在的位置。在虚拟的三维空间中3D声音可以在3D模型的表面发生反射，遇到障碍物还会被遮挡，模拟现实中声音的各种特性 。

4．交互技术

现代展示艺术所追求的不再是单方面的视听展示而更多地注重互动性，因此虚拟现实技术中交互设计就显得尤为重要，这也是它最吸引人的地方。目前，交互技术主要有空间定位的交互，环境变化的交互以及三维行为的交互这三种交互方式。如果说建模与贴图给虚拟现实作品创造了世界和角色形象，那么交互技术的运用就是给世界增加了生气与灵魂。

三、虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用现状

虚拟现实技术的不断成熟使得现代展示艺术也从中找到新的突破口，逐渐开始在展示中运用虚拟现实技术它所带来的沉浸性、交互性与构想性给现代展示艺术注入了新鲜的血液。

1．产品展示

在现代展示艺术中，虚拟现实技术最早被应用于产品展示。在信息时代的今天，商业产品的销售与服务都逐渐走向数字化，数字媒介高效而又经济的信息传播特点提高了产品的竞争力。而随着计算机硬件的发展，计算机的3D运算能力不断提升，二维图片的展示方式逐渐向三维虚拟现实发展。产品的展示通过三维的方式能全方位的展现产品的外观，同时也可通过交互功能来实时体验操作演示产品的各项功能，使顾客通过对之进行的观察与操作能够对产品有更加全面的了解和认识，并有助于加深对产品特色的印象，从而吸引消费者的购买欲望。目前许多知名的企业都开始运用了虚拟现实技术来展示其商品。例如上海汽车工业总公司旗下的荣威(Roewe)品牌，在其官方网站上就采用了虚拟现实技术来展示荣威轿车。通过其展示界面，用户可以拖动鼠标进行任意角度的观看轿车外形，同时也可以进入轿车内部，观察内饰，这样的展示方式比传统的图片方式更具真实感，同时也增强了产品展示效果。

2．建筑展示

传统的建筑展示 ，如商业领域的房地产展示以及文化领域的历史建筑的展示往往都以等比例缩小的实体模型的方式展现，这样的方式虽然也能够多角度的展示建筑 ，但由于是等比例缩小的模型，观察者无法真正感受到建筑的体量大小，更无法体会到建筑融入现实环境后的感觉。通过虚拟现实技术来展示建筑，可以使观察者像现实一样漫步于建筑环境中，是一种身临其境的真切感受。这种虚拟现实的小区规划以及样板房的展现形式已经在我国北京、上海、广州等大城市逐渐热门起来。同时，虚拟现实技术运用于文化遗产领域的景观建筑，并借助于网络的传播，可以使远在千里之外的游客可以足不出户即可游览名胜古迹，使其文化可以得到更快更好的传播。目前，一些著名的文化景点如，故宫、敦煌、明孝陵等都已做了这样的虚拟现实系统。其中南京的明孝陵则运用了网络虚拟现实技术实现了网络化展示，并建立了虚拟明孝陵网站，游客不仅可以自由的游览三维的明孝陵景点场景，还可以进行实时的文字对话交流。

3．环境模拟

虚拟现实技术不仅可以对具体的物体进行仿真模拟 还可以对环境进行多维度的虚拟仿真，可以实现视觉、听 觉、触觉等多种感知的模拟。例如通过3D立体眼镜、3D头盔、多通道投影等实现多角度全方位的三维视觉模拟 通过人头录音技术展现具有更加真实感的3D声音；通过数据手套可以实现隔空取物等。这种对环境模拟的虚拟现实技术已经在很多展览馆中得到应用。上海科技馆内的全息音响就是一个虚拟现实的三维声音试听体验，游客进入一 间封闭的房间内，四周通过古老的装饰渲染古屋的气氛游客带上耳机，屋内灯光熄灭，耳机内传来具有位置感很强的立体声音，让人仅仅听到声音就仿佛置身于环境之中。

四、虚拟现实技术在现代展示艺术中的艺术性表现

虚拟现实艺术是典型的科技与艺术结合的产物，是 一种新媒体艺术形式。在很多人的认识中，艺术是人的感知与表达，科学是人的理性与探泰 如果将艺术视为人类永恒的精神家园，那么科学则是建立在经验与逻辑上的极端晦涩的理论，那么这样一来，科学与艺术往往会显得“格格不入”。但事实上，艺术家正积极的尝试将各种科技手段应用于艺术的创作而许多科学家也希望借助高技术手段实现着精彩的创意 ，跨入艺术家的行列。“每一种艺术形式的产生必然会经历一个由实用到审美，以劳动为前提的发展过程，这似乎是每一种艺术形式的必由之路”。虚拟现实艺术亦是如此，从最初的在军事航天医疗等领域的应用到现在越来越广泛应用范围，随着虚拟现实技术的不断发展，也逐渐开始利用此技术探索新的艺术手段。现代展示艺术中，虚拟现实技术的出现给予了设计者新的创意空间，从而给艺术领域带来了新的表现手法。

虚拟现实技术所表现出的艺术性首先存在于数字影像的虚拟性、非物质性。由于数字影像是一种真正的非物质化的图像，它并不是客观存在，也不是用物质颜料表现的想象性现实，而是一种真正属于电子视觉质感的影像。但同时这种数字影像又在模拟现实物质环境，甚至是超越现实的构建新物质新环境，这种亦幻亦真、现实与虚拟的纠缠常常引发人们无限的思考，这种源于现实，又超越现实的表现，本身就已经成为了一种艺术。同时 ，与传统的平面多媒体展示相比，虚拟现实的数字影像从视觉上是一种三维立体的展示，是可以多角度的、非线性的呈现虚拟物体或虚拟环境。其次，通过基于虚拟现实技术的声、光、电技术在现代展示艺术中的应用，与传统的声、光、电技术所表现出的纯粹电子视觉不同，虚拟现实的声、光、电技术更加注重物理真实、感官真实性，同时通过立体显示技术呈现出更为让人沉浸其中的逼真三维视觉效果。真实世界的光影声效是复杂的，但并不完美，而通过虚拟现实技术，在其模拟真实性的基础上对整体的色彩对比与光影层次上进行和谐统一，加强气氛的渲染和情感的传达，以达到超越现实的完美程度，增加其艺术性。再次，虚拟现实技术所带来的沉浸式交互的特性也给现代展示艺术带来了新的魅力。在虚拟的物品或空间里，用户可以实时的、非线性的进行人机交互，控制虚拟的物品，或在虚拟空间内自由活动。这种虚拟交互 ，最基本的方式是通过鼠标或键盘的操作，对三维物体或场景进行多角度浏览观察，并实现对物体的控制以及虚拟角色的行为控制。这种交互方式就类似于如今的3D游戏一样，充满互动趣味性。而更高级的交互则是利用数据手套、多点触摸屏等传感硬件设备来实现更加具有沉浸感的交互体验。这种交互是让人利用更加自然的行为来实现人机虚拟交互，使其降低人机交互那种纯粹模拟感，而变得更加真实，更为身临其境。

由此我们不难看出，虚拟现实技术的沉浸性、交互性与构想性在现代展示艺术中有着其特有的优势与魅力，它的这些特性所带来的全方位多维度的自由化的交互体验使得观众可以从一个传统艺术的受众者一跃成为艺术的参与者，而逼真的三维场景与视听效果使观众沉浸其中，在这种积极的状态下与所展示的作品进行能动的交流，从而可以分解或接受或改变作品原先的观念。

五 现代展示艺术的虚拟现实化发展展望

虚拟现实技术对于目前科学技术发展来说还是一项较为新兴的技术，属于数字技术的一个分支，而此技术在现代展示艺术中的应用才刚刚起步，就 已经体现出其明显的优势和魅力。它所带来的不仅仅是展示艺术视觉效果上的革命，更带来了与众不同的全新交互体验。首先就是它的真实感，这种真实感是除实体仿真模型以外任何一种展示手段所不具备的，是基于计算机技术来实现对现实的虚拟仿真以及对现实中所没有的事物进行虚构。其次就是它的自然属性的交互，这种交互不仅仅是传统多媒体展示手段中的电脑的鼠标键盘或触摸屏的交互操作，而是利用人的自然行为屙眭，即现实生活中的行为习惯来与虚拟现实环境进行交互，这种交互拉近了观众与展示作品间的距离，甚至是一种零距离的交互。

由此可见，虚拟现实化的现代展示艺术作为科技与艺术的崭新结合点，拥有以前任何一个时代都无法比拟的创造性、想象性和身临其境之感，更为合理的协调了人机之间、人与人之间的交互关系，开拓了现代展示艺术领域中的一个新的发展方向，其沉浸性、交互性和构想性的特点也给展示艺术带来了新的创作方式和艺术语言。随着虚拟现实技术的不断发展，其在现代展示艺术中的应用也会更加广泛。

参考文献

[1] Grigore C．Burdea(美)，Philippe Coiffet(法)著 ．魏迎梅 等译电子工业出版社 2005．

[2]胡小强．虚拟现实技术[M]．北京邮 电大学出版社 2005

[5]李勋祥．虚拟现实技术与艺术[M]． 武汉理工大学出版社2007．

[4]廖祥忠．数字艺术论[M]． 中国广播电视出版社 2 006．

[5]李喻军．现代展示艺术设计[M]． 湖南科学技术出版社2002．

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【关键词】创客教育；体系；创客空间；课程；项目

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2016）07-0060-04

“创客”一词起源于“Maker”，指的是那些基于兴趣与爱好，努力把创意转变为现实的一类人。2015年9月，教育部办公厅的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》，提到“有效利用信息技术推进‘众创空间’建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。“创客教育”从广义上来讲，是指以培育社会大众的创客精神为导向的教育形态；从狭义上来说，是一种以培养学习者，特别是青少年学习者的创客素养为导向的教育模式[1]。

创客教育是为了培养学习者提出、研究、解决问题的能力，它提倡学生主动探索、批判思考、动手实践，这也是创客精神所在。创客运动推动了教育理念的变革，越来越多的教育者开始关注到创客教育，并力图把创客教育引入学校。我们认为，搭建系统的创客教育体系包括四个层次：创客空间、创客软硬件、创客课程和创客项目。

创客空间：搭建平台

创客空间是一个向人们提供材料、工具的开放场所，它具有加工、制造、合作交流等功能。不同年龄、不同工作领域的创客在创客空间里共享资源、交流学习、互帮互助、共同完成创造。目前，创客空间分为三种类型：市场化的创客空间、公益机构主导的创客空间、教育机构主导的创客空间，如表1所示。

美国Westport图书馆属于公益机构主导的创客空间。公众可以在该图书馆内查找所需资料和书籍、参观展览，还可以利用该创客空间合作交流，开展创客项目[2]。创客们可以使用图书馆配置的工具，比如3D打印机，馆中的工作人员会教授工具的使用方法，协助其使用工作完成创造。浙江市温州中学DF创客空间则属于教育机构主导的创客空间。该创客空间既是学生的开放实验室，也是学生的社团活动室[3]。DF创客空间仅对会员和选修Arduino相关课程的学生开放，每周、每月都会定期开展不同的创客活动。在创客空间里配备有桌面型3D打印机、小型焊台、手持多功能电钻等工具及材料，学生们可以在创客空间里交流、合作、创作，共同研究跨学科的综合性项目，提高技术、增长知识。创客空间不仅仅是开放的空间及共享的资源，更多的还体现了一种协作、分享的创客精神。在学校中设置创客空间，为学生搭建了一个良好的创造平台和沟通环境，同时也让创客教育在学校当中以创客空间作为立足点进一步的推广创客精神和创客思维。

创客软硬件：提供工具

1. 开源硬件

开源硬件是与自由及开放原始码软件相同方式设计的计算机和电子硬件[4]。开源硬件设计者通常会分享详细的硬件设计资料以及驱动开源硬件的软件开发工具包给他人参考或学习。表2列出了常见的几种开源硬件。

在创客教育中，开源硬件是重要的创造工具，学习者可以利用开源硬件完成相应的创客项目，并且从中获得编程、设计等方面的知识；硬件的开源也成为了创客们珍贵的资源，他们将自己的想法和创意分享出来，使资源共享共生。

2. 3D打印

3D打印是一种以三维数字形式构造立体物理对象的快速成型技术，它的工作原理是将3D打印机与计算机连接，通过设计辅助软件进行数字建模，再将数字信息传输给打印机，利用打印机中的丝状、粉状或是液体状的材料以逐层堆叠的方式制作出产品。

弗吉尼亚大学的格伦和他的专家团队创立了一个名为“边做边学”的课程计划[5]，这个课程计划在一开始给学生们讲述了一个生活在非洲村落的小男孩，他利用废弃资源和一本关于能源的书籍，制作他自己的风力发电机。学生在特定的故事情境之下，利用软件设计风车叶片和齿轮等零部件，然后通过3D打印机打印出他们自己的塑料风力发电机并进行测试。学生通过清晰的彩页图解了解动能、电流和传动比等抽象的科学和工程概念，通过亲自动手实践进一步理解如何利用以上概念。在“边做边学”的课程当中，学生们不断尝试、不断修改，借助3D打印机来完成他们的新方案，直至成功。除了开源硬件之外，3D打印技术也是创客教育的一个重要的工具资源。3D打印技术可以将使用者的创意变成可视化的实物，实现个性化的创造。3D打印技术帮助使用者进一步深化所学、所思，也让使用者从不同的角度了解事物的本身。

3. Scratch

Scratch是由麻省理工学院设计开发的一款针对青少年的可视化、简易编程工具。使用者利用鼠标拖动界面内的模块来实现简单程序的编辑，这些模块由构成程序的命令和参数组成。宁波市实验小学实行创客教学，该校的五年级每周增加一门综合实践课用于开展创客活动[6]。高年级的学生可以在综合实践课上学习相关知识，其余感兴趣的低年级学生也可以在课余时间参加创客社团。该校通过教授学生使用Scratch这种简单的编程工具来让学生制作数字作品、搭建机械传感作品等创客项目。Scratch令原本枯燥难懂的代码语言变成了简单易懂的图形化界面，学生们学起来有趣且容易上手。Scratch倡导的理念是想象、编程、分享，通过程序编写表达思想和情感，学生可以借助该软件快速掌握编程技巧，充分发挥自己的想象力，利用它来进行作品创作。

通过学习Scratch等易于上手的可视化编程软件，能够训练学生计算思维能力、锻炼学生逻辑思维能力、激发学生成为数字时代的创作者。除此之外，如DFRobot、Makeblock mBot等开源机器人均可利用Scratch来进行编程、控制。Scratch既锻炼了学生的创客思维，也为学生们进行下一步创造打下了坚实的基础。

创客课程：融合知能

创客教育的目的是培养学生动手、创新、综合运用科学知识的能力，而能够培养学生综合能力的STEAM课程恰巧符合创客教育的理念。STEAM是美国政府提出的教育倡议，其目的是为了加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的综合教育。STEAM教育包含五个学科：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）和Art（艺术），强调多学科课程融合的教育。德索托西中学的iSTEAM3D课程集合了学生在校学习的多门学科，包括数学、工程、桥梁设计等，学习了该课程的学生会使用3D桌面打印机等工具来创建道路、房屋，创造出自己想象中的城市[7]。他们不仅仅学习有关城市的知识，并且亲自设计模拟城市、布置自来水管道和电网。学生们通过STEAM课程学会如何在数字世界中获取信息，在真实世界中寻找问题和解决办法，最后完成、创造属于自己的创客作品。

在国内，主题统合课程、无边界课程等课程所提倡的融合知能的理念与STEAM类似，这种多学科融合课程模式，将科学、技术、工程、人文、数学多门课程融合成一个有机的整体，让学生在特定的学习情境中提升设计能力、合作能力、综合运用能力、问题解决能力和实践创新能力。创客教育与STEAM等融合类课程的结合，使得Scratch、机器人、3D 打印技术等技术被引入中小学的课堂，打开了创客教学的新局面。

创客项目：动手造物

创客项目体现了创客们的无限创意，借助创客项目可以让创客们的创造能力物化成为作品，这是开展创客教育有效的途径之一。不同学校可以自选适合的创客项目。以机器人、无人机、乐高等这三种创客项目为例，它们以其开源的特性受到广大学生创客的青睐。

北京市第二十四中学于2014年成立机器人兴趣小组，并且每周开设一节机器人选修课。2015年5月，该校高一18名学生开展了“双光巡线机器人接力赛”的活动课；在活动中，学生以小组为单位，按照指导老师的任务指令设计程序操控机器人。整堂活动课以学生为中心，教师在旁指导、协助，学生独立开发、完成自己的创客作品。通过亲手组建机器人、编写程序，学生提高了自身的动手能力，也加强了学生之间的合作意识。温州市籀园小学设有航空航天模型实验室，老师们利用实验室教学生学会无线电遥控设备的使用、遥控飞机飞行的原理等。籀园小学少年科学院无人机团队于2013年底在老师的指导下通过航拍技术完成了航拍微电影《鸟瞰籀园》。该团队常常利用课余时间进行技术训练，在这个过程中学生们不仅仅掌握了无人机航拍的技术，同时也训练了他们的观察能力、反思能力，培养了他们的创造思维和合作精神。徐州市星光小学积极开展“乐高机器人社团”活动。每次活动都会设置一个固定的主题，活动通常以小组的形式进行。学生们会根据老师在活动前布置的挑战任务来制作相关的乐高模型。通过这种方法，可以让学生初步理解和认识相关的基础知识、原理；在解决问题的过程中，学生创造力、合作能力、交流能力和获取新知识的能力也会得到提升。

无论是机器人、无人机还是乐高，开展创客项目的最终目的就是“做中学”。在完成创客项目的过程中，学习变得生动、有趣，动手实验的形式让学生们更深刻地理解知识。创客项目让学生发挥出天生的创意力和想象力，培养了学生的团队精神、解决问题能力、应变能力、表达能力、社交能力和造物能力等，同时也为创客教育提供了落地的途径。

从学习金字塔中我们可以看到，采用传统课堂中的讲课方式来传递知识，学习者收获甚微；而采用小组讨论、实践练习、即学即用等方式进行学习，学习效果更佳。这说明集合作学习、探究实践、创新发明于一身的创客教育的学习效果，要大于传统的以教为主的教学模式。创客教育的核心理念是在创造中学习。一个作品的制作和创造，往往需要综合运用到多种学科和技能，创客们在探究、实践的过程中会经历成长和失败，在这个过程当中可以内化、巩固、提升旧知，并且在整合旧知的基础上学习到新的知识和技能。创客教育可以解决当前人才培养中存在的高分低能、创新人才缺乏等现实问题，为教育革新提供了新的思路。

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［关键词］数字图书馆；动漫；虚拟现实；网络

［中图分类号］G2507［文献标识码］A［文章编号］1005-6432（2014）24-0099-02

1创意学和创意产业涵盖的范畴

创意学可以分为宏观理论和微观理论,宏观理论主要是相对世界范围内和国家层面来说的,是一个创意、创新的综合阐述。美籍奥地利经济学家约瑟夫・熊彼特最先以“创意、创新”为主题进行理论探讨,并将创意创新理论与经济社会发展紧密联系。微观上来说创意学就是创造新的理念的一种思维方式和应用,这种应用更多地在各种生产、生活中创造经济价值,乃至精神财富,这使创意学有了存在和推广的价值。

创意产业是创意学在社会经济上应用的衍生名词,创意产业最初被“创意产业之父”约翰・霍金斯在他的《创意经济》一书中分为：广告、建筑、艺术、工艺、设计、时装、出版、研发、电影、交互式休闲软件、音乐、表演艺术、摄影、软件、视频游戏十五种类别。这些产业在现代中国都得到了蓬勃发展,动画产业作为一种新兴的文化产业门类与这十五种类别有着紧密的联系,也可以包含其中。

2数字图书馆概况

数字图书馆是近些年随着虚拟现实技术发展而诞生的新兴事物。我们通常理解的数字图书馆的定义,是指运用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉等效果的、可交互、动态的图书馆。

早在20世纪80年代末,“数字图书馆”就在发达国家引起重视,并实施了该类图书馆的相关工程和项目,取得了很大的成功。进入90年代以后,美国产生了数字图书馆的雏形。

在我国国内数字图书馆的数量也是非常可观的,包括国家图书馆在内的国家级、省级和包括例如清华大学图书馆在内的各大高校图书馆,都有不同程度的数字图书馆的设置和应用。其中在2008年国家图书馆就设置了“中国国家数字图书馆”,不但在互联网上大家可以登录中国国家数字图书馆网站,还可以在国家图书馆北区二层查询在展示大厅设置的数字现实体验区,读者们靠近大屏幕通过翻阅等动作来对数字图书进行查阅；在这里还可以通过简单的交互动作畅游场馆二期工程的3D实景,更快更直观的了解图书馆的结构和藏书情况。

3建设“动漫数字图书馆”的积极意义

数字技术的发展让我们越来越习惯于利用电脑、手机及网络这样的工具来帮助学习和工作。对于“动漫”这个以影音制作为主的产业,我们对它的了解和学习,在当前我们这个网络信息时代更需要改变传统的学习方式,使用更适合的影音媒体和网络来提高它的学习效率。本文提出的“动漫数字图书馆”,能够满足我们动漫学习方式变革的需要,能够帮助培养这种更有效率的网络系统知识查询方式,慢慢改变网络“碎片信息时代”带给我们的不便和不良影响；让网络信息向纵深发展,把系统化的知识体系用更直接的形式,更简便的查询和阅读方式呈现在读者面前。

要达到上述要求,就需要设计构建的“动漫数字图书馆”有更全面系统化、专业化的动漫信息来源,有更快的更新的动漫行业信息,有更友好的用户界面。

4“动漫数字图书馆”的形式

数字图书馆截然不同于传统图书馆，其信息载体、服务方式发生了重大变化。具体地说，数字图书馆的用户不受时间和所处地理位置的限制，可利用计算机网络查询一个或数个数据库,这些数据库中既有电子目录的信息又有图像、声音、计算机文件、电子书刊等。数字图书馆的信息，包括文本、视频、声频等均以数字化形式存储并在网络上高速传递，使我们能够获取信息而不必关心信息存储在哪里。

以网络为平台制作“动漫数字图书馆”网站,把与动漫相关的资料以电子书和影像等形式分类设置链接,供读者查阅。

41图书馆界面介绍

网站的形式是网民对网站的第一印象,新奇、漂亮的界面更容易受到更多人的关注。“动漫数字图书馆”可以使用现在关注度较高的“虚拟现实技术”来架设网站。网站主界面放置仿真3D图书馆建筑模型,模型分内外两部分。外部模拟真实图书馆外部环境,读者以第一视角模式进入馆内；内部设置不同的空间和设施。除了综合检索屏幕外,还可以设置不同的书籍阅览室、动画视频阅览室和展厅等。读者在馆期间可以一直体验数字现实技术带给我们的新奇体验：和在现实图书馆一样能够上下楼；能够走进不同的图书馆房间；能够进行从书架上取书,查看书皮、书脊,翻页等动作,并以查看电子书的形式阅览,方便而有趣。

42详述图书馆的组成

本文研究的“动漫数字图书馆”以综合网站的形式开放给大众使用,网站资料除了分类检索外,还提供了不同的阅览室方便阅读和读者互动。

网站资料查阅可以按照不同的读者群体和关注读者的不同目的来设置分类房间。数字建筑中可分为四大部分：一为专业学习服务的动漫书籍阅览室；二为更广泛的动画爱好者服务的动漫展览馆；三为更为商业化的动漫产品交易大厅；四为图书馆论坛。

421书籍阅览

动漫书籍阅览室可分为普通动漫电子书阅览室、动漫专业学习电子书阅览室和名家原画集阅览室等。动漫专业学习电子书分类里提供了各大专业院校的教科书、国外动漫教程和部分共享课件，以及动漫专业软件教学的电子书和视频等；图库分类里提供3DMAX、MAYA、ZBrush等二维、三维软件的动画制作应用贴图和一些场景或人物的模型下载。除了常规的分类检索之外,还可按照专业和职业门类划分分类列表,例如：原画创作、漫画制作、二维动画制作、三维动画制作、软件学习、动漫编导及动漫理论研究等分类,多种门类交叉链接的方式可以满足不同动漫学习人群的使用。阅览室里还要增加新书推荐区,动漫职业信息介绍区,动漫行业新闻和动漫相关的参赛信息链接等区域,帮助读者更好的系统的学习动漫知识,更好地把握动漫行业动态,增加与业界的互动。

422动漫展播

动漫展览馆部分主要展示动画相关的电子杂志、电子漫画书和经典动画片等。动漫展览馆中漫画和动画片可以按照作者、年代、题名、内容类型、国家、出版社及出版公司等分类放置,也可分类设置漫画,动画片及电子杂志的点击率、收藏量、馆藏推荐排行等榜单排列查询链接。

423打造动漫爱好的交流论坛

在读者进入数字图书馆建筑后,会有一个图书管理员一路跟随读者,起着类似读者秘书的功能。可以为读者登录提供方便,也负责介绍图书馆的基本信息,使用帮助,办理订阅图书等业务,和图书管理员对话就可以访问图书馆论坛部分。在图书馆论坛部分要打造一个内容类似百度知道、百度文库和百度贴吧的综合体的综合论坛。论坛内容可包括动漫相关的学习、娱乐和工作等的各种内容。

论坛内容设置:“动漫提问区”的问题解答区；“新人首发区”的作品区,这部分可发表文字类的剧本,小说或研究论文等的文字作品,也可以是线稿,CG作品,原创漫画或分镜稿等图片作品,也可以是3D模型,场景或视频短片形式的原创作品等；“征集令区”可以动漫相关的招聘信息、征集作品信息或动漫制作的合作要求等。这三部分信息由读者自由发表,网站只负责管理和清除非法信息,并不对信息的真实性和著作权负责。

5建立“动漫数字图书馆”的社会意义

数字图书馆多层次多方面的运行方式,既完成了设立图书馆资源共享、有效提高国民素质的初衷,又保留了传统图书馆面向大众、低成本运营和检索方便等优点。数字图书馆还利用现代的网络信息资源为图书馆注入了新的血液,增加了交流和有效互动的网络时代特点,也让手机、iPad等终端机不再只是随时随地的娱乐机器,让它们能够更好地随时随地帮助我们学习、工作和生活。

数字图书馆的众多优势正好适合创意产业中动漫这个作品活跃于各大媒体上的特色行业,“动漫数字图书馆”的创立既填补了中国在动漫专业图书馆上的这一空白,又能够降低动漫学习的准入门槛,使动漫基本知识普及率更高,促进全民动漫时代的前进步伐。“动漫数字图书馆”的成功建立能够推动我国整个数字图书馆建立的发展进程,改变我国公共图书资源的使用方式,推动图书馆行业的改革,有效改善和提高我国国民的阅读方式和阅读质量,从而为逐步提高国民文化素养作出贡献。

参考文献:

［1］马江宝基于3D页游的图书馆数字社区建设构想［J］.图书情报作,2013,57(3):56-60

［2］李晓燕网游式数字图书馆社区的研发理念与视觉设计［J］.山东图书馆学刊，2012（2）:65-67

［3］王淑梅高校图书馆数字社区建设策略［J］.图书馆学研究,2011（12）:28-32

［4］东野广升,隋佳,伍华玲我国数字图书馆建设研究综述［J］.农业图书情报学刊,2011（2)

［5］杨振江中外数字图书馆建设的差距及我们面临的任务［J］.图书情报工作，2000（5)

篇9

关键词：信息检索 信息分析 信息提炼 立体印刷

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0100-02

在新的生活环境下，每个人都需要从各种各样的信息源中收集、提炼有用信息，为正确决策提供参考。一方面，人们可以利用网络方便、自由、快捷的、查询信息；但另一个方面，由于网络环境的开放性，信息更新的快速性，使得信息资源出现分散、异构、无序的特性，极不利于人们有效开发和利用这些资源。面对信息急剧增长、技术不断更新的新局面，需要我们对信息检索技术进行深入的研究，从而提高网络信息资源的利用率，尤其是科研工作者必须增强获取、选择和利用信息的能力。

1 信息检索概述

信息检索是将信息按一定的方式组织起来，并根据信息用户提交的查询条件检索出相关文档的过程和技术。信息检索涉及数据库技术、图书和情罂蒲А⑷斯ぶ悄堋⒆匀挥镅源理、机器学习等众多知识和学科领域[1]。信息检索作为一门学科，主要研究信息的获取、表示、存储、组织和访问。

1.1 信息检索的意义

信息检索是对信息进行集中表示、存储、组织加工、统一管理，使用户更容易得到所需要的信息，进而对信息进行加工，根据分析得出新的思路和方法，实现信息激活和增值。有效的信息检索可以节省科技人员的时间，提高工作效率；帮助人们进行知识更新；继承和借鉴前人劳动成果，促进科技的快速发展；协助管理者做出正确的决策。

1.2 信息检索的四要素

信息检索包含四个要素：信息意识、信息源、信息获取能力、信息利用[2]。信息意识是信息检索的前提，指人们借助信息系统获取所需信息所做出的能动反映，使人们对信息的敏感程度、选择和运用信息能力；信息源是信息检索的基础，如专著、期刊、报告、学位论文、会议记录、专利、标准、统计数据、政府出版物、档案文献信息等；信息获取能力是信息检索的核心，是指人们对信息的了解、查找、整理加工；信息利用是信息检索的关键，即对信息进行有效的加工和利用。

1.3 检索语言及方法

检索语言是为沟通文献标引与文献检索而编制的人工语言，是连接信息存储和检索两个过程中标引人员与检索人员双方思路的渠道。检索语言主要包含分类、主题、代码和自然四类语言[3]。分类语言是指用各种分类号来进行检索的标识，按学科性质进行系统排列，包括主题、科学、图书和专利分类语言；主题语言是直接以表达文献主题的词语作为检索标识，包括关键词、标题词、单元次和叙词语言等；代码语言是指将事物的某一方面特征用代码系统来标引和排列的检索语言，例如，分子式索引系统；自然语言是指未经规范化处理的检索语言。

信息检索包括手工和计算机检索，常用的检索方法有拉网法、引文法、顺查、逆差和抽查法、排除、限定和合取法。检索途径归为两大类：一类是用信息的外部特征，如责任者、题名、某种序号、机构名等作为检索标识；另一类是用描述信息内容的分类号、关键词、主题词等作为检索标识。通常直接输入检索字段直接点击搜索，但需要精确查找目标文献时，要利用高级检索方式设置一些查询条件，如查询范围、时间、方式（模糊和精确）、字段逻辑关系的编辑等。

2 信息检索流程

信息检索过程可分为以下步骤：课题的确定――选择合适的数据库――初步拟定检索式检索――调整检索策略（考虑准确性）――命中结果分析――批量下载――信息分析。下面以立体印刷技术的相关资料的搜集为例介绍信息检索过程。

2.1 检索工具选择

对于日常信息的搜索，通常采用百度、谷歌等网站，但对于专业文献的检索则需要专门的数据库，每个数据库都有自己的特点。

（1）馆藏书目查询：书目是将图书、期刊按一定规则收录，并有序编排的检索工具。通常包含题名、责任者、主题词、分类号、索取号、ISBN/ISSN号、出版社等字段，输入检索词即可检索，大多数高校图书馆都有自己的馆藏书目数据库，检索、下载。

（2）中国学术期刊全文数据库：目前世界上最大且连续动态更新的数据库，内容覆盖工程技术、自然科学、农业、哲在新的生活环境下，每个人都需要从各种各样的信息源中收集、提炼有用信息，为正确决策提供参考。一方面，人们可以利用网络方便、自由、快捷的、查询信息；但另一个方面，由于网络环境的开放性，信息更新的快速性，使得信息资源出现分散、异构、无序的特性，极不利于人们有效开发和利用这些资源。面对信息急剧增长、技术不断更新的新局面，需要我们对信息检索技术进行深入的研究，从而提高网络信息资源的利用率，尤其是科研工作者必须增强获取、选择和利用信息的能力。

1 信息检索概述

信息检索是将信息按一定的方式组织起来，并根据信息用户提交的查询条件检索出相关文档的过程和技术。信息检索涉及数据库技术、图书和情报科学、人工智能、自然语言处理、机器学习等众多知识和学科领域[1]。信息检索作为一门学科，主要研究信息的获取、表示、存储、组织和访问。

1.1 信息检索的意义

信息检索是对信息进行集中表示、存储、组织加工、统一管理，使用户更容易得到所需要的信息，进而对信息进行加工，根据分析得出新的思路和方法，实现信息激活和增值。有效的信息检索可以节省科技人员的时间，提高工作效率；帮助人们进行知识更新；继承和借鉴前人劳动成果，促进科技的快速发展；协助管理者做出正确的决策。

1.2 信息检索的四要素

信息检索包含四个要素：信息意识、信息源、信息获取能力、信息利用[2]。信息意识是信息检索的前提，指人们借助信息系统获取所需信息所做出的能动反映，使人们对信息的敏感程度、选择和运用信息能力；信息源是信息检索的基础，如专著、期刊、报告、学位论文、会议记录、专利、标准、统计数据、政府出版物、档案文献信息等；信息获取能力是信息检索的核心，是指人们对信息的了解、查找、整理加工；信息利用是信息检索的关键，即对信息进行有效的加工和利用。

1.3 检索语言及方法

检索语言是为沟通文献标引与文献检索而编制的人工语言，是连接信息存储和检索两个过程中标引人员与检索人员双方思路的渠道。检索语言主要包含分类、主题、代码和自然四类语言[3]。分类语言是指用各种分类号来进行检索的标识，按学科性质进行系统排列，包括主题、科学、图书和专利分类语言；主题语言是直接以表达文献主题的词语作为检索标识，包括关键词、标题词、单元次和叙词语言等；代码语言是指将事物的某一方面特征用代码系统来标引和排列的检索语言，例如，分子式索引系统；自然语言是指未经规范化处理的检索语言。

信息检索包括手工和计算机检索，常用的检索方法有拉网法、引文法、顺查、逆差和抽查法、排除、限定和合取法。检索途径归为两大类：一类是用信息的外部特征，如责任者、题名、某种序号、机构名等作为检索标识；另一类是用描述信息内容的分类号、关键词、主题词等作为检索标识。通常直接输入检索字段直接点击搜索，但需要精确查找目标文献时，要利用高级检索方式设置一些查询条件，如查询范围、时间、方式（模糊和精确）、字段逻辑关系的编辑等。

2 信息检索流程

信息检索过程可分为以下步骤：课题的确定――选择合适的数据库――初步拟定检索式检索――调整检索策略（考虑准确性）――命中结果分析――批量下载――信息分析。下面以立体印刷技术的相关资料的搜集为例介绍信息检索过程。

2.1 检索工具选择

对于日常信息的搜索，通常采用百度、谷歌等网站，但对于专业文献的检索则需要专门的数据库，每个数据库都有自己的特点。

（1）馆藏书目查询：书目是将图书、期刊按一定规则收录，并有序编排的检索工具。通常包含题名、责任者、主题词、分类号、索取号、ISBN/ISSN号、出版社等字段，输入检索词即可检索，大多数高校图书馆都有自己的馆藏书目数据库，检索、下载。

（2）中国学术期刊全文数据库：目前世界上最大且连续动态更新的数据库，内容覆盖工程技术、自然科学、农业、哲学、医学、人文社会科学等各个领域。可进行高级、专业、跨库检索以及期刊Ш健

（3）中国优秀博硕士论文数据库：目前国内相关资源最完备、连续动态更新的高质量学位论文数据库，包含理工、农业、医药、文史哲、法律、教育与社会科学、电子与信息科学、经济以及专题文献等。

（4）外文文摘数据库：既包含单学科数据库，如CA（化学）、PA（石油）、Georef、Medline等，又包含多学科综合数据库，如Dialog、EI、CSA、SCI、IEEE/IET、Spinger等。对于国际化的今天，外文检索已成为每个考研人员必备的技能。

（5）其他数据库：Google学术中文和外文搜索、万方、维普、知网、专利检索系统以及标准文献检索数据库等。数据库文件普遍采用CAJ和PDF格式，须下载专门的浏览器来阅读。

2.2 检索词确定

确定中文检索词：设置与论文名字相关的检索词进行检索，如，立体印刷、3D印刷、立体图像、立体印刷品；确定英文检索词：stereoscopic printing、3D printing、stereoscopic image printing、auto-stereoscopic image

2.3 检索过程及结果分析

利用以上介绍的检索方式以及各个数据库的特点，选用中国知网、Google学术、硕博士论文数据库、EI和专利网，结合设定的检索词进行文献检索，该文例子主要围绕图书、期刊、硕博士论文和专利来搜索。为了便于对文献的管理、引文编排，论文写作采用EndNote插件建立分类文献库。在搜索文献时注意尽可能将时间设定在近5年内，学位论文搜索优先，这样对研究对象的背景、现状首先有大概的了解；其次进行大量其它文献的检索，可以参考论文后的参考文献、某个领域的专家或数据库连接到的相似文献等来扩展检索。无论对于中文还是外文的搜索，不能盲目下载，必须注意文章摘要与目标对象是否有关，否则会加大有用文章筛选的工作量。

检索到的文章由于存在相似性，一定要做好分类，方便快速查找。总的来看立体印刷技术相关文献主要涉及人眼视觉理论、光栅成像、立体图像制作、光栅材料及使用、立体印刷产品质量评价和市场分析、立体印刷工艺研究以及相关设备制造等。通过以上文章的搜索我们可以对立体印刷有大致的了解，对于写综述性的论文可以按照以上点来设置章节标题，如果要进行某一点的深入研究，需要认真研读，将文章的各个点吃透，或进一步查阅相关资料。总之，文献检索不能盲目，初步检索分析后，再次具有针对性性的进行检索。

3 结语

该文围绕信息检索技术展开讨论，首先，简单的介绍了信息检索的含义、目的、意义、检索要素和方法等，让大家对此有直观的认识。其次，结合立体印刷技术综述报告的例子，详细的阐述了文献的查找渠道、提炼、分析和总结过程，对以后工作和学习中有效的进行信息检索具有一定的参考价值。

参考文献

[1] 刘双魁.信息检索与利用[M].上海：东南大学出版社，2010：8.

篇10

论文关键词：车身设计，逆向工程，曲面光顺，模型重构

 

车身在汽车的整体设计中，占有重要地位，直接影响到整车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、行驶安全性等，这就需要在整个车身设计过程中融合空气动力学、结构力学、工程材料、生产工艺、美学、心理学、人机工程学等相关知识，因此，在缺资金、技术、人才等条件下，要完全自主开发一款汽车车身的难度是很大的，而参考国外同级别的成熟车型进行逆向设计则变得相对简单，既可缩短产品开发时间，提高产品开发成功的机率，也可快速吸收国外汽车车身设计的先进技术和经验，提高我国汽车自主开发能力。

1 逆向工程技术原理及流程

逆向工程(Reverse Engineering，RE)亦称反求工程，就是根据现有的产品模型机械论文，利用数字化测量设备获取实体数据，然后对这些数据进行拟合，构建一个完整的CAD模型，继而用于分析和制造[1]。相对于传统的正向设计方式，逆向工程可以在没有产品图纸的条件下实现产品的制造。长期以来，由于设计环境和设计手段的局限，限制了车身设计师的创造能力的发挥以及和工程技术人员有效的交流与协调，使得新产品的开发效率低下，进展缓慢。车身设计需要一种新的设计手段和思路。逆向工程不仅能完成对现有产品的仿制、复制，更能快速实现超越。

车身设计逆向工程可以分为三个过程―数据采集(data acquisition)，数据处理(data processing)，抽象建模(abstract model)。本文主要基于Pro/ENGINEER研究两种不同的建模方式。

2 数据采集及处理

数据采集是数据处理、模型重构的基础，按采集的接触方式不同分为接触式和非接触式两大类。在对车身零件和产品模型数据化之前，首先必须理解原有模型的设计思想，在此基础上还要修复或克服原有模型上存在的缺陷。主要考虑好以下几点：（1）确定设计的整体思路，对手中的设计模型进行系统的分析，确定好先做什么，后做什么，用什么方法做。将模型划分为几个特征区，得出设计的整体思路，找到设计难点，做到心中有数。（2）确定模型的基本构成形状的曲面类型，这关系到相应设计软件的选择和软件模块的确定。对于车身大型的外覆盖件等自由曲面，一般采用具有方便调整曲线和曲面的模块。值得注意的是，在设计过程中，并不是所有的点都要选取的，因此，在确定基本曲面的控制曲线时，需要找出那些点和线是可用的机械论文，哪些点和线是一些细化特征的，需要在以后的设计中用到，而不是在总体设计中就体现出来[2]。

3 Pro/ENGINEER软件抽象建模

抽象建模，即为将测量点还原为车身模型。内容包括曲线构建与拟合、曲面构建与光顺、实体构建等。目前较为成熟的模型重建技术是通过构建曲面来实现模型重建。因此，构建曲面是车身模型重建的关键。

3.1、根据车身点云数据建模

由于测量过程中得到的是离散点数据，缺乏必要的特征信息，往往存在数字化误差，需要对曲面和曲线进行光顺。光顺是一个工程上的概念，包括光滑和顺眼两方面的含义。光滑是指空间曲线和面的连续阶，数学上一阶倒数连续的曲线即为光滑的曲线;而顺眼是人的主观感觉评价期刊网。图2就是以丰田商务车为例，在获得点云资料后，在Imageware中处理出需要的抄数线。对于抄数线的处理，应注意，在变化趋势小的地方的点应尽量的少，对于明显偏离趋势的点应略去，以免过多的点造成曲线不光顺。曲线光顺应满足3个条件：曲线二阶几何连续；曲线没有奇点和多余拐点；曲率变化均匀，应变能较小。曲线光顺可分3步进行：寻找坏点，并修改坏点的坐标值；粗光顺使曲线上各段的曲率符号一致，保证曲线单凸或单凹性：精光顺，使曲线上各段的曲率变化均匀，满足光顺的要求。[3]再根据抄数线，在Proe中建模。图3是在Proe中建模的一个片段通过此种方式所建模型，精确度和效率都很高。

图2 三维抄数线 图3 建模片段

3.2、根据车身图片数据建模

在不能直接获得原始车身数据的情况下，根据车身图片采集数据，也是逆向工程的一大特色。大致操作步骤是：1）找到要作为车身数据采集对象的三视图（图4）；2）在CAD中将视图对齐，描绘主要轮廓线，即抄数线（图5）；3）将获得的抄数线导入Proe中作为参照（图6）；4）在Proe中根据抄数线逼近建模（图7）。

图4 车身图片图5CAD中抄数线

在建面的过程中，需要注意面与面之间的光顺。为了保证误差尽可能小，可以到分析模块中使用高斯曲率法对曲面进行分析。当曲面曲率变化比较均匀时即可为达到设计要求。若曲面质量很差需要对构成的曲线进行重新调整机械论文，直至曲面让人满意为止。逆向工程既要保证曲面质量又要保证设计精度。除了对原始型值点进行光顺之外，有时还要控制修改后的型值点同原始型值点的坐标偏差，该偏差不应太大，以保证设计部门给出的指标不致受太大的影响。目前，曲面构建方案主要有三种：1) 以B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造法；2) 以三角Bezier曲面片为基础的曲面构造法；3) 以多面体面片为基础的曲面构造法。[4]

图6 曲面光顺拟合图7 车身实体

前期工程做好之后，打开Pro/ENGINEER 软件的壳体特征创建方法，利用Create/Prot rusion/Use Quilt将所建立的曲面生成实体完成3D建模。建模后可通过Pro/ENGINEER软件中的View/advanced--iPhotorender进行渲染处理，及Analysis-- ModelAnalysis/Curve Analysis/Surface Analysis的分析方法来检验所建立的模型、曲线和曲面的合理性与精确度。

3.3后处理

利用Pro/ENGINEER软件进行逆向工程设计还可以进行相应的后处理工作。将前面完成的3DCAD Model汇入Pro/ENGINEER软件的Manufacturing模块中进行Nc加工程序的制作，并利用Pro/ENGINEER软件生成NC加工的G代码输入三轴（或五轴）加工中心加工出产品。

4 结束语

对于车身设计，采用逆向工程做法是制造技术信息化、科学化的必然趋势，也是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术，开辟了车身设计制造的新途径。基于CAD/CAM的逆向技术，可以大大缩短模具设计制造周期，这也适应汽车行业对产品进行快速更新的需要。实践证明，车身设计逆向工程技术的研究和应用，已经给企业带来良好的经济效益。

参考文献

［1］金涛,陈建良,童水光.逆向工程技术研究进展[J].中国机械工程,2002.8,1429～1435

［2］马铁利,兰凤崇.车身逆向工程应用中的点云处理与曲线曲面光顺[J].机械设计, 2000.8,175～178

［3］于哲峰,张国忠.基于Pro/ENGINEER的汽车车身逆向设计[J]. CAD/CAM与制造业信息化,2007.10 187～189

［4］卢金火,兰凤崇.汽车车身曲线曲面光顺处理方法的研究[J].计算机应用与软件, 1996,3, 215～218