基于多媒體電子沙盤(pán)上位機(jī)控制軟件的應(yīng)用

鄭煜，馬新春，曹俊江

（新疆電子研究所有限公司研發(fā)中心，烏魯木齊830013）

隨著社會(huì)科技、文化的不斷發(fā)展，僅僅依賴傳統(tǒng)的沙盤(pán)已經(jīng)不能滿足人們看歷史，看變化，看發(fā)展等多角度觀察事物對(duì)象的需要。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和光學(xué)成像技術(shù)，給人們提供了從虛擬的畫(huà)面效果多個(gè)角度觀察事物的途徑[1-4]。多媒體電子沙盤(pán)，能獲得豐富的動(dòng)態(tài)展示效果[5]，使參觀者達(dá)到視覺(jué)上的享受，也能真實(shí)的、全面了解到所展示對(duì)象的各項(xiàng)特征，這對(duì)于參觀者來(lái)說(shuō)是一種全新的體驗(yàn)。這其中必不可少了多媒體電子沙盤(pán)上位機(jī)控制軟件對(duì)設(shè)備內(nèi)容的管理和調(diào)用。現(xiàn)如今，電子沙盤(pán)由于其科技含量較高，在一些領(lǐng)域已經(jīng)在非常普遍的應(yīng)用，比如在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)，室內(nèi)設(shè)計(jì)，園林規(guī)劃，古跡復(fù)原、虛擬旅游、數(shù)字展館、產(chǎn)品互動(dòng)演示、文物數(shù)字化建設(shè)等領(lǐng)域的應(yīng)用已卓有成效。

1 電子沙盤(pán)

電子沙盤(pán)（Electronic Sand Table）又被稱為數(shù)字沙盤(pán)（Digital Sand Table）或虛擬沙盤(pán)（Virtual Sand Table），虛擬三維電子沙盤(pán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的實(shí)物沙盤(pán)和平面矢量地圖系統(tǒng)，可以為各級(jí)作戰(zhàn)指揮提供一個(gè)三維的、動(dòng)態(tài)的、可交互的模擬環(huán)境。

電子沙盤(pán)中的內(nèi)容，都是根據(jù)客戶的要求制作，展示，然后在由上位機(jī)控制軟件進(jìn)行分配管理操作，可以防止操作者誤操作帶來(lái)的不必要的錯(cuò)誤[6]。

1.1 電子沙盤(pán)的內(nèi)容

1.1.1 3D建模

3D是three-dimensional的縮寫(xiě)，就是三維圖形[7]。

3D建模通俗來(lái)講就是通過(guò)三維制作軟件通過(guò)虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。在計(jì)算機(jī)里顯示3d圖形，就是說(shuō)在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實(shí)世界里，真實(shí)的三維空間，有真實(shí)的距離空間。計(jì)算機(jī)里只是看起來(lái)很像真實(shí)世界，因此在計(jì)算機(jī)顯示的3d圖形，就是讓人眼看上就像真的一樣。

3D引擎中對(duì)流體類似物的仿真方法一直是國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及相關(guān)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。多年來(lái)，大量研究學(xué)者對(duì)這類仿真問(wèn)題在運(yùn)動(dòng)建模、行為建模、繪制方法等方面，不斷提出新的解決辦法，也使得這類仿真方法在大量的軍事態(tài)勢(shì)、模擬訓(xùn)練、災(zāi)難應(yīng)急、城市仿真、展覽展示等等應(yīng)用中推廣開(kāi)來(lái)[7]。

通常我們都是用3Ds MAX或是Maya來(lái)做基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作。這兩款軟件建模速度快，易于實(shí)時(shí)更新[8]。

1.1.2 全息投影

全息投影技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)[9]。第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過(guò)程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光[10]作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。

1.1.3 成像原理

投影是用一種將三維畫(huà)面懸浮在柜體實(shí)景中的半空中成像系統(tǒng)。虛擬成像系統(tǒng)由柜體、分光鏡、射燈、視頻播放設(shè)備組成，基于分光鏡成像原理，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品實(shí)拍構(gòu)建三維模型[11]的特殊處理，然后將拍攝的的產(chǎn)品影像或產(chǎn)品三維模型影像疊加進(jìn)場(chǎng)景中，構(gòu)成了動(dòng)靜結(jié)合的產(chǎn)品展示系統(tǒng)。不需要人們佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒(méi)有束縛下就可以盡情觀看3D幻影立體顯示特效，給人以視覺(jué)上的沖擊，具有強(qiáng)烈的縱深感。

1.1.4 全息投影影片制作

其實(shí)全息投影最難和最麻煩的就是投影片源的制作。將4個(gè)面融合到一個(gè)視頻中。如果用MAYA做會(huì)更簡(jiǎn)單一點(diǎn)，因?yàn)镸AYA天生就有三視圖，只需在軟件中做好人物模型，設(shè)置好動(dòng)作，然后就可以從前后左右4個(gè)不同的面進(jìn)行導(dǎo)出渲染，最后分前后左右4個(gè)視圖導(dǎo)出視頻即可。但是3D軟件很難。

2 多媒體電子沙盤(pán)的特點(diǎn)

1）系統(tǒng)建立在高精度的三維場(chǎng)景上。

2）系統(tǒng)承載海量數(shù)據(jù)，運(yùn)行效率高。

3）可以實(shí)現(xiàn)大場(chǎng)景的無(wú)縫瀏覽。

4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念超前。

5）強(qiáng)大的輔助決策功能。

6）系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)[12]。

3 上位機(jī)控制軟件

上位機(jī)控制軟件主要是通過(guò)電腦操作，來(lái)控制多媒體電子沙盤(pán)內(nèi)容管理的工具軟件。

上位機(jī)控制軟件主要分，登錄，播放視頻，用戶管理，窗口設(shè)置，退出這5個(gè)基本功能。

3.1 登錄

在出現(xiàn)的登錄界面中輸入已有權(quán)限用戶的帳號(hào)，密碼，點(diǎn)擊登錄就可以進(jìn)入軟件的主控制界面。

3.2 導(dǎo)航介紹

進(jìn)入系統(tǒng)后，可以看見(jiàn)軟件上方的導(dǎo)航欄，如圖1所示。

圖1 導(dǎo)航

播放視頻：包含選擇文件進(jìn)行播放，停止等操作，可分屏進(jìn)行操作。

用戶管理：包含用戶的添加/刪除

窗口設(shè)置：包含窗口層疊，水平平鋪，垂直平鋪，關(guān)閉所有窗口，注銷，設(shè)置。

退出系統(tǒng)：即退出程序。

3.3 播放視頻

點(diǎn)擊播放視頻，默認(rèn)進(jìn)入播放視頻的第一個(gè)子菜單界面，可以看到子界面如圖2所示。

界面左側(cè)為播放視頻區(qū)，點(diǎn)擊添加文件，進(jìn)視頻文件的添加，顯示在右邊列表中，雙擊可進(jìn)行視頻播放，雙擊的同時(shí)彈出窗口進(jìn)行分屏播放。在此介面可進(jìn)行，上一部，下一部的選擇必播放，也可以進(jìn)行停止播放，也可關(guān)閉分屏窗口。

圖2 視頻播放

這一塊也就是電子沙盤(pán)內(nèi)容管理的核心部分了，電子沙盤(pán)內(nèi)容跟新了，就可以通過(guò)上位機(jī)控制軟件調(diào)取不同地址的數(shù)據(jù)，進(jìn)行播放，這樣即可以遠(yuǎn)程播放，也實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容的保密性。也方便了用戶操作（可隨著意調(diào)整播放視頻的順序）。還有一個(gè)就是分屏技術(shù)。分屏顯示的視頻跟電腦主機(jī)顯示的視頻是同步的，分屏窗口可以托到投影顯示器上，這樣就不影響體驗(yàn)者的視覺(jué)感觀，可以直接看到視頻，不用通過(guò)顯視電腦主屏，在切換到視頻這樣一個(gè)過(guò)程。以往數(shù)據(jù)都是以U盤(pán)的方式插到投影儀上，這樣數(shù)據(jù)容易丟失，也不方便管理。

3.4 用戶管理

點(diǎn)擊導(dǎo)航上的用戶管理對(duì)用戶登錄賬戶和角色進(jìn)行管理，列表中出現(xiàn)已存在的用戶信息，如圖3所示。

圖3 用戶管理

雙擊選中的用戶，可以編輯用戶信息，如圖4所示。

如果需要新增，請(qǐng)點(diǎn)擊下方的“添加按鈕”，填寫(xiě)“用戶名稱”，“用戶分組”等信息，點(diǎn)擊“保存按鈕”完成信息的添加。

這一步是因?yàn)椋挥杏袡?quán)限的管理人員才可以對(duì)上位機(jī)控制軟件進(jìn)行使用。防止非工作人員的盜用。

3.5 窗口設(shè)置

窗口層疊，水平平鋪，垂直平鋪，關(guān)閉所有窗口，注銷跟windows中的功能一樣。設(shè)置功能如圖5所示。

圖4 修改用戶

圖5 設(shè)置

可以設(shè)置成開(kāi)機(jī)自啟功能，這樣也方便用戶，一上班開(kāi)機(jī)軟件就自動(dòng)運(yùn)行了。

3.6 系統(tǒng)退出

要結(jié)束軟件的使用，點(diǎn)擊如圖6所示。

圖6 退出系統(tǒng)

也就是退出電子沙盤(pán)上位機(jī)控制軟件。

4 結(jié)論

通過(guò)以上理論分析，多媒體電子沙盤(pán)在內(nèi)容上，展示內(nèi)容廣，設(shè)計(jì)手法精湛，展示手段先進(jìn)，科技含量高給人們一種全新的體驗(yàn)感受[13]。在發(fā)展中可能會(huì)發(fā)生類型的多樣化，上位機(jī)控制軟件也隨著其逐步地完善[14]，在使用過(guò)程中是如虎添翼。在應(yīng)用中應(yīng)該會(huì)相當(dāng)廣泛。在未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿⑹菬o(wú)可估量的。

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