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动画艺术中的场景设计研究论文

无论是身处学校还是步入社会，大家都尝试过写论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢？下面是我精心整理的动画艺术中的场景设计研究论文，仅供参考，欢迎大家阅读。

摘要:

动画已经越来越成为人们日常娱乐生活中不可或缺的一部分，如今，动画已不再是小孩子的专属，很多成年人也对动画情有独钟，而随着多媒体产业的发展，动画不再是单纯的画出来，更多的是通过技术与艺术相结合，通过人物的表演与场景的结合，来共同展现动画，使动画越来越丰富多彩，而动画场景作为动画中的重要组成部分，甚至重要性超过动画中人物的重要性，好的场景设计能够渲染整部动画的气氛，奠定整部动画的创作基调，更是能够吸引观众的目光。

关键词：场景构成；光影设计；场景作用

一、动画场景的概念

场景设计主要是指为角色的表演提供环境舞台。场景是构成动画画面的主要组成部分，也是构成动画片风格的主要视觉内容。场景的设计需要根据故事发生时所处的时空环境而设定，设计包括全片场景的所有构成要素的具体造型、色彩及色调的设定等。如今动画题材已经越来越多样性，从而其场景风格也是多样的，动画场景的设定首先应该依据故事题材的本身，再综合艺术和技术方面，除了这些因素以外，还有画面，旋律，特效等方面，而这一切都是为表现动画场景而服务的。

二、场景的作用

场景的功能就是要清楚地交代故事发生的特定地点与环境，并为情节与角色表演营造出恰当的气氛。场景可以很好地交代出动画中的时空关系，可以交代故事发生的时代背景、地域特色、自然人文等一系列重要信息，使观众对角色所处的空间和剧情发展都有一定清晰的认识，像我们看到的`电影中，场景都有营造情绪，烘托气氛的作用，而在动画片中，场景也不例外，很多场景用来烘托气氛，场景能够占据画面的主体，可以极大限度的占据观众的视线，因此用场景来烘托气氛，更加明显的调动观众的积极性和情绪。除此之外场景还可以很好地刻画人物的性格，人物出场前，可以通过场景来分析人物的性格、爱好和生活习惯等等，有的场景设计在人物出场前也更加使人物有一种神秘感，吸引观众的目光。例1：在《自杀专卖店》这部动画片的场景中，车来车往的街道上空，密集式高楼多的令人透不过气来，到处都是广告牌、招贴，画面内容很多，并且很压抑，大量的暗色调的场景的出现，普通的人在这个灰色森林中感到的就是相当的压迫感，导演通过场景来表达画面的压抑感。

三、场景的构成与空间表现

1、场景的空间分类和场景内的道具陈设

场景的设定是为人物提供表演空间，场景的结构布局、场景的空间容量、场景内道具的陈设等都关系到空间感的塑造以及角色动作和镜头调度的完成。场景的空间主要分为内景、外景，这两大场景。一般内景是指封闭或者半封闭的空间，通常是在室内，而外景指建筑物以外的空间，通常是室外的自然环境等除了内景和外景外，场景中陈设的道具也占有很重要的地位，有些必要的陈设，与情节和角色有着直接关系，而有的道具在场景中并不显眼，他们虽然跟角色没有直接的关系，但是导演却通过它们，暗示给观众与故事息息相关的信息。例：《爱丽丝疯狂回归》中红桃女王的座椅，夸张的巨大的桃心型椅背，兽头扶手和兽腿的椅子腿，华丽诡异的风格，让人印象深刻。这是场景中的道具的陈设，通过道具的陈设，给人以深刻的印象，让观众一下子就能够记住。

2、场景的空间构成

场景的空间构成主要是视角的选择和构图，视角的选择和构图决定了画面的空间结构，同一个场景在同一部动画中会以不同的视角出现多次，而不同的视角与构图所引起的场景的构架，会带给人不同的感受，调动观众的心理与情感变化。

1）视角。视角分为平视、仰视、俯视等。平视适合表现平静的感觉，是一种客观陈述，一般表现宁静的空间，多会选择平视的视角，例如室内，走廊。而仰视和俯视则用来表现有一定深度和高度的景物，俯视有居高临下的感觉，视野宽广，适合用来表现较大的空间群体场景，俯视的场景带给人一种紧张、神秘的感觉。仰视视点上下垂直移动，可以将景物的高耸，雄伟气势展现出来，仰视给人一种比较积极的感觉。例：《波斯王子》宏伟大殿仰视，。运用强烈的透视，同时利用灯光表现场景的空间关系。

2）构图。构图就是要把画面中的所有造型元素进行合理的配置，构图要注意给表演者留出表演的空间，安排好画面的主次关系。构图通常分为水平垂直构图、三角形构图、黄金分割比例构图、轴线构图、九宫格构图和曲线构图等。黄金分割比例构图在视域中最稳定，保证画面和谐又有节奏感。例：《功夫熊猫》中有的片段的构图很巧妙，画面层次感空间感很强，利用最前面吊垂的悬崖做前景，对角线角度的桥梁是中景且下面还有悬崖，形成了另一个维度，桥梁有引导人视线的作用，引导到终点就是远景，紧闭大门的所在，纵深感很强。

四、场景的色彩表现与光影设计

1）在场景设计中首先要考虑影片的整体风格和基调，要考虑建筑和道具的固有色，还有和角色的固有色搭配一起是否和谐，还要考虑环境的效果色。不同的色调对人的情绪、心理变化的影响是不同的，明亮的暖色调为主的色彩能使人兴奋、活跃、热情，雅致为主的中间色调使人感觉舒适平静，以灰暗和抑郁为主的冷色调让人感觉压抑不安。例：《章鱼的故事》里白墙、蓝色门窗海边的小岛，典型的爱琴海风格，一看就知道故事发生在希腊克里特岛。

2）光影是塑造空间的基本的重要的作用，光影对营造真实感也是非常有效的。光线的位置可以改变物体的外形。主要的光源分为人造光和自然光，人造光又分为三种光源，有主光源，、辅助光、和逆光，辅助光主要是照明没有照到的阴暗部分，逆光是从被射物体背后上方直射来的光线，用来勾画出物体的轮廓。自然光的主要来源就是太阳，太阳的角度不同，产生的效果也不同，光线柔和的阳光，可以增加浪漫的感觉，光线较强的阳光造型感强，明暗反差适中。光线不仅可以交代时空变化，还可以传递角色情绪和渲染气氛。

五、总结

动画艺术中的场景设计，是动画创作中不可或缺的重要部分，动画场景设计决定一部动画片的整体风格，动画场景为人物提供有限的表演空间，却给整部动画带来无限的发展前景，每部动画的场景是最基本的，也是最重要的，动画场景不仅能够为人物表演提供空间，还可以刻画人物的性格特征，爱好，习性等等，因此，在动画创作中，应该充分理解和运用场景的特点，最大发挥场景的作用在动画创作中，为动画带来无限的惊喜。

参考文献

[1]《动画角色与场景设计》编著：于静宜张渊出版社：辽宁美术出版社出版年：2013-07

[2]《国际顶级数字艺术大师佳作赏析》[美]3DTotal出版社：人民邮电出版社：出版年：2010

目录 2 开发环境 1 3 开发工具 1 4 完成时间 1 5 设计思想 1 游戏的组成 1 游戏设计要点 1 游戏的主内容分析 2 初始排列方式的分析 2 游戏核心元素的分析 2 游戏操作的分析 3 游戏胜负判断的分析 3 6 设计过程及设计步骤 3 游戏总体设计 3 主场景 4 设置游戏主场景配置 4 设置背景图片 6 创建开始按钮 7 开始按钮跳跃特效实现 10 创建选择关卡场景 11 点击开始按钮进入选择关卡场景 12 选择关卡场景 13 场景基本设置 13 背景设置 14 返回按钮 16 创建选择关卡按钮 16 创建翻金币场景 17 翻金币场景 19 场景基本设置 19 背景设置 19 返回按钮 20 显示当前关卡 21 创建金币背景图片 22 创建金币类 23 引入关卡数据 26 添加现有文件dataConfig 26 添加现有文件 27 完成添加 27 数据分析 28 测试关卡数据 28 初始化各个关卡 29 翻金币特效 31 MyCoin类扩展属性和行为 31 创建特效 32 禁用按钮 34 翻周围金币 36 判断是否胜利 37 胜利图片显示 38 胜利后禁用按钮 39 音效添加 39 开始音效 39 选择关卡音效 40 返回按钮音效 40 优化项目 41 打包项目 42 绿色版本 42 标准版本 42 7 测试运行 43 主场景 43 选择关卡场景 43 翻金币场景 44 游戏胜利场景 45 8 评价与修订 46 9设计体会 48 参考文献 49 附录 50 致谢 54 1 设计题目基于QT实现的翻金币游戏 2 开发环境硬件环境：微机系列，内存在1G以上软件环境：Microsoft Windows 10家庭版 3 开发工具 Qt Creator 、HM NIS、NSIS（客户端打包程序） 4 完成时间 5 设计思想游戏的组成我认为游戏的组成主要是两个部分：游戏资源和游戏机制。游戏资源泛指游戏中给用户提供的视听资源，比如游戏的场景，各种道具和角色的外观，游戏音乐，与用户进行交互的界面等。游戏机制泛指游戏中实现游戏运作的方式，在翻金币小游戏中，怎么排列金币，如何翻转金币，如何判断游戏的胜利与失败，这种对于用户来讲相对隐式的存在却在游戏开发中占据核心地位。游戏机制的实现通常需要数据结构与相关算法的结合。游戏设计要点再设计游戏时，因为此项目窗口较多，因此在对于各个窗口的选择上是一个比较需要注意的地方。在初始化各种窗口的时候，是选择QMainWindow，Qwidget，还是QDialog类型呢？这个主要看该窗口的功能，如果作为主窗口（比如交互窗口，游戏窗口）存在的话，选择QMainWindow类型最合适，因为QMainWindow可以搭载工具栏和状态栏，这些功能选择组件在小游戏里面是很实用的（尤其是工具栏）。至于QDialog则用于对话窗口，单方向地由软件向用户发送信息，一般不做交互，游戏的游戏说明，提示，警告都适合使用QDialog类型。 QWidget适合用来自定义组件，这次的项目中没有组合类的自定义组件，因此没有使用。该项目中自定义的是单个类型的组件（新的按钮），所以直接去继承QT里面的button类就可以了。

可以着手动画和游戏中的一个问题（如原画，模型，材质贴图，动作，渲染，灯光，后期等等），选择一个进行讨论，从发展历史到技术要求，到行业要求等等进行介绍。网上找些资料，再从书中抄一些。毕业论文有严格的格式要求，老师应该会把格式给你们看的吧。按照格式要求来做，难度应该不大！以上的是毕业论文，但一般都要求做毕业设计，如果是毕业设计你就要认真的做出一个东西来，把你选择讨论的那个问题要突出来，比如你选择模型，就要把模型做到最好，材质，灯光适当弄一下。本人不善言表，不知道你明白我的意思不，希望可以帮助到你！加油！相信自己

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体育游戏论文(设计)开题报告

选题目的和意义：体育教学中合理安排体育游戏能提高体育课的教学效果，越来越被广大体育教育工作者重视。为了使体育课对学生产生吸引力，激发学生的思维和想象力，提高学生的兴趣使体育课上得更生动活泼、有实效，发展游戏者的体力和智力，或是为了娱乐增强学生的身心健康，同学们在游戏的运用过程中，可以创造性的发展游戏的内容,制定游戏新的规则,以及不断创造新的游戏,提高体育游戏的功能,增强学生体质使学生完全自觉地投入到学习中去，可以收到事半功倍的教学效果，改变传统的教学模式，更新教学观念方面有着重大意义。因此，重视和发展体育游戏是各个教育机构和体育教育工作者的光荣任务。本课题的研究能够为广大体育教师寻找学生缺乏体育兴趣的原因提供参考，以便于采取有效措施运用游戏来调动学生的.兴趣，达到老师教的好学生学的好的效果。

本课题在国内外的研究状况及发展趋势：为了了解本课题同一领域的研究现状，把握其发展趋势，我们借助网络系统搜集了相关资料，我们发现，国外很多国家如美国、日本的研究，他们在教学策略、游戏内容等领域的研究取得了一定的成果，建立了适合本国国情的体育游戏教育理论体系和实践模式。在我国随着教育改革的深化、素质教育的全面推进、“健康第一”的指导思想的确立，人们对体育游戏的关注程度超过以往。我们感到前人的研究虽然都取得了重要的研究成果，然而，经过仔细的分析、比较，感到这些研究都还存在着一定的局限性，其主要表现为重游戏的生理功能，轻游戏的心理功能。目前，“心理健康教育”在学校教育中越来越显示出其的重要性，“心理健康”已被学校教育视为一个不可忽视的阵地，这方面同样可以使我们的研究大有可为。我国学者运用教学实验等不同手段探讨了体育游戏对学生身心发展的价值和作用。

主要研究内容：1、体育游戏的概念理解;2、体育游戏的重要性; 体育游戏的特点; 体育游戏的作用。3、体育游戏在体育教学中的应用; 体育游戏在准备活动中的应用; 体育游戏在基本技术技能教学中的应用; 体育游戏在身体素质练习中的应用; 体育游戏在结束部分中的应用; 教学中运用体育游戏应注意的问题。4、结束语。

实验设计：本文通过文献资料法对体育游戏在体育教学中的应用和重要性进行分析，以及通过逻辑分析和现象学方法对体育游戏在体育教学中的应用和重要性进行探研，总结目前体育游戏在体育教学中运用所存在的问题，通过相关文献的查找，收集整理进行综合分析获得结论，咨询导师老师、有关老师对结论进一步讨论，最后撰写论文。

完成论文的条件、方法及措施：

条件∶运用学校电子阅览室等工具进行查阅。方法∶采用文献资料调研，逻辑分析和现象学方法去探研。措施∶通过查阅各种资料对论文进行分析，指导老师进行指点、修改，最后完成论文。

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幻灯片模板即已定义的幻灯片格式。PowerPoint和Word、Excel等应用软件一样，都是Microsoft公司推出的Office系列产品之一，主要用于设计制作广告宣传、产品演示的电子版幻灯片，制作的演示文稿可以通过计算机屏幕或者投影机播放；利用PowerPoint，不但可以创建演示文稿，还可以在互联网上召开面对面会议、远程会议或在Web上给观众展示演示文稿。随着办公自动化的普及，PowerPoint的应用越来越广。

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动漫与现实意义----动漫设计重要性

1 三维角色动画演示设计研究 2 从时代文化特点看网络游戏角色设计 3 网络游戏设计的数字文化环境特征 4 漫画创作的流行文化特点 5 二维动画计算机后期合成技术探索 6 二维动画设计中的背景透视技巧研究 7 动画背景制作风格与技术探索 8 影片《千与千寻》二维动画分镜头技术解析 9 迪斯尼动画片中的角色运动规律分析研究 10 循环动画在电子读物中的应用 11 日本动画中的角色体系 12 中国古典题材游戏的人物设定 13 欧美奇幻文化对网游造型的影响 14 休闲游戏人物设定研究 15 时间表在原画设计中的应用 16 仿真数字人物的制作 17 三维游戏角色贴图的研究 18 三维动画中的角色运动设计 19 三维动画短剧的设计与制作 20 二维动画制作中的场景转化 21 游戏中的场景设定 22 三维动画中的骨骼设定

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关于虚拟现实的科技论文1500字篇二医学虚拟现实技术研究【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology)，作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中，它是集医学，生物力学，机械学，材料学，计算机图形学，计算机视觉，数学分析，机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略，它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像 Abstract：Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology)，as an emerging discipline is now being gradually isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine，biomechanics，mechanics，materials science，computer graphics，computer vision，robotics，and mathematical medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology. Keywords：data filtering;data conversion;VIVED;stereo image 1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED) 由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门，使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术，为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。 2.虚拟手术(Virtual Surgery) 作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向，其目的是利用各种医学影像数据，采用虚拟现实技术，在计算机中建立一个摸拟环境，医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定，手术演练，手术教学，手术技能训练，术中引导手术，术后康复等工作，虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。 3.硬件一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机，被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片，放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC，另外它在北美各学校系统被广泛使用，可以说它是桌面多媒体的领跑者，并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上，或转移到CD上，并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。 4.软件文件转换和数据准备加尔维斯顿提供的厚度为的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带，因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集，其中有超过120片通过颅骨，60片通过下颌骨(下巴)，而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件，送至IGOAL公司(集成显卡，操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选，去除无关数据，且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具，用于阈值计算，从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。数据过滤和体数据转换为多边形数据使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具，在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据，以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化，将产生一个不规则的表面凹凸不平，当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面，其近似扫描样品，并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建，是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片，几种模式被建立，其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法，“meshit”，后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。产生立体图像建成模型后，立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具，用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上，这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上，数据的格式就被转换成格式，全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。立体影像及多媒体对Mac图像进行编辑，以产生所希望的效果，如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展，图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。 5.结论 CT扫描头骨的医疗图像，由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息，最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。初步结果显示，可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标，大量的数据是用帧序列来描述的，由此会产生一些问题。为了缓解这个问题，科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验，液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求，但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程，尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。 6.在VIVED的应用和研究现状当前的研究，强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系，如在下面的领域：解剖学教育，各类机械设备，生化，病理学研究，外科医生，模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。 7.其他应用程序随着医学虚拟现实技术的发展，新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波，MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型，用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统，作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围，对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置，让人无需发声(中风或脑性麻痹患者)，仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习，如开关门，行走，点或转身的行为[3]。 8.结语将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明，高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像，必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中，LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题，而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。参考文献 [1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology"，National Aeronautics and Space Administration，Technology Applications. [2]Porter，Stephen，"Virtual Reality"，Computer Graphics World，(March，1992)，42-54. [3]Sprague，Laurie A.，Bell，Brad，Sullivan，Tim，and Voss，Mark，"Virtural Reality In Medical Education and Assessment"，Technology 2003，December 1993. 通讯作者：娄岩。看了“关于虚拟现实的科技论文1500字”的人还看： 1. 大学科技论文2000字 2. vr技术论文2000字 3. vr虚拟现实技术论文 4. 计算机仿真技术论文范文 5. 虚拟与现实作文800字

VR技术在游戏领域的应用 171520332 诸陈元前言： 1. VR技术的发展现状和技术特点 VR是Virtual Reality的简称，首次提出VR这个概念是在上世纪60年代初期，中文解释是虚拟现实，它的实现方式是通过计算机系统和传感器技术结合而生成的一个三维环境，这项技术的优势是人机交互，VR可以调动用户的听觉、视觉、触觉等感官系统，让用户有种身临其境的虚拟体验。论VR技术在游戏领域的应用摘要:科技界技术发展和变革是飞速发展的，近年来VR这个词一夜之间占据了科技届的头条，国内外的VR科技成果接二连三的发布，各路科技巨头也纷纷宣布进军VR市场，什么是VR?本文就VR的发现现状和使用的领域进行了分析和研究。关键词: VR技术;发展现状;游戏应用领域正方观点：这项技术在上世界80年代后逐步成型，最早是被应用到军事领域内，最近几年依托于云计算、大数据的融合、传感器制作水平的进步、移动通讯网技术4G和5G技术的成熟，VR已经在直播、航天、游戏多个领域快速发展。VR是-项通过计算机科学、人机交互、传感科技、人工智能多个学科共同实现的集成技术，首先是通过计算机的图像处理制成逼真的视觉、听觉、嗅觉效果，来模拟成-个逼真的虚拟空间，然后在让参与者借助于一定的科技装备，来实现虚拟和现实的交互式勇，当体验者使用设备进行移动的同时，与此同时电脑会通过回传的信号进行精密的计算，快速的将制作的3D画面与设备的移动进行匹配，保证用户的临场感，要进行一套完成的VR技术需要借助于以下的技术来进行实现，具体包含如下内容CG技术、电脑仿真技术、人工智能、传感水平、显示设备、网络连接等技术才可以实现。简要的表达就是通过计算机辅助来实现的高端虚拟成像技术，让使用者借助于计算机处理的复杂性课时数据进行交互操作的平台，这对于传统的人机视窗操作来时说科技界的重大创新。理论支撑1： 1956 年，摄影师Morton Heilig发明了Sensorama，一款集成体感装置的3D互动终端，它集成3D显示器、立体声音箱、气味发生器以及振动座椅，用户坐在上面能够体验到6部炫酷的短片，体验非常新潮。当然，它看上去硕大无比，像是一台医疗设备，无法成为主流的娱乐设施。理论支撑2： 1968年问世的Sword of Damocles（达摩克利斯之剑），是麻省理工学院实验室研发的头戴显示器，其设计非常复杂，组件也非常沉重，所以需要一个机械臂吊住头戴来使用。理论支撑3： Oculus Rift复兴了虚拟现实技术，把它重新带回大众视野中。2009年，其创始人在Kickstarter上发起众筹活动，在很短时间内便获得超过10000 个支持者，备受关注。此后，第三方资金不断涌入，让Oculus Rift得以高速发展。 2014年，社交巨头Facebook宣布以20亿美元收购Oculus，Oculus Rift也在经过了数个DK版本之后，正式于今年1月开放消费者版预购、于3月在全球20多个国家及地区出货。至此，虚拟现实真正步入了消费电子市场。从科幻到现实，从1957到现在，VR设备的发展被许多人形容为是“将梦变为现实”的过程，尽管还存在不足，还面临坎坷，我们依然有理由期待VR将有光明的未来，毕竟每项科技都是这样一路跌撞走来，渐渐成长的。反方观点： 1、连接线和空间要求是最大阻力 VR产品有很多不成熟的地方，比如价格、比如佩戴舒适性等等等等，不过最影响体验的还是现在的连接线。那Oculus Rift或者HTC VIVE来说，他们的体感很好，技术也非常优秀，但由于庞大的数据传输，导致还无法实现无线模式，另外供电也需要有线方式。 2、现有存储和显示影响体验由于VR时代的场景是360度的，所以对存储空间的占用几乎是呈现几何性增长的，对显示、处理器等硬件的要求也非常高。现在一部PC游戏大作动辄20、30GB空间占用，到了VR时代，一部完整庞大的内容恐怕消耗的是上百GB甚至TB为单位空间占用的。 3、主机问题难以解决既然提到了存储空间消耗的问题，就不得不说硬件的问题，在我体验过的一些VR场景当中，一些第一人称设计游戏，即便在训练房间当中而非模拟世界环境，也需要消耗大量的资源，比如一款模拟设计飞行器的游戏，要演算爆炸、飞行器、场景非常复杂，需要至少i5以上处理器以及GTX980以上级别的显卡才能流畅运行。而且场景还是受到严格控制的。理论支撑1： RB2可以说是第一款商业虚拟现实设备，其设计与目前主流产品已经非常相似，并且配有体感追踪手套，可实现操作。然而，其经过高达50000美元起，在1984年无疑是天价。理论支撑2：著名游戏厂商世嘉曾计划在1993年发布基于其MD游戏机的虚拟现实头戴显示器，设备看上去非常前卫。遗憾的是，在早期非公开试玩测试中，测试者反应平淡，最终世嘉以“体验过于真实、担心玩家会受到伤害”为理由，取消了该项目。理论支撑3： 1995 年，任天堂发布32位游戏机Virtual Boy，这是一款非常另类的游戏机，其主机是一个头戴显示器，但只能显示红黑两色。另外，碍于当时技术限制，游戏内容基本上都是2D效果，再加上较低的分辨率和刷新率，极易使用户产生眩晕和不适感。最终，任天堂的虚拟现实游戏计划在短短不到一年时间便宣告失败。我的观点： 1、沉浸感让内容“活”起来 VR的优势之一就是具有更高的唯独，相比传统的视频内容，它具备360度全景画面，用户也就是主角可以身临其境，通过声音、全面影响感受气氛和氛围，空间感、距离感都会更有层次。 2、体感技术让产品更有说服力如果只是表现视频内容让屏幕罩上整个面部，模拟真实眼镜的视觉环境，那么实际上也没有太大意义。最关键的地方在于利用大量传感器的体感技术逐渐成熟。 3、简易版VR让产品快速普及这种简易版产品成为了普及VR让大众了解并且接受的重要阶段。相比其它硬件发展的过程，VR的入门门槛无疑降低了很多，只要有一部智能手机，几十块钱的预算也能让你体验VR技术的魅力，可能体验感并不好，但至少入门了。理论支撑1：如果游戏没有成为虚拟现实技术的主要用途，那么必定非娱乐业莫属。电影院的观众已经在享受3D电影了，但是有了类似Oculus Cinema的app，观众可以更加沉浸在电影体验里。他们可以通过VR头显设备投射出的巨大虚拟屏幕看电影，就好像在自己的个人影院里。在图像和声音效果的包围中，他们会觉得自己身临其境。理论支撑2： VR技术在游戏领域正以日新月异的速度进行升级，众多硬件产品相继问世的同时，在软件方面也得到了Unity、Unreal Engine等引擎的支持，让开发者更为容易的接触到虚拟现实游戏。理论支撑3：纵观游戏的发展历程，人类对于游戏的追求始终都在向着虚拟现实的方向前进。目前，在售的虚拟现实设备中的游戏多为一些Demo，对于玩家来说可玩性并不高，但足以体验到虚拟现实技术带来的震撼、新奇感受。案例分析：前段时间索尼终于宣布VRPlayStaTIon虚拟现实头显将于十月与消费者见面。随着PSVR的推出，索尼将跻身Facebook、HTC和三星这些科技大牌，共同见证虚拟现实技术将如何改变人们的娱乐方式：不管是看电影、玩游戏还是与其他用户社交。要是能（在虚拟世界里）身临其境，自己踩在松软的沙滩上，看着海水漫过脚尖，谁还会想无聊地坐在电视前看海呢？回顾发布会现场，索尼与一些视频游戏及传媒公司一起，提前展示了部分开发中的虚拟现实体验产品，Social VR是参展的其中一款游戏，玩家身处在青山环绕的虚拟沙滩上，可以和其他玩家一起踢球，也能参加舞会派对。没错，虚拟世界里也能跳舞了。这个卡通世界里还有更加刺激的体验。随后我被带到了空中，飞得很高，底下的树变得越来越小，我飞过山顶，甚至看到蓝色的海洋延伸至地平线外。当然，飞得再高，也总要落地，很快，我就开始了自由落体。这可是心跳加速的体验。现实中，我的双脚还稳稳地站在发布会现场，但看到自己垂直下落，地平线离我越来越近，我的心跳也变得越来越快。我以前没试过跳伞。但总算是在虚拟现实世界里体验过一次了。结论：中心句：VR技术在游戏行业还有很大的潜在发展空间。论文结构：本文通过正反两面论述VR技术在游戏行业的发展。总结：因此我认为VR技术将在未来成熟时打破现在的游戏模式成为领军行业。如果我们只因为在发展中遇到了一些问题而因噎废食，那么科技就不会前进和发展。马克思曾经说过这样一句话“事物的发展是前进但曲折的过程。”VR技术在发展过程中的确存在并暴露了许多问题，并且今后很有可能还会继续存在和暴露，但正因为有了这些问题的出现，技术才有进步的空间。参考文献：基于VR平台的室内互联式体验李婧雯艺海. 2020年07期探究游戏设计中VR技术的优势与实践应用季红芳电脑知识与技术. 2019年33期

摘要

由于无人值守变电站越来越多，这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平。

【关键词】虚拟现实电力智能监控平台

1 引言

随着电力自动化技术的快速发展，越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站，无人值守变电站的电压等级和范围越来越广，成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后，它实现了变电站运行的自动化、精度化，确保了对变电站事故的处理效率和准确性，进一步保障了系统安全，减少了人员的误操作，减少了大量的运行值班人员，提高了劳动生产率，降低了成本，带动了企业科技进步。

但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同，设备型号复杂，对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析，电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。

2 项目内容

本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平，如图1所示。

平台的功能

真实三维再现变电站场景

直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。

集中展示设备工况

3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像，并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。

与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据，并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;

与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;

与在线测温系统融合――实时显示在线温度;

与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。

自动灵活查看实时图像

双击场景中的设备，图像设备自动进行转向、对焦，颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备，可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作，并智能生成人性化的记录、报告等。

设备异常告警

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;解警后，可在设备数据面板中查看历史告警记录。

远程巡视

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录，如图2所示。

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点

直观逼真

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景，产生了沉浸式的交互环境。

统一管理

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统，展示其相应数据或图像，如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。

智能监控

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式：

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;

所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律，均可以作为告警条件，进行告警及组合告警触发。

智能远程巡检

优化目前传统的现场巡检模式，通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容，巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检，当进入巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成综合分析结果记录，能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测，减少现场巡检频次，形成和现场巡检的高度互补、统一。

3 技术实现 3D建模技术

三维建模软件为3dMax，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，它功能强大，扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等，可利用系统自带的材质库，或自制的贴图，来达到逼真的效果。

3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件，可用于 Java3D开发的引擎平台加载，如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。

本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。

平台引擎技术

由于本平台采用B/S架构，所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台，它能将图形功能与Internet很好地集成在一起，因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。

本平台算法有如下创新点：

(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观，沉浸地再现变电站复杂真实场景，实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。

(2)针对三维变电站场景地形的复杂性，改进传统2D启发式搜索A*算法，大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。

(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法，创新地增加了多维射线，来检测路面的高度信息，提高检验的精确性。

(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性，改进传统的AABB碰撞检测算法，采用动态AABB碰撞检测算法，大幅度提高碰撞检测的准确性。

(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动，摒弃传统的BSP树，采用椭球体算法并添加滑动公式，实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。

系统接口技术

本平台与其它所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，提供统一的方法来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言，非常适合 Web 传输。

本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数，不同的系统有不同的编程方式，而且像Scada系统，数据量大，且实时性要求很高，接口程序需要设计的灵活、高效，扩展性好。

与Scada系统接口：Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据，本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点

与变电站辅控系统接口：本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号，而图像的文件一般比较大，快速流畅地在3D平台中展示是个难点。

预留与其它系统的接口：因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据，所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。

4 结论

基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术，在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况，解决了传统管理中很多人工难以解决的问题，同时面向变电站整体模块，克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端，从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发，实现变电运行设备数据准确及时的采集，电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理，减少了人工和材料损耗，实现了信息数据及分析的自动生成，实现了变电运行的智能及集中化管理。

参考文献

[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版)，2010(09).

[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真，2008，25(2).