摘 要 随着科技的发展，三维技术逐渐被我们所熟知，在让我们的生活变得精彩的同时，也慢慢改变着我们的生活。随着国家的改革开放和不断引进的新技术，我国的三维技术正处于―个新兴时期，文章主要研究了三维技术的分类形式以及三维技术在生活、教学、科研等领域的应用。

　　关键词 三维技术分类应用

　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0121-02

　　三维技术是21世纪兴起的计算机技术，运用三维通过在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系三维技术，使图片或影像看起来有立体感的图像处理和制作的技术。它可以更好地在虚拟世界中诠释真实世界中的类似光影、毛发、粒子等自然现象，从而达到更加逼真、真实的效果。通过三维技术，设计者要做的只是对模型、材质贴图、灯光处理等内容进行精细化处理，之后想要的三维效果就会自动的由计算机软件计算出来（称之为“渲染”），从而使图像制作过程更加迅速，且效果更好。

　　三维技术作为信息时代的高科技产物，和许多其他高新技术一样，最初都是源自于军事应用领域。随着现代半导体工业日趋先进和完善，以及个人电脑的普及，从20世纪80年代开始，三维技术得以走进寻常百姓家，进入21世纪至今，电影电视业、动漫产业、机械设计业、产品设计业、建筑业、基础设施建设、广告业等无不被三维技术包围，生活中随处可见应用到了三维技术的产品。三维动画、三维特效、3D广告等产品更是蜂拥而起，迅速的占领了市场。由于三维技术所特有的先进性、便捷性，目前三维技术已经渗透到了各行各业，所以我们所处的时代已经离不开三维技术了。

　　1 三维技术的分类

　　目前根据三维技术的应用范围和方向，其类别大致分为三类：三维仿真技术、三维全景技术和三维立体技术。

　　1.1 三维仿真技术

　　三维仿真技术是指利用计算机技术生成的一个逼真的，具有视、听、触、味等多种感知的虚拟环境，用户可以通过其自然技能使用各种传感设备同虚拟环境中的实体相互作用的一种技术。三维仿真技术因为逼真的临场环境，主要应用在飞行培训、城市规划、设计制造等方面，能节省很多开销，达到更高的效率。

　　目前在行业中三维仿真有很多的名称比如虚拟仿真、工程仿真、立体仿真等等，具体的就是根据这个技术的应用而有不同的名字，并且还有很多项目和三维仿真的技术是相似的。三维仿真可以让我们体验到很多在其他技术中体验不到的感觉。

　　1.2 三维全景技术

　　三维全景技术是目前迅速发展并逐步流行的桌面虚拟现实技术，是虚拟现实技术的分支，可以广泛的应用于网络三维业务方面，也适用于网络虚拟教学领域。它是利用实景照片建立虚拟环境，按照实景拍摄数字化保存图像合成生成场景的模式来完成虚拟现实的创建，全景也称为全景摄影或虚拟实景，是基于静态图像的虚拟现实技术。

　　三维全景技术具有以下几个特点。

　　1）必须要实地拍摄，照片要是真实场景的三维展现。

　　2）要有一定的交互性，用户可以通过鼠标或键盘选择自己的视角，并且对场景能任意放大和缩小，可以如亲临现场般进行环视、俯瞰和仰视等视角效果。

　　3）不需要单独下载插件，只需一个小小的java程序做支持，自动下载后就可以在网上观看，或者也可以使用类似quick time这样的播放器直接观看，利于网络传输。

　　1.3 三维立体技术

　　三维立体技术是利用先进的数字图像合成技术制作神奇的三维立体效果，只需选择一些清晰的平面照片或底片将其扫描到电脑里，然后通过电脑直接利用专业的三维制图软件进行配图和数字处理，再用高精度彩喷机打印出来，最后用冷裱机装裱即可。制作完成后，观赏者从视觉上会感觉图像的层次分明色彩鲜艳，具有很强的视觉冲击力，给人留下深刻的印象，具有很高的艺术欣赏价值。

　　三维立体技术的应用范围包括：1）摄影行业；2）广告行业；3）旅游行业；4）印刷行业；5）展览展示设计；6）酒店、宾馆、公共场所、居家装饰等装饰设计；7）烟、酒类等高档产品或礼品的包装、防伪标设计等。

　　2 三维技术的发展应用

　　基于三维技术的分类和特点，目前三维技术在以下三个领域的发展及应用是非常迅速且效果显著的，它们是三维动画、三维地图和三维虚拟。

　　2.1 三维动画

　　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。三维动画利用相应的软件在计算机中建立起了一个虚拟的世界，制作者可以在这个虚拟的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轨迹的运动、虚拟摄影机的运动和其他动画参数的运动，最后按照要求为模型配上特定的材质，加上合适的灯光效果。所有的设计完成后就可以让计算机自动运算，生成最终的画面效果。三维动画技术模拟真实物体的方式，以及其精确性、真实性和无限的可操作性，使其被广泛的应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域，尤其是在制作广告和电影电视剧的特效（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、产品展示、片头效果等方面，更是受到了众多商家和客户的欢迎。

　　目前在三维动画制作领域主要有以下的常用制作软件有：SoftImage、Lightwave 3D、Renderman、Maya、3DS MAX、Poser。其中Maya和3DS MAX两个软件是应用最广的，受到很多三维动画设计者的喜爱。从功能上看，Maya比较适合三维人物的设计，面3DS MAX在场景和建筑制作方面更有优势。

　　2.2 三维地图

　　三维地图，就是以三维电子地图数据库为基础，按照一定比例对现实世界或其中一部分的一个或多个方面的三维、抽象的描述，其形象性、功能性远强于二维电子地图，再结合发展迅速的网络通信技术和丰富的计算机网络资源，就形成了简单易用的三维地图。它不仅通过直观的地理实景模拟表现方式，为用户提供地图查询、出行导航等地图检索功能，同时还集成了生活资讯、电子政务、电子商务、虚拟社区、出行导航等一系列服务。

　　三维地图还可以为政府机关、企事业单位、商家企业提供宣传互动的快速通道，并以全新的人性化界面表现，为人们的日常生活、网上办事和网络娱乐等活动提供便捷的解决方案，从而生动真实地实现了网上数字城市，让人们真正感受到自己生活在一个信息化的时代里。可以说，三维地图成为了互联网时代业务发展的新的亮点。

　　2.3 三维虚拟

　　三维虚拟将三维仿真技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和实验的模拟，使仿真的过程和结果可以实现图象化、可视化，使仿真的系统具有了三维、实时交互、属性提取等特征。目前比较成熟的三维虚拟的设计是利用沉浸式的三维显示系统和装有传感器的手套，在伴有虚拟的声音和感触下，使受训人员沉浸在一种非常逼真的专为训练而设置的环境中，可满足多种科目训练的需要；还有头盔显示器可以将演练者大脑与计算机创造的虚拟世界连通的输入/输出装置，主要有双目显示器和跟踪系统组成。数据手套作为连接演练者双手和大脑与计算机创造虚拟世界的输入/输出装置，具有6个自由度的位置传感器。这是一种使演练者不是被动地观察人工环境，而是与之交互作用的高级计算机模拟。

　　三维虚拟的应用范围很广，包括：建筑设计、城市规划、地产演示、场馆展示、安全管控、紧急疏散、场景救援、CG行业、互动广告、三维产品展示、工业仿真、工控仿真、设备管理、虚拟装配、文物保护、古迹复原、场景模拟、交通行业、道路桥梁规划设计、城市交通仿真、铁道系统仿真、军事领域、电子沙盘，虚拟战场、运维操纵、教育教学、立体教学、医疗手术。

　　3 结论

　　我相信未来的时代环境对三维技术的发展将越来越有利。当今社会已经进入一个全新的三维数字时代，我们国家也已经在各地都设立了数字基地、数字城市。中国完全有可能形成一个有中国特色的、拥有大客户的三维技术应用领域的庞大市场。在未来的一段时间内，在三维技术上将形成自己的优势，并具备相当强的国际竞争力。

　　基金项目

　　武汉市属高校数字城市专业重点实训基地资助项目

　　参考文献

　　[1]卢正刚.三维技术在中国的应用探索[N].中国文化报，2006-1-27.

　　[2]李博芳.三维技术造型的发展与应用[R].北京：北京印刷学院，2009-10-19.

　　[3]朱庆.三维GIS技术的发展趋势和展望[R].武汉：测绘遥感信息工程国家重点实验室，2011-8-1.

标签：三维技术虚拟仿真应用设计