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幻影成像教学系统的开发与研究 　　摘 要：基于现有的幻影成像视频源不可控的使用性限制，使得幻影成像只能以固定的方式进行播放。因此，项目以3DVIA Studio为仿真平台开发一套可控3D动画系统，并且与幻影成像系统结合，实现幻影成像视频源的可控性，并应用幻影成像系统对发动机复杂结构原理进行展示。以3DVIA Studio作为实验平台，运用行为设计、流程图编程开发方式实现人机交互功能，依靠Virtools Scripting Language （VSL）编程语言进行画面分屏处理，然后与幻影成像系统结合，实现现实景物与虚幻3D动画融合和可控幻影成像视频源的开发，应用于教学进行生动展示实现高效率教学。 　　关键词：幻影成像；3DVIA Studio；融合；可控性 　　中图分类号：TP393 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）09-0085-03 　　引言 　　3D动画结合幻影成像系统近年来发展颇为迅速[1]。上海世博会多个国家馆中都对这一系统结合3D动画进行了媒介融合的实践与智能推介。两者的融合实践在表现方式上具有明显的创新性与灵活性，其亦幻亦真的感觉，带给了观众全新的视觉体验。目前国内还停留在对幻影成像系统或是3D动画创作单项层面的研究，没有对3D动画和幻影成像两者之间进行有效的资源整合，可以说对国内目前这一领域的理论与技术的研究还处于初级低层次的状态。因此，本文以3DVIA Studio为平台制作可控动画，实现幻影成像视频源的可控性，与幻影成像设备相结合，以带给观众亦真亦幻的视觉体验，并且与教学系统相结合实现动态展示复杂发动机结构的生动教学，提高对于抽象结构的高效率教学。 　　一、幻影成像的概念及成像原理 　　幻影成像也称三维立体虚拟成像[2]，是澳大利亚The Shirley Spectra公司的一项针对博物馆、科技馆、展览馆等进行创意和制作的国际领先的全新展示技术，是基于“实景造型”和“幻影”的光学成像结合，将所拍摄的影像（人、物）投射到布景箱中的主体模型景观中，构成了动静结合的影视画面，演示故事的发展过程使之获得一种“立体幻影”与实物模型结合及相互作用的逼真的视觉效果，配上三维声音、灯光、气味、烟雾等，使其更加惟妙惟肖，非常适合博物馆。 　　幻影成像是一种将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特，具有强烈的纵深感，真假难辩。形成空中幻象中间可结合实物，实现影像与实物的结合。 　　二、制作过程 　　先是利用三维建模软件对物体建模，然后利用3DVIA Studio中BB模块编写流程控制图，然后是幻影成像源开发的核心部分，对屏幕使用VSL语言进行分屏操作，最后则是与幻影成像设备结合，实现可的幻影成像源的开发。 　　1.模型前期准备 　　通过一般机械CAD软件建立的三维模型基本都可以用SOLIDWORKS打开，进行添加材质、贴图、渲染等操作后，导出为3dxml格式即可导入到3DVIA Studio中，然后再3DVIA Studio进行行为方式的编辑[3]。 　　大涵道比涡扇发动机，结构设计和强度振动技术要求较高，特别强调提高结构效率，结构在满足全部使用的条件下，重量最轻、结构可靠，成本最低。适度低展弦比的宽弦空心结构的风扇叶片不仅具有先进的气动性能和抗振能力，而且可以明显减轻结构重量和减少零件数量，增加级负荷，提供较大的失速裕度，较高的效率。宽弦空心风扇叶片是大涵道比涡扇发动机的一个技术方向[4]。由于宽弦空心风扇叶片叶型曲面的复杂结构，一般建模软件不易实现，所以我们选用了CATIA、UG曲面建模好的软件进行建模。通过UG进行曲面设计，最终的叶片实体模型（如图2所示）真实地反映了发动机宽弦空心风扇叶片的复杂结构。图3是在SOLIDWORKS中渲染得到的。 　　2.3DVIA Studio编写行为流程 　　3DVIA Studio中的Building Blocks功能是用逻辑图来实施所编写的behavior Tasks和Functions。一些常用的Building Blocks已经封装在3DVIA Studio中。用户还可以使用逻辑图或者VSL语言来编写所需要的Building Blocks。这些预封装的Building Blocks一部分来源于现有的API函数，另一部分则来源于编译后的VSL和C++源文件。 　　如图4，利用3DVIA Studio中的BB编写的动画控制逻辑图，我们根据自己的需要选择控制动画的方式，并通过逻辑关系来实现所需动画，每个BB都会有几个不同的连接借口，不同的逻辑思路和不同的连接方法做出的动画结果是千变万化的。图中连接方式所实现的效果是对模型物体进行大小变化的模块，Keep Active用于使后面的Building Bl