3D数字技术（共12篇）
3D数字技术 篇1
3D打印 ( 3D Printing) 技术作为快速成型领域的一种新兴技术, 目前正成为一种迅猛发展的潮流。3D打印机则出现在上世纪90 年代中期, 即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同, 打印机内装有液体或粉末等“印材料”, 与电脑连接后, 通过电脑控制把 “打印材料”层层叠加起来, 最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印技术是一项革命性技术。以目前制造的情况判断, 3D打印机之后, 必将是社会制造的迅猛发展。3D打印技术必将改变人类未来的生产与生活方式。
1 3D打印技术在我国设计领域的应用
3D打印技术在我国的发展趋势从当前产业应用的角度来看, 依然面临很多限定因素: 首先, 打印材料的局限性以及加工成本、配套软件以及加工的精度和质量成为制约3D打印技术产业发展的重要因素。3D打印在我国还没有形成产业链, 这在一定程度上也制约了产业的进一步发展。此外, 该技术研发涉及很多学科门类, 需要不同研究机构联合形成一个跨学科的研究平台, 共同进行前瞻性的研究。3D打印提供的定制化、灵活性的制造服务。在解决了上述一系列技术问题之后, 3D打印未来的技术发展路径也面临选择。目前来看有以下几个方向: 一是设备类的零部件制造方向发展, 体现在用3D打印技术替代模具等工艺; 二是直接由3D打印机来完成最终产品的制造;三是走向消费者家庭, 成为普通用户的 “制造”工具; 第四是向医疗、器官领域发展。毫无疑问, 无论3D打印沿着哪一条路径发展, 都将对该领域内的传统制造方式带来巨大的冲击。
2 3D在建筑行业的应用愈加广阔
由于建筑设计的日益复杂, 传统的模型制作已经不能满足设计师的需求。在国外, 快速成型技术已经成为建筑设计师不可缺失的工具。一般制作建筑模型的主要目的就是: 交流。使用快速成型技术打印建模模型, 藉此我们可以归纳以下交流目标:
首先, 3D打印技术可以帮助企业赢得项目, 赢得更多的建筑项目有很多途径。很多时候在设计过程中大部分时间仓促。项目进展的前期, 不由自主的梳理创意思路。3D打印相对数字建筑形体推敲带来一定意义上的进展。一般来说, 设计师需要花费大量的时间看图纸以了解一项建筑设计。而通过平面图纸想象出建筑的三维形象的能力却往往需要大量的训练和经验才能获得。3D效果图对这点有许多帮助, 但是也有它的局限性。3D效果图不容忽视的缺点便是, 它仅停留在照片表达层面, 以至于让很多数字建筑反而失去了更多的改进空间。一个3D打印模型则恰有可以实现在项目设计过程中实时交流想法并改进的优点, 这在与客户沟通的过程中是非常必要的。
其次, 在初步设计中3D打印技术可以帮助设计师进行整体规划。一个建筑物不可能自己矗立起来, 它总是有背景的。即使它矗立在空旷的土地之上, 这片土地也是它的背景。一项好的设计必然是将此考虑在内, 并且对此做出处理。因此在城市初步设计阶段, 设计师必须充分考虑好这些。做到这点的一条非常好的途径就是通过3D打印技术制作建筑全景式模型, 比如可以随意转换组合的模型。这样做的优点在于, 你只需要通过不同的组合来改变设计规划, 不需要反复从头开始。
3 3D建筑数字化是建筑发展的趋势
3D建筑的数字化是建筑行业发展的一个潮流和趋势。施工管理的过程主要是围绕建筑物施工活动进行的。施工管理的数据大部分是来自建筑物的相关数据, 建筑物的数字化程度直接影响到施工管理数据采集的高效性和准确性。因此, 围绕建筑物展开的施工管理活动相关信息, 必然要建立在建筑物的数字化基础上。并且随着建筑企业管理结构, 向着扁平化、矩阵化方向发展。信息化建设是施工企业加强管理的首选方法, 而建筑物的数字化是管理信息化的基础。建筑物的数字化可以在投标阶段进行, 这样由管理层直接掌握工程相关数据和信息。提高管理信息的生成速度和信息质量, 有助于企业管理层及时准确掌握工程动态。
并且, 现在一些大城市的政府, 都在积极推行城市数字化建设。而城市数字化占很大比例的是建筑物, 众多建筑物数字化的任务很繁重。这就会要求建筑物的所有者提供该建筑的数字化的东西。可以推断, 在未来的几年里, 施工企业不仅要提供合格的建筑产品, 也要提供相应的数字化产品。
总的来说, 3D建筑数字化技术在有广泛的前景。在3D建筑模型上, 加载相关的施工管理信息。使之变成为施工过程全信息的3D建筑模型。通过相应的建筑实体图形, 可以查询到相关的施工信息。如: 查看混凝土柱, 能够了解到何时施工、何人施工、何人检查及检查结果等施工管理活动方面的信息。使之变成一个包括施工管理信息在内的图形化信息模型。然而, 3D打印技术是一项应用于建筑行业的新技术, 自然会有水土不服, 自然会有需要探索的地方, 但必须指出, 3D打印机本身可以打印出另外一台3D打印机, 只是这不等于克隆。有些人的担忧也不无道理, 未来打印出来的东西到底是真的还是仿造的? 对此安德鲁说: “也许未来名牌产品就不用买实物了, 直接把设计方案给你, 就可以在家里打印出来, 但你需要购买方案才有资格打印, 所以未来不是实物重要, 而是设计的思路和内容最重要。”
摘要：目前正处于全球文化多元化的发展下3D打印 (3D Printing) 技术迅猛发展的潮流下, 3D技术如何在我国传统建筑行业广泛应用, 是当下中国设计师不能回避的一个重要问题。随着信息化建设的发展, 建筑物的建筑数字化建设是当下发展的必由之路。
关键词：3D打印技术,建筑数字化
参考文献
[1]张华.简述3D打印的广泛应用领域[EB/OL].太平洋3D打印网.2013.
[2]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].微型计算机, 2008. (6) :106-109.
[3]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析.中国高新技术企业.2012.
3D数字技术 篇2
1.打开C厅机器排风闸； 2.打开C厅灯箱闸；
3.打开C厅服务器闸，打开功放闸空气开关，用钥匙打开功放电源，打开电脑显示器；
4.观察3D机器的灯箱显示屏是否是“STANDBY”(待机)状态，“POWER”指示灯橙色常亮，机器风机是否正常运转，服务器是否正常；
5.一切正常，打开灯箱电源“ON/STANDBY”(长安3-5秒直到显示屏出现变化)，否则检查灯箱电源线路，如果出现嗡鸣声(灯箱背后STATUS指示灯橙色常亮)，检查灯泡电源断路器(灯整流)是否打开(断路器通常不关闭)；
6.打开电源等待显示屏出现开机显示，看好影片类型是3D还是2D； 7.选择画幅；安
③空
⑤MEPG2K 239
⑦3D 239 ② JEPG2K 185
④空
⑥MEPG2K 185
⑧3D 185；
8．点灯，按住
9.功放选择Digital 1，调整好声音大小；
10．观察DFC100(3D四轮控制器)，如果放2D影片按
11.选择模式按DSP100上方向键选择“☼”菜单中的Playback Mode按
12.选择要播放的影片按DSP100方向键选择“∷”菜单下的Select content中的Clips，用方向键选择影片(3D影片前有3D字符标识)按
13.播放影片按DSP100上的“▶/‖”键播放影片，观察灯箱显示屏上灯泡功率(2K影片70%，3D影片100%)； 14.关闭壁灯。
放映结束关机
1.DFC100四轮升起(2K模式)；
2.关灯按
示屏变化，观察出现Cooling…300-sec(内设保护冷却时间)； 4.等内设保护冷却时间结束，等15分钟后依次关闭灯箱闸，服务器闸，功放闸，风机闸。
拷、删影片和上传密钥
1.正常开机(不点灯)；
2.DSP100上用方向键选择“∷”目录下的Load Content按
3D数字技术 篇3
关键词：非物质文化遗产；数字化保护；虚拟现实；Web 3D
非物质文化遗产作为传统文化的重要组成部分，具有悠久的历史、丰富的文化内涵与重要的研究价值。在全球化、现代化、城市化和信息化的时代大背景下，传统文化遗产，特别是非物质文化遗产，正遭受被损坏和消亡的严重威胁。如何有效地保护非物质文化遗产成为全社会所关心的一个重要问题。Web 3D技术是近年来新兴的一种虚拟现实技术，具有广阔的发展前景。本文正是要对在对Web 3D技术进行分析的基础上，分析Web 3D技术在非物质文化遗产保护中的应用。
1 非物质文化遗产的数字化保护
联合国教科文组织在2003年提出的《保护非物质文化遗产公约》中将非物质文化遗产的定义为：“非物质文化遗产指被各群体、团体、有时为个人视为其文化遗产的各种实践、表演、表现形式、知识和技能及其有关的工具、实物、工艺品和文化场所。”其范畴包括：第一，口头传说和表述，包括作为非物质文化遗产媒介的语言。第二，表演艺术。第三，社会风俗、礼仪、节庆。第四，有关自然界和宇宙的知识和实践。第五，传统的手工艺技能。[1]我国对于非物质文化遗产的定义则在其基础之上，结合我国实际加入了第六点即与上述表现形式相关的文化空间。[2]
非物质文化遗产种类繁多、内容复杂。作为综合性的文化遗产类型，非物质文化遗产具有独特性、传承性、民族性、地域性等特点。[3]但是从保护的角度来讲，我们应当更加重视非物质文化遗产的活态性。通过对于非物质文化遗产的概念及涵盖内容的分析我们发现，非物质文化遗产主要表现为人的生产和生活方式。虽然很多非物质文化遗产也是通过一定的物化形式得以呈现，但其本质仍是一种流动的活态性的存在。如果说物质文化遗产强调了遗产的物质存在形态、静态性、不可再生和不可传承性，保护也主要着眼于对其损坏的修复和现状的维护。那么非物质文化遗产则是物质的、有形的因素与非物质的、无形的精神因素的复杂的结合体，而两者之间是水乳交融、彼此难以分割的关系。对于这一复杂的结合体进行保护与展示是我们面临的一个难题。正因如此，在对非物质文化遗产在世界各国的现状进行了认真的评估后，人们发现，非物质文化遗产的保护较之物质文化遗产面临更严峻的形势。
另外，许多非物质文化遗产强调“场”，即对于文化空间的重视。文化空间是指“定期举行传统文化活动或集中展现传统文化表现形式的场所，兼具空间性和时间性。”[4]许多的非物质文化遗产在离开了孕育它的独特的时间和环境之后也就失去了其多独有价值和意义。例如，侗族唱大歌就在鼓楼，鼓楼就是其文化空间，要是换了一个地方就不对味了。[3]因此，在对非物质文化遗产的保护和展示过程中，如何最大程度的保护其文化空间，使人们在观赏这些非物质文化遗产时得到“在场”的感觉也是我们要解决的一个重要问题。
非物质文化遗产的数字化保护是指利用现有的数字信息技术，对非物质文化遗产进行分类、制作与存储，建立文字、图像、音频、视频、动画等数据库，并配有强大的搜索引擎，实现数字化再现。非物质文化遗产的数字化保护首先要做的工作是数字信息的获取。数字信息的获取包含了二维信息获取和三维信息获取两方面。二维信息获取包括文字、图片、视频等资料的数字化与计算机存档。三维信息获取包括对遗迹、文物的三维扫描与模型重建等。其次，是对于非物质文化遗产的数字化展示与传播。通过数字技术，对非物质文化遗产的生产方式、使用方式、消费方式、流通方式、传播传承方式等进行复原、并以互联网为平台进行展示。通过四通八达的网络环境，使文化遗产的展示、传播与利用极为便利和充分，打破了特定时间、场所的限制，最大限度地实现了文化资源的利用和共享。非物质文化遗产的数字化展示与传播具体的实现手段有创建非物质文化遗产数字化博物馆，采用数字叙事记录和保护非物质文化遗产等。近年来虚拟现实技术也逐渐应用到对非物质文化遗产的保护过程中。虚拟现实技术具有参与性、沉浸性、交互性和想象性等特性，能够为用户提供更加逼真的体验，从而能够更好地对于非物质文化遗产进行展示和传播。虚拟现实涉及计算机软硬件等多方面技术，本文主要研究的就是虚拟现实技术中的Web 3D技术以及其在非物质文化遗产保护中的应用。
2 应用于非物质文化遗产保护的Web 3D技术
非物质文化遗产来自于民间。因此，其不应仅存在于博物馆和特定场所之中，而应回归于民间，只有这样其才具有长久的生命力。对于非物质文化遗产，我们不仅需要保护和保存它们，还需要通过新的思路和方法赋予其与时俱进的含义，使大众能够真正了解它、感受它，使它与我们的现实生活息息相关。而对于非物质文化遗产的传播和展示是我们实现这一目标的重要手段。
Web 3D技术可以看成是互联网技术和3D图像显示技术相结合的产物，是互联网上实现3D图形技术的总称。Web 3D技术具有强大的交互性、更强的真实感及在网络上易于传输的特点。借助Web 3D技术进行非物质文化遗产的保护一方面我们可以借助互联网的风帆使非物质文化遗产达到以往所不能达之处，广泛地对其进行传播；另一方面3D图像技术又可以克服传统文字、图片、视频等手段展示的不足，使其更真实，更形象也就更具影响力。下面就对在非物质文化遗产保护中常用到的几种Web 3D技术加以介绍，并分别对其长处和不足加以分析。
（1）基于VRML的Web 3D技术。VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，是最早的一种Web 3D技术。可用于非物质文化遗产的数字化博物馆的建设。VRML为我们提供三维空间以及简单的三维模型等，并且支持纹理映射、视频、音频、对象运动和碰撞检测等，允许我们搭建三维场景并进行漫游等活动。X3D是VRML标准的升级版本。X3D整合正在发展的可扩展标记语言、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。作为一种早期的Web 3D技术VRML也存在一些不足之处。例如，其生成的文件尺寸较大，其浏览效果受到了网络带宽的制约。另外通过VRML生成的模型对于材质和光效的表现不足，无法为用户带来逼真感和沉浸感，这些都制约了其在非物质文化遗产保护中的应用。endprint
（2）基于3D引擎的Web 3D技术。近年来一些以Virtools为代表的高互动3D应用的研发平台及软件，也逐渐应用到互联网应用的开发中。这些软件可以整合3D的模型及场景、2D图形及音效，并运用自身丰富的行为模块添加交互，其最终生成的作品也可以发布成网页格式进行传播。因此，也可运用到非物质文化遗产的展示及传播中。例如，Virtools就是2010年上海世博会网上世博官方规定的两种实现技术之一。相对于VRML，该技术有以下几方面的优点：1）精美的画面效果。虽然Virtools等软件自身不具备3D建模功能。但其支持如3DS等多种3D文件格式。我们可以轻松地将在3D Max、Maya等3D建模软件中建好的精美的模型及贴图材质导入其中。另外通过shaders等高级的动画渲染技术，Virtools可以实时的模仿自然界中逼真的光影效果，这无疑极大地增加了画面的真实感以及浏览者的沉浸感。2）功能强大，自身内置丰富的交互行为模块。Virtools具备友好的图形化用户界面，并且自身包含400多个功能丰富的脚本模块，通过这些模块即使是那些不懂得程序设计的人员也可以通过“拖拽”的方式实现多种交互功能，完成复杂的应用程序。3）支持脚本语言进行进一步的开发。针对高级的设计者Virtools提供了VSL（Virtools Scripting Language）这一强大脚本语言，利用VSL设计人员可以根据自身需要实现相应的功能，从而实现一些利用Virtools内置的脚本模块所无法实现的效果。4）支持丰富多样的外部设备。Virtools支持诸如游戏手柄、操纵杆、方向盘等多种外部设备。相比于传统的鼠标键盘，这些外部设备可以为浏览者带来更强的参与感和沉浸感。
当然这类技术也存在一些问题如生成的文件尺寸过大，在现有的网络带宽的条件下浏览起来过于吃力。另外Virtools需要用户在浏览时安装额外的插件，这也影响了用户的体验。
（3）Flash 3D技术。Flash 3D技术是指所有基于Flash Player播放器播放的且可交互的实时三维画面信息的总称。相对于其他的Web 3D技术，Flash 3D技术拥有以下几个优点：1）Flash 3D技术基于的Flash平台，有无可比拟的用户规模。以Flash Player作为客户端，几乎可以跨域任何操作系统和电脑运行。Adobe官方表示，全世界99%的互联网用户都在使用Flash内容，而Adobe Flash Player已经被99%的上网电脑以及移动设备在使用。[5]这使得用户可以随时随地进行浏览。2）Flash平台所运行的文件体积小，下载速度快。这也是很多其他的Web 3D技术所不具备的。3）运用Flash 3D技术制作的产品具有精美的画面效果。在很多Web 3D技术中只能生成简单的几何体，在材质和渲染方面的功能也不强。而大多数Flash 3D引擎都可以导入在3D Max等软件中制作的3D模型及其材质。这也使得Flash 3D技术可实现精美的画面效果。
3 Web 3D技术在非物质文化遗产的保护中的应用实例
非物质文化遗产种类繁多，形式多样。中国艺术研究院中国民族民间文化保护工程国家中心编写的《中国民族民间文化保护工程普查工作手册》中将我国的非物质文化遗产分为了民间文学、民间美术、民间舞蹈、消费习俗等16大类。不同类别的非物质文化遗产在保护上所采取的方法也各有不同。Web 3D技术的优点在于其精致的画面效果和对于人物动作的准确的再现等。因此，本文主要通过构造黑龙江省民间舞蹈类非物质文化遗产的交互体验式网络展示平台，来分析Web 3D技术在其中的应用。
（1）平台的结构。黑龙江省民间舞蹈类非物质文化遗产的交互体验式网络展示平台主要包括三个子模块：1）多媒体点播模块，该模块的主要功能是为用户提供关于黑龙江省民间舞蹈类非物质文化遗产的视频、三维动画、音频、图片以及文字等多媒体信息。通过该模块用户可以对黑龙江省民间舞蹈类非物质文化遗产基本信息有一个全面的了解。2）体验展示模块，该模块通过Flash 3D技术使用户能够在三维空间内漫游，多角度对于所表演的舞蹈进行观赏，并与之进行简单的交互以增强现场体验感。3）信息交互模块，主要负责用户的留言等交流功能的模块。
（2）制作要点。1）资料收集及整理。这部分工作主要是收集该平台展示的视频、图片、文字等资料，并对其文件格式及文件尺寸等简单的处理以适合在互联网上传播。2）创建3D模型。该平台的模型主要包括两部分：表演民族舞蹈的
虚拟人物和跳舞表演的文化空间。对于表演的环境由于其形状较为规则。因此，我们采取的是直接运用Flash 3D三维引擎所自带的基本几何体如立方体、面片等进行构建，然后赋予在PhotoShop等软件中制作的贴图。这样做的好处是在保证画面效果的同时，最大程度地减少了运算量。对于表演民族舞蹈的虚拟人物我们主要在三维动画软件3D Max中制作完成，然后将模型转化为3DS或DAE等格式并导入到Flash引擎中。需要注意的是仅第一批黑龙江省级非物质文化遗产就包括如鄂伦春族萨满舞、满族东海莽式舞等6项民间舞蹈。不同的舞蹈种类在表演环境、表演者身材衣着等方面有较大差别，需要分别去创建。3）进行动画设置。模型创建完成之后，我们可以根据实际的需要进行动画设置。该平台中的动画主要包括两部分即三维空间内的虚拟摄像机动画和场景内人物及道具的动画。对于简答的动画如位移及旋转等，我们可以通过Actionscript中相应的函数来实现。对于虚拟人物的舞蹈动画我们可以在三维软件之中事先做好，然后导入到Flash之中。另外随着Motion Capture（动作捕捉）设备的逐渐普及，我们也可以首先运用Motion Capture设备对于民间舞蹈表演家的动作进行采集，然后在ActionScript 3.0中对于所采集的数据进行分析，从而得出人物主要关节在空间内的运动数据并将这些数据值赋给我们的模型。这也极大地加快了我们制作动画的速度和质量。对于虚拟摄像机的动画我们可以导入在三维软件中制作完成的动画，也可以通过程序进行设置。4）添加交互行为。为了让观众在观赏时能够获得更加身临其境的体验。我们需要为人物及场景添加交互行为。通过ActionScript 3.0中的完善的事件及消息响应机制，我们可以为我们所构建的场景及场景内的模型添加交互行为。例如，鼠标点击以及鼠标移动等。在本平台中的交互行为主要包括用鼠标和键盘控制虚拟摄像机来实现在场景中的虚拟漫游，改变场景中的贴图和灯光等。5）整合各个功能模块。这部分工作主要包括设计整个平台的界面，并对各个模块的进行整合，以及整个平台的测试等。
参考文献：
[1] 保护非物质文化遗产公约[J].中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报，2006：138-145.
[2] 国务院办公厅.关于加强我国非物质文化遗产保护工作的意见[Z].2005.
[3] 王文章.非物质文化遗产概论[M].教育科学出版社，2008：60，55.
[4] 中囯艺术研究院中国民族民间文化保护工程目家中心.中国民族民间文化保护工程普查手册[M].文化艺术出版社，2005：1.
[5] [DB/OL]http：//www.adobe.com/products/player_census/flashplayer/.
3D数字技术 篇4
A:Michael Warrilow
如今, IT技术应用已经蔓延至各行各业, 并已成为个人和竞争性商业生态系统未来创新的催化剂。其中, 数字产业革命已初现端倪, 相对应的前沿技术趋势更加引人关注, 本期《通信世界》就“泛IT”话题采访了Gartner研究总监Michael Warrilow, 并就3D打印、数字业务以及智能机器等前沿技术的未来前景和存在隐患展开深入的讨论。
3D生物打印尚未“允许”
Q:3D打印被誉为本世纪最具颠覆性的前沿技术之一, 目前已被众多组织和企业所看好, 您认为3D打印距离真正落地还存在哪些障碍和难点?
A:我们认为3D打印技术未来具有广泛的使用场景, 它的出现甚至可以改变人类生活和经济社会。而生物打印是3D打印机的医疗应用, 可以制造活组织和活器官, 但在这方面, 3D的生物打印尚未得到使用许可。起码在2015年底之前, 美国食品药品监督管理局或其他正在评估所有医疗提议的发达国家的类似机构将明确规定, 若不经过事先许可, 将禁止用于挽救生命的生物组织和器官的3D生物打印。
在生物组织和器官的生物打印领域, 正在引发一场全球性讨论, 其焦点在于是否应该调整该技术, 或是明令禁止其用于人类以及非人类的组织或器官的复制。
另一方面, 伴随3D打印机、扫描仪以及3D建模技术成本的急速下降, 再加上设备功能的不断改进, 将使得知识产权的盗用更为容易。我们预计到2018年, 3D打印将导致全球知识产权收入至少一年损失1000亿美元。到2015年, 至少会有一家西方市场制造商指控其某一项针对市场主流产品的知识产权通过3D打印被盗用。
数字业务加速数据泄露风险
Q:无处不在的网络正在构建一个全球化的数字世界, 并由此产生相对应的商业模式, 数字业务成为当下业界探讨的热门话题, 您如何看待其未来前景?
A:数字业务是指通过数字资产包括数字产品、服务或客户体验, 以及通过数字渠道和社区创造的业务。
消费者对于数据采集实践已有越来越高的认知, 这为他们提供更多个人数据, 包括线上和线下搜集数据的处理控制能力打下了基础。另一方面, 市场对于这些数据的日益增长的使用需求也进一步抬高了其价值, 为鼓励消费者自愿分享这些数据, 相应的激励手段也在不断提升。
企业和政府存储和使用的数据量在大规模增加, 要保护所有这些数据是不现实的, 相较而言, 与其承担保护所有数据这一艰巨任务, 企业和政府反而更专注于保护其中的一小部分的重要数据。
到2015年, 相比不使用众包解决方案的竞争对手, 在营销活动或新产品开发方面使用这些解决方案的消费品企业的收入将提高1%。而到2017年, 超过半数的消费品制造商将通过众包方式, 获得75%的消费者创新和研发能力;80%的消费者将收集、追踪和交易其个人信息, 以实现成本节约、方便以及定制化。
智能机器改进流程和决策制定
Q:智能机器也是近几年前沿技术中的重要一项, 当我们赋予机器和设备更多的“智慧”以后, 智能机器所作的参考决策是否能真正帮助到普通消费者或者政府企业?
A:智能机器的出现也是喜忧参半, 因为“认知系统”虽然可以改进流程和决策制定, 但同样也会削弱流程以及决策制定过程对人的需求。CIO们认为这是实现更高效率的好方法, 但他们需要确保主动的人类劳动力以及机器冷效率之间的平衡。到2017年, 10%的计算机将具备学习能力而不仅是处理。比如语音识别应用的性能正在翻倍增长。
其中的一个分支领域, 就是物联网。在当代社会中, 物联网结合了机器、人类和商业之间的互联。随着大规模连接器件的出现, 企业、政府和人类如今可以获取比自己实际所需更多的关于自己及所处环境的信息。
Gartner的预测集中在建立应用和服务的机会上, 利用这些信息来为客户、员工和合作伙伴创造新的市场模型, 并且培育一套新的商业和营销模型, 让“参与”这个词成为真正有价值的资产。
3D打印:到2018年, 3D打印将导致全球知识产权收入至少一年损失1000亿美元。
3D打印技术 篇5
基本概念
3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
原理
3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。
3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。
应用领域
汽车制造业,医疗
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一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧；福建已有企业涉足该领域
国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致（资料图）
东南网-海峡都市报8月31日讯（记者 林可 周锡银 文/图）将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。
3D打印技术为何受到热捧？3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域？普通居民现在能买到3D打印机吗？福建制造企业有没有掌握这一技术？带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。
市场动向
有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。
“3D打印”为何成为资本宠儿？据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。
据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结（SLS），即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。
受益“3D打印热”一闽企股票大涨
受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。
昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。
输入数据就可打印出实物
昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。
据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。
蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。
3D打印用的是“固态墨水”
据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。
目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型
技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。
“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。
便宜的3D打印机只要三千多元
3D打印机哪里有售？记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。
据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。
深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。
许小曙
湖南华曙高科技有限责任公司 总经理
许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。
早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖（R&D 100）”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。
自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“Dinosaur Award” ——恐龙奖）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。
许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。
王运赣
上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授
王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。
入门级开源3D打印机项目技术简介
更多内容前往：个人3D打印机小站
简介
三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。
3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器；汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件；消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计；医生用它来制造实习模型；博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。
但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。
本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。
市场前景
三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。
3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。
3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。
随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动；在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平；在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案；在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘；而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。
但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子；其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。
不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。优势
我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。
技术规格
使用技术 FFF(熔融纤维制造)/热塑挤压
尺寸 500 mm(W)x 400 mm(D)x 360 mm(H)重量 7.0 kg 打印范围 200 mm(W)x 200 mm(D)x 140 mm(H)打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3(使用PLA测试, 其他材料都差不多)精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米
硬件部分 控制芯片
主板芯片 Arduino
上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。
Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。Arduino平台由两部分组成：硬件（包括微控制器、电路板等）和软件（编程接口和语言）。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。
同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本
可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。跨平台软件
获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。简单的语言
Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。开放源码
Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。
Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。
该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。以下为该主板最新版本的电路原理图：
步进电机控制板
该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。
以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：
打印头控制板
该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：
机械结构
整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注
长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带
挤压部件(打印头)螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路
装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据
厚、薄钢板 4mm-6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件
构造组件
使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。部件罗列见下图：
由 3D打印服务 提供打印制作。
软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。
打印机软件
打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。
我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。
该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。
打印机软件界面截图：
原料耗材 材料选择
材料 单价 规格
PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝
打印案例
下图为3D数据与打印结果的展示图：
Magicfirm MBot 3D打印机
耗材决定能力边界—3D打印技术原理
3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。
在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。
在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。
打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。
Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。
受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。
随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。
目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块（人民币）一公斤，最贵的要4万元左右。
打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品
3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品： 1、3D打印手枪
2、Replicator 2台式3D打印机
3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪
4、按需打印药物3D分子打印机
5、LAYWOO-D
6、MIT廉价专业3D打印机
7、voxeljet连续3D打印机
8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机 9、3D打印砖
斯科特伊顿：解剖数字形体的3D 篇6
“我必须知道自己想要的是什么，”伊顿解释说：“画图是我工作的基础。ZBrush虽然是最终用来完成作品的软件，但是所有的一切都在我脑海中事先得到解决。在速写本里，我需要绘制出作品将要采用的形式、姿势，以及各部分的结构。很多本子都倦了边，我在上面持续不断地练习。比如说，最开始我画的马，看起来都像狗或其他什么动物，反正不是马。”他继续说，“这是因为我不了解马的比例和结构。”
撇开伊顿的同辈不说，对古典艺术和雕刻技术的热爱，以及在专业上的不懈努力成就了他的事业。“一直以来，我对形象化的工作很感兴趣，”他指出，“在计算机图形学兴起之前的很长一段时间，我已经开始探索其领域中的艺术性，这一切都是通过手绘的方式，没有Photoshop，也没有ZBrush，我主要的艺术成长发生在数字化时代之前。作为视觉特效艺术家，理解这一切至关重要，因为你必须知道在表达、建模和动画制作的表面之下是什么。”
早期的影响
斯科特·伊顿最初学习绘画，是因为他在10岁时受到一位曾经绘制了ElfQuest漫画中幻想角色的同学影响。“他真正激励我开始绘画。”伊顿记得他起初画得非常简单粗糙，仅有满腔热情，毫无经验可言。“漫画对我的早期爱好有相当大的影响。当时以为自己将来会成为一个漫画家，所以就不停地画，一些还过得去，大部分都画得不好，这个过程帮助我逐渐理解了‘身体结构的本质’。”
最初，伊顿对于所有事情都很挣扎，如今，他将当初的这些答案在解剖课程上教授给学生，告诉他们人体结构及其运作的方式。在普林斯顿大学和麻省理工学院媒体实验室学习工程和艺术两个专业之后，伊顿在佛罗伦萨美术学院继续他的研究。“我确信自己对于工程的理解影响了自己关于解剖的想法，其实人体解剖学从字面上也可以理解为机械学。学习机械学，我才接触到计算机图形学，使我开始使用电脑来进行创作。”
在拥有成熟的技能和一些行业资源后，伊顿移居到伦敦，并最终在The Mill公司找到份工作，逐渐在行业中建立自己的地位。“我的职业生涯的前半部分从事广告工作，具有很大的灵活性、限制也少。当时我选择了专门从事角色设计、建模和项目监督。”
虽然伊顿的才能更适合角色设计，但特效后期制作的现实情况是，大部分的功能性设计工作要早于前期制作产生。“在《诸神之怒》电影中的独眼巨人，设计并不是从艺术部门传下来，有时我会更多地深入到概念化工作中。现在有越来越多的很多特效制作公司正在试图进入到概念设计阶段。”
从《哈里波特》到《战马》
近年来，伊顿一直参与到各种类型的电影项目之中，包括《诸神之战》《哈利·波特与死亡圣器》《美国队长》《诸神之怒》和《战马》。“对于《哈利波特》，我只是在后期制作阶段审核一些家养小精灵的身体形态。而《美国队长》中需要一个比较大的人工假体红色头骨，用来置换他的鼻子和一部分脸。在《诸神之战》中，我重新设计了蛇发女妖美杜莎。在续集中，从头至尾我都负责独眼巨人这一角色的结构表现。在电影《战马》中，我负责为几个突出的镜头，构建和塑造数字马形象，这部分需要雕刻更符合马匹的肌肉及骨骼的运动结构。这个正是我在所有的电影项目中最喜欢的部分。”伊顿说。
《战马》与《诸神之战》之间有一个很大的区别。“《战马》的基准是是现实主义题材，因此我们需要塑造出与真实无二的马匹。让观众在观看电影时无法分辨出真实与数码创作的马匹。斯皮尔伯格一开始对此表示怀疑，并试图尽量避免使用数字马，但最终不可避免地使用到数字创作，结果是他对成果感到十分满意。”伊顿回忆道。
“对于《诸神之战》和《诸神之怒》，我们要处理虚构出来的生物，这是一个有趣的设计挑战，”伊顿继续说道，“我试图利用自己所知道的关于生物结构的常识，将其设计在概念生物上，尽量使其看起来更加合理。当看到独眼巨人或蛇发女妖美杜莎时，你马上就知道它肯定是数码设计的影像……但你仍然试图说服自己再去仔细地分辨细节。这些反应回报给我们的是十足的成就感。”
用数字手段复活已故明星
最近几个月，利用数字技术去创造现实中不可能发生的事情，比如让已故的奥黛丽·赫本为德芙巧克力代言。这个就是Framestore公司团队的成果，这个广告播出后，真的令人印象深刻。
“在将奥黛丽·赫本超真实虚拟化呈现的这则广告中，我做了一些早期的塑造和奥黛丽模型的初步设计，从最初设计到后期完成并不只是利用一个演员的表情合成的，我们必须捕捉不同演员脸上的细微表情。可问题是，我们并不具备足够的保真度去捕捉到所有的这些细节，也难以把握人脸表情变化的时间点。但是，我们可以在一个演员身上捕捉到很多极为相像或者类似的表演，这就意味着我们可以使用这些数据并重新定位，使它恢复到已故演员的样貌上。在这个广告中，赫本的颧骨可能有点宽、眼睛的角度略有不同、鼻子更小、嘴唇更丰满、下巴长或者短一点点……综合所有的因素，重新定位数据，既包括运动数据，又包括模型表面上产生的形状。演员模仿得再像，也会与真实的奥黛丽有区别，所以在骨骼结构方面需要很大的调整，而在肌肉上的调整相对较小，这意味着要经过相当复杂的阶段。”伊顿对此侃侃而谈，对于塑造一个大家熟知的人物，真的是非常繁杂的一项工作。
起步中的3D数字产业
作为一名数字雕刻大师，伊顿认为好的工具是成功的一半，“ZBrush是具有突破性的数字雕刻软件，能满足我的每一个创意需求。”
对于行业的展望，伊顿更是充满信心，“在麻省理工学院期间，那里就有台非常昂贵的3D打印机，而现在，我的工作室就配备了MakerBot这样的小型3D打印机，而且它也就相当于当时麻省理工学院的一台打印机的价格。3D领域的相关设备都将变得更廉价和微型化，并且这种情况必将持续下去。这个产业才刚刚真正起步，未来的数字化设计和输出将会越来越普遍。”
相对于艺术方面的培养，人们可能更看重电脑技能的学习。拥有那些技能，人们很容易寻得一份工作。而伊顿认为没有艺术功底，仅拥有技术的人将进步得非常有限。“人们开始逐渐认识到这一点，我教授的解剖学课程，很多学生都是因为这个原因才选修的，他们已经意识到软件技能的局限性。”
数字创作新方向
目前，伊顿的时间主要分配在两大块：视觉特效和个人艺术创作。这包括正在进行的一系列讲座、课程和研讨会，以及雕刻家迈克尔·迪菲奥合作的iOS应用程序《I'Ecorche》。“当迈克尔上完我的人体解剖课程之后，他希望将所学知识应用在下一个项目之中，于是就提出了开发《I'Ecorche》这个人体解剖应用程序的想法。现在我的学生都视这款应用程序为参考标准。”
在商场中，我们看到了一款有趣的产品—库比蒂诺的维纳斯（Venus of Cupertino），这正是伊顿最独特的项目之一。它是一款专为iPad设计的雕塑基座，灵感源于体态丰满的爱与美之神维纳斯。正如伊顿的大部分工作一样，这个项目同样源于一个粗略的草图。他在自己的网站上展示了草图，引起了巨大的反响，于是伊顿制作了数码原型并发到了网上。之后生产并在商场销售，反响很不错。
“目前，我的工作在几个方向同时进行。”伊顿总结道，“我将会开展更多的设计工作，比如库比蒂诺的维纳斯延展产品的开发。同时将会花更多的时间在工作室上。” （编辑：Bravo，感谢李苗的资料整理及翻译）
3D数字技术 篇7
1 3D数字技术在互联网领域的应用模式
3D数字技术主要是指基于电脑和互联网的三维立体技术,也就是三维数字化。根据数据生成及应用流程又可分为:3D数据和模型的采集、3D数据和模型的分析、3D数据和模型的应用。这里要强调的是,3D数据和模型不光是指传统意义上的商品数据和模型,还包括人、场景的数据和模型。
应用的模式为利用3D数字技术,可以获取商家的商品和服务数据,也能获取消费者的人体数据,行为数据,通过这些数据以及建立的模型,向上可以在线上实现结合,例如:有了人和服装的数据模型,消费者可以实现在线虚拟试衣。而这些恰好能解决当下线上购物消费,无法真实体验等问题。随着线上和线下的3D数据量不断积累,生成大数据,通过大数据分析和挖掘可以帮助企业指导他的生产经营活动,也就是工业4.0中的智能制造;又可以结合互联网的工具帮助企业线上平台的搭建,也就是“互联网+”。
2 3D数字技术在O2O领域的应用优势分析
O2O领域的参与者一般有B端商家,C端消费者,第三方服务者(物流公司,金融机构,线上平台)。商家提供虚拟商品和服务,消费者作为用户为这些商品和服务买单,物流公司负责配送,金融机构提供交易工具并承担担保的责任,线上平台类似连接器为商家和消费者提供体验、购物和交易的虚拟场景。应用3D数字技术,部分可视化商品和服务的展示可以更加逼近现实实物,消费者自身和虚拟场景也可以利用3D数字技术真实的再现。这里3D数据和模型就是血液,在各个参与者之间双向流动,传递价值信息,很关键的几点是:
(1)体验更加真实。无论是商品,人还是场景都更加接近现实。为消费者提供更具参考价值的体验,减少决策风险;为商家减少因为错误体验带来的退换货损失。
(2)展示更加完整。商品、人和场景的虚拟展示可以全方位,多角度展开,真正将虚拟和现实完美融合,从而进一步吸引更多的消费者愿意线上消费,让一部分劳动力解放,让人专注于更有创造性的工作,让设备专注于标准化的工作。
(3)应用更加广泛。3D数据和模型可以应用到的领域更多,比如和VR、AR、全息投影、3D打印,当这些技术结合互联网应用的时候,会帮助传统企业用更加创新的方式来为消费者提供更多的商品类型和服务内容,同时也为这些企业实现跨界合作,建立生态圈提供了新的技术支撑。
3 3D数字技术在O2O领域应用存在的问题及解决建议
3D数字技术在O2O领域的应用尽管越来越多,但仍然存在着一些问题需要解决。
首先,技术本身的研发还属于初期,还需要一个不断完善的过程,再加上受限于数据大小,在网络传输速度,以及O2O模式本身对数据应用规范的高要求,必然导致现在的相关产品和应用不成熟,难以大规模的普及。针对这种情况可以考虑建立以市场需求为导向的产品研发思路,先在部分行业应用相对较为成熟的技术,逐步通过迭代的方式来完善产品,在保证效果的基础上利用数据压缩技术来减少数据量,结合4G和未来5G技术带来的网络传输技术提升速度,充分研究O2O模式中3D数据的应用流程,尽可能简化中间环节,提高数据流通和使用效率。
另一个重要的需解决的问题是技术的创新性也导致其真正产生应用价值的过程相对较长,需要有相应的行业、企业不断尝试。由于每个行业的特性不一样,适合该行业的O2O模式也不尽相同,3D数字技术除了自身的发展,还要考虑行业应用的实际需求特性,形成有效的解决方案也是需要不断摸索的,最终才能形成熟有效的商业模式,更广泛的被各行各业应用。针对这个问题的建议是:保持和应用这些3D数字技术的行业、企业长期、频繁的沟通,及时收集市场反馈信息,快速调整方案,加速完善应用模式。
3D数字技术在O2O领域的应用,可以肯定会越来越普及,并且会进一步影响各行各业的生产、经营活动,打破虚拟和现实的界限,使消费体验更加便捷最终影响到消费模式的变化。
摘要：近年来随着3D数字技术的不断发展,应用的领域越发广泛,人们的日常生活,消费,娱乐均可见到3D数字技术的应用案例。但由于3D数字技术本身的前沿性,尚处于发展和完善阶段,其应用领域和价值还没有被完整发掘。文章旨在探讨如何充分利用3D数字技术,加速其在O2O领域的应用,并就应用中存在的问题展开探讨提出建议。
关键词：3D数字技术,3D测量和建模,虚拟展示
参考文献
[1]孙薇.高茜3D技术在互联网中的应用分析[J].经济研究导刊,2008(8).
[2]徐进强.3D仿真技术应用概述[J].信息与电脑,2016(7).
3D数字技术 篇8
2D转3D技术是在现有3D资源比较少的情况下出现的一种技术，它能够将日常观看的普通2D电视节目，通过运算产生出3D的显示效果。2D转3D技术是在原有2D图像的基础上，经过对图像内容进行运算，生成新的视差图像，然后将视差图像与原图像交错混合输出来产生3D图像的技术，通过佩戴合适的3D眼镜，让使用者左眼看到原图像，右眼看到新产生的视差图像，便可以达到2D图像显示出3D效果的目的[1]。
1 双眼立体视觉原理
人的双眼相距约6.5cm，人在用双眼观看物体的时候，左、右眼会分别观看到两幅略微不同的图像，左、右眼视网膜上所成的像也有不同，经大脑皮层的综合反应便会产生出立体的感觉，这就是视差创造立体[2]。因此，采集、制作左、右眼图像并分别输入给左、右眼，就可以让人看到立体画面。如果左眼观看屏幕右边的画面，右眼观看左边的画面，视差为负值.此时人的大脑所形成的画面便会在屏幕的前方，画面有凸出感，如果左眼观看屏幕左边的画面，右眼观看右边的画面，视差为正值，此时人的大脑所形成的画面则会在屏幕的后方，画面有凹进感，如果人的双眼所观看的画面视差为零，左、右眼同时观看画面中的同一物体，则物体在人脑中的合成图像依然在屏幕中的原位置，既没有凸出屏幕也没有凹进屏幕[3]。
2 3D显示技术
目前的立体显示技术普遍依据于双眼立体视觉的特点，首先在视频源端发送两路具有一定视差的视频源，然后进行编码、传输、接收、解码获得该两路视频流，最后通过3D显示技术进行立体视频显示。目前的3D电视的显示技术大致可以分为两大类：眼镜式3D与裸眼式3D显示技术。常见的眼镜式3D显示技术有：快门式眼镜、偏光式眼镜、色差式眼镜[4]。采用快门式眼镜，快门式眼镜，即“主动开闭式立体眼镜”。电视机将左、右眼图像交替显示在屏幕上，通过电视机发射的专用同步信号控制快门眼镜左右液晶镜片的开关，使得屏幕上显示左(右)眼图像时，左(右)眼液晶镜片打开，同时右(左)眼液晶镜片关闭，这样保证了左、右眼图像能独立地进入左右眼中，经人脑处理形成3D效果[5]。
3 2D转3D技术在数字电视SOC芯片上的应用
3.1 模块设计
该模块设计基于海信自主研发的一款应用于网络多媒体平板电视及3D电视的高集成度高画质数字电视SOC芯片。如图1所示是OSD(屏显)参与2D/3D模块设计图。2D视频数据流首先进入VPN(视频处理)模块，出来的2D视频数据流进入OB单元，OB即OUTPUT BLOCK(决定2D、3D视频数据流的输入输出，对2D、3D视频数据流进行选择作用)此时输出2D视频数据流，输出的2D视频数据流与OSD进入MUX模块，两路数据流合成一路数据流进入OB再进行选择，输出2D视频数据流，进入2D/3D单元，在此进行2D转3D后输出3DL/R，即左眼图像和右眼图像，经过C3D模块对3DL/R数据进行格式转换，转换成显示屏所支持的3D格式。格式转换后输出3D数据再进入VPN模块，然后传输给POST单元，POST负责对画质进行处理，比如调节屏幕的亮度、色度、白平衡等。最后由POST单元以LVDS(低压差分信号技术)信号格式输出给TCON(时序控制器)。
3.2 关键功能的软件实现
3.2.1 3D视点调整
在3D技术中，视点是视差图像与原图像之间形成的楔形的倾斜角度，视点能够调节形成的3D图像的内凹和外凸的程度，也就是图像看起来是入屏还是出屏的效果[6]。通常大多数3D电视会为用户提供“3D视点等级调整”功能，用户可以调整他们喜欢的3D效果和位置。例如，2D/3D模块根据不同的视点参数定义了20个等级，等级1意味着3D效果和物体的位置在屏幕的最里面，等级20意味着3D效果和物体的位置在屏幕的最外面，等级10则意味着出、入屏幕各占50%。先声明函数BOOL_T my3DTV_Set2D3DConvergenceLevel(UINT8_T level)，调用API:void HX_RV3D_LIB_T2T_EFFECT_SetConvergence(UINT8_T Focus)，声明参数Focus的20个等级的映射表，参数Focus就代表图像向外显示的比率，例如设置Focus=20，就意味着对象向外显示20%，向内显示80%,UINT8_TFocus_table[20]={0,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100}，如图2所示。
3.2.2 3D立体效果调整
景深是视差图像与原图像水平方向的向量差，向量差越大，立体效果越明显。3D电视也通常提供“3D立体效果调整”来控制3D立体强度。用户可以设置较强的3D立体效果使3D的视频、图像立体效果更强，如果用户感到不舒服，可以设置较小的值使3D立体效果减弱。例如，设立了20个2D/3D效果强度的等级值，等级值越小，3D效果强度越弱;等级值越大，3D效果强度越强。首先建立一个混合大小规模调整立体指数的索引表，UINT8_TStereIndex_table[20][2]={{5,1},{10,1},{15,2},{20,2},{25,3},{30,3},{35,4},{40,4},{45,5},{50,5},{55,6},{60,6},{65,7},{70,7},{75,8},{80,8},{85,9},{90,9},{95,10},{100,10}}。3D立体效果调整主要调用两个函数，函数HX_RV3D_LIB_T2T_EF-FECT_SetLargeScaleStereoIndex()可以决定左眼视图和右眼视图直接所差的像素数量，也叫做“立体指数”，这个函数进行大范围的调整，可以看到2D/3D图像明显地发生变化，可以调整的范围是0-100;函数HX_RV3D_LIB_T2T_EFFECT_SetS-mallScaleStereoIndex()可以微调显示对象的立体效果，从而提高2D/3D的转换质量，显示更为生动的3D图像，函数参数的调整范围设置为1-10。效果展示如图3，图4所示。
3.2.3 固定场景模式与自动场景模式识别
3D固定场景模式功能为用户提供了固定场景模式选择，用户可以根据场景不同选择不同场景模式以达到最佳的3D效果。比如外景图片，可以选择户外模式，户外模式可以把图片中远景天空与地面近景人物的远近对比加强，显示出更强烈的3D效果。固定模式选择在软件上可直接调用API接口HX_RV3D_LIB_T2T_EFFCT_SetSceneMode()来实现。
自动场景模式是2D/3D模块中一个重要功能，自动场景模式不局限在手动选择，它可以根据每帧图像内容和特点进行自动检测和配置，这样使不同的图像应用于合适的3D场景模式，如图5，图6所示。自动场景模式有两种合适的方法，模式1用于垂直方向配置，模式2用于垂直和水平方向的配置。这两种模式对应的函数分别是HX_RV3D_LIB_T2T_AUTOSCENE_Init(),HX_RV3D_LIB_T2T_AUTOSCENE_ProcAutoDetectScene Mode()。如果系统不调用HX_RV3D_LIB_T2T_AUTOSCENE_Init()初始化功能，则系统默认为固定场景模式。若想改变固定场景模式，可直接调用HX_RV3D_LIB_T2T_EFFECT_SetScene Mode(),2D/3D模块将自动地由自动模式转为固定模式。为了确保每帧图像的场景模式的准确度，自动场景模式在基于Linux内核基础上，采用场中断方式实现的。相关代码如下：
4 结语
介绍了2D转3D技术在高清数字电视SOC芯片上的应用模块设计实现，主要包括3D视点调整、3D立体效果调整、固定场景模式、自动场景模式等，并进行了调试、验证。结果表明，2D转3D模块的设计均符合设计要求，3D画面质量主观效果很好。
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3D数字技术 篇9
目前,我国展览业展览数量多、主办单位多、行业重复办展多[1]。会展本质上是参展商面向社会提供的一种信息传播媒介,而关于会展信息传播模式,以及如何利用信息技术最大限度发挥会展信息传播能力的研究不多。当前,网上会展在一定程度上冲击传统会展业务,与传统会展相比,它具有永不落幕、实时更新、成本低、效率高等特点。本文探讨利用Web3D虚拟现实技术[2]、多媒体信息检索技术和数据挖掘技术,实现会展业流程数字化,推动会展业信息化。
1需求分析
根据会展业务流程,数字会展 系统业务 流程需求 如下[3]:
(1)主办单位咨询联络。在此阶段,主办单位与参展单位进行联络,收集参展商及其参展商品相关信息,并建立参展商信息数据库和参展商品信息数据库。
(2)租用场馆,确定配套服务。确定租用场馆,收集场馆详细信息,建立展馆信息数据库,为虚拟场景建模作好准备。同时,掌握配套服务情况,以利于在虚拟场景中给予提示。
(3)确定方案。根据参展单位需求安排展位,建立展位信息数据库,供场景建模及后续使用。
(4)各单位进驻展馆,并进行展馆布置施工。使用摄录设备采集展位图像信息,根据收集的相关信息进行虚拟场景建模。
(5)根据虚拟漫游测试。根据搭建好的虚拟场景,进行虚拟漫游测试。
(6)展览。提供虚拟展馆场景,并向用户提供多媒体信息检索,实现最优路径的自动选择。
(7)展览结束。将虚拟展馆场景移植到网上,供参观者继续进行浏览和查询。
2系统功能设计
根据会展业务流程及功能,将数字会展系统分为3个模块:面向会展承办者的会展信息综合管理模块;面向参观者的客户导向服 务模块;面向承办 商和参展 商的基于WEB 3D的交流平台模块。
2.1会展信息综合管理模块
通过会展信息系统综合服务平台,管理展前、展中和展后的各类数据信息;协调会展承办者、参展商和参观者的需求;监控会展全流程;通过数据分析辅助会展承办方决策。信息综合管理模块具有以下功能:
(1)客户资料管理。对于承办方来说,有两类客户:会展参展商和参观者。参展商资料包括企业基本情况、企业代码、参展产品信息;参观者个人资料包括身份、职业、收入、参观意向等。对参展企业实行会员制,通过数据统计分析,为会展承办方后期经营提供客户信息参考。
(2)会展举办场 所管理。建立区域 内会展场 馆数据库,记录其面积、内部结构、年平均承办会展数、租金等,提供各场馆近期举办过的会展具体信息,以辅助承办方场地选择决策。
(3)会展流程管理。对会展中所要开展的各项活动进行规划。通常涉及两类活动:一类是主办方安排的活动; 另一类是参展商参展活动。依据展会主题对参展活动进行分类,合理规划展会日程。
(4)虚拟动态展演编排、预览。在网络虚拟产品建模以及Web3D显示技术的基础上,提供三维场景编辑功能, 运用虚拟现实的三维虚拟场景建模技术构建真实会展场所及具体的展区布置,实现会展布局和各专题展区特色设计,缩短会展布置时间,减少方案重复修改。
(5)会展资料汇总。会展后统计各项指标,如参展商数量、参观人次、各具体展区流量、总成交额、单项最高交易额、票务收入等,并对汇总信息进行分析,发现数据隐含信息。通过展区参观人次和商品成交情况研究参展商会展消费者的需求。对数据进行流转和保存,生成季度、年度报表。
(6)会展资料检索。可对历次会展LOGO设计、广告宣传及会展中的影像资料等进行检索,为后续会展设计提供参考。
2.2客户导向服务模块
通过触摸屏的形式,向参观者提供场地导览和信息服务,提高会展服务水平和信息化程度。面向客户的导向服务模块功能如下:
(1)查询功能。为参观者提供展览现场导航服务,包括提供展馆电子地图、参展商展台位置信息、参展商情况简介(包括经营范围、特色产品等)、展馆服务设施分布情况以及场馆适时人流情况等。
(2)虚拟场景。通过3D设计软件完成会展场馆的虚拟三维建模,包括各具体场馆的结构分布和参展区布局, 利用电子地图为参观者提供导览服务。
(3)适时信息反馈。提供客户满意度调查表,在会展中收集参观者反馈信息,包括对会展规模、布局、参展产品门类、参展商知名度、现场服务等的满意程度。根据顾客管理模块提供的客户资料,深入挖掘客户信息,结合数据挖掘技术实现智能决策。
2.3基于WEB3D的交流平台模块
整合各种网络技术和通讯技术,结合远程信息服务系统,为客户与商家提供相互交流沟通的信息服务平台。建立基于Web的信息交流平台,实现会场内外的信息互动, 加强会展与外界的信息交流,打破会展时空局限,扩展和延伸会展活动的广度与深度。主要实现以下功能:
(1)信息发布。网上发布会展承办方的基本资料(企业介绍、已承办会展情况)和本次会 展有关详 细信息(主题、规模、时间、招商信息)。
(2)信息检索。对会展资料数据进行检索,与客户共享部分数据资料。根据参展商需求检索产品成交情况,为参展商提供数据参考,提高会展效益。
(3)客户交流。建立承办方与参展商间基于Web的交流平台,在公共区发布近期举办会展情况,及时处理参展商的咨询和反馈。
(4)基于Web的虚拟场景漫游。运用基于Web的虚拟现实建模技术和flash技术实现网上会展,使实地会展和Web虚拟三维会展同时开展。
3技术路线
数字会展系统涉及技术有Web3D虚拟现实技术、网络技术、图像及视频检索技术、数据挖掘技术等,技术路线如图1所示[5]。
4结语
3D数字技术 篇10
1.1 GENESIS64软件
GENESIS64是ICONICS公司研发的业内首个64位HMI/SCADA软件套件,所包含的一系列解决方案实现了工厂车间级到企业业务系统级的互联互通。该软件是基于.NET 64bit平台全新设计的,可为客户提供一个360°三维操作视景;通过整合Windows Presentation System、Card FlowNavigation、Geographical Information System(GIS)以及采用硬件加速3D成像,使用户获得更加丰富的应用体验;此外,还通过集成User Account Control(UAC)提高工厂车间安全性,集成Silverlight技术实现跨浏览器和跨平台可视化。
1.2 数字化工厂
随着数字仿真技术和虚拟现实技术的发展,使得对真实工业生产的虚拟规划、仿真优化成为现实,因此随之出现了一种新的概念“数字化工厂”,为制造技术的发展提供新的途径。数字化工厂(DF)是指以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中对整个生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。
2 烟草行业制丝线监控系统的传统模式
制丝是将烟片、烟梗等原料经过烟梗加工、叶片加工等工序,并经过除杂,最终使烟丝的宽度、水分、温度等工艺参数均达到各等级卷烟工艺的要求,进而达到成丝率高、纯净无杂质、松散且具有弹性和填充力等要求。制丝生产线一般包括叶片处理工艺段、白肋烟处理工艺段、制叶丝线工艺段、梗处理工艺段、制梗丝工艺段、烟丝掺配工艺段、加香工艺段、贮丝工艺段等。
2.1 二维模式
传统的制丝线监控系统是由二维图片、图形符号与文字标签等元素组成的生产过程示意图,如图1所示。这些元素直接组态PLC变量,通过颜色、尺寸等变化反映设备的不同状态。这种方式虽然能够起到实时监控的作用,但是界面不美观、不直观,设备外形、位置等与实际有很大出入,需要用户对现场设备特别了解并且熟悉系统的各种操作规范,在界面的友好性、美观性及操作的易用性方面有所欠缺。
2.2 2.5维模式
鉴于二维模式的不美观、不直观等缺点,经进一步的改进,将所有设备在3DMAX软件中建成3D模型,然后根据不同烟厂的实际设备与布局情况形成一张该厂生产线的3D图,这种方式被称为2.5维模式(如图2所示)。这种方式虽然解决了画面的美观与直观问题,但是也存在一定的缺陷:
(1)如果现场增加或减少设备,需要重新渲染3D图片,增加了工作量;
(2)渲染的3D图仍然是一张二维图片,不能旋转、移动和缩放;
(3)渲染时要找到相对合适的角度,否则设备会有盲区,而且在设备很多的情况下角度很难把握。
3 基于GENESIS64的3D技术的应用
基于GENESIS64的3D技术在数字化工厂中的应用使得烟草行业监控系统发生了巨大变化。其中的GraphWorX64模块自带三维模型库,支持软件本身建三维模型,同时也支持多种格式的三维模型导入。
基于GENESIS64的数字化工厂具有以下优点:
(1)采用2D和3D相结合的方式,组态起来更加灵活,界面更加美观,操作更加方便;
(2)模型可自由移动、旋转、缩放,实现全方位、无死角监控;
(3)实现真正的数据驱动动画,这是普通动画制作软件无法比拟的;
(4)形象逼真的动画效果能让用户轻松愉快地完成工作。
在GENESIS64软件中,组态动画也非常方便。每个设备、每个零部件都可分级控制。每个被控制的对象称为Object,每个Object可添加不同的动画,如移动、旋转、缩放、隐现、颜色、是否可用等。每个动画都有一个DataSource与PLC变量连接,通过PLC值的变化来控制动画的变化,可设置动画的执行次数和延迟时间等属性。
以制丝线典型设备加料机为例,加料机工作时滚筒匀速旋转,电机正常运转,管道内有料液流动。传统的监控系统加料机工作状态通过文字标签显示,电机状态用圆圈内不同填充色代表,直线代表管道。而在三维数字化工厂模型中,滚筒添加旋转动画,电机添加旋转和变色两个动画,管道添加变色动画并且有液体流动;然后分别为每个动画组态相应的PLC变量,当PLC控制加料机运转时,画面即可实时模拟,如图3所示。
制丝生产线由很多设备组成,每个设备由PLC数据驱动动画,进而完成生产过程的仿真,真正实现生产智能化和业务可视化,如图4所示。
4 结束语
基于GENESIS64的数字化工厂已在某烟厂投入使用,实践证明该技术的应用大大提高了工作效率,减少了误操作,能实时、有效、精准地对现场设备进行监控,增强了操作界面的友好性。
摘要：将基于GENESIS64软件的3D技术应用于烟草行业数字化工厂中,将数字仿真技术和虚拟现实技术相结合,打破传统制丝线监控系统平面示意图的方式,为客户提供一个360°三维操作视景,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,实现生产智能化和业务可视化。
3D数字技术 篇11
关键词：2D图像3D化；互动体验
新世纪以来，3D绘画在全球风靡，这引起了国内艺术家的重视。2005年，中国3D地画艺术家齐兴华将3D地画引入中国，3D绘画的版图終于扩张到了中国。自2008年后，随着曝光度的不断增加与经济主体的介入，3D绘画的发展开始呈现出全面开花的势头。
3D化的2D图像是指在二维载体上通过一些特殊的视觉的艺术的创作手段及处理手法，使之呈现出超越二维空间中物体的长度、宽度局限，能体现出物体空间深度的3D效果的假象。3D化的2D图像是对二维平面载体本身的视觉创作与伪装，使之在视觉上突破了平面二维载体的空间束缚，与所承载的内容相契合，巧妙地连同二维载体本身共同呈现出的具有空间感立体感的图像。因此，3D化的2D图像具有很强的立体感、动态感和真实性，它层次分明，所表现的物体圆润厚实、活灵活现，有种呼之欲出的栩栩如生感，具有很强的视觉冲击力。例如，起源于16世纪意大利的街头粉笔画，又名3D街头地画、城市立体画、城市三维立体画等，这种利用视错觉艺术表现手法营造出的虚拟的三维立体空间形式，之所以近年来又兴起一阵热潮，究其原因无非是其以假乱真的效果，使观众与画面产生互动，发生情感共鸣，产生震撼的宣传效果。3D化图形主要应用在三个方面：绘画、商业广告、公共导视系统，以下分别从这几个方面进行举例分析。
1 2D图形3D化在绘画领域的应用探索
广义地说，一切图像的形式都是艺术，而在图像上的创新发展也体现在艺术品中，这其中就包括了2D图像的3D化探索。对于这方面的研究，韩国已建成了专门的美术馆。这些作品风格独特，技艺精湛，其中很多画面中的人物和道具部分伸出画框外，观众不仅可以观赏到许多绘画作品，还能身临其境地接触这些特殊设计，甚至在相机镜头前充分发挥创意摆出各种姿势，就似与画中的人物在互动，“进入”到作品中。通过对这些主题分门别类的展示，让观众充分体验到了与艺术品互动的乐趣，再通过观众的互动拍照并流传，将实现与绘画作品互动的梦想传递给每一个人，也将艺术更加走近普通人的日常生活。
2 2D图形3D化在商业广告领域的应用探索
在商业运用中，产品、品牌的传播主要运用的是广告的手段。广告则是利用视觉载体将商品向消费者作一种语言上的沟通，引起消费者的注意、阅读、吸收、容纳，而后激发购买的行为。它作为商品信息传递的一个重要媒介，是一种文字符号与视觉形象相结合的综合体。
某一产品宣传成功时，消费者就会不自觉地被其吸引，产品的受关注程度大大体高。甚至人们人云亦云地都说好时，不知情的消费者也会带有盲从性地去了解该产品；反之，某一产品广告的宣传效果不明显甚至无法引起消费者的兴趣时，者便会主动忽视该广告，从而直接导致宣传无效，造成商家的无形损失，也降低商家广告的投入回报比。由此可见，由广告宣传效应所引起的广告势力双方是有强弱之分的。即“信息发布主体”处于优势地位时，“信息处理主体”便相对处于被动地位，反之亦然。由此可见，信息的发布者与接收者，即商家与消费者之间的关系是相互影响作用的。
当2D图像的3D化应用在商业展示、广告宣传中时，它以一种更为趣味、新奇的方式吸引受众，使消费者与商家达到完美互动，对宣传产品、品牌起着功不可没的积极作用。例如，TBWA在巴黎街头为佳能Powershot SI系列做的街头广告中，设计师巧妙地利用街头的停车场标杆，结合并模拟相机镜头变焦时的运动，来说明产品的主要优势。
基于以上分析，使信息发布主体处于商业行为中的优势地位，最有效的方法就是增加广告对消费者的吸引力。而且在这个处处充斥着广告的商业社会中给消费者留下一个独特而有深刻的印象，3D化后的2D图像有着不可小觑的作用。
3 2D图形3D化在公共空间导视系统领域的应用探索
室内的公共建筑场所人流密集、综合性、封闭性强。停车场作为公共建筑必不可少的一员，光线不足、容易迷路便成了它的通病。在墨尔本一个名为EurekaTower Carpark的停车场中，设计师Axel Peemoeller巧妙地通过视觉上的正确引导，将平面视觉系统通过建筑物的内部结构进行立体化设计，铺满整个墙面的字体即使场所内光线不足也足可以让人一目了然，并随着司机前进路线的移动而形成不同的角度，即时引路。字体以红、绿、蓝、黄四种明快的色彩分别代表出、入、上、下四个指示方位，从字体颜色上也让司机明白自己所处的区域，减少迷路状况的发生。这种3D化2D图像设计从视觉功能上有效地指引了车流方向，为司机和车库管理者避免了不必要的麻烦。
室外公共活动场所是人们广泛参与、交流、互动的地方，是公众自发地进行日常文化休闲活动、各种团体家庭集会的地方。因此，这里的视觉导视设计在注重指示功能的同时更注重与周边环境的相协调适应，强调公民的社会责任感。法国艺术家Francois Abelanet在巴黎市政厅门口创造的3D 体草坪则成为这一方面设计的绝佳案例。这个草坪面积达1500平方米，由90个工人花费5天时问搭建完成，用绿色的草皮和白色的线条构成地球，旨在唤起人们对绿色生态地球的关注和保护。此外，想看出该草坪的立体究整效果必须远距离观测，这也从草坪的观测方式上诠释了环保事业必须具备长远的目光，短视的效益只会带来不良的效果。因此，该作品无论从概念上、功能上、视觉上，都完美地契合了主题，其传达的环保概念会潜在地影响人们的行为。
2D图像的3D化是平面图形在传统技术基础上寻求与人的视知觉相互动的新的艺术形式，它是顺应现代视觉艺术与科学技术相融合的多元化发展需要的。同时，3D化后的2D作品以一种更为多元化、互动式、空间性、趣味性的视觉形式姿态去多维地传达设计理念。其强烈的画面冲击力、引人入胜的设计趣味、与受众群体良好的互动效应使得这种图形方法越来越多地出现在艺术创作中，呈现出了更完美多彩的艺术效果，也为设计师提供了新的设计思路和设计语言，拓宽了 2D图像研究发展的空间。
参考文献：
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3D数字技术 篇12
一、3D印刷发展趋势
近年来, 随着计算机图像处理技术、印前制版技术、印刷技术、光栅制作技术的迅猛发展, 3D印刷得到了迅速发展, 在3D印刷理论、设备、软件平台和制作工艺技术的研究、市场开拓等方面均取得了显著成果, 在印前图像制作、数据输出、印刷成图工艺和光栅材料等方面均有所突破[3~4]。在立体印刷技术及设备开发商和立体印刷企业的共同培育下, 立体印刷萌发出新的生机, 将进入一个崭新的发展阶段[5]。3D印刷, 现已在工艺美术、文化用品零售批发、户外广告、摄影领域逐渐崭露头角。
与传统印刷相比, 3D印刷优势明显: (1) 立体感强。3D印刷品, 色彩丰富、如同实物的立体感, 对人眼产生强烈的吸引力, 有身临其境的感觉。 (2) 附加值高。在竞争日益加剧的印刷市场, 印刷微利化时代已经到来。3D印刷能扩展印刷服务产业链, 是企业增值印刷的重要着力点。 (3) 防伪性强。3D印刷工艺复杂, 所需要的特殊设备投资大、技术含量高, 仿造者对原创产品难以直接通过拍照扫描和一般印刷设备等技术进行复制, 同时消费者也能一目了然地看出效果, 能实现较好的防伪功能。 (4) 创意性强。3D印刷独特的表现方式能够实现多种多样的艺术效果, 能体现商品设计更加多样的创意, 能实现包装设计的创新。
二、3D印刷企业存在的问题
在3D印刷中, 将图像在计算机环境下, 利用软件平台进行印前制作, 生成立体光栅图像是个复杂过程。光栅3D印前图像处理, 要完成对原稿图像的颜色与阶调层次处理、视差图的生成、多像合成等复杂作业[6]。首先将原稿中的景物按凹凸视觉效果勾画等高线, 然后选定主体中心, 将前后景物进行一定量的位移, 最后形成不同视差角度的图像序列[7]。3D印刷在印前图像设计中存在以下问题: (1) 3D图像素材杂乱。随着企业累积的素材数量的越来越多, 设计人员只能凭记忆查找素材, 这样给查找、制作都带来巨大的困难。 (2) 3D印刷图像数据量大。3D印刷图像精度高, 图层多, 对设备性能要求很多, 即使采用高档设备, 数据处理速度也很慢, 而且文件较大, 存储空间不够时, 容易被删除。 (3) 偏差匹配精度要求高。光栅与多视图的位置匹配关系要求非常准确, 但由于光栅线数、图像分辨率、加网线数、网点形状、输出设备分辨率、印刷时纸张 (光栅片) 的变形等因素会造成匹配时出现误差。要通过手工或软件辅助等手段实现这种关系匹配, 十分烦琐。 (4) 设计人员经验水平要求高。目前的工作过程中, 大多数3D印刷企业采用的是一人全程负责式, 不能多人协同工作。从图片的查找、扫描到图片的编辑再到排版、打印等一系列环节全部由一个设计师来完成。这就对设计师的能力要求非常高, 设计师不仅要具备高素质设计、策划能力, 还要具备熟练掌握各种编辑、制作类软件的能力。 (5) 沟通协调困难。设计制作人员之间由于对文件格式及使用方法上不能有效地沟通, 而采用了不一致、不正确的使用方法, 会影响产品质量。
三、数字资产管理平台构建
数字资产管理 (DAM) , 是以数字资产文件获取、存储与重复利用为目标的新技术, 主要应用于新闻媒体、图书出版、印刷包装等行业。如果将数字资产管理 (DAM) 应用到3D印刷企业中, 可以较好应对3D印刷图像制作和处理问题。
数字资产管理系统 (DAMS, D1g1ta1 Assets Management System) 是对数字资产进行组织与管理的系统, 它由数据录入、管理、整合和发布四个主要的功能模块组成, 完成从多媒体信息的输入、存储管理、检索查询, 到编辑整合、出版物制作等, 再到印刷出版、电子出版、网上发布等一系列工作。
数字资产管理的基本思路是:多媒体信息经过数据录入模块加工后, 被纳入到数据管理的范畴, 存储在数据管理模块控制的存储体中;在需要时, 数据管理模块将内容从存储体中提取出来, 经由数据发布模块加工或合成后, 进行多方位的发布。数据录入是指通过数字化和必要的加工过程将文字、图像、视频以及音频等多媒体信息转换为数字化内容, 如文字录入、图片扫描、视频信息的数字化以及辅助查询的关键帧的提取等。各种多媒体信息经过录入进入到内容管理平台, 在这里, 数字化信息被分类、标引, 并连同其标引信息将被存储到数据库或其他存储体 (如磁盘、光盘等) 中。
内容管理是数字资产管理系统的核心, 可实现对多媒体信息的存储、查询以及系统控制、用户权限设置等功能, 具体来说包括:对各种类型的数字化信息进行分类、索引以及存储等;对数字化信息本身及其索引信息进行增加、删除以及修改等;实现多级查询和多次查询功能, 既支持简单的查询, 也支持复杂的条件查询;针对不同的用户进行权限分配管理, 保证系统的安全性, 以及日志生成、数据备份等。
数据发布模块通过有效的查询手段提取数字内容, 依据不同的发布媒体进行出版前的整合加工, 生成新的数字内容, 并以各种形式进行发布。文字和图像可以用于报纸和书刊印刷, 也可制作成电子书, 刻成光盘, 生成网页等;视频内容可以进入到编辑程序, 进而进行数字播出、网上视频点播等多渠道发布。
3D印刷企业应用数字资产管理 (DAM) 可以解决的问题: (1) 提高生产效率, 方便电子文档的管理, 减少文件查询、调用时间, 加快生产速度;印刷生产本身就是一个不断产生数据的过程, 这个过程使印刷企业所需要管理的数据日积月累, 数据量十分巨大, 随着生产规模的不断扩大, 海量数据的存储管理工作将会变得十分烦琐。目前大部分的印刷企业采用的数据存储方式基本上都是文件直接存储, 这种方式给将来的检索、查询以及数据的再利用带来了许多的不便。利用信息管理技术实现数据存储、管理、查询, 可实现数据的有效组织和管理。 (2) 提升印刷质量。3D印刷要求印刷更精细, 生产环节更加多变, 其印刷出来的效果优秀与否牵涉到设计、印前、制版、印刷各个生产环节。数字资产管理可以对以上生产因素进行很好控制。 (3) 数字资产管理, 可以对数字图像图层及操作参数进行集中, 为客户提供额外的数字内容服务。 (4) 升级管理, 解决生产数据规模不断扩大所带来的管理问题。 (5) 降低设计人员的操作要求, 由于对数字图像进行了分类, 给类似的图像处理提供了参考参数。另外, 可以将一个活件处理过程, 分解成若干个流水线环节, 可以分布合作方式来处理图像, 避免了所有环节都需要一个设计人员来完成的困难。 (6) 数字资产管理系统中提供了盒型结构图, 可以方便3D印刷盒型设计。
四、总结
总之, 利用数字资产管理 (DAM) , 能改变3D印刷印前设计中存在的印刷企业中印前设计存在“数字素材烦杂、图像处理繁琐、协同操作困难、预视效果较差”的现状, 根据项目前期预研和市场调查, 开发3D印刷数字资产管理系统能较大提高3D印刷设计效率, 降低对设计人员经验水平的要求, 能提高3D印刷质量, 优化3D印刷工艺流程, 降低印刷废品率, 扩展3D印刷产业链, 为用户提供更多的数字服务。
摘要：随着信息技术的飞速发展, 现代印刷企业的印前处理已经实现了数字化。3D印刷企业印前处理的数据量大, 这使得印前数据的科学管理被提上日程。数字资产管理实现了数字资产的科学存储管理、便利的数据再利用、数据发布以及数据增值, 是3D印刷印前数据管理的最佳解决方案。
关键词：3D印刷,数字资产,平台构建
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