世博创新科技:网上世博会能否助推虚拟技术发展

2010年06月18日 07:34   来源:科技日报   马爱平

 

上海世博会带给世人最大的惊喜之一是“网上世博”。图为网上世博会中所展示的汽车馆。CFP


    打破砂锅

    网上世博会让虚拟制造技术“一夜成名”,通过这一技术“搭建”起来的网上世博会,让逼真精彩的3D场景呈现人们眼前。请关注——网上世博会能否助推虚拟技术发展?

    2010上海世博会带给世人的最大惊喜之一是被国际展览局秘书长洛塞泰斯誉为“革命性创举”的“网上世博会”,它首次将具有158年历史的世博会以三维游园的形式搬到网上。自去年11月12日,网上世博会正式启动。242个参展国家和国际组织、国内31个省区市和港澳台地区、“城市最佳实践区”中的50个案例以及18个企业馆,陆续在网上展现。

    网上世博会是如何“搭建”起来,通过何种现代化手段成为世博会的导引、补充与延伸?这种技术未来可否大展宏图?

    打造一届永不落幕的世博会

    进入网上世博会主页,世博会园区的3D场景呈现眼前——蓝色清澈的黄浦江上,有若干游艇来回穿梭。卢浦大桥的两边,是首期上线的44个展馆。五大永久性标志建筑“一轴四馆”映入眼帘。右下角的蓝色小精灵“海宝”,正随机对已上线的展馆简单介绍。

    园区和展馆的景观有多种视角。远观、近赏、平视、俯看,每个角度都是不一样的风景。网上世博会的场景非常逼真。比如,网上世博山东馆,不仅有泰山日出的美景,渐次铺开的杜甫《望岳》诗动画,观众还可通过三维虚拟现实技术观看到孔子等历史名人的容貌动作和活动场所。

    上海世博局新闻宣传部副部长、网上世博会项目总监王立平介绍说:“网上世博会最重要的功能有三:推广世博会,让更多人前来参观;突破空间限制,弥补因路途遥远无法前来参观的遗憾;在展期结束后,通过网络的形式将世博会的精华记录下来,成为‘非物质文化遗产’”。

    网络世博会突破了电视转播在时差、播放权、无法选择等方面的限制。使得全球超过10亿的网民成为目标受众,将世博会的理念、精神及内容在更广范围内有效传播。3D技术、视频点播、虚拟社区等的技术利用使世博会不再是单方面的展示。

    王立平表示,网上世博会包括展示、互动和活动三部分内容,其中展示部分的功能在世博会结束后仍将长久保存,使中国2010年上海世博会成为一届永不落幕的世博会。

    快速搭建三维虚拟场景

    能实现如此强大的功能,首要技术当属虚拟制造技术。

    从最初参与网上世博技术方案的撰写和实施方案的论证,到网上世博会最终实现,上海理工大学虚拟制造技术研究院副院长杜宝江是亲历者和见证者。

    “对于虚拟制造技术,国际上并没有统一标准,有些标准都是开发商自己定的。在造访了很多相关技术先进的国家后,我们发现与开始的技术要求还是相差甚远。”杜宝江说。

    “操作要简单,非专业人士也能学会;可复制性要强,随时随地可进行。为符合这些要求,我们开发了三维虚拟场景快速搭建制作技术。”杜宝江表示。为加强游客对太阳能发电系统的认识,研发团队通过虚拟技术,模拟出世博园区场馆、太阳运行轨迹、光伏发电过程,实时反映了不同天气、环境状况下,太阳能的发电情况,形象而生动地展示了太阳能光伏发电的深奥科学原理。在人物模拟方面,借鉴人体基因的编码方式,用数字完成了人体“特征基因”的编码。虚拟的人如何组合搭建起来,网上世博游客可以通过拖动身材、表情、发质、服装等人物素材模块虚拟出自己。

    此外,研发团队把上海世博会的各个要素,如展馆、任务、道路等数据采集设置好,建立一个三维数据库,做成模块。这样,网上世博的工作人员只要拖动模块,就能快速建立虚拟场馆和相关内容,提高工作效率;而网上世博游客也可以自己动手DIY构建个性化虚拟场景、人物以及未来之城,实现了人机互动、人网互动、虚实互动。

    在虚拟场馆多重互动搭建和体验系统标准形成后,网上世博专家组马上组织各省市交流,协商确定各省市的网上场馆方案。确立了目前网上世博会的虚拟展馆的两部分:一是实体展馆虚拟化,网上展馆的建设紧随实体展馆建设。二是扩展部分,实体展馆没有或无法展示的,可以在网上游览,或通过趣味游戏来体验各自的特色。

    有力推动虚拟制造技术的应用和发展

    与网络游戏只需要好玩、互动、热闹的技术不同,虚拟制造技术要准确,要反映现实,要和相关行业联系起来。

    “作为一种新兴科技,虚拟制造技术是在计算机虚拟环境和设备现实环境中,同时进行的产品设计、制造、测试、运行控制、销售和管理的一体化模拟仿真过程。通过人机交互、虚实联动,可以在不消耗实际生产资源的情况下找出最优方案,从而缩短周期、降低成本、提高效益。

    国外发达国家在核试验、飞机试制、汽车设计制造等领域都发展了较先进的虚拟技术。“网上世博会上的应用,让虚拟制造技术‘一夜成名’,同时,也有力推动了这一技术的应用和发展。”杜宝江表示。

    目前,在临港新城重工业基地建设模拟、电站集团闵行基地改造规划及节能减排方案演示、大飞机设计、隧道盾构三维虚拟培训和远程诊断等项目都用到了虚拟制造技术。“隧道盾构三维虚拟培训和远程诊断构建了一个看得见的管理系统。”杜宝江介绍,这一系统与地下施工系统直接相连,地下工程出现的任何情况都可以通过虚拟系统,在电脑上实时反映出来。甚至有些现场无法发现的情况,如刀具在挖掘过程中遇到的损坏、跑偏等问题通过传感器,都可以在虚拟影像中及时反馈出来。

    在装备制造和服务业领域,虚拟制造系统的研发和应用都方兴未艾,正显现着它的生命力。杜宝江说,虚拟制造技术将在我国的产业结构调整和低碳经济发展中发挥越来越大的作用。

(责任编辑:徐晶慧)

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