陳 濤 丘恩華 孔吉宏 呂毅松 孫廷昌 吳 超 陳世坤

（1.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司 廣州 510630）（2.中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司 武漢 430080）

1 引言

現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通常采用建模軟件Autodesk公司的3dsMAX軟件，該軟件制作流程十分簡潔高效，可以很快的上手，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域；然后將模型通過導(dǎo)出成通用的fbx格式文件，再導(dǎo)入至虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)做貼圖、燈光、特效、烘培等工作。

在此過程中存在三維模型批量格式轉(zhuǎn)換及輕量化的問題，現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)方法主要是以下兩種：1）用CATIA軟件對(duì)三維實(shí)體模型文件進(jìn)行stp格式的批量轉(zhuǎn)換；使用3DVIA Composer中的程序3DVIA Sync對(duì)所得stp格式模型進(jìn)行批量格式轉(zhuǎn)換及輕量化處理，得到3ds格式模型；用Unity3D導(dǎo)入輕量化后的三維實(shí)體模型。2）基于CATIA、三維引擎Virtools以及3DMAX三種軟件，利用CATIA對(duì)相關(guān)CAD模型進(jìn)行特定格式的存儲(chǔ)，然后將相關(guān)實(shí)體模型導(dǎo)入到Virtools中，利用Virtools對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算，再利用Virtools對(duì)模型進(jìn)行存儲(chǔ)，最后將實(shí)體模型導(dǎo)入3DMAX中以完成模型的材質(zhì)處理、貼圖、烘焙等渲染［1］工作。

2 現(xiàn)狀分析

水電站的模型全部由CAD軟件［2］制作而成，屬于精細(xì)模型，一個(gè)抽水蓄能電站一個(gè)機(jī)組的零件數(shù)高達(dá)10萬多個(gè)，需要人工將模型導(dǎo)入到3dsMAX［3］軟件中，再進(jìn)行優(yōu)化、減面等工作，最終導(dǎo)入至虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。該技術(shù)路線的缺點(diǎn)是不能較好地應(yīng)用在基于CAD超大模型的水電站，首先，使用此技術(shù)路線會(huì)需要大量專業(yè)的模型制作人員，將CAD模型導(dǎo)入到3dsMAX軟件中，然后進(jìn)行處理，其次，由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)于面片數(shù)的要求，通常一個(gè)CAD模型的機(jī)組直接導(dǎo)入到3dsMAX軟件中面片數(shù)最少超上億個(gè)，市面上通用的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)幾乎承載不了，經(jīng)過減面優(yōu)化處理的模型失去了水電站對(duì)于建立精確模型庫的意義。

傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)［4］首先對(duì)真實(shí)物體進(jìn)行抽象，用多邊形構(gòu)造物體的三維模型，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、三維模型越來越大，僅僅依賴硬件的升級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。大模型的顯示、瀏覽和使用越來越困難。為保證三維建模以及模型展現(xiàn)的效率，三維模型的輕量化技術(shù)必不可少。

在現(xiàn)有的方法中存在以下問題：1）基于水電站的需求，要求模型的屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息通過輕量化過程能夠繼續(xù)保留，而這一點(diǎn)通過當(dāng)前傳統(tǒng)的技術(shù)手段不可能完成。2）在計(jì)算機(jī)仿真時(shí)，能夠在保證模型顯示效果的前提下，減小模型轉(zhuǎn)換時(shí)間，但是其輕量化過程不能繼承原有模型的特征、屬性、材質(zhì)和結(jié)構(gòu)信息等，輕量化過程損害了模型庫的精準(zhǔn)度。3）有的方法模型格式轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜，不利于模型輕量化的快捷高效處理。

3 解決方案

針對(duì)以上存在的問題，提出了基于CAD超大模型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水電站仿真系統(tǒng)的應(yīng)用［5］，具體步驟如圖1所示。

圖1 實(shí)施步驟

在以上步驟2中，水電站精確模型的輕量化包括：1）基于三角形面片的幾何數(shù)據(jù)，使用多線程分別應(yīng)用重新劃分的三角形網(wǎng)格輕量化算法、近平面合并算法和基于小波分析的輕量化算法進(jìn)行三角形面片的輕量化，得到每一輕量化算法處理后的總?cè)切螖?shù)目和三角形所占像素總面積，然后根據(jù)總?cè)切螖?shù)目和三角形所占像素總面積的加權(quán)總值來確定針對(duì)具體的三角形面片采用哪一種輕量化算法的處理結(jié)果進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；2）進(jìn)行數(shù)據(jù)精細(xì)程度分級(jí)，根據(jù)工程模型的特征特點(diǎn)與虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行特征和細(xì)節(jié)分級(jí)；3）生成LOD［6］數(shù)據(jù)，包括：對(duì)于較大的場(chǎng)景中的可區(qū)分模型生成LOD模型，在大場(chǎng)景中，若場(chǎng)景大小大于設(shè)定的值，則對(duì)可區(qū)分模型生成LOD模型，并在距離較遠(yuǎn)的時(shí)候啟用LOD模型；4）對(duì)上述處理后的模型進(jìn)行三角形條帶化處理，用N+2個(gè)頂點(diǎn)表示N個(gè)三角形。詳細(xì)如圖2所示。

圖2 示意圖

在步驟3中，對(duì)SFX格式開發(fā)時(shí)，約定SFX格式的信息格式，提取SolidWorks中的水電站精確模型數(shù)據(jù)信息，所述精確模型數(shù)據(jù)信息包括點(diǎn)、線、面、裝配關(guān)系、特征、屬性，根據(jù)解析和解釋規(guī)則將提取的水電站精確模型數(shù)據(jù)信息進(jìn)行SFX格式化，以上信息讀取后保存為SFX格式的模型文件，該文件保留了水電站精確模型的特征、屬性、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)信息。

將SFX插件在SolidWorks軟件中進(jìn)行擴(kuò)展安裝，安裝后在SolidWorks的軟件菜單中出現(xiàn)SFX轉(zhuǎn)換器。

在步驟4中，包含虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)MakeReal3D對(duì)UE4進(jìn)行二次開發(fā)，增加SFX格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入方式，并為相關(guān)屬性、特征、裝配關(guān)系進(jìn)行解釋，當(dāng)SFX格式的水電站模型文件導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)MakeReal3D后，得到的對(duì)應(yīng)水電站模型繼承了水電站精確模型的特征、屬性、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)信息。

4 實(shí)施方案

基于水電站的需求，要求模型的屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息通過輕量化過程能夠繼續(xù)保留，而這一點(diǎn)通過當(dāng)前傳統(tǒng)的技術(shù)手段不可能完成。一方面因?yàn)槟Ｐ偷膶傩?、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)即便是同樣的其它CAD軟件經(jīng)過轉(zhuǎn)化也只能保存部分信息，而虛擬現(xiàn)實(shí)軟件只接受可視化模型［7］，其它信息在虛擬現(xiàn)實(shí)軟件沒有對(duì)應(yīng)的解析、解釋。如果要保留相關(guān)信息，則需要虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中增加對(duì)應(yīng)的屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息，增加這些信息，是需要通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件進(jìn)行開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的工業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件由于其應(yīng)用和開放性主要提供的是二次開發(fā)，主要應(yīng)用的層面在應(yīng)用層面，像給虛擬現(xiàn)實(shí)軟件增加只有SolidWorks這類CAD軟件精確模型才有的特征、屬性，必須對(duì)底層進(jìn)行開發(fā)，那么這樣的虛擬軟件是必須支持底層開發(fā)的，同時(shí)還需要滿足大型水電站的性能要求。經(jīng)過對(duì)比，MakeReal3D是最佳選擇，MakeReal3D不僅支持傳統(tǒng)的工業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)功能，同時(shí)兼容了開源的UE4圖形引擎，UE4目前在性能、擴(kuò)展性都是虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中最為優(yōu)秀的底層開源圖形引擎，恰好滿足底層開發(fā)和性能。在此基礎(chǔ)上，從MakeReal3D圖形引擎的底層（即UE4引擎）開發(fā)對(duì)應(yīng)的信息支撐接口。在虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中開發(fā)對(duì)應(yīng)的信息支撐接口，還需要有選擇性的支撐要求的模型屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息，另一方面需要對(duì)圖形進(jìn)行優(yōu)化。直接將SolidWorks格式模型導(dǎo)入到Make-Real3D虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中是不可能實(shí)現(xiàn)的，一是SolidWorks格式的模型信息太多，另外中間格式也只能保存三角信息，都是既定的格式信息，再者需要對(duì)模型進(jìn)行輕量化，輕量化也要滿足水電站大型精細(xì)使用便捷性要求，同時(shí)需要支持自動(dòng)輕量化。鑒于以上要求，那么模型格式一定是特定的定制化模式格式。經(jīng)過測(cè)試和開發(fā)，目前只有SFX格式是一種混合式的數(shù)據(jù)格式，并且支持?jǐn)U展開發(fā)，且支持對(duì)水電站精細(xì)模型軟件SolidWorks的API進(jìn)行開發(fā)［8］。在對(duì)SFX格式開發(fā)時(shí)，需將SFX的基礎(chǔ)API在SolidWorks進(jìn)行擴(kuò)展安裝，安裝后在Solid-Works的軟件菜單中則會(huì)多出SFX轉(zhuǎn)換器。SFX轉(zhuǎn)換器并不能保證要抽取的信息和輕量化程度。首先輕量化是一種復(fù)雜的過程，其中要涉及到的輕量化算法和方法包括：實(shí)體模型網(wǎng)格化、三角形面片的輕量化、重新劃分的三角形網(wǎng)格輕量化算法、以及數(shù)據(jù)精細(xì)程度分級(jí)、生成LOD數(shù)據(jù)。將這些算法按照一定的方法在SFX中進(jìn)行對(duì)SolidWorks開發(fā)，經(jīng)過層層的精細(xì)模型輕量化后，模型的性能得以在虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中應(yīng)用。其次，由于模型輕量化后，可被虛擬現(xiàn)實(shí)拾取的即是網(wǎng)格模型［9］，如果需要抽取和繼承SolidWorks中精細(xì)模型的屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息，則根據(jù)一定的解析和解釋規(guī)則將相關(guān)幾何進(jìn)行SFX格式化，即生成了新的特定的SFX格式，這樣就可以基于水電站需求，使得模型的屬性、特征、材質(zhì)、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)等信息通過輕量化的方式繼續(xù)保留。

為了保證水電站SolidWorks模型［10］在進(jìn)行輕量化過程中順利進(jìn)行，在具體實(shí)施中需要選擇SolidWorks還原模式打開模型文件。SolidWorks普通模式下為了方便預(yù)覽和快速加載，打開時(shí)Solid-Works會(huì)根據(jù)軟件自身能力對(duì)模型預(yù)覽自動(dòng)性能優(yōu)化，例如SolidWorks打開大型裝配體時(shí)，部分模型的顯示通常不正常，這就是SolidWorks輕化。

所謂輕化是在打開裝配體的時(shí)候不讀取零件特征，只讀取實(shí)體信息、當(dāng)前顏色和配合關(guān)系。當(dāng)裝配體很大時(shí)，在輕化狀態(tài)下打開裝配體可以明顯提高打開文件的速度同時(shí)節(jié)約系統(tǒng)資源，讓零件的顯示更加流暢。然而輕化模式下，無法對(duì)模型進(jìn)行修改顏色、修改材質(zhì)等操作，甚至對(duì)于某些操作及附加應(yīng)用程序，輕化零部件可能不能正常運(yùn)作，這樣的模型數(shù)據(jù)在可視化的應(yīng)用［11］中是不允許的。

還原模式下模型的幾何細(xì)節(jié)、各類屬性、特征可以被分層完整的加載?；谶€原模式，計(jì)算機(jī)對(duì)模型的數(shù)據(jù)相關(guān)特征、屬性才可以被完整、準(zhǔn)確的識(shí)別，接下來可以對(duì)模型數(shù)據(jù)的信息、特征、屬性等進(jìn)行解析、解釋。對(duì)數(shù)據(jù)的解析采用了逐層、劃分、關(guān)聯(lián)、特征法進(jìn)行。

如圖3所示。在還原模式下，以SolidWorks模型為例，將SolidWorks模型數(shù)據(jù)以還原的模式打開后，針對(duì)水電站級(jí)別的大裝配體，基于SolidWorks API對(duì)模型數(shù)據(jù)首先逐層解析。由于數(shù)據(jù)的加載尤其大裝配體如果一次性加載，在特定的軟硬件環(huán)境中是無法完成的，這個(gè)時(shí)候需要從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹、裝配關(guān)系、特征關(guān)系、圖形顯示等方面進(jìn)行逐層加載，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹是還原模式下完整還原的，結(jié)構(gòu)樹即意味著數(shù)據(jù)的實(shí)體數(shù)量、名稱相關(guān)的索引，以此為建立第一次逐層解析記錄，當(dāng)數(shù)據(jù)過大時(shí)，可對(duì)結(jié)構(gòu)樹索引優(yōu)先解析存儲(chǔ)。但光有結(jié)構(gòu)樹是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，大裝配體中很多模型顯示或者加載是隨著軟件本身渲染能力層層加載的，也就是普通模式下很多被輕化即相關(guān)的特征和圖形顯示是不能被按照后期應(yīng)用關(guān)注點(diǎn)規(guī)定的方法和算法進(jìn)行運(yùn)算的，即涉及后期仿真數(shù)據(jù)的抽取規(guī)則和過程。在此基礎(chǔ)上，我們接著提取裝配關(guān)系，特征以及圖形，裝配關(guān)系實(shí)際是結(jié)構(gòu)樹的完善，而且還原模式下，也加載與模型本身的特征、圖形顯示關(guān)系更完整的信息，那么我們可利用的信息就可以選擇，抽取有利的信息。例如SolidWorks草圖陣列，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)化給虛擬現(xiàn)實(shí)軟件使用，就是采用將草圖陣列中的所有實(shí)體轉(zhuǎn)化為Actor對(duì)象，造成過多的轉(zhuǎn)化時(shí)間和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中過多的存儲(chǔ)和資源浪費(fèi)，通過解析結(jié)構(gòu)樹，裝配關(guān)系，特征等各個(gè)層次的信息即可將重復(fù)的陣列內(nèi)容換成單一的Actor，在后期劃分時(shí)以其幾何、參數(shù)屬性進(jìn)行劃分，并建立關(guān)聯(lián)因素，以其參數(shù)、屬性、位置等特征進(jìn)行抽取和制定精確的關(guān)聯(lián)規(guī)律和匹配，不僅縮減導(dǎo)出的轉(zhuǎn)化時(shí)間，也確保了虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的準(zhǔn)確性和渲染速度。如果是普通模式，很多地方被輕化，在圖形、特征與裝配關(guān)系等無法進(jìn)行精確的匹配，數(shù)據(jù)的解析則會(huì)存在失真、重復(fù)Actor對(duì)象數(shù)據(jù)過多，場(chǎng)景過大，參數(shù)無法提取等問題，也造成了虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題。因此，相對(duì)于普通模式而言，選擇還原模式能夠很好地保證水電站SolidWorks模型輕量化過程中的順利進(jìn)行。

圖3 對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層解析的示意圖

將經(jīng)過處理的模型生成特定的SFX格式文件，該SFX格式的水電站模型可導(dǎo)入至虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)［12］MakeReal3D中進(jìn)行后期的應(yīng)用。SFX格式是基于CAD軟件API開發(fā)的輕量化的精確模型導(dǎo)出的虛擬現(xiàn)實(shí)可視化三維文檔格式，基礎(chǔ)的SFX格式采用了CAD軟件的精確模型特征：包括精確描述模型的幾何信息和拓?fù)湫畔?，如點(diǎn)、線、面、特征、建模信息，另外SFX格式是可以根據(jù)接口進(jìn)行自行擴(kuò)展的，例如擴(kuò)展各類屬性等，而非傳統(tǒng)的既定數(shù)據(jù)格式。UE4底層同樣是允許擴(kuò)展和開發(fā)的，非傳統(tǒng)固化屬性的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，但另一方面UE4畢竟是虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，提供的用途、用法與CAD軟件根本不一致。

在將CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入MakeReal3D平臺(tái)進(jìn)行場(chǎng)景構(gòu)建［13］時(shí)，需要考慮CAD數(shù)據(jù)與MakeReal3D平臺(tái)的銜接，虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)MakeReal3D是基于UE4源碼進(jìn)行開發(fā)的，即在數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)，需要考慮CAD數(shù)據(jù)與UE4底層的銜接。CAD數(shù)據(jù)與UE4底層的銜接通過以下方式和方法進(jìn)行。

首先數(shù)據(jù)是從CAD軟件導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)軟件UE4中，數(shù)據(jù)信息則存在不對(duì)等，CAD中是精確模型，UE4中只需要三角化的可視化模型，傳統(tǒng)的導(dǎo)入方式就將CAD轉(zhuǎn)成中間格式如FBX格式，導(dǎo)入到UE4中，UE4對(duì)中間數(shù)據(jù)解析為三角面片數(shù)據(jù)，失去參數(shù)化特征、屬性、裝配關(guān)系等。使用傳統(tǒng)的方法就行不通了，那么只能在UE4的可視化模型上做加法。第一步就是把CAD精確模型轉(zhuǎn)化或者存儲(chǔ)為可被UE4解釋、解析的數(shù)據(jù)格式，即一種特定的格式，與UE4可視化模型數(shù)據(jù)對(duì)接的數(shù)據(jù)格式。該部分?jǐn)?shù)據(jù)參照UE4底層對(duì)數(shù)據(jù)解析、解釋的現(xiàn)有接口，與UE4常規(guī)格式FBX解析基礎(chǔ)可視化模型。

接下來在以上可視化模型的數(shù)據(jù)上進(jìn)行屬性、特征、裝配關(guān)系等數(shù)據(jù)信息的追加。目前看來只能是以SFX這種可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)格式作為特定的格式，然后在UE4底層把要接入精確模型的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化開發(fā)成屬性、特征、界面，當(dāng)然這里是從UE4底層進(jìn)行二次開發(fā)完成的。整體的開發(fā)過程是約定SFX格式的信息格式，將SolidWorks中的點(diǎn)、線、面，裝配關(guān)系、特征屬性這些我們需要的精確模型數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取，然后通過SFX格式讀取后保存為SFX格式，這樣下來SFX這種特定的集精確模型和可視化模型的數(shù)據(jù)格式就產(chǎn)生了。接下來在UE4中解析、解釋轉(zhuǎn)化SFX數(shù)據(jù)格式，首先需要對(duì)UE4增加數(shù)據(jù)導(dǎo)入的格式，即SFX格式，并為相關(guān)屬性、特征、裝配關(guān)系進(jìn)行解釋，當(dāng)導(dǎo)入后，對(duì)應(yīng)的模型則就多出相應(yīng)的屬性、特征、裝配關(guān)系等。

在水電站仿真［14］應(yīng)用中，SFX模型可被拾取，主要在于與虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)對(duì)接的過程中，對(duì)模型的屬性進(jìn)行了更改，普通三維建模技術(shù)的模型格式即FBX不可被拾取拆裝是不具備SFX對(duì)應(yīng)增加的屬性特征，模型可被拾取是一種賦予模型的幾何碰撞特性，該類模型可以在應(yīng)用中與操作者進(jìn)行交互感知［15］，默認(rèn)的FBX格式模型是傳統(tǒng)的圖形格式，并未被加工過屬性，在模型被平臺(tái)解析過程中也只是被解析為基礎(chǔ)的幾何模型，所以FBX模型在虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)行過程中是無法被拆裝拾取的，其主要是由于平臺(tái)底層的圖形引擎［16］與原生格式接口的規(guī)定格式和屬性造成的。如果要解決FBX格式和SFX模型在平臺(tái)應(yīng)用時(shí)的拆裝統(tǒng)一問題，一是改變FBX格式，對(duì)FBX格式改造開發(fā)，但是FBX格式是一種固定的傳統(tǒng)格式，修改后可能不可識(shí)別，一方面要改變生成FBX格式的軟件，另一方面要修改平臺(tái)圖形識(shí)別的功能，相當(dāng)于為更改該屬性從而生成了一種新的模型格式，生成的新的FBX肯定不會(huì)被其它任何保存FBX格式能解析或者解釋，解釋過程可能會(huì)產(chǎn)生各類兼容性問題。另外一種方法，就是在導(dǎo)入的過程中，在對(duì)FBX格式解析后對(duì)數(shù)據(jù)添加對(duì)應(yīng)的屬性特征，導(dǎo)入的Actor對(duì)象則具備了可被拾取的能力。

導(dǎo)入過程中對(duì)模型的對(duì)象和屬性進(jìn)行更改一定是批量化的更改或修改，而批量化的更改過程還需要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。導(dǎo)入的過程中首先是對(duì)格式進(jìn)行格式化解析和解釋，解釋后需要對(duì)要導(dǎo)入的軟件進(jìn)行Actor圖形繪制和屬性、特征、特點(diǎn)生成，此生成過程中即是對(duì)固定格式FBX數(shù)據(jù)添加屬性或者修改模型對(duì)象的最佳時(shí)機(jī)和方式。如何準(zhǔn)確的批量修改，則一定是Actor對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)，首先確保生成的Actor對(duì)象不能為空，另外對(duì)FBX格式的模型的材質(zhì)進(jìn)行識(shí)別分類，確保修改的屬性在賦予過程中不影響其他關(guān)聯(lián)材質(zhì)，關(guān)聯(lián)材質(zhì)不是唯一材質(zhì)，則會(huì)影響其他的Actor對(duì)象，造成屬性的碰撞混亂與重疊，如發(fā)生關(guān)聯(lián)屬性問題，可對(duì)Actor對(duì)象添加新的唯一mesh，確保各個(gè)Actor對(duì)象的修改不互相影響。

5 應(yīng)用實(shí)例

以SolidWorks2017為例，展示基于CAD超大數(shù)據(jù)量模型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水電站仿真系統(tǒng)應(yīng)用的具體操作流程，如圖4及圖5所示，包括：1）打開SolidWorks2017，選擇零件或者裝配體文件，并且在模式選項(xiàng)下選擇“還原”模式；2）選擇工具菜單，SFX轉(zhuǎn)換器選項(xiàng)，此工具就是上文提到的輕量化插件；3）選擇導(dǎo)出設(shè)置，做好基本配置后，點(diǎn)擊確定按鈕，再在菜單上選擇SFX轉(zhuǎn)換器-輕量化模型；4）選擇保存路徑，自動(dòng)生成輕量化模型文件；5）轉(zhuǎn)換成功后的SFX文件可導(dǎo)入至MakeReal3D平臺(tái)中；6）通過平臺(tái)的導(dǎo)入按鈕，選擇生成的輕量化模型文件，經(jīng)過簡單配置后即可導(dǎo)入，SolidWorks模型導(dǎo)入時(shí)，選擇單位m；7）模型導(dǎo)入成功。

圖4 實(shí)施過程1

圖5 實(shí)施過程2

6 結(jié)語

本文主要從根本上解決了水電站超大CAD模型在虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用問題，避免了重復(fù)建立三角面片模型，采取模型格式轉(zhuǎn)換及自動(dòng)輕量化的方式，使模型處理工作變得更加快捷、高效，研發(fā)人員可將主要精力放到后期仿真應(yīng)用的內(nèi)容制作上；本文對(duì)超大型水電站精確模型進(jìn)行輕量化處理之后，在虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中存在的面片數(shù)平均減少70%，運(yùn)行速度提升了50%以上，縮減了模型導(dǎo)出的轉(zhuǎn)化時(shí)間，提高了虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的處理效率和渲染速度。