Page 117 - 电力与能源2021年第八期

丁彦柟, 等: 构建面向电力行业深度优化的虚拟现实引擎 4 3
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效管理、 存取海量非结构化数据, 为快速构建诸如
3 三维引擎技术的研究
直流站之类的大场景奠定基础数据服务基础。
同时需要结合新的三维渲染技术 打 造 自 己 3.1 大场景构建及快速动态维护技术的研究与
的核心模块, 构建出一个全 新的技术架构, 以便 应用
支持和利 用 新 的 技 术 来 实 现 更 复 杂、 更 专 业 化 三维场景高效构建结构如图 1 所示。基于数
的电力应 用, 最 终 为 完 成 一 个 拥 有 更 高 运 行 效 字化设计成果的虚拟现实技术在电力行业应用中
率、 更高渲 染 质 量 的 电 力 行 业 三 维 应 用 支 撑 平 前景广阔。三维场景既涵盖县、 地、 市、 省乃至全
台奠定基础。 国这样的大范围电力调度通道场景, 也包括不同
2.2 实现海量高细节三维模型构建大场景的流 电压等级的电站内部设备、 设施的小场景, 甚至是
畅渲染 变压器、 断路器这样的微场景。这些场景都有三
在新三维技术构建的引擎支持下, 研究利用 维还原、 可视化浏览、 虚拟化操作的需要。虚拟现
新技术充分发挥硬件的性能, 在可控的内存范围 实技术不仅是从平面 PC 拓展到了移动终端和穿
内高效构建由海量的 高细节三维模型组成的场 戴式设备, 视角也从二维拓展到了三维真实模拟,
景, 并且让虚拟现实引擎面对此类复杂的场景能 数据处理领域更是包括地理高程、 地理栅格、 矢量
够维持稳定和流畅的渲染。 影像、 激光点云、 设备设施模型等多种海量数据的
2.3 实现基于物理光照模型高逼真度还原电力 集成加工和展示。如何在一台普通的计算机上做
业务场景 到对不同类型海量数据的快速浏览、 定位、 查询和
三维系统渲染质量越高, 用户代入感越强, 系 更新, 以此满足电力业务的实时性要求高, 管理范
统的体验程度越好。目前大多数三维应用系统还 围广, 设备数量多, 安全等级高等业务特点。
不能充分挖掘高细节模型的潜力, 在表现力上还
有很大的提升空间。
针对高细节模型的几何数据, 虚拟现实引擎
将充分使用新技术, 利用基于物理的光照模型结
合高光、 法线、 环境等贴图高质量渲染电力设备和
电力设施, 保证渲染效率的同时最大限度逼真还
原三维场景。
2.4 实现跨平台、 高兼容、 适用于电力行业业务
应用需要的虚拟现实引擎
封装虚拟现实引擎应用接口, 达成对客户端
程序的良好支持; 研究浏览器插件整合技术, 完成
虚拟现实引擎对浏览器的支持。充分利用新的三
维技术, 实现虚拟现实引擎在性能一般的桌面终 图 1 三维场景高效构建结构
端上也能发挥较高的效率; 在移动端上能够取得 电力业务的大场景具有实时要求高、 场景面
续航性、 渲染质量、 渲染效率的最佳平衡, 充分保 积大、 响应快速等特殊需求, 需要的是面向电力行
障电力用户的现场作业。 业业务的实时信息系统。将变电站、 电网场景与
2.5 应用适应新引擎的高逼真度电力设备、 设施 三维 GIS 相结合, 同步融入外围系统信息。平台
三维建模技术 前端使用虚拟现实技术, 同一场景可以在个人台
高细节的模型对建模工作带来更高的标准和 式机、 虚拟现实设备、 手持移动终端同步展示; 后
更严格的要求。需要研究各种新的建模技术, 用 端采用云技术, 服务响应迅速, 可以支撑三维场景
以支持高细节模型的制作。从模型几何数据、 光 中的海量结构化和非结构化数据。
照效果相关数据、 纹理数据等各方面入手, 优化和 数字化设计成果应用平台的成熟是数字化设
丰富各项模型细节, 从而满足业务应用和引擎渲 计成果能否被接受和大规模推广的关键之一。使
染的需求。 用数字化设计成果的大范围场景能否被快速搭建