肖 瑞，全吉成，袁昱緯

(空軍航空大學(xué) 特種專業(yè)系，吉林 長(zhǎng)春130022)

目前，三維可視化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。Skyline作為三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，體現(xiàn)出高效的快速索引、三維模型加載、對(duì)復(fù)雜的地形模型的支持能力等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上地位越來(lái)越明顯。因此，如何對(duì)Skyline平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)以滿足各種需求。

據(jù)調(diào)查顯示，信息80%是通過(guò)視覺(jué)獲取的，因此視覺(jué)效果作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具有以真實(shí)地景、地理空間位置為平臺(tái)的飛行模擬，才能對(duì)飛行員體驗(yàn)飛行、對(duì)飛行的認(rèn)知起到幫助，而Skyline能滿足平臺(tái)需要，為用戶提供真實(shí)的地景和地理空間，因此基于Skyline開發(fā)的飛行模擬具有重要意義。飛行模擬的一個(gè)重要方面就是飛機(jī)的座艙儀表顯示系統(tǒng)，它能讓飛行員體會(huì)到從第一視角觀察自己的飛行狀態(tài)及周圍的地景變化。為滿足人們體驗(yàn)?zāi)M飛行的視覺(jué)效果，文中基于實(shí)現(xiàn)Skyline模擬飛行的前提下，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)座艙儀表的顯示進(jìn)行了探討，并得出如何高效簡(jiǎn)單地解決座艙儀表顯示的問(wèn)題。目前儀表顯示可以通過(guò)OpenGL、DirectX和Flash實(shí)現(xiàn)，文中給出用Flash實(shí)現(xiàn)Skyline飛行座艙儀表顯示的方法，該方法高效、快捷。

1 Skyline和Flash簡(jiǎn)介

1.1 Skyline

Skyline是獨(dú)立于硬件之外、多平臺(tái)、多功能的一套基于網(wǎng)絡(luò)的三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)。用戶可以利用航空和衛(wèi)星遙感影像、地形高程數(shù)據(jù)和其他的二、三維地理空間和屬性數(shù)據(jù)，創(chuàng)建自定義的虛擬現(xiàn)實(shí)三維可視化場(chǎng)景，進(jìn)行瀏覽、查詢、分析和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。它能夠允許用戶快速融合數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)庫(kù)，并且有效地支持大型數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)信息流通訊技術(shù)，此系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)地展現(xiàn)給用戶3D地理空間影像，并開放所有的API，無(wú)論在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還是單機(jī)應(yīng)用，用戶都能根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求開發(fā)定制功能，建立個(gè)性化的三維地理信息系統(tǒng)。文中基于Skyline提供的開放API實(shí)現(xiàn)模擬飛行功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)座艙儀表的顯示。

1.2 Flash

Flash是重要的動(dòng)畫制作工具，它是基于矢量的圖形系統(tǒng)，各元素均為矢量，只用少量的向量數(shù)據(jù)就可以描述一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，占用的存儲(chǔ)空間僅為位圖的幾千分之一，同時(shí)矢量圖像可以做到真正的無(wú)級(jí)放大，這樣圖像始終可以完全顯示，并且不會(huì)降低畫面質(zhì)量。在Flash中，一般動(dòng)畫都是依靠關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)，方便快捷，用戶只需給出一個(gè)對(duì)象的幾個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作，生成關(guān)鍵幀，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)需要在各個(gè)關(guān)鍵幀之間自動(dòng)插入平滑的動(dòng)畫。Flash使用了“層”的概念，不同的角色可以出現(xiàn)在不同的層面上，相互掩映，可以單獨(dú)對(duì)某一層面進(jìn)行操作，并且可以看見(jiàn)效果。文中根據(jù)Flash的這些特性，實(shí)現(xiàn)了座艙儀表的顯示。

2 座艙儀表顯示功能實(shí)現(xiàn)

2.1 座艙儀表制作

為了達(dá)到座艙儀表顯示更為逼真的目的，采用3D MAX制作。3D MAX是集各項(xiàng)3D功能為一身的軟件，建模、渲染、材質(zhì)、動(dòng)作等使得建模更加精致、逼真。建模完成的效果如圖1所示，該圖作為Skyline窗口的背景貼圖。

利用3D MAX的裁剪渲染功能，將圖1中的每一個(gè)儀表(除地平儀以外)及儀表指針單獨(dú)渲染輸出保存圖像如圖2所示，用于之后加入到Flash場(chǎng)景中制作動(dòng)畫。由于地平儀中的圓柱是隨著飛機(jī)俯仰角的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，在Flash中實(shí)現(xiàn)較困難，因此將其獨(dú)立出來(lái)，放在3D MAX中制作動(dòng)畫，設(shè)置旋轉(zhuǎn)一圈為720幀，然后再通過(guò)裁剪渲染，按每幀輸出得到720張圖像并保存。

圖1 座艙儀表建模圖

在新建的Flash工程中，將儀表圖像及其相應(yīng)的指針?lè)謱臃湃雸?chǎng)景，并按照指針的指示設(shè)定足夠的幀數(shù)和關(guān)鍵幀制作動(dòng)畫輸出保存為*.swf文件。其中，F(xiàn)lash支持圖片的批量加載，并自動(dòng)將每幅圖像按編號(hào)順序添加為關(guān)鍵幀，這使得地平儀的制作簡(jiǎn)單化。制作效果圖如圖3所示。

2.2 儀表動(dòng)態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)

以上制作的儀表必須通過(guò)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)才能轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)據(jù)來(lái)自于飛行模擬。本文的儀表動(dòng)態(tài)顯示是通過(guò)C#編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，通過(guò)建立同一命名管道實(shí)現(xiàn)飛機(jī)參數(shù)與儀表指針幀數(shù)之間的通信，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:

(1)建立Myfly和Flash兩個(gè)工程文件。Myfly工程用于模擬飛行并將飛行參數(shù)輸出;Flash工程用于加載制作的*.swf文件，并匹配飛行參數(shù)與指針幀數(shù)之間的關(guān)系。

(2)建立同一命名管道。Myfly中的管道作為客戶端，用于發(fā)送帶一定格式的數(shù)據(jù);Flash中的管道作為服務(wù)器端，用于接受數(shù)據(jù)并按數(shù)據(jù)格式解碼。

(3)運(yùn)行兩個(gè)工程文件，實(shí)現(xiàn)儀表的動(dòng)態(tài)顯示。其顯示結(jié)果如圖4所示。

圖4 飛行顯示效果

可以看到飛行的場(chǎng)景為Skyline提供的海量遙感影像，座艙為3D MAX制作的座艙，儀表為Flash動(dòng)畫，在飛行參數(shù)的驅(qū)使下，指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了座艙儀表的動(dòng)態(tài)顯示。而圖5為機(jī)艙照片直接粘貼，儀表都是靜止的，而且顯示效果不好，相比之下，通過(guò)3D MAX和Flash相結(jié)合制作的飛行座艙儀表顯示取得了良好的效果。

圖5 其他座艙儀表顯示

3 結(jié)束語(yǔ)

論述了基于Flash實(shí)現(xiàn)Skyline的飛行座艙儀表顯示，該實(shí)現(xiàn)使得飛行模擬更加逼真形象。與其他儀表顯示相比，顯示更精致;優(yōu)點(diǎn)是較好地使Skyline的開發(fā)平臺(tái)與Flash相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了不同工程程序間的相互通信，對(duì)Skyline的二次開發(fā)能力進(jìn)行了補(bǔ)充。

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