三维动画技术在海洋石油工程中的应用-「意河动画」

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三维动画技术在海洋石油工程中的应用

文章出处:责任编辑::人气:-发表时间:2019-06-17 13:14:02【
        党的十九大报告明确提出“坚持陆海统筹, .加快建设海洋强国”,为海洋石油工业的发展指明了方向。作为资源开发的排头兵和维护海洋权益的重要力量,海洋石油工程开发是建设海洋强国的重要内容之一。
海洋石油工程与陆上石油工程相比,具有高投入、高科技、高风险等特征。因此,进行装备模型展示、施工可行性分析、施工流程仿真模拟、结构物干涉检查、施工方案讲解分析等对整个工程设计和施工有着重要作用。高质量的三维模拟和三维动画展示可以更加直接地促进以上工作的完成,同时可以使建设单位更好地了解施工单位的设计和施工能力,也可以使设计单位在设计中更方便地发现设计成果中的问题,还可以让施工人员更加直观地了解施工方案的过程和细节,从而提高设计质量、缩短施工周期,提高项目收益。
 
三维仿真技术和三维动画技术已经在我国海洋石油工程中得到很好的推广和应用。本文以海洋石油工程为例,利用3D MAX、AFTER EFFECT软件及相关插件,系统研究了海洋石油工程项目中三维动画的制作方法。
 
1前期设计
前期设计是三维动画设计的开始,也是整个制作过程中最关键的。制作人员首先要了解整个工程项目做什么、怎么做,还要了解项目需要三维动画呈现的重点流程和重点工艺,从而拟定设计方案,确定画面、动作、场景、时长、软件等根据建设方的需求和项目特点,不同的制作阶段要有针对性地选取制作软件。在三维动画的制作过程中,-般分为建模、材质、绘景、动画、合成和渲染输出六个环节,表2为本文中各环节所选择的软件列表。
 


2虚拟建模
一般而言,仿真动画的模型应力争做到1:1呈现,所以对于专业部门可以提供Auto CAD图纸的模型,要尽量从CAD文件导入。在导入文件前,
 
首先需要设置系统单位,与CAD图纸一致,采用厘米为单位。创建模型依次点击需要的几何体对象,海洋工程中的船舶建模常用的包括基本体中的长方体、球体、圆柱体、油罐、软管、四棱锥等,复合对象中的布尔、放样、门和楼梯,AEC扩展中的栏杆。组合搭配使用这些几何体,制作出三维立体模型。然后在场景中选择对象,在“修改”面板的卷展栏中,更改对象的参数,对模型精益求精,得到与CAD图纸1:1的立体模型。图1为某FPSO船体模型示例。
 
3场景制作
场景是为我们所要展现的施I工艺服务的,.效果真实的场景在一个好的三维动画作品中起到至关重要的作用。在3D MAX环境下创建一个平面,在修改器下拉列表中选择wave,即可添加波浪效果,对振幅和波长等做参数调整,对材质进行设置,即可得到一个简单的有波浪效果的海水平面。通过多个项目的实验,我们摒弃了3D MAX内置的海洋制作方法,选用Dreamscape景观插件0,它可以在3D MAX中创造并渲染出拟真的地形和海景等。
海面仿真的重点是逼真地模拟出海面的波浪,海空仿真的重点是解决天空云彩、天空颜色、环境亮度、海面雾等的显示技术。海面及海空仿真效果。
 
目前,全球范围内平台弃置作业越来越多,因此我们的视点也需要深入到海面以下。海面以下空间的模拟核心是创建一个环面,环面与水平面垂直,利用雾化功能在此空间添加蓝色雾,模拟水下浑浊的效果,通过粒子系统在此空间增加一些气泡,气泡自下而上运动并逐渐变大,可使场景更加生动形象。海底仿真效果所示。



 
4动画制作
动画制作是三维动画过程的难点,一般的动作用关键帧动画就可完美呈现,即让模型在特定的场景中动起来。但在海洋工程中的某些特定作业,关键帧动画达不到仿真的效果。例如在FPSO拖航的过程中,中间涉及到多次不同错链缆绳之间的连接及运动,这就需要应用动力学动画,即3D MAX中自带的动力学模块,它支持刚体和软体动力学。通过对参数进行设计,软件进行分析计算,可以真实地模拟绳索自由落体和连接等动作。图4为浮吊吊装作业动画展示
 
5渲染合成输出
一般情况下, 我们选用3D MAX自带的渲染器进行渲染,用帶alpha通道的TGA图片为最终谊染格式,这样后期合成可以通过层的方式进行场景的叠加。后期合成软件AFTER EFFECT可以对TGA图片序列进行合成,制作出天衣无缝的合成效果,并可以完成-.些3DMAX中无法完成的特效,且高效的视顿处理系统确保高质量视频的输出。
 
6结束语
三维动画技术在海洋石油工程中的应用,是计算机图形学和海洋工程技术相结合的产物。随着科学技术的发展,海洋强国战略的实施,三维动画不仅对海洋工程项目展示和优化发挥作用,也为全面应用三维仿真技术创造了条件。

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