基于Creator視景數據庫開發

卑珊珊

摘要：利用專業建模工具MultiGen Creator建立一個飛行視景數據庫，針對其中各類模型的特點提出相應的優化建模方法，結合地面實拍數據，以某機場為原型，建立一套完成的機場視景數據庫，經過在模擬機上驗證，該數據庫兼顧了實時性和逼真性的要求，完全滿足飛行模擬訓練的要求。

關鍵詞：MultiGen Creator；機場視景數據庫；模擬訓練

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0186-01

0 引言

模擬機視景數據庫基本是由模擬機廠家進行研發與制作。國內也有一些公司開發視景數據庫，但大多針對大型機場的視景數據庫開發，國內一些特殊機場、小機場的數據庫開發比較少。由于視景數據庫基本由模擬機廠家和第三方公司進行開發，因此開發成本比較高，出于節約公司成本、拓展公司業務和提升公司服務質量和能力的目的，在基于公司EP1000視景系統和MUltiGen Creator的基礎上對視景數據庫開發進行研究。

1 MultiGen Creator建模軟件

1.1 MultiGen Creator簡介

Multigen Creator系列軟件，由美國Multigen-Paradigm（www.multigen.com）公司開發，它擁有針對實時應用優化的OpenFlight數據格式，強大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業選項及插件，能高效、最優化地生成實時三維（RT3D）數據庫，并與后續的實時仿真軟件緊密結合，在視景仿真、模擬訓練、城市仿真、交互式游戲及工程應用、科學可視化等實時仿真領域有著世界領先的地位。

1.2 視景數據庫建模中使用MultiGen Creator的基本技術

（1）基本建模環境模塊：多邊形建模功能；矢量化建模功能；模型數據庫控制功能；紋理映射和貼圖功能；三維模型格式轉換；大面積地形精確生成；多細節層次（LOD）建模；多自由度（DOF）建模；支持光點系統模擬。（2）地形建模模塊（參見《Creator可視化仿真建模技術》）。（3）標準道路建模模塊（參見《Creator可視化仿真建模技術》）。

1.3 OpenFlight型結構樹數據庫的管理方式

實時仿真模型不僅僅要有完整的幾何外觀，還要滿足實時應用需要的特質，如各獨立模型的相對位置，層次關系，模型單元本身的一些屬性，以及組成模型的部分元素之間的相互關系和層次結構等重要信息。

OpenFlight格式的模型數據庫正是為了達到以上目的而誕生的，它更可以完整地描述一個三維虛擬場景中包括各種行為和聲音在內的所有信息。OpenFlight格式的模型數據庫可以在獲得極高渲染效率的同時保證實時交互的靈活性。

2 視景數據庫建模與加載、調試

2.1 視景數據庫建模

2.1.1 視景數據庫建模的構成

機場建模由道面相關建模、光影建模、機場內非道面相關建筑建模、進近過程中視野范圍內非機場建模、環境燈光的建模。

2.1.2 視景數據庫模型的建立

（1）背景地面的建模。為了將模型建立在真實的位置，我們先要將衛片放入Creator中，然后將模型放在衛片上，最后可以根據需要來選擇是否將部分衛片刪除。（2）跑道道面（Tops）建模。按照需求可以建立三個甚至更多的模型，如干跑道模型、濕跑道模型等，二者的區別是紋理不同，摩擦系數的不同由模擬機系統來配置，和視景數據庫無關。（3）路肩（Shoulders）建模。路肩整體分為了三部分：1）Filters（填角）；2）TaxShoulders（滑行道路肩）；3）跑道路肩。路肩的難度在于Filters（填角）。（4）燈光建模。依據《機場附件14》來對需要建模的燈光進行建模。（5）標識牌與停機位牌。首先我們得有機場標識牌布局圖，才能確定標識牌位置。（6）建筑物建模。機場內需要精細建模的建筑有：航站樓；塔臺；廊橋；燈塔。

2.2 模型的優化

2.2.1 調整數據庫層級結構

模型的渲染過程，是將視覺范圍模擬成錐形體，稱為觀測體（viewing volume），判斷觀測體和邊界體是否相交，來確定哪些模型予以顯示，哪些模型不予顯示。

2.2.2 減少多邊形數量

邊形數量越少，對于IG（圖形生成器）的壓力便越小，通過以下幾種方式來減少多邊形數量：

使用LOD（多層次細節模型）：通過模型與視界的距離的不同，選擇不同細節層次的模型來予以顯示，距離越遠，顯示的越少。

用紋理取代模型細節：在不使用更多附加多邊形的情況下，使用紋理可以從視覺效果上極大的豐富模型細節。

刪除佘余多邊形：指的是刪除仿真過程中始終不會出現的多邊形，如幾何體內部多邊形，地面建筑的底面，兩個物體的共同面重疊等。

2.3 視景數據庫模型加載、調試

根據RC對于視景數據庫加載過程的分析，發現在加載過程中，視景計算機內的以下文件與加載過程有關：

A、XXX_Clutter.rst（該文件，不同的機場只是名稱不同，更改名稱即可）；

B、XXX_aircraft_XASC.rst（該文件包含了停機位內的飛機模型，更改名稱和停機位經緯度即可）；

C、XXX_docking_XASC.rst（該文件設置docking和Marshallers停機引導員，不同機場一樣，更改名稱即可）；

D、XXX_windosocks_XASC.rst（設置風向帶的經緯度和WAM即可）；

E、XXX_routes_XASC.rst（不同機場內容一樣，更改名稱即可）。

視景數據庫模型的調試：

（1）模型位置及重定位的檢查。在機場細則中找到機場基準點，然后算出，或者通過谷歌衛星地圖下載器來確定跑道頭中點的經緯度，在教員臺中直接輸入該坐標，看能否落到跑道頭中點。然后將飛機調到3海里位置，看其是否直對跑道；或者切換到跑道另一頭，看其是否在跑道另一端中點，如果在，說明模型位置準確且五邊重定位準確。（2）模型完整性檢查。在地面滑行檢查模型時，著重看模型是否有缺漏，閃爍，所建模型是否不顯示。（3）模型視覺真實性檢查。主要檢查LOD轉換過渡是否平滑自然，紋理是否發生拉伸變形，燈光顏色、閃爍是否正確。（4）模擬機飛行檢查。主要檢查飛行過程中所飛路徑周圍的環境是否逼真，跑道，滑行道道面標識是否正確，在飛行進近過程中查看導航臺站的添加是否成功。

3 結語

經過對Creator建模軟件的學習、研究并隨著第一個視景數據庫項目的完善，目前已經掌握了視景數據庫開發的完整流程，也明確了開發過程中團隊的優勢與不足，優勢是團隊中人員術業有專攻；缺點是，團隊中離開任何人將無法正常運轉。在以后的開發過程中應注重不同技能的互相學習。

參考文獻

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[3] 洪光，李洪儒，牟建國.基于Greator的三維模型的簡化研究[J].計算機仿真，2004，21（01）：57-58.

Abstract：Using the professional modeling tool MultiGen Creator to build a flight vision database， propose corresponding optimization modeling methods for the characteristics of various models， combined with ground real shot data， and establish a set of completed airport visual database with an airport as the prototype. After verification on the simulator， the database takes into account the requirements of real-time and realistic， fully meeting the requirements of flight simulation training.

Key words：MultiGen creator； airport view database； simulation training