虛擬現(xiàn)實技術(shù)論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇虛擬現(xiàn)實技術(shù)論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

概念設(shè)計是工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的一個重要方面。國外大公司的產(chǎn)品設(shè)計部門包括:

1)(Conceptdesign)概念設(shè)計;2)(Detaildesign)詳細設(shè)計;3)(Manufacturingdesign)制造設(shè)計。由此可見，產(chǎn)品的概念設(shè)計的主導(dǎo)地位和重要性。

1概念設(shè)計的內(nèi)涵

概念的設(shè)想是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。下面以概念設(shè)計教學(xué)實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學(xué)生進行座椅的開發(fā)設(shè)計。步驟是，首先向?qū)W生講述心理學(xué)中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學(xué)名著故事，從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產(chǎn)品上。因為，在民間曾有這樣一個說法，就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上，取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后，就斷了藥，從此不再吃藥，這也意味著孩子走向健康。所以，將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產(chǎn)品上來為健康做設(shè)計時，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學(xué)生創(chuàng)意出現(xiàn)了形形的座椅開發(fā)設(shè)計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術(shù)說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設(shè)計。其應(yīng)用場合為療養(yǎng)院、醫(yī)院、不能自理的老人家庭等。

這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品概念設(shè)計。當(dāng)然，產(chǎn)品的類型不止是這種無障礙設(shè)計思想指導(dǎo)下的專用座椅。產(chǎn)品即人之觀念的物化，設(shè)計是一種思維行為。在這種思維創(chuàng)造活動中，產(chǎn)品概念的構(gòu)思是豐富的，人的創(chuàng)作智慧是無窮的。概念產(chǎn)品的類型更是多種多樣。

2概念設(shè)計與產(chǎn)品市場

概念設(shè)計只是第一步，能不能進行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發(fā)商或企業(yè)帶來效益等，這是個風(fēng)險問題。設(shè)計師的概念設(shè)計畢竟與難以預(yù)料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距，是以往概念設(shè)計者的難題。在開發(fā)設(shè)計的許許多多產(chǎn)品中，只要一百件產(chǎn)品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中，如何減少做“分母”的被動，擴大見效益的百分比，仍是最關(guān)鍵的，是公司管理決策人士和設(shè)計師共同努力的方向。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)促使概念設(shè)計的市場化

為了更好地接近產(chǎn)品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計，就是將所要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進行觀察、預(yù)測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設(shè)計表達展示給人們。于是，產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設(shè)計表達在信息時代已是多元化的展示形式，計算機輔助工業(yè)設(shè)計的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，已使設(shè)計師的設(shè)計思路和設(shè)計表達如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預(yù)言法”設(shè)計出的產(chǎn)品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，就大大減少了投放市場的風(fēng)險性，也為企業(yè)決策人尋找商機、判斷概念產(chǎn)品能否進一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能模擬整個產(chǎn)品開發(fā)過程，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功，加快開發(fā)進程，甚至使設(shè)計者和用戶融為一體，設(shè)計出滿足市場需要的產(chǎn)品。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬產(chǎn)品

1虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(VirtualReality，VR)

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又稱為虛擬現(xiàn)實環(huán)境，是指計算機生成的一個實時三維環(huán)境。使用者可以在這環(huán)境中“自由地”運動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設(shè)備與虛擬物體進行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環(huán)境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環(huán)境所反饋的作用力，從而讓使用者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)這種方法產(chǎn)生虛擬環(huán)境的步驟為:

①用放置在不同地點的多個攝像機將某環(huán)境或事物記錄下來;

②利用計算機的視頻技術(shù)抽取出環(huán)境或事物的三維模型;

③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數(shù)據(jù)標度攝像頭分離對象建立模型嵌入顏色交互回放。

2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用攝像頭連續(xù)掃描周圍空間來獲取某一區(qū)域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術(shù)，按坐標映射到圖形工作站的虛擬全景屏上，用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環(huán)境。

2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的常用設(shè)備及要求

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)常用設(shè)備有:三維鼠標(也稱鳥標)、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、立體聲耳機等。對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的要求除了應(yīng)具有高性能的計算機系統(tǒng)(包括軟、硬件)外，還必須有下列關(guān)鍵技術(shù)提供強有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產(chǎn)生力學(xué)反饋。

3虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct，VP)

虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計的產(chǎn)物，是一個數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對產(chǎn)品實時的仿真，設(shè)計人員或用戶就能夠像使用真實產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設(shè)計過程是數(shù)字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗?zāi)Ｐ汀⑼庥^模型和生產(chǎn)模型等)的時間和物質(zhì)。在計算機中由于對設(shè)計的產(chǎn)品進行反復(fù)設(shè)計、分析、干涉檢查、模具設(shè)計等過程，使設(shè)計繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中應(yīng)用前景

在概念設(shè)計中，如采用頭腦風(fēng)暴法進行方案創(chuàng)意時，可以將體驗設(shè)計思想更好地融于其中，也就是更多地關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受，而非產(chǎn)品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議，邀請部分用戶直接與設(shè)計者一起對模型提出修改意見，觀察設(shè)計和修改過程，直至大多數(shù)人滿意為止。

為了適應(yīng)激烈的市場競爭，設(shè)計廠家不能坐等用戶找上門訂購產(chǎn)品，而應(yīng)該主動把自己廠家的產(chǎn)品推向市場。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做出虛擬產(chǎn)品的動畫廣告，再與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，使用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)來游覽設(shè)計廠家的設(shè)計產(chǎn)品，并能直接在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、外形、色彩等方面進行實時交互、了解、觀察;同時，還可以通過Email對產(chǎn)品提出意見和建議，讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設(shè)計的產(chǎn)品。這樣可提高設(shè)計廠家的競爭力，為設(shè)計廠家謀得更多的市場份額。

若用戶對廠家設(shè)計的產(chǎn)品引起購買的欲望，通過網(wǎng)上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯(lián)系，網(wǎng)上定貨，使廠家的產(chǎn)品提前占領(lǐng)市場。由于激烈的全球市場競爭，各國都投入了大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用進行深入地研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。

參考文獻

1陳軍等虛擬現(xiàn)實中虛擬景象產(chǎn)生的技術(shù)初探計算機應(yīng)用研究，1999，6

2熊曼辰等數(shù)字化與概念化工業(yè)設(shè)計ICME2000論文集

篇(2)

1.1體育教學(xué)訓(xùn)練中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在體育授課教學(xué)中的應(yīng)用多限于理論方面的探討，但在某些高等院校的訓(xùn)練中有了一些嘗試.比如：尚曉軍虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等學(xué)校“射擊”訓(xùn)練、趙克寧虛擬技術(shù)輔助籃球教育、朱曉蘭虛擬現(xiàn)實技術(shù)的體育場景虛擬系統(tǒng)、李峰虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬乒乓球系統(tǒng)等等.但教學(xué)訓(xùn)練研究多處于視聽感知階段的研究，學(xué)生沉浸不夠，缺乏深沉次的交流與互動，模具的構(gòu)建單一.

1.2制作體育教學(xué)課件的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)根據(jù)體育教學(xué)課件自身的需求構(gòu)建全面的虛擬教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生能夠在創(chuàng)建的環(huán)境中學(xué)習(xí)訓(xùn)練.但需要把體育課程上所有的知識都創(chuàng)編到虛擬的環(huán)境中，是需要有海量的工作要做的，所以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作相應(yīng)的文件嵌入到體育課件中，配合使用，是目前這個階段制作體育教學(xué)課件行之有效的措施.

1.3網(wǎng)絡(luò)遠程教育

諸多高校校園網(wǎng)建成，且通過“中國教育和科研計算機網(wǎng)”連在了一起，這是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ).在學(xué)校體育網(wǎng)頁的基礎(chǔ)上拓展了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課件以及成立數(shù)據(jù)庫，使其可以覆蓋學(xué)校體育教學(xué)中的每個方面，包括授課體育教師的個人資料、校內(nèi)體育競賽群體活動開展簡介、體育專項課開課時網(wǎng)上的選課、體育鍛煉的知識內(nèi)容和方法、校內(nèi)外競賽情況、學(xué)生對教學(xué)的反饋意見以及國內(nèi)外實時體育信息等等，促進培養(yǎng)學(xué)生的“終身體育”意識，以及可以更好地宣傳和實施“健康第一”的體育教育思想，使網(wǎng)頁充分地發(fā)揮了信息傳播和教育的作用.

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在體育教學(xué)中的展望

2.1可以避免體育教學(xué)中的傷害事故

體育是以身體練習(xí)為手段增強體質(zhì)增進健康的活動過程.身體練習(xí)的過程是會痛苦的、難受的、是要體會“極點”的，甚至?xí)霈F(xiàn)生命危險的.如今學(xué)生體質(zhì)健康逐年下降，別說高難度、高危險的體育技術(shù)技能的教學(xué)，就連簡單的中長跑也慢慢將要在學(xué)校體育中消失.傳統(tǒng)的體操課、田徑課（鉛球、跨欄等）很難再體育課中看見.教師、學(xué)生畏手畏腳，其嚴重影響了傳統(tǒng)體育技能的傳承，體育文化的繼承.然而在虛擬現(xiàn)實的場景中，脫離了真實的危險器械、場地等因素，又能還原其真實的感受，教與學(xué)將都在一種安全模式下經(jīng)行，體育教師和學(xué)生將能放心的體會高難的、高危險的技術(shù)動作.

2.2彌補教學(xué)條件的不足

雖說近年來學(xué)校引來了高速發(fā)展的時機，諸多大中型體育場（館）落成，解決了學(xué)校體育中體育場館缺乏的一些問題.然而諸多體育場（館）的經(jīng)營管理維修落后，不能完全對外開放，不能充分發(fā)揮它的功效.何況還有一部分體育場（館）不足的區(qū)域，教學(xué)條件有限的學(xué)校.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬場景的功能可以彌補一些場（館）不足造成的影響.

2.3可以虛擬人物形象

榜樣的力量是無窮大的.學(xué)生對某個體育項目感興趣，很多時候是因為喜歡某個體育明星.虛擬現(xiàn)實能從強大的數(shù)據(jù)庫中提取某個明星的數(shù)據(jù)虛擬出明星的場景，由虛擬的明星去教學(xué)，去陪練.能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性.

2.4徹底打破空間、時間的限制

篇(3)

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實;技能培訓(xùn);虛擬培訓(xùn);模式

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)31-

Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology

GAO Ben-cai, LIU Guang-ran

(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)

Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.

Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic

在當(dāng)今中國,技工教育受到全社會的高度重視,知識、技能和創(chuàng)造得到了充分的尊重和發(fā)揮,一個有利于技工教育發(fā)展的良好氛圍正在形成。

隨著經(jīng)濟全球化進程的加快,21世紀的中國已經(jīng)成為全世界的制造中心,我國要想扮演好這個世界制造中心的角色,一大批高素質(zhì)技術(shù)工人必不可少。現(xiàn)代產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期已經(jīng)完全的顛覆了一些人所能夠承受時間概念高科技產(chǎn)品更是源源不斷的推陳出新。傳統(tǒng)的技工培訓(xùn)模式已經(jīng)不能挑起這么艱巨的任務(wù),亟待開發(fā)新的培訓(xùn)模式。

諸多難題阻礙著現(xiàn)代技工教育的發(fā)展,至今技工學(xué)校還沒有走出一條適合中國國情的發(fā)展道路。我想基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬培訓(xùn)或許可以解決難題實現(xiàn)破冰,推動技工教育的良好的發(fā)展。

1 虛擬現(xiàn)實概念及特征

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR)是1989年美國的J.Lanier(后來曾是專做VR產(chǎn)品的VPL公司董事長)提出的,國內(nèi)也有人譯為“靈境”,國外與虛擬現(xiàn)實同類的術(shù)語,還有虛擬環(huán)境、人工現(xiàn)實及電腦空間等。

虛擬現(xiàn)實有三個突出的特征:沉浸性、交互性、構(gòu)想性。

2 桌面虛擬現(xiàn)實與虛擬培訓(xùn)

桌面虛擬現(xiàn)實(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在個人計算機和低級別的工作站上進行環(huán)境仿真,依靠計算機的屏幕提供給用戶一個虛擬的平臺,運用虛擬現(xiàn)實的輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬世界場景之間的交互。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是利用計算機生成極為逼真的環(huán)境,通過生動的視覺、聽覺、觸覺等效果以及隨參與者的動作而變化的場景使人獲得身臨其境的感覺。現(xiàn)階段由于完全的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)價格昂貴目前只用于科學(xué)研究,其中基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的培訓(xùn)(簡稱虛擬培訓(xùn))采用增強現(xiàn)實的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(也稱桌面虛擬現(xiàn)實)改變了原有的培訓(xùn)方式,為用戶提供一個直觀、友好的圖形化培訓(xùn)環(huán)境,適應(yīng)社會需求。使得用戶在計算機提供的逼真的三維虛擬環(huán)境中熟練掌握某一裝置或某一系統(tǒng)的操作使用方法。大大減少了技工培訓(xùn)中的各種資源的消耗提高了培訓(xùn)質(zhì)量和培訓(xùn)效率,有助于實現(xiàn)對于危險作業(yè)或不具備試驗條件的高級培訓(xùn)。

3 職業(yè)技能培訓(xùn)

職業(yè)技能培訓(xùn)是現(xiàn)代經(jīng)濟增長的不竭動力。著名經(jīng)濟學(xué)家舒爾茨在考察經(jīng)濟增長的主要原因時指出:對人力資本的投資是最重要的生產(chǎn)性投資,也是經(jīng)濟增長不竭的動力。根據(jù)人力資本理論,人力資本比物質(zhì)、貨幣等資本要素具有更大的增值空間,因為作為“活資本”的人力資本,具有創(chuàng)新性、創(chuàng)造性,具有有效配置資源、調(diào)整企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等市場應(yīng)變能力。因此,職業(yè)技能培訓(xùn)是人力資本投資的一個組成部分,而且職業(yè)技能培訓(xùn)是實現(xiàn)終身教育,建設(shè)學(xué)習(xí)型組織的主要教育形式,其良性發(fā)展能滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對高素質(zhì)、技能型人才的需要,必然對GDP增長帶來更高的貢獻率。

4 虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過程模式探究與設(shè)計實例

虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行教育培訓(xùn)的虛擬環(huán)境,它可以是某一現(xiàn)實世界培訓(xùn)基地或設(shè)施的真實再現(xiàn),也可以是虛擬構(gòu)想的世界。受訓(xùn)人員通過與虛擬環(huán)境進行交互獲得經(jīng)驗達到學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的目的。

4.1 虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)模式

在中國知網(wǎng)上以虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)模式為檢索詞分別以題名和全文項進行精確查找,查找結(jié)果都是沒有相關(guān)的文獻資料,通過閱讀虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的相關(guān)論文資料后也沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)模式的有關(guān)論述。通過閱讀虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的相關(guān)文獻,比較各種虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過程,結(jié)合本人實際的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)歸納出虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)模式。如圖1所示。

虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過程大致分為四個階段:首先,對將要開發(fā)的課程進行系統(tǒng)分析,其中包括對學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析判斷虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)是不是內(nèi)容表現(xiàn)的最佳選擇。如果可行就要繼續(xù)將學(xué)習(xí)內(nèi)容進行必要的分解分成若干的模塊和單元,這樣有利于將復(fù)雜的任務(wù)簡單化使整個任務(wù)比較容易的得以實現(xiàn);另外要對學(xué)習(xí)任務(wù)進行分析即通過培訓(xùn)要求學(xué)習(xí)者掌握的知識經(jīng)驗的總和并為接下來的教學(xué)策略的選擇提供支持,在這項工作中還需要明確學(xué)習(xí)者要掌握預(yù)期的知識經(jīng)驗需要學(xué)習(xí)的各種理論知識、動作要領(lǐng)、技能流程以及必須完成的操作練習(xí)。其次,同時進行3D圖像建模與交互的設(shè)計與實現(xiàn)兩個階段的工作。這兩個階段也是系統(tǒng)開發(fā)的兩條主線,在3D圖像建模階段依據(jù)前期的素材的準備運用3D建模工具開發(fā)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。這個階段是整個開發(fā)過程中工作量最繁重的一個階段,需要開發(fā)人員熟練掌握3D建模工具,通過反復(fù)細致的設(shè)計修改才能開發(fā)出逼真的虛擬環(huán)境。要根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征(不同群體適應(yīng)不同的交互方式)依據(jù)相關(guān)的交互理論運用恰當(dāng)?shù)慕换スぞ呖茖W(xué)合理的進行設(shè)計與實現(xiàn)。交互的設(shè)計與實現(xiàn)階段要特別的引起重視,因為大部分學(xué)習(xí)任務(wù)的完成都有賴于系統(tǒng)的交互功能,交互設(shè)計的好壞與最終的學(xué)習(xí)效果有著直接的聯(lián)系。最后,是系統(tǒng)的合成與調(diào)試,這一階段能夠保證系統(tǒng)順利的得以實現(xiàn)并應(yīng)用在教學(xué)中。在該階段中包括了將必要的教學(xué)策略、理論知識以及一些必要的文字說明嵌入到系統(tǒng)中使它真正成為一個用于教學(xué)的工具。在調(diào)試是比較繁雜的工作,需要我們有足夠的耐心和精益求精的精神通過不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題使系統(tǒng)不斷的得到完善保證系統(tǒng)發(fā)揮最大的作用。

4.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計實例

4.2.1 案例簡介

數(shù)控機床是技工培訓(xùn)中的重要課程,由于數(shù)控技術(shù)較為復(fù)雜所以學(xué)習(xí)難度比較大,學(xué)員往往要用很長的時間來了解數(shù)控機床的工作原理之后才能夠進入現(xiàn)場實際操練或是根本找不到相應(yīng)的設(shè)備操練。我們設(shè)想開發(fā)這樣一個虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)使學(xué)員能夠利用電腦實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合,通過使用這么一個系統(tǒng)學(xué)員能夠掌握數(shù)控技術(shù)的基本理論知識、數(shù)控機床的組成及工作原理、基本的操作練習(xí)。讓學(xué)員在進入實訓(xùn)現(xiàn)場之前形成必要的知識經(jīng)驗的準備,增強訓(xùn)練的針對性提高培訓(xùn)效率。

4.2.2 設(shè)計構(gòu)想

該虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)首先呈現(xiàn)出的是數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識和數(shù)控機床的工作原理,此處用帶有碰撞的行走動畫來表現(xiàn)。圍繞數(shù)控機床的工作程序來設(shè)計活動和交互,在給出零件的所有運動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后學(xué)員被要求編制出零件加工的數(shù)控程序單。對于形狀復(fù)雜的零件,學(xué)員可以在計算機上進行自動編程(APT)或CAD/CAM設(shè)計;編好的數(shù)控程序?qū)W員會被要求輸入到數(shù)控裝置的一種存儲載體上,用動畫形式抽象表現(xiàn)數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序,經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理,輸出各種控制信息和指令給驅(qū)動裝置,經(jīng)功率放大后按照指令信息的要求驅(qū)動機床移動部件,以加工出符合圖樣要求的零件;再用動畫顯示位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來,經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置之后,數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設(shè)定值進行比較,控制驅(qū)動裝置按照指令設(shè)定值運動;學(xué)員在呈現(xiàn)的輔助控制操縱界面中按下按鈕后隨之會發(fā)生相應(yīng)的變化比如刀具的轉(zhuǎn)換、指令交換工件和機床部件的松開、夾緊等動作。在以上幾個步驟中適時現(xiàn)實必要的文字補充材料以便于學(xué)員理解。

4.2.3 技術(shù)實現(xiàn)

本系統(tǒng)的開發(fā)工作主要集中在虛擬場景建模、虛擬動畫的制作以及交互的設(shè)計與實現(xiàn)三個環(huán)節(jié)。

在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常強大的完全能夠滿足桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的建模需求。在虛擬動畫的制作方面,可以用普通的動畫制作軟件如flash等。但是這樣就存在一個不同格式文件相融合的問題,如果直接用3DSMAX制作的話相對來說會比較容易。在交互方面,較為簡單的交互可以將MAX格式轉(zhuǎn)換成VRML格式通過VRML內(nèi)部的交互傳感器來實現(xiàn)。在一些較為復(fù)雜的交互實現(xiàn)上編程語言更具優(yōu)勢,但是難度也是很大的。有很多交互我們根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)要進行設(shè)計的但是實現(xiàn)起來難度很大,我們就要靈活掌握通過對能夠?qū)崿F(xiàn)的交互功能進行有限的組合達到預(yù)期的效果。在交互的設(shè)計實現(xiàn)過程中還要重點關(guān)注的一個問題就是有效的教學(xué)設(shè)計的使用。

5 結(jié)束語

全文主要探討了虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于技工技能培訓(xùn)的新模式,介紹了虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過程,至于具體的應(yīng)用于技工教育的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)(軟件)的設(shè)計和開發(fā)我們正在進行進一步的研究。

參考文獻:

[1] 宋達.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用與設(shè)計[碩士學(xué)位論文].長春:東北師范大學(xué),2005.

[2] 薛瑞華.腹腔鏡手術(shù)虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練軟件開發(fā)研究[碩士學(xué)位論文].濟南:山東大學(xué),,2005.

[3] 歷俊豐.數(shù)控切割機虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)研究[碩士學(xué)位論文].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2007.

[4] 徐穎.新公共管理背景下的職業(yè)技能培訓(xùn)體系改進的研究:[碩士學(xué)位論文].上海:上海交通大學(xué),2007.6

[5] Andies van Dam,Andrew S.forsberg et.al. Immersive VR for Scientific Visualization:A Progress Peport[R].IEEE Computer Graphics and Applications 2000.11.27

[6] 尹曉.虛擬培訓(xùn)技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用研究:[碩士學(xué)位論文].大慶:大慶石油學(xué)院,2006.

[7] 段新昱.虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)與VRML編程[M].高等教育出版社,2004:1-2,53-59.

[8] 汪成為,高文,王行仁.靈境(虛擬現(xiàn)實)技術(shù)的理論、實現(xiàn)及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.

篇(4)

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實VR( Virtual Reality) 是近幾年來信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物， 畢業(yè)論文是一門在計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境， 即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗。

虛擬現(xiàn)實具有三個基本特征。沉浸性， 是指觀察者對虛擬世界的情感反映， 這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界， 這是虛擬現(xiàn)實的首要特征。交互性， 是指虛擬現(xiàn)實是一個開放的環(huán)境， 能對用戶的輸入作出響應(yīng)， 并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性， 是指虛擬現(xiàn)實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面， 還是一個應(yīng)用系統(tǒng)， 它以生動形象的形式反映設(shè)計者的思想。虛擬現(xiàn)實的三個基本特征強調(diào)了人在這個系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)按其功能不同， 可以分為三種類型: 沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其中，桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景， 用戶通過鍵盤、鼠標等設(shè)備與虛擬場景交互， 它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低， 易于推廣。

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室

所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室， 是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)， 由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)， 包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、有關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實實現(xiàn)， 也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室， 虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中， 實驗者有逼真的感覺， 有身臨其境的感受， 好像是真正在現(xiàn)實實驗室里近距離進行現(xiàn)場操作。在虛擬實驗中， 沒有一個有形的實驗室， 也沒有以實物形態(tài)存在的實驗工具與實驗對象， 實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業(yè)虛擬實驗室的創(chuàng)建

構(gòu)建專業(yè)虛擬實驗室， 其實就是搭建一個網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)， 包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上，

目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng)， 這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求， 不需要太多的投入。在軟件方面， 一個是實驗室平臺軟件系統(tǒng)的開發(fā)， 它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系; 另一個是網(wǎng)站的內(nèi)容( 實驗內(nèi)容) 建設(shè)， 這是實驗室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實驗室應(yīng)有可以做的實驗來支撐， 不然軟件平臺就是一個空架子， 形同虛設(shè)。同時， 該平臺上還應(yīng)有實驗管理的支持， 對實驗儀器、實驗報告、實驗指導(dǎo)、實驗成績及網(wǎng)上答疑等進行有效管理， 并對虛擬實驗室進行監(jiān)控， 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。

( 1) 實驗管理模塊， 由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績管理等組成。碩士論文在學(xué)生管理方面， 學(xué)生通過瀏覽器進行注冊登錄， 登陸成功后可瀏覽實驗項目， 查看實驗的詳細資料， 預(yù)約實驗項目及做實驗的時間， 在線發(fā)送和接受消息， 進行問題討論， 進行實驗登記， 實驗完成后可通過網(wǎng)絡(luò)寫實驗報告并提交報告。教師管理方面， 可對實驗內(nèi)容添加、修改、整理、刪除， 對學(xué)生提交的實驗報告列表， 批改實驗報告， 填寫評語和成績， 提交批改結(jié)果， 與學(xué)生進行討論。儀器管理方面， 對新設(shè)計開發(fā)的虛擬儀器上傳并進行分類整理， 以便實驗使用。成績管理方面對學(xué)生的實驗情況( 實驗次數(shù)、實驗報告及完成情況) 給出成績， 并進行統(tǒng)計分析及提供查詢等。

( 2) 儀器展示模塊， 對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門別類地進行管理， 以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來， 供學(xué)生在實驗時進行選擇。

( 3) 實驗指導(dǎo)模塊， 包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灉蕚洹嶒炄蝿?wù)、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應(yīng)注意的事項等。

( 4) 實驗報告模塊， 主要對學(xué)生完成實驗后， 提供相關(guān)的實驗報告模板， 供學(xué)生下載， 由學(xué)生填寫相關(guān)內(nèi)容以及實驗的結(jié)果， 完成后上傳電子版實驗報告， 由教師進行批閱， 并進行記載。

( 5) 實驗答疑模塊， 由專業(yè)教師對學(xué)生實驗中出現(xiàn)的疑難問題進行及時解答， 幫助學(xué)生順利通過實驗。同時了解學(xué)生對實驗的掌握程度， 并及時反饋、調(diào)整教學(xué)。

( 6) 論壇交流模塊， 教師和學(xué)生可以通過論壇進行充分的交流， 學(xué)生可以將實驗中的收獲、經(jīng)驗和體會及問題到論壇上， 教師可以將一些典型的問題提出來， 供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解， 教師從中可以得到及時的實驗教學(xué)反饋信息， 以便整改。

( 7) 虛擬實驗?zāi)K， 是虛擬實驗室建設(shè)的重要部分。學(xué)生通過該模塊進行虛擬實驗， 醫(yī)學(xué)論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的具體情況及實驗建設(shè)條件， 可不斷增加。計算機專業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)的建設(shè)， 可以引入其他學(xué)校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單， 容易實現(xiàn)， 見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用，同時也需要結(jié)合本校的實際情況進行一些調(diào)整， 有一個磨合期。另一種是因地制宜， 自主開發(fā)。根據(jù)本校的實際教學(xué)和實驗情況， 結(jié)合學(xué)生的實際水平， 由任課教師或聘請部分專家組成開發(fā)小組， 進行一系列的虛擬實驗項目的開發(fā)研究， 并將研究的成果連接到虛擬實驗室中， 逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活， 能充分發(fā)揮教師的積極性， 能有針對性地進行設(shè)計開發(fā)， 適合學(xué)生的實際情況， 學(xué)生容易接受， 并且經(jīng)費投入較少。缺點是開發(fā)周期較長， 系統(tǒng)性不夠， 水平有限。也可以將上述兩種方式結(jié)合起來， 一是引入、購置部分自己不宜開發(fā)的實驗項目， 二是結(jié)合自身的優(yōu)勢和長處開發(fā)一些實驗項目， 如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理， 為每個學(xué)生分配賬號。對學(xué)生進入虛擬實驗室， 使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學(xué)生經(jīng)常訪問虛擬實驗室， 在上面提出問題、發(fā)表見解， 做好實驗， 努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學(xué)生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗， 自己設(shè)計實驗方案， 動手完成實驗， 整理和總結(jié)實驗數(shù)據(jù)， 職稱論文提交實驗報告， 培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力， 逐步向以“學(xué)生為中心”的自主個性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3.組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導(dǎo)與答疑， 參與論壇討論交流， 及時批改實驗報告， 為學(xué)生順利完成實驗提供服務(wù)。在虛擬實驗室中， 教師應(yīng)對學(xué)生提出的疑問盡快給出幫助和解答， 并進行必要的指導(dǎo)。在實驗室論壇上發(fā)表觀點， 提出問題讓學(xué)生思考， 使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性， 教師應(yīng)充當(dāng)好學(xué)生實驗的合作者和知識的建構(gòu)者的角色。

4. 對學(xué)生在虛擬實驗室的表現(xiàn)及實驗效果進行

評價。針對學(xué)生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網(wǎng)上提問、論壇發(fā)帖的情況， 給學(xué)生一個成績和評價， 反饋給學(xué)生， 英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學(xué)生評價的同時， 征求學(xué)生對虛擬實驗室的意見， 對學(xué)生反饋的信息進行整改。

計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立， 可以很好地解決目前硬件設(shè)備跟不上實驗的要求、學(xué)生實驗時間不夠用等問題， 對于提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應(yīng)用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關(guān)系， 不能一味地強調(diào)虛擬實驗， 要“虛實”結(jié)合， 既相互補充， 又各有側(cè)重， 這樣才能取得很好的實驗教學(xué)效果。同時， 在虛擬實驗中要注意培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)摹⒁唤z不茍的科學(xué)實驗作風(fēng)。 參考文獻

[ 1] 王嗣源.虛擬實驗室建設(shè)的初步探討.西安郵電學(xué)院學(xué)報， 2005( 4) .

[ 2] 蔣光明.基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式虛擬實驗?zāi)Ｐ脱芯?西南師范大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版) ， 2002( 3) .

[ 3] 易小琳， 王鑫等.網(wǎng)上計算機系統(tǒng)虛擬實驗室的研究.計算機工程， 2002( 1) .

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關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù);虛擬實驗;VRML;計算機專業(yè)

隨著我國教育的不斷改革和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,論文 網(wǎng)絡(luò)教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)習(xí)的需要。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新的技術(shù),它在教育領(lǐng)域的發(fā)展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業(yè)教育中的應(yīng)用。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代教育手段的現(xiàn)代化帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用已不再是停留在音像技術(shù)課堂中應(yīng)用的常規(guī)模式層次上.而是朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發(fā)展,特別是基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)形式,是一種最新出現(xiàn)的教學(xué)模式,具有廣闊的發(fā)展前景,代表了教育的未來和發(fā)展的方向。

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR),又稱為靈境技術(shù),畢業(yè)論文 它匯集了數(shù)字圖象處理、計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù),以及人體行為學(xué)等多項天技術(shù).是計算機技術(shù)的綜合應(yīng)用。具體地說,就是采川以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境,用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用,相互影響,從而產(chǎn)生如同真實環(huán)境的感受和體驗。盡管該環(huán)境并不真實存在,但它作為一個逼真的三維環(huán)境.仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實物體的存存意識或幻覺,從而使得用戶在計算機所創(chuàng)建的維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的狀態(tài)。

1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成

由圖1可以看出。一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由以下幾部分組成:

(1)虛擬環(huán)境。它由虛擬環(huán)境發(fā)生器所產(chǎn)生,且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互,這種交互的結(jié)果是使用者有全身心進入這一環(huán)境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環(huán)境中的物體的形、動作、聲音等進行轉(zhuǎn)換,使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環(huán)境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息,讓虛擬環(huán)境有所察覺。

(4)人。虛擬現(xiàn)實實質(zhì)上是一內(nèi)含反饋的閉環(huán)系統(tǒng),只有人的存在才能使這一反饋環(huán)路有效成立。碩士論文所以人是VR系統(tǒng)中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環(huán)境的存在.又通過作用器件去影響虛擬環(huán)境,使其作出相應(yīng)的變化。

(5)虛擬環(huán)境發(fā)生器。它能產(chǎn)生使用者所需要的虛擬環(huán)境,且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產(chǎn)生的虛擬環(huán)境作出相應(yīng)的修改。

1.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本特征

(1)沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點,由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備,便可將自己置身于虛擬環(huán)境中,成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對象的相互作用,就如同在現(xiàn)實世界中的一樣。當(dāng)使用者移動頭部時。虛擬環(huán)境中的圖像也實時地跟隨變化,拿起物體可使物體隨著手的移動而運動,而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環(huán)境中,一切感覺都是那么逼真,有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互.使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互,而且能夠通過特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進行交互。計算機能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動,來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能.就能對虛擬環(huán)境中的對象進行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置,因此,使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知,從而達到身臨其境的感受。

1.4 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的類型

虛擬現(xiàn)實技術(shù)按其功能,可分為以下幾種類型:

(1)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統(tǒng)把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設(shè)備復(fù)雜而且昂貴,難以在教育行業(yè)普及推廣。

(2)桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景.用戶通過鍵盤、鼠標等簡單的設(shè)備與虛擬場景進行交互。這種系統(tǒng)由于用戶坐在顯示器前,通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互,往往會受到周圍環(huán)境的影響,難以做到完全投入.但是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

分布式虛擬系統(tǒng)是多個用戶通過網(wǎng)絡(luò)共享一個虛擬空間,共同參與虛擬活動。

(4)增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界,而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受,也就是增強現(xiàn)實中無法感知的感受。

1.5 虛擬現(xiàn)實造型語言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現(xiàn)實建

模語言,是一項和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域相關(guān)的,在Intemet上營造虛擬環(huán)境的技術(shù)。它用來在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建可導(dǎo)航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為:文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述,是指VRML并不是用三維坐標點的數(shù)據(jù)來描述三維物體的,因為這樣會有很大的數(shù)據(jù)量.在Intemet上傳輸會遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景.就像我們的編程語言。比如,一個立方體的描述文本是:Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一種描述語言標準,規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用

戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時,需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說,文本描述是嵌在WEB頁面中,在瀏覽器請求相應(yīng)頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數(shù)據(jù)傳送到本地后,瀏覽器對它進行解釋計算,動態(tài)地生成虛擬場景。比如,描述球形的文本,瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說,就是用文本信息描述三維場景.在Intemet網(wǎng)上傳輸,在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景.解釋生成的標準規(guī)范即是VRML規(guī)范。

VRML文件主要包括四個主要成分:VRML文件頭、原型、造型節(jié)點、腳本和路由。在這四個要素中.醫(yī)學(xué)論文只有文件頭部分是必須的,它用來告訴瀏覽器該文件符合的規(guī)范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點類型。一旦成功地定義了原型,它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點是VRML中的基本建造模塊.它構(gòu)成了VRML文件的主體部分,正是由于造型節(jié)點定義而產(chǎn)生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節(jié)點的外殼,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作.然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節(jié)點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應(yīng)用程序,一個典型的腳本是由Java或JavaScript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息.一旦在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建了一個路由.第一個節(jié)點可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點,這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目:注釋、節(jié)點和域值、定義的節(jié)點名、使用的節(jié)點名等。

設(shè)計VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本,它類似于程序設(shè)計,這種方法簡單方便.但不是很直觀.對設(shè)計者的空間想象能力要求也較高,設(shè)計的效率不高。現(xiàn)在有很多的可視化的VRML設(shè)計工具,如CosmoWorld和WebWorld等.這些工具將VRML的標準節(jié)點都做成可視的組件,用戶設(shè)計時,只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了.而且設(shè)計的效果在設(shè)計時就可以看到。設(shè)計完畢后,系統(tǒng)自動將這些可視的虛擬場景生成標準的VRML描述文本,這樣,這些文本傳送到用戶的瀏覽器后.便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現(xiàn)了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響.得到眾多的軟硬件廠商的支持,成為了Intemet上最有發(fā)展前景的新興技術(shù)。VRML在各方面都展現(xiàn)出了強大的應(yīng)用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領(lǐng)域的WEB站點中,它可廣泛用于學(xué)習(xí)情景創(chuàng)設(shè)上,以增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形象性和趣味性。例如:創(chuàng)建網(wǎng)上三維圖書館,它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實,匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應(yīng)的虛擬圖書。另外,使用VRML做模擬訓(xùn)練是一種可行性極高的措施,它不僅可以減少某些情況下現(xiàn)實空間中操作的難度和危險.

更為重要的是它可以使訓(xùn)練造價得到大幅度降低,這樣就使得在教育方面的應(yīng)用成為可能。由于這種模擬系統(tǒng)具有高度的真實性,所以并不會因為沒有真實系統(tǒng)介入而造成較差的訓(xùn)練效果。現(xiàn)在虛擬校園、虛擬考場也已經(jīng)陸續(xù)地出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中,這些新興的教育形式必將因其優(yōu)越的一面而在未來教育領(lǐng)域中占有一席之地。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機專業(yè)教育中的應(yīng)用

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用

眾所周知,計算機課程實踐性很強,在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如,在計算機基礎(chǔ)課程中介紹計算機中各個組件的結(jié)構(gòu)和講解計算機組裝的過程時,書本的文字難以讓學(xué)習(xí)者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機地結(jié)合,設(shè)計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容,滿足學(xué)習(xí)者從各個角度觀察和學(xué)習(xí),仿佛身臨其境,更好地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是:

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫.并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關(guān)節(jié)點,建立虛擬運動空間。實現(xiàn)課件多媒體功能。

(3)優(yōu)化VRML場景,即在構(gòu)建場景的過程中,利用VRML提供的高級造型技術(shù)適當(dāng)優(yōu)化程序。

(4)VRML文件的輸出,將已創(chuàng)建的空間場景輸出為.wrl形式的文件。

例如,設(shè)計VRML課件來實現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計算機組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學(xué)。

首先,在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網(wǎng)上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型.增強感性認識,并使學(xué)習(xí)者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設(shè)計和VRML Script的動畫鏈接.虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件,再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法,使學(xué)習(xí)者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字.又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學(xué)習(xí)者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同.感受到虛擬世界的美妙。然后,通過文字和圖片向?qū)W習(xí)者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著,通過VRML的動畫節(jié)點控制和VRML Script的結(jié)合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果,然后按照六個安裝步驟:第一,機箱、主板的安裝;第二,風(fēng)扇、內(nèi)存的安裝;第三,光驅(qū)、軟驅(qū)、硬盤的安裝;第四,聲卡、顯卡的安裝;第五,電源的安裝;

第六。顯示器、鍵盤、鼠標的安裝,組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。

在學(xué)習(xí)的過程中,只要點擊相應(yīng)的按鈕,就可以按相應(yīng)的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅(qū)和軟驅(qū)后,點擊光驅(qū)的開、關(guān)鍵,光盤托會自動拖出和送入,點擊軟驅(qū)的按鈕,

軟盤會自動取出.使學(xué)習(xí)者能動態(tài)地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學(xué)習(xí)的過程。

通過VRML Script語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如.當(dāng)你點擊軟驅(qū)上的按鈕,會發(fā)出聲音并彈出一張軟盤;當(dāng)你點擊光驅(qū)按鈕時,盤盒會自動地彈縮并發(fā)出逼真的聲音。為了方便學(xué)習(xí)。還可以實現(xiàn)注釋信息,當(dāng)學(xué)習(xí)者的鼠標碰到硬件設(shè)備時。在對象的旁邊會出現(xiàn)一個注釋信息,說明該對象名稱。

又如,在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中,對于常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法思想.由于其抽象程度高。使得學(xué)生很難理解。我們也可以通過虛擬技術(shù)將其制作成課件進行教學(xué)。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現(xiàn)出來。例如,遞歸算法是學(xué)生比較難理解的,因為其算法是靠隱形調(diào)用堆棧來實現(xiàn),而通過虛擬技術(shù)可以將堆棧內(nèi)部情況的變化動態(tài)、直觀、形象地表現(xiàn)出來,這樣學(xué)生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時,可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區(qū)別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現(xiàn)。方便教師的教學(xué)和學(xué)生的理解。

總之,通過制作課件來輔助課堂的教學(xué),能為學(xué)習(xí)者提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料,使抽象的學(xué)習(xí)直觀化、形象化,幫助學(xué)習(xí)者解決學(xué)習(xí)中的重點和難點,提高學(xué)習(xí)者的積極性。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機實驗中的應(yīng)用

由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng),包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、有關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實再現(xiàn)。也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室。 例如,在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中,不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗,猶如進行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實驗中,可以通過虛擬的電路器件來達到電路設(shè)計的目的,而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務(wù)課程實驗中,可以虛擬商務(wù)環(huán)境,讓學(xué)生進入這個虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎(chǔ)但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統(tǒng)的安裝試驗就十分的方便了。工作總結(jié)使用虛擬機的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創(chuàng)建的虛擬機有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū),在這個虛擬機上,可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進行操作,熟悉操作和新技術(shù),達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個操作系統(tǒng),而不會對當(dāng)前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進行虛擬.通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術(shù)。學(xué)生還可以進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計、電路設(shè)計等方面的學(xué)習(xí)探索,設(shè)計出新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子器件.從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

通過虛擬的實驗室進行實驗,既可以縮短實驗的時間,又可以獲得直觀、真實的效果,還能對那些不可見的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備進行仿真實訓(xùn),避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且,虛擬實驗具有先進性和共享性,易擴充.易于改變教學(xué)項目,減少設(shè)備投入經(jīng)費,使教學(xué)內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新.使實驗實踐及時跟上技術(shù)的發(fā)展。但是在采用虛擬實驗進行教學(xué)的過程中,并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗,缺少“實物感”,正如在網(wǎng)上看書與拿真實的書看時,會覺得真實的書更實在。在網(wǎng)絡(luò)實驗中,用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備像路由器、交換機等種類、型號都很多,在虛擬實驗中.學(xué)生很難見到這些設(shè)備,如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此,在具體實施中,應(yīng)該虛實進行結(jié)合。有目的地安排一些實驗在真實環(huán)境中操作,這樣,他們會對實驗的設(shè)備有親身的體會,更能加深實驗的印象,提高實驗的效果。

3 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的,只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗去感受,比空洞抽象的說教更具說服力,主動地去交互與被動地觀看有質(zhì)的不同。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能形象、生動、逼真地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,有效地營造一個發(fā)展的教學(xué)環(huán)境。提高學(xué)生掌握知識和技能的效率和積極性,達到優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量的目的,從而解決傳統(tǒng)教學(xué)方式無法解決的問題。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,基于WEB的虛擬現(xiàn)實遠程教育具有廣泛的應(yīng)用前景,必將成為21世紀教育的主流。

參考文獻:

[1]劉鳳田,劉玉蘭.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,(1).

[2]余勝泉,車皓陽,姚顧波.教育中的虛擬現(xiàn)實[J].現(xiàn)代教育技術(shù)研究所.2O00.

[3]李玲,湯小紅.虛擬現(xiàn)實建模語言及其在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用[J].微計算機應(yīng)用,2004,(3).

[4]郭鳳英.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,(3).

[5]何來坤,徐淵.虛擬現(xiàn)實建模語言VRML及其應(yīng)用[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報,2005,(2).

[6]祝智庭.現(xiàn)代教育技術(shù)[M].北京:教育科學(xué)出版社,2004.

[7]陳曉春.虛擬現(xiàn)實在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用[J].銅陵學(xué)院學(xué)報,2005,(3).

[8]宣翠仙.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教育中的應(yīng)用[J].浙江樹人學(xué)報,2004,(2).

[9]楊宗凱,吳砥,劉清堂.網(wǎng)絡(luò)教育標準與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社。2003.

[10]陽化冰,劉忠麗.虛擬現(xiàn)實構(gòu)造語言VRML[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2O00.

[11]金杰.遠程教育中虛擬實驗與虛擬儀器及技術(shù)的運用與前景[J].電腦與技術(shù),2005.

篇(6)

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；校園環(huán)境設(shè)計；分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.108

0 前言

隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于圖像繪制的虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)成為計算機視覺，圖像處理，計算機圖形學(xué)，人工智能研究的熱點。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前在很多領(lǐng)域中的實際應(yīng)用已有很大進展，例如虛擬現(xiàn)實技術(shù)己經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、建筑、商業(yè)等領(lǐng)域。

伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR技術(shù)）的日益成熟和飛速發(fā)展，在園林景觀設(shè)計中，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也不斷加強。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的簡介

虛擬現(xiàn)實技術(shù)又稱VR技術(shù)，是20世紀90年代伴隨著計算機技術(shù)而興起的新興技術(shù)，主要特點是可沉浸式的與虛擬場景進行交流互動，它的基礎(chǔ)媒介和載體是計算機和互聯(lián)網(wǎng)，利用計算機生成一種仿真系統(tǒng)來模擬真實環(huán)境，利用互聯(lián)網(wǎng)充分傳播虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被應(yīng)用在軍事、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、建筑規(guī)劃等多個領(lǐng)域，具有廣泛的發(fā)展前景。

而近幾年隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，人機交互技術(shù)成為了虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的一項重要研究方向，由此而引發(fā)了一系列的交互性硬件載體的出現(xiàn)，如3D虛擬眼鏡、浮動鼠標器、頭盔式虛擬顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、語音識別器等，通過這些傳感設(shè)備，體驗者可以對虛擬世界中的物體進行觀察和操作，使體驗者擁有沉浸式的體驗感受，融入五感體驗（視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺）的虛擬現(xiàn)實技術(shù)與以前的單純通過視覺來刺激體驗者的模式發(fā)生了質(zhì)的變化。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在校園環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 虛擬現(xiàn)實軟件

虛擬現(xiàn)實技術(shù)所應(yīng)用的軟件主要分為前期建模階段的軟件和后期渲染的軟件，前期建模階段的主流軟件有：MAYA、3Dsmax、犀牛、Google Sketchup，后期渲染的軟件主要有l(wèi)umion、unity3D、C4D、Vray、光輝城市、酷家樂。

2.2 應(yīng)用特點介紹

（1）準確性：利用計算機輔助系統(tǒng)下的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在虛擬場景建立方面具有很強的精準度，根據(jù)實際設(shè)計中的真實尺寸可以創(chuàng)造出真實建立之后的效果感受，供使用者觀察。（2）實時渲染：利用虛擬現(xiàn)實軟件生成的實時渲染場景，具有良好的可視化效果，通過實時渲染技術(shù)，生成真實的陽光、風(fēng)向、天氣、季節(jié)，模擬大自然的真實光照，使體驗者沉浸于場景的游覽交互中，而且無需像傳統(tǒng)渲染那樣耗費大量時間。（3）想象力：除了虛擬現(xiàn)實校園環(huán)境具有模擬真實場景外，還可以進行模擬某些不可能發(fā)生的場景環(huán)境，使得游覽體驗過程中的趣味性得到極大的提高，超越體驗者的想象。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與3D動畫的區(qū)別

傳統(tǒng)的3D動畫與虛擬現(xiàn)實表現(xiàn)技術(shù)表面上看起來都具有動態(tài)效果，但實質(zhì)卻完全不同。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以進行人機交互，由人控制虛擬場景的鏡頭，具有實時渲染的效果，而3D動畫雖然也是動態(tài)效果，卻是不可操控的，由設(shè)計師事先做好播放的，更不能進行場景切換和鏡頭操控等動作。在虛擬場景下操控者可以對設(shè)計方案進行創(chuàng)作、修改和優(yōu)化，而3D動畫無法進行二次修改，只能重新制作而耗費了大量人力物力和時間成本。

2.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在景觀設(shè)計中的應(yīng)用特色

傳統(tǒng)校園景觀設(shè)計的表現(xiàn)多側(cè)重于手繪圖和平面CAD圖和PS效果圖，在對外宣傳過程中，CAD圖和PS效果圖這些表現(xiàn)方法，無法提供給體驗者沉浸感和真實的3維感受，也無法根據(jù)意愿自由旋轉(zhuǎn)視角，通過平面圖推敲想象方案，無法以人的視角進行活動。而在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的校園景觀，我們利用計算機可以對不同人物的視線高度進行設(shè)置調(diào)整，體驗者可以隨意觀察場景內(nèi)的任意角度，讓體驗者有親臨現(xiàn)場的真實感受。

3 交互性設(shè)備在校園環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用發(fā)展

虛擬現(xiàn)實技術(shù)經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的建模方法、效果表現(xiàn)等方面，已經(jīng)有了較大的突破和發(fā)展，隨著交互性設(shè)備在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的應(yīng)用，校園環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域的效果表現(xiàn)也迎來了新的改變。lumion6.3結(jié)合虛擬3D眼鏡，把lumion中的場景導(dǎo)出全景模式，將3D眼鏡與lumion連接，就可以進行3維全景觀看效果圖，伴隨著頭部的晃動，3D眼鏡內(nèi)的的場景也會隨之變化。利用3D眼鏡觀察虛擬校園場景方案，相比傳統(tǒng)2維效果圖和平面圖，有了質(zhì)的飛越，對于校園方案的效果感受將會更強烈。國內(nèi)新晉軟件光輝城市也在虛擬現(xiàn)實表達領(lǐng)域有所發(fā)展，可以通過該軟件進行虛擬場景內(nèi)的互動，漫游和修改場景，利用外接鼠標可以對場景內(nèi)的鏡頭進行控制，利用鍵盤可以實現(xiàn)場景內(nèi)的移動與行走，全方位觀察場景內(nèi)的物體。酷家樂作為新型互聯(lián)網(wǎng)+的設(shè)計軟件，在室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域的虛擬場景表現(xiàn)上技術(shù)很成熟，通過該軟件制作的虛擬校園室內(nèi)實時渲染場景，體驗用戶可以通過鼠標進行3維角度旋轉(zhuǎn)進行瀏覽，比傳統(tǒng)3Dsmax渲染效果更直觀，最重要的是通過該軟件進行實時渲染效果好，速度快，節(jié)省了大量的渲染時間，從而節(jié)約了時間成本。

4 發(fā)展展望

伴隨著電腦和手機客戶端的日益強大、交互性硬件設(shè)施越來越完善，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也將會越來越成熟，虛擬現(xiàn)實技術(shù)未來的兩大發(fā)展方向便是手機客戶端和交互性硬件的應(yīng)用，伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，在校園景觀環(huán)境設(shè)計中，也將更多的被應(yīng)用于方案設(shè)計階段、方案表達階段、以及后期虛擬校園運營服務(wù)階段，在21世紀，可視化的表達已經(jīng)不僅限于傳統(tǒng)二維平面的形式。

參考文獻：

[1]李國松.虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[2]蘆建國，蘇同向.虛擬現(xiàn)實技術(shù)與風(fēng)景園林設(shè)計[A].南京林業(yè)大學(xué)，2007.

篇(7)

論文摘要:本文分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用．井對相關(guān)問題進行了研究，最大限度地實現(xiàn)對建筑設(shè)計、施工、裝修等的現(xiàn)實可行性與指導(dǎo)性。

“虛擬現(xiàn)實”(簡稱VR)，是一項綜合性計算機圖形交互技術(shù)，它利用計算機生成一種模擬的實物與環(huán)境，通過多種傳感器設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境的直接交互。目前，VR技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，如在建筑設(shè)計領(lǐng)域、城市建設(shè)領(lǐng)域等等。

一、計算機技術(shù)的引入

計算機技術(shù)用于建筑設(shè)計領(lǐng)域已有多年，但最早的建筑設(shè)計領(lǐng)域是先模仿傳統(tǒng)工具的使用方式，表現(xiàn)為簡單地模仿傳統(tǒng)的圖紙、圖板、針管筆等的使用方法。例如計算機輔助設(shè)計(CAD)主要是幫助設(shè)計者把設(shè)計、計算、畫圖、數(shù)據(jù)存儲和處理等繁重工作交給計算機完成，而設(shè)計者把主要精力用于創(chuàng)造性構(gòu)思。計算機可通過圖形設(shè)備向設(shè)計者展示設(shè)計結(jié)果。之后發(fā)展起來的虛擬現(xiàn)實技術(shù)(簡稱VR)能創(chuàng)造身臨其境的感覺，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是迅速發(fā)展的一項綜合性計算機圖形交互技術(shù)。它集成了計算機圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)并行處理，利用計算機生成的三維空間圖像實現(xiàn)的目標合成技術(shù)，通過視、聽、觸覺，以圖表及動畫方式呈現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計被動靜態(tài)的信息傳遞方式。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，如在建筑設(shè)計領(lǐng)域、建筑施工領(lǐng)域、建筑裝修領(lǐng)域等等。

二虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

1．建筑設(shè)計領(lǐng)域

在建筑設(shè)計中既要進行空間形象思維，又要考慮到以用戶的感受，是一系列的創(chuàng)新過程，包括規(guī)劃、設(shè)計等。建筑物的實際效果受設(shè)計者的藝術(shù)素養(yǎng)、生活閱歷、知識水平、設(shè)計水平、設(shè)計經(jīng)驗等主觀因素的影響和限制，不同的設(shè)計者對于同樣功能要求的建筑所設(shè)計的作品在外觀上、環(huán)境的協(xié)調(diào)上可能截然不同。然而，如果應(yīng)用基于真實感三維圖形的虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以將設(shè)計者心目中的建筑方案以可視、可觸、可聽的方式展現(xiàn)給專家、用戶，使他們能“身臨其境”，提出自己寶貴的意見，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。同時還能大大減輕設(shè)計人員的勞動強度，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)省投資。

2．建筑施工領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑施工方面，也大有用武之地，可以進行大量方案的比較和優(yōu)選。例如進行大型土方工程挖運系統(tǒng)的設(shè)計，最優(yōu)設(shè)計是在日挖土量一定的情況下，如何確定挖土機與運土載重汽車的最優(yōu)匹配，使挖運系統(tǒng)取得最好的整體效益。大型土方工程挖運系統(tǒng)的挖土機與載重汽車的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都計算出來進行比較，幾乎是不可能的。對這一類問題采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來比較、優(yōu)選，則很容易實現(xiàn)。再如對于有風(fēng)險的大型工程項目，投資一旦失敗，將會遭到巨大的經(jīng)濟損失。對這一類問題，可以利用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)，進行仿真試驗和評估，然后做出決策。同時還可以對不確定因素進行預(yù)先模擬。

3．建筑裝修領(lǐng)

建筑裝修設(shè)計是一個復(fù)雜的綜合過程。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，裝修設(shè)計師根據(jù)建筑圖紙構(gòu)造出虛擬的室內(nèi)模型，并將其設(shè)計理念應(yīng)用于室內(nèi)模型，最后以多面視圖、效果圖、家具圖、大樣圖和結(jié)構(gòu)圖等手段表達設(shè)計效果。然而，這種離散的平面表現(xiàn)模式使得客戶和施工方難以全面地了解裝修效果。另外，繁瑣的工程量和造價估算過程也使得客戶難以準確快速地對裝修方案進行評估平選。如果在計算機中輸入實際房間的模型，設(shè)計者身處所需裝飾的房間，按照自己的構(gòu)思去裝飾、修改，并且可以變換自己在房間中的位置，去觀察裝飾的效果，直到滿意為止，一切就將變得簡單輕松。可以設(shè)想，在未來的裝飾工程中虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會代替現(xiàn)有的實際模型而顯示出其強大的生命力。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效地提高了裝修設(shè)計的效率，并且能夠增強設(shè)計師和客戶之間的溝通，增加客戶對設(shè)計方案的滿意程度。超級秘書網(wǎng)

三、虛擬現(xiàn)實的動態(tài)漫游技術(shù)

利用VR技術(shù)在空間數(shù)據(jù)庫的支持下可以構(gòu)造三維虛擬環(huán)境，人在進入這一環(huán)境后可以和計算機實現(xiàn)以視覺為主體的全方位的動態(tài)交互。一個建筑模型進行可視化具有多角度觀察、放大、漫游、旋轉(zhuǎn)、任意選定路線的飛行或點面結(jié)合行駛效果的動態(tài)顯示及可視點的判別等功能。虛擬現(xiàn)實建筑設(shè)計還可以讓人在虛擬的建筑環(huán)境甚至城市空間里，以不同的角度去窺視或欣賞其外部空間和內(nèi)部空間的動感形象和平面布局特點。它所產(chǎn)生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動。

視景仿真和動態(tài)漫游技術(shù)，同時也是進行方案審察和評估的重要手段。利用VR技術(shù)在設(shè)計工程中可實時動態(tài)展示設(shè)計方案，可實時審視檢查規(guī)劃設(shè)計方案，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時修改方案和細節(jié)。