導(dǎo)語：如何才能寫好一篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)以自然的視、聽、觸等功能感受的三維環(huán)境，人們可以方便地對(duì)生成的“虛擬世界”進(jìn)行交互式的觀察、分析、操作和控制。它以仿真方式給用戶創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體變化與相互作用的界面，使用戶可直接參與并探索仿真對(duì)象在所處環(huán)境中的作用與變化，它具有多媒體信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特點(diǎn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建出逼真的礦山工程環(huán)境對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)用價(jià)值。

為了給用戶創(chuàng)建一個(gè)能使其感到身臨其境和沉浸其中的環(huán)境，必要的條件就是根據(jù)需要能在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中逼真地顯示出客觀世界中的一切對(duì)象：不僅要求所顯示的對(duì)象模型在外形上與真實(shí)對(duì)象酷似，而且要求在形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面十分逼真。

目前，相關(guān)軟件發(fā)展迅速、種類較多，其中常用的軟件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我國(guó)圖靈公司的VRMAP、適普公司的IMAGIS等。

1．1模型構(gòu)建軟件

MultiGenCreator是美國(guó)MultiGenParadigm公司開發(fā)的三維建模軟件，廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設(shè)計(jì)、交互式游戲等。它在滿足實(shí)時(shí)性的前提下可生成逼真的場(chǎng)景，可進(jìn)行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細(xì)節(jié)、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優(yōu)先級(jí)、自由度設(shè)置等高級(jí)功能使得其數(shù)據(jù)格式OpenFlight在實(shí)時(shí)三維領(lǐng)域成為流行的圖像生成格式。該軟件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的數(shù)據(jù)與AutoCAD和GIS軟件結(jié)合方便。

1．2支持視景生成的語言——OpenGL

應(yīng)該使用已有的商品化或標(biāo)準(zhǔn)化的圖形庫(kù)和程序設(shè)計(jì)語言來設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境，其中OpenGI(服務(wù)器)及其支持系統(tǒng)就是這樣一種可選用的圖形生成環(huán)境。OpenGI可按函數(shù)庫(kù)的形式被C語言調(diào)用，也可以被窗口系統(tǒng)直接調(diào)用。OpenGI是使用專用圖形處理軟件接口，該接口目前由幾百個(gè)過程函數(shù)組成，用以支持用戶對(duì)高質(zhì)量三維對(duì)象的圖形和圖像進(jìn)行操作。

()penGI指令的模型是客戶／服務(wù)器模式，即一個(gè)程序(客戶)提供指令，該指令由OpenGI解釋并處理，它直接執(zhí)行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉(zhuǎn)換矩陣、光照模型和光線跟蹤、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持雙緩沖技術(shù)，該技術(shù)提供了生成動(dòng)畫效果圖形所需要的機(jī)制，使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運(yùn)動(dòng)。

1．3視景漫游軟件

Vega是MultiGen--Paradigm公司開發(fā)的應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的高性能軟件環(huán)境和開發(fā)平臺(tái)，由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫(kù)組成。利用Vega庫(kù)函數(shù)可在Lynx中建立漫游所需要的場(chǎng)景、窗口、通道、運(yùn)動(dòng)和碰撞方式，可以定義對(duì)象的初始化參數(shù)并建立對(duì)象之間的相互聯(lián)系。

2地質(zhì)構(gòu)造情況的模擬

對(duì)于礦山技術(shù)人員來說地質(zhì)構(gòu)造情況非常重要，如果對(duì)煤層、巖層、含水層、流沙層以及斷層和褶曲等情況的推斷有偏差，或圖形表現(xiàn)不直觀易懂，則在建井或生產(chǎn)過程中就可能發(fā)生塌方、突水等事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件可以根據(jù)地質(zhì)體的三維分布，使礦井的規(guī)劃設(shè)計(jì)更加直觀方便。

綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，三維地質(zhì)體的繪制有塊段、表面、實(shí)體和斷面建模法等。

MultiGenCreator中需要的曲面數(shù)據(jù)是ded或。dem格式，使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式，將其導(dǎo)入Creator就可以生成煤層曲面。然后，通過光照、著色、紋理、渲染等處理三維地質(zhì)體更加逼真。

3地形地貌及地物的模擬

地形地貌和地物的建立需要相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)。如果有研究區(qū)域的紙質(zhì)地形圖，可以用掃描數(shù)字化的方法得到平面數(shù)據(jù)，按照?qǐng)D上的標(biāo)注得到高程數(shù)據(jù)；如果已有該區(qū)域的電子地圖，則可直接使用或通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到需要的數(shù)據(jù)；如果沒有上述數(shù)據(jù)源，則需要由野外測(cè)量獲得。

地形生成與地質(zhì)曲面生成過程類似，先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，把圖上標(biāo)注的高程值輸入到屬性表中，生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式將其導(dǎo)入Creator生成三維地形。

對(duì)于建筑物、道路、圍墻、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD進(jìn)行數(shù)字化，得到其平面位置。將得到的*．def文件導(dǎo)入Creator，并與地形匹配。如果建筑物比較規(guī)則，則直接將其底面按照高度拉伸為立體，如果建筑物造型比較復(fù)雜，則需要分成規(guī)則的幾部分進(jìn)行構(gòu)建。

4礦山井下巷道建模

目前，礦山信息主要是通過CAD格式的雙線采掘工程平面圖來表達(dá)。首先根據(jù)采掘工程平面圖上的高程信息，利用CAD中的三維多線段重新描繪巷道，同時(shí)將高程信息賦予每個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)巷道的單線顯示，井筒和巷道設(shè)計(jì)要布置合理，盡量避免穿過斷層、褶曲、含水層等不良地質(zhì)構(gòu)造，盡量減少礦井建設(shè)和生產(chǎn)地面的影響。

使用MultiGenCreator進(jìn)行設(shè)計(jì)，用圓柱體表示井簡(jiǎn)，用半圓型截面的柱體表示巖巷，然后進(jìn)行模擬生產(chǎn)，以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能遇到的問題，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和選擇。設(shè)計(jì)方案完成后可模擬不同設(shè)備、不同開采方式的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，從而達(dá)到優(yōu)化礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系統(tǒng)的目的。綜合考慮地質(zhì)和技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各種因素，選擇合理的方案。

5虛擬巷道系統(tǒng)的建立

虛擬巷道系統(tǒng)是對(duì)礦井真實(shí)巷道多分辨率的三維虛擬表示，建立的主要任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)基于web環(huán)境下的可交互的、真實(shí)巷道的三維可視化表達(dá)，用戶可以從各個(gè)角度對(duì)巷道虛擬環(huán)境進(jìn)行任意的瀏覽和觀察，并可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種交互。

5．1礦井巷道的建模

礦井中各種實(shí)體大多是三維實(shí)體，其表面為不規(guī)則曲面，且內(nèi)部礦體品位分布不均勻。對(duì)于礦體的外形，可用一個(gè)不規(guī)則的封閉曲面來確定。為確定礦體的范圍，要經(jīng)地表勘查、地下勘探及推估等手段來完成。在瀏覽器上三維實(shí)體模型，可通過將現(xiàn)有的三維礦體模型中存儲(chǔ)的信息按照一定的規(guī)范轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構(gòu)建三維礦井巷道模型，首先應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這是因?yàn)镸uhiGenCreator中采用的坐標(biāo)系和地學(xué)中實(shí)際采用的坐標(biāo)系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標(biāo)系為符合右手規(guī)則的空間坐標(biāo)系，是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區(qū)的中作為其坐標(biāo)系的圓心，基底坐標(biāo)為XOZ面，y表示高程。其坐標(biāo)長(zhǎng)度以米為單位，標(biāo)準(zhǔn)角度以弧度為單位。因此，為使它與人們通常采用的地學(xué)坐標(biāo)系保持一致，應(yīng)將原來礦井三維實(shí)體的(，Y，：)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為MuhiGenCreator坐標(biāo)系中的(，Y，Z)。轉(zhuǎn)換后的三維實(shí)體坐標(biāo)應(yīng)滿足虛擬場(chǎng)景中所采用的局部坐標(biāo)系顯示的需要。由于礦井實(shí)體坐標(biāo)的數(shù)值一般相當(dāng)大，而實(shí)際顯示坐標(biāo)值的前幾位高位數(shù)據(jù)對(duì)圖形形狀不產(chǎn)生任何影響，因此可將地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)各分量同時(shí)做一預(yù)選。

5．2虛擬巷道場(chǎng)景的繪制

對(duì)于規(guī)則格網(wǎng)構(gòu)成的礦山地表模型及礦井實(shí)體的頂?shù)装鍞?shù)字表面模型，可用ElevationGrid節(jié)點(diǎn)構(gòu)建。該節(jié)點(diǎn)能很容易有效地設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個(gè)位于局部坐標(biāo)系X()Z平面上高低起伏的地域造型。該造型用高度值組成的標(biāo)量陣列描述，陣列指定了表面每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)上的高度。和z方向的柵格點(diǎn)數(shù)量可以分別用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了柵格行和列之間的空間。Height域的值指定了每一個(gè)柵格點(diǎn)的海拔高度，基底上的每一個(gè)柵格點(diǎn)都與height矩陣中的一個(gè)海拔值相對(duì)應(yīng)；colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE，表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節(jié)點(diǎn)的每個(gè)頂點(diǎn)上(TRUE)，還是應(yīng)用到每個(gè)四邊形上(FAISE)；此外，通過建立solid域值，所有的海拔柵格都可以當(dāng)作實(shí)體。

對(duì)于由不同的三角面構(gòu)成的復(fù)雜地表模型，則需要用MUITIGENCREATO提供的萬能幾何節(jié)點(diǎn)IndexedFaceSet來創(chuàng)建，它有coord與coordlndex兩個(gè)域，與IndexedFaceSet節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)域類似，前者提供了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出了構(gòu)造面幾種所有面的坐標(biāo)。Coordlndex域的值提供了一張描述一張或多張面周界的列表。其中每一個(gè)值都是整型索引，并且每個(gè)索引都指定了在coord域內(nèi)的坐標(biāo)列表中的一個(gè)坐標(biāo)。在實(shí)際的創(chuàng)建過程中，要求建立三角網(wǎng)的各個(gè)三角面按照法線方向向外的法則。

6結(jié)語

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，生成一個(gè)逼真的礦山虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設(shè)計(jì)或研究階段，科研人員可以置身于礦山虛擬環(huán)境下直觀審視礦山，按照設(shè)計(jì)給定的工藝方法和參數(shù)，選擇設(shè)備及確定生產(chǎn)模式。從基建到閉坑的全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。設(shè)計(jì)結(jié)束后，設(shè)計(jì)單位、礦山企業(yè)可向?qū)彶檎摺⒐娬故疽粋€(gè)三維和動(dòng)態(tài)的礦山。總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦山設(shè)計(jì)、技術(shù)改造、生產(chǎn)中可廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

在20世紀(jì)80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念被正式提出。自90年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得以迅速發(fā)展。現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透發(fā)展到各個(gè)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也挺進(jìn)了設(shè)計(jì)的每個(gè)角落。風(fēng)景園林設(shè)計(jì)雖還處于初級(jí)發(fā)展階段，但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻在其中被大量地運(yùn)用開來。例如，設(shè)計(jì)者如果想要對(duì)風(fēng)景園林空間有一個(gè)全方位的、真實(shí)切身的體驗(yàn)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多角度變化運(yùn)動(dòng)方位，便可輕松實(shí)現(xiàn)。另外，這種設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)變化模式正呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，其利用人們對(duì)運(yùn)動(dòng)模式數(shù)據(jù)的不同選擇，便可以掌握受眾的切身感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這一運(yùn)用中具有很大的真實(shí)性，這是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但能夠從各種細(xì)節(jié)上掌控園林設(shè)計(jì)，還可以做到美而有序。同時(shí)，還能夠根據(jù)不同的季節(jié)變化、不同的節(jié)氣色彩，做到時(shí)空的雙重真實(shí)性。最重要的是，通過這一虛擬現(xiàn)實(shí)，在園林設(shè)計(jì)過程中可以引入人們的各種意見和建議，使設(shè)計(jì)又多了一層成功的保障。

2應(yīng)用中的特點(diǎn)

2.1設(shè)計(jì)空間展示的全面性

傳統(tǒng)的表現(xiàn)形式只可以傳輸一種空間信息，而且無法做到完整性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用三維立體的表現(xiàn)形式，可以完整地把每一個(gè)細(xì)節(jié)予以呈現(xiàn)，讓人有一種身臨其境的真實(shí)感，不再只是看著圖紙來想象，而是身臨其境進(jìn)行感受。

2.2瀏覽的快捷性

利用發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)者和施工單位可以聯(lián)系的更為快捷。設(shè)計(jì)者的“想法”不必親手送到施工單位，立體的設(shè)計(jì)樣品利用遠(yuǎn)程瀏覽便可商榷，不但節(jié)省了時(shí)間，而且提高了工作效率。另外，瀏覽的快捷性還可以讓大部分群眾參與到?jīng)Q策中來，讓群眾在享受虛擬的園林設(shè)計(jì)活動(dòng)中，可以提出自己的建議，有助于施工單位和設(shè)計(jì)者的工作。

2.3設(shè)計(jì)趨于完美性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很強(qiáng)的可操作性，設(shè)計(jì)者在整個(gè)風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)過程中能夠隨意進(jìn)入任何一個(gè)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行切身的體驗(yàn)，從而客觀地審查自己的作品，如果發(fā)現(xiàn)不足，可及時(shí)進(jìn)行修改。此外，在虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中審視自己的作品，有利于提高設(shè)計(jì)者的水平。

2.4決策的準(zhǔn)確性

風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的實(shí)施過程中受到的影響因素較多，因?yàn)轱L(fēng)景園林設(shè)計(jì)與周遭環(huán)境氛圍以及和大眾審美趣味是息息相關(guān)的。人們利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)園林設(shè)計(jì)的整體過程知曉的越來越多，越來越具體，就越能提出建設(shè)性的建議及意見。簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是連接大眾和設(shè)計(jì)者的紐帶。只有前期人們對(duì)園林設(shè)計(jì)進(jìn)行了整體的了解，施工方的后期施工過程才能得到人們的寬容和見諒，此種人性化、大眾化的園林設(shè)計(jì)才能獲得雙贏。

3應(yīng)用的展望

3.1不斷進(jìn)行創(chuàng)新

首先要加快計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新和革新，不斷發(fā)展現(xiàn)代虛擬技術(shù)系統(tǒng)，制造出高性能、低成本的計(jì)算機(jī)設(shè)備，要在技術(shù)層面為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展提供有力的支持。此外，在運(yùn)用過程中，要根據(jù)風(fēng)景園林設(shè)置的理念進(jìn)行再創(chuàng)新，使其具備風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的特色。技術(shù)的創(chuàng)新是風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的內(nèi)核動(dòng)力，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的源泉。

3.2加強(qiáng)參與的大眾化程度

要充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的自身優(yōu)越性，讓更多的人們參與到風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中來。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳播，利用各種網(wǎng)絡(luò)、電視等新媒體進(jìn)行更大、更廣范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)虛擬活動(dòng)，使園林設(shè)計(jì)有更多的大眾參與，這樣將有助于決策者的科學(xué)準(zhǔn)確決策，最終得出既科學(xué)準(zhǔn)確而又人性化的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案。

3.3充分利用其他科學(xué)技術(shù)發(fā)展自身

例如，與環(huán)境和空間技術(shù)的結(jié)合，便能夠應(yīng)用到城市的規(guī)劃、修復(fù)與重建、城市的綠化等各個(gè)方面，這不但可以使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用更加科學(xué)化，而且更加人性化、更加環(huán)保。

4結(jié)語

篇3

關(guān)鍵詞：沉浸式傳播;虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù);設(shè)計(jì)策略;分析

引言

沉浸式傳播是該技術(shù)表現(xiàn)出的基本特征，該技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計(jì)主要是指設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)作品創(chuàng)造，為體驗(yàn)者塑造全新的世界。其不僅是指對(duì)真實(shí)環(huán)境的改變，其也涉及到虛擬世界中的歷史、法則、物種甚至?xí)r間的重新規(guī)劃與改變。但要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，脫離不開媒介的輸入與輸出的支持，相關(guān)媒介正是實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)世界連接的重要橋梁。而根據(jù)體驗(yàn)者在虛擬世界中的沉浸程度的區(qū)別，其對(duì)于相關(guān)媒介的認(rèn)知程度也會(huì)出現(xiàn)差異，即當(dāng)體驗(yàn)者的沉浸程度較高，則會(huì)出現(xiàn)忽略媒介存在的情況發(fā)生。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的沉浸內(nèi)容

（一）生理沉浸

體驗(yàn)者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下完成的影片觀看過程中，雖然心理上了解該影片的內(nèi)容并不真實(shí)，但是依舊在生理?xiàng)l件下做出驚慌、害怕甚至閃躲的狀態(tài)。該技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)空間的高強(qiáng)度壓縮，讓體驗(yàn)者從真實(shí)的環(huán)境中走向虛擬環(huán)境中的感受。而隨著技術(shù)應(yīng)用媒介的逐漸升級(jí)，體驗(yàn)者的沉浸感受也被不斷強(qiáng)化，例如現(xiàn)代電影中的2D、3D、4D等不同的分類就是指觀影沉浸感的不同，而這類沉浸感受被統(tǒng)稱為生理沉浸。生理沉浸主要是指運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就體驗(yàn)者的感官能力進(jìn)行擴(kuò)大與延伸，并隨著程度加深而實(shí)現(xiàn)媒介忽略，盡可能地降低對(duì)真實(shí)世界的感受。

（二）心理沉浸

心理沉浸較之生理沉浸更早地實(shí)現(xiàn)了發(fā)展，其主要是指在不具備高效率媒介的情況下，通過優(yōu)秀的故事作為載體來應(yīng)當(dāng)體驗(yàn)者進(jìn)行故事想象，從而實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)者的沉浸感受，例如戲劇作品的演繹等。心理沉浸的實(shí)現(xiàn)屬于體驗(yàn)者在認(rèn)知層面上的沉浸。要實(shí)現(xiàn)高水平的心理沉浸，一定不能脫離優(yōu)秀的內(nèi)容作為支撐。但是運(yùn)用媒介來強(qiáng)化生理沉浸也能實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)者心理沉浸狀態(tài)的提升。但是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身是不能直接就體驗(yàn)者的心理沉浸進(jìn)行塑造的，其主要是承擔(dān)了實(shí)現(xiàn)媒介的作用，是心理沉浸實(shí)現(xiàn)的重要輔助手段。總體而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的沉浸內(nèi)容主要可通過進(jìn)行表現(xiàn)。

二、該技術(shù)的生理沉浸式傳播技術(shù)的應(yīng)用分析

（一）靜止?fàn)顟B(tài)下的輸出技術(shù)應(yīng)用

該技術(shù)在視覺效果方面的表達(dá)時(shí)，主要是通過進(jìn)行分別兩臺(tái)攝影機(jī)的架設(shè)來實(shí)現(xiàn)。其主要是模擬人眼的左右視覺進(jìn)行相應(yīng)的畫面拍攝，最后將相關(guān)的畫面賦予人眼，以此來實(shí)現(xiàn)在視覺感知方面保證體驗(yàn)者的沉浸實(shí)現(xiàn)。例如HTCVive頭盔就是在該技術(shù)下實(shí)現(xiàn)的。而該技術(shù)在聽覺塑造方面，主要是對(duì)人耳聽聲進(jìn)行模擬，即人耳主要是通過聲音到達(dá)的時(shí)間差異來進(jìn)行聲音的方位以及聲音的距離判斷。而該技術(shù)設(shè)計(jì)中主要是控制聲音在左右耳機(jī)中的發(fā)出時(shí)間差來進(jìn)行模仿，保證體驗(yàn)者在獲取聲音時(shí)保證聲音的三維特征體現(xiàn)，當(dāng)前的部門電子游戲已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的運(yùn)用。正是通過對(duì)視覺與聽覺的模擬實(shí)現(xiàn)，體驗(yàn)者能在這過程中實(shí)現(xiàn)生理沉浸，但這并不是該技術(shù)的全部應(yīng)用表現(xiàn)，其還包含了在該技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)的觸覺模擬。這主要通過具有數(shù)據(jù)輸出能力的手套或者服裝等來實(shí)現(xiàn)，Skinterface設(shè)備就是通過對(duì)體驗(yàn)者的觸感能力進(jìn)行模擬而實(shí)現(xiàn)的對(duì)虛擬世界中物體的觸感感受。該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高體驗(yàn)者的生理沉浸感受意義重大，但該技術(shù)在當(dāng)前依舊處于研發(fā)階段。此外，設(shè)計(jì)工作者也可通過加入滿足視覺心理的相關(guān)刺激物信息來實(shí)現(xiàn)生理沉浸。即設(shè)計(jì)者在進(jìn)行虛擬環(huán)境塑造時(shí)，至少應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)一個(gè)滿足體驗(yàn)者心理需求的刺激物，同時(shí)用該刺激物信息作為視覺信息平臺(tái)建立的核心，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)過程中對(duì)體驗(yàn)者注意力的吸引，也有利于設(shè)計(jì)者的思想與信息在視覺交的前提下向用戶進(jìn)行傳遞。

（二）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的輸出技術(shù)應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的輸出技術(shù)應(yīng)用主要是指體驗(yàn)者在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬世界的感知，但是其與靜止?fàn)顟B(tài)下的感知存在差異，其建立在由生活經(jīng)驗(yàn)而形成的心理預(yù)期基礎(chǔ)上。該技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較大突破，例如HTCVive頭盔在應(yīng)用中就能有效地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的行走同步，并完全滿足了心理預(yù)期層面上的身高與步長(zhǎng)。這樣能有效地使體驗(yàn)者在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中實(shí)現(xiàn)最大程度地沉浸體驗(yàn)，其也實(shí)現(xiàn)了空間約束的有效突破。而針對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的身體交互等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，該技術(shù)的應(yīng)用主要是通過抽象按鈕的觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的。例如在該技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)的格斗游戲就是通過按鍵的方式來模擬相關(guān)的角色運(yùn)動(dòng)，而這過程中勢(shì)必會(huì)存在與現(xiàn)實(shí)操作的差異，當(dāng)前的技術(shù)優(yōu)化發(fā)展就應(yīng)當(dāng)致力于將這種差異情況進(jìn)行縮小。

三、實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計(jì)水平優(yōu)化的相關(guān)策略

（一）注重虛擬視點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性

在現(xiàn)實(shí)世界中，視點(diǎn)即人眼的位置，而在虛擬世界中，視點(diǎn)則主要是指體驗(yàn)者的觀察點(diǎn)，即為虛擬視點(diǎn)。例如，在就Unity游戲進(jìn)行制作時(shí)，設(shè)計(jì)者在虛擬場(chǎng)景中會(huì)進(jìn)行攝像機(jī)的安放，而這個(gè)攝像機(jī)就是主要的觀察點(diǎn)，而該攝像機(jī)主要承擔(dān)著將虛擬場(chǎng)景向體驗(yàn)者進(jìn)行傳遞的作用。而由于體驗(yàn)者本身具有的生活體驗(yàn)會(huì)根據(jù)其所處的位置以及姿勢(shì)來進(jìn)行視點(diǎn)的判斷，只有將虛擬視點(diǎn)與體驗(yàn)者的經(jīng)驗(yàn)視點(diǎn)進(jìn)行重合，才能進(jìn)一步提高真實(shí)感。但是在虛擬技術(shù)應(yīng)用時(shí)，設(shè)計(jì)者也可根據(jù)實(shí)際需求與想法進(jìn)行全新的視點(diǎn)創(chuàng)造，比如模擬動(dòng)物、昆蟲的視點(diǎn)進(jìn)行視點(diǎn)設(shè)計(jì)，而這些獨(dú)特視點(diǎn)的創(chuàng)造能進(jìn)一步吸引體驗(yàn)者的參與。體驗(yàn)者在利用相關(guān)的虛擬設(shè)備進(jìn)行體驗(yàn)時(shí)能獲得最大程度的視覺沉浸，但要想獲得預(yù)期視覺信號(hào)的接受就離不開真實(shí)環(huán)境中的體驗(yàn)者的位置與姿勢(shì)。例如，體驗(yàn)者在真實(shí)環(huán)境中的姿勢(shì)為垂直站立，則體驗(yàn)者的預(yù)期視覺為眼睛到地面的距離為自己的身高。所以，設(shè)計(jì)者如果不能就虛擬視點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致視覺信號(hào)不能與體驗(yàn)者的預(yù)期視覺相匹配，則其將造成體驗(yàn)者的實(shí)際沉浸感受受到影響。例如，設(shè)計(jì)者在模擬昆蟲視點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從昆蟲接近地面的視點(diǎn)進(jìn)行考慮，這就造成與體驗(yàn)者的真實(shí)感受存在的矛盾，這就需要設(shè)計(jì)者在虛擬體驗(yàn)的過程中能夠使體驗(yàn)者的身體穿透虛擬世界的地面。同時(shí)，為保證體驗(yàn)者的真實(shí)感進(jìn)一步提升，設(shè)計(jì)者還應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的視點(diǎn)特征進(jìn)行專門化的體驗(yàn)者動(dòng)作或體驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，讓體驗(yàn)者從生理感受的角度對(duì)相關(guān)視點(diǎn)進(jìn)行接收。例如當(dāng)體驗(yàn)者以魚的視覺進(jìn)行體驗(yàn)時(shí)，可將體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)為符合人體曲線的平圖2臺(tái)，讓體驗(yàn)者以伏地的姿態(tài)參與到視覺體驗(yàn)之中。以（圖2）為錯(cuò)誤的虛擬視點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

（二）加強(qiáng)身體慣性與運(yùn)動(dòng)的匹配設(shè)計(jì)

身體的慣性主要是由人體的前庭系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)的刺激來共同完成的，其都會(huì)通過各自系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)辨別，并將相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息傳遞到大腦。當(dāng)兩者信息一致時(shí)，人體則會(huì)出現(xiàn)正常的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。但是當(dāng)兩種信息存在差別，則會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)眩暈感，常見的暈車現(xiàn)象就是這兩種信息體現(xiàn)的矛盾。而虛擬與現(xiàn)實(shí)世界中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一致主要是指現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)而虛擬靜止或者現(xiàn)實(shí)靜止而虛擬運(yùn)動(dòng)，在當(dāng)前的藝術(shù)設(shè)計(jì)中大多數(shù)都會(huì)存在第二種情況的問題。但是在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備的搭建就可避免這種矛盾的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)身體慣性與虛擬運(yùn)動(dòng)的相互匹配。例如，Mmone虛擬現(xiàn)實(shí)座椅就在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了身體慣性與運(yùn)動(dòng)的匹配。當(dāng)體驗(yàn)者參與到游戲中時(shí)，座椅能根據(jù)虛擬世界中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整與運(yùn)動(dòng)，根據(jù)體驗(yàn)者的視覺系統(tǒng)進(jìn)行相匹配的身體慣性提供，在避免暈眩狀態(tài)的同時(shí)提高體驗(yàn)者的真實(shí)感受。

（三）保證虛擬與現(xiàn)實(shí)世界中的動(dòng)作一致

在當(dāng)前，虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的動(dòng)作并不能很好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，這主要是由于輸入與輸出媒介的實(shí)際工作效率存在差異，導(dǎo)致體驗(yàn)者的動(dòng)作節(jié)奏難以實(shí)現(xiàn)匹配。而傳統(tǒng)的觸屏、鼠標(biāo)等輸入媒介的運(yùn)用就能為實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)節(jié)奏匹配提供幫助。設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)盡可能地保證運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一致性，例如在進(jìn)行虛擬的射擊游戲設(shè)計(jì)時(shí)，體驗(yàn)者在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行扳機(jī)扣動(dòng)應(yīng)當(dāng)同時(shí)更新到虛擬角色的動(dòng)作中，這就是從實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)世界中的設(shè)備控件一致的方式實(shí)現(xiàn)的。而在當(dāng)前的許多游戲主機(jī)設(shè)置中也都很好地實(shí)現(xiàn)了體驗(yàn)者與虛擬角色的良好交互，例如，Wii主機(jī)中存在的手柄具有較高的空間位置感知能力，在利用該主機(jī)完成高爾夫游戲時(shí)能通過動(dòng)作與角色進(jìn)行高度統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)。其主要是通過短暫精確的手柄振動(dòng)來進(jìn)行動(dòng)作傳遞的，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)者與虛擬角色運(yùn)動(dòng)之間的高度統(tǒng)一。

結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較大的發(fā)展突破，其所表達(dá)的沉浸式傳播的特征主要表現(xiàn)在生理沉浸方面，該沉浸傳播的功能實(shí)現(xiàn)，脫離不開準(zhǔn)確的動(dòng)作捕捉的輸入以及人體感官技術(shù)的支撐。要實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計(jì)工作的突破，相關(guān)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)當(dāng)就該技術(shù)中涉及的沉浸式方式進(jìn)行分析，并加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的生理沉浸技術(shù)的研究，此外還要在這基礎(chǔ)上積極實(shí)現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計(jì)水平提升。只有這樣，才能促進(jìn)我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用水平的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇4

【關(guān)鍵詞】軟件工程；數(shù)字媒體；專業(yè)建設(shè)

1.引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字廣播等技術(shù)不斷發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)、無線通信為傳播載體，以傳統(tǒng)媒體內(nèi)容與創(chuàng)新內(nèi)容模式為核心的數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)在全球范圍快速崛起，并正在改變著人們的信息獲取方式和休閑娛樂的形式。

我國(guó)的數(shù)字媒體業(yè)近幾年正處于高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)于具有較高人文素養(yǎng)、掌握數(shù)字媒體核心技術(shù)并具有藝術(shù)創(chuàng)意能力的復(fù)合型數(shù)字媒體技術(shù)開發(fā)與設(shè)計(jì)人才需求旺盛。四川理工學(xué)院軟件工程專業(yè)是與IT企業(yè)合作辦學(xué)、實(shí)行“3+1”人才培養(yǎng)模式，即學(xué)生前3年在校學(xué)習(xí)，第4年在軟件企業(yè)實(shí)習(xí)并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。為使培養(yǎng)的學(xué)生既有較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有適應(yīng)人才市場(chǎng)需求的職業(yè)技能，在軟件工程專業(yè)大框架下設(shè)置了數(shù)字媒體技術(shù)方向。

數(shù)字媒體技術(shù)作為一個(gè)寬口徑、以技術(shù)為主、藝術(shù)為輔、技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的新的專業(yè)方向，涉及到不同的學(xué)科知識(shí)，因此，我們有必要通過探索與改革人才培養(yǎng)模式、課程體系以及實(shí)踐教學(xué)體系的研討，搭建科學(xué)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)，促進(jìn)軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)整體水平的提升。

2.人才培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)目標(biāo)是制定教學(xué)計(jì)劃、設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)、選擇知識(shí)發(fā)展方式以及確定教學(xué)組織形式的依據(jù)，也是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織與管理、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面改革的基礎(chǔ)和前提。軟件工程專業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)方向具有軟件工程與數(shù)字媒體技術(shù)相結(jié)合的特色，注重對(duì)學(xué)生軟件開發(fā)、應(yīng)用能力的培養(yǎng)，實(shí)踐性強(qiáng)。結(jié)合我們自身辦學(xué)特色和辦學(xué)條件，我校軟件工程數(shù)字媒體方向人才培養(yǎng)目標(biāo)是：“培養(yǎng)具備計(jì)算機(jī)科學(xué)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、軟件工程技術(shù)、信息安全等方面的專業(yè)知識(shí)與技能，具有扎實(shí)的軟件工程和數(shù)字媒體技術(shù)基礎(chǔ)理論、寬厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力，能夠從事包括新媒體應(yīng)用以及虛擬現(xiàn)實(shí)等在內(nèi)的多媒體技術(shù)開發(fā)、數(shù)字媒體設(shè)計(jì)與創(chuàng)作、計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)與網(wǎng)站維護(hù)、信息服務(wù)及數(shù)字媒體管理等工作的創(chuàng)新性技術(shù)人才。”

3.核心課程體系

數(shù)字媒體方向課程體系的建設(shè)以創(chuàng)新性復(fù)合型人才培養(yǎng)為基本指導(dǎo)思想，重視實(shí)踐課程的開設(shè)，使學(xué)生所學(xué)習(xí)掌握的方法具有充分的實(shí)效性，真正做到學(xué)有所用，以適應(yīng)未來的工作崗位，成為本行業(yè)和企業(yè)所歡迎的有用人才。課程體系分為軟件工程專業(yè)核心課程模塊、數(shù)字媒體方向核心課程模塊、專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等模塊。

3.1 核心課程

軟件工程專業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)方以軟件工程專業(yè)為主線構(gòu)成專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)主干課程。其中，計(jì)算機(jī)與軟件基礎(chǔ)課程有：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)入門、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、Java程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、編譯原理、信息安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及J2EE與中間件技術(shù)；軟件工程專業(yè)課程有：軟件工程導(dǎo)論、軟件測(cè)試技術(shù)、需求分析與UML設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理與過程控制；數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程有：數(shù)字媒體技術(shù)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)、用戶界面設(shè)計(jì)、視頻音頻制作與處理、數(shù)字影視特技應(yīng)用、高級(jí)游戲特性與游戲引擎、人機(jī)交互技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用、高級(jí)腳本與插件技術(shù)等。對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程開始單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程和配套的課程設(shè)計(jì)。

3.2 特色課程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)游戲由計(jì)算機(jī)技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫以及計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)高度交叉結(jié)合，目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)的游戲編程功底和良好的邏輯思維習(xí)慣，具備較強(qiáng)的審美能力和一定的藝術(shù)素養(yǎng)，熟悉游戲產(chǎn)品開發(fā)流程，具有一定的策劃能力，能在游戲公司、門戶網(wǎng)站、手機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)、動(dòng)畫公司等單位從事游戲設(shè)計(jì)、游戲開發(fā)、游戲制作、游戲策劃、游戲運(yùn)營(yíng)等方面工作的富于競(jìng)爭(zhēng)力與創(chuàng)新精神的高級(jí)復(fù)合型人才。

計(jì)算機(jī)游戲程序設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)：本課程主要學(xué)習(xí)普及游戲開發(fā)理念，培養(yǎng)游戲開發(fā)氛圍，挑選有潛力的學(xué)生組成開發(fā)團(tuán)隊(duì)；傳授游戲開發(fā)中的程序設(shè)計(jì)要素，特別是游戲引擎開發(fā)的基本知識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握游戲開發(fā)的基本理念，熟悉游戲開發(fā)的基本技巧和流程，并具備從事游戲程序設(shè)計(jì)工作的基本技能。

虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字娛樂。課程目標(biāo)：本課程主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念及其系統(tǒng)組成、相關(guān)的軟件技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，并介紹了當(dāng)前數(shù)字娛樂的現(xiàn)狀，發(fā)展和一些關(guān)鍵技術(shù)。內(nèi)容包括：虛擬現(xiàn)實(shí)的定義、特性和組成，虛擬世界的創(chuàng)建和管理，虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺計(jì)算，虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)中的聲覺計(jì)算，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，與虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)的數(shù)字娛樂技術(shù)。

4.實(shí)踐教學(xué)體系

培養(yǎng)符合時(shí)代需要的創(chuàng)新性人才，就要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性和多層次化。基于創(chuàng)新性原則和以生為本原則，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和自身教學(xué)特點(diǎn)，數(shù)字媒體技術(shù)方向?qū)嵺`教學(xué)體系分為課程實(shí)驗(yàn)，專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)方面，各實(shí)踐環(huán)節(jié)之問相互協(xié)調(diào)、相互銜接、循序漸進(jìn)。

4.1 課程實(shí)驗(yàn)

依照實(shí)踐能力培養(yǎng)循序漸進(jìn)的原則，根據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)基本能力培養(yǎng)的系列課程，并按照系列課程的復(fù)雜度和規(guī)模設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，開展了多層次課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的需要和實(shí)踐能力培養(yǎng)的漸進(jìn)規(guī)則，將實(shí)驗(yàn)課安排大學(xué)四年的各個(gè)環(huán)節(jié)。

多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在實(shí)驗(yàn)大綱與目標(biāo)的規(guī)范基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型不同層次的實(shí)驗(yàn)。同一學(xué)生從基礎(chǔ)規(guī)范一綜合設(shè)計(jì)一研究創(chuàng)新這樣難度遞增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中逐漸進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力。課程實(shí)驗(yàn)主要包括：手繪訓(xùn)練、視頻特技與非線性編輯、多媒體網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、移動(dòng)娛樂軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)娛樂軟件開發(fā)、界面設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)課程設(shè)計(jì)等。

4.2 專業(yè)實(shí)訓(xùn)

專業(yè)實(shí)訓(xùn)作為知識(shí)、能力、綜合素質(zhì)教育的結(jié)合點(diǎn)，成為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)之一。專業(yè)實(shí)訓(xùn)是對(duì)課堂教學(xué)具有延伸作用，是學(xué)生培訓(xùn)職業(yè)能力、熟悉職業(yè)環(huán)境、了解實(shí)際知識(shí)的重要渠道。通過專業(yè)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生不僅可以把所學(xué)轉(zhuǎn)化為所用，還能使學(xué)生在學(xué)習(xí)操作過程中通過不斷調(diào)整自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)來慢慢適應(yīng)相應(yīng)職業(yè)崗位，鍛煉職業(yè)的能力，為實(shí)習(xí)以及今后走向社會(huì)積累經(jīng)驗(yàn)、打下基礎(chǔ)。

我校軟件工程專業(yè)是校級(jí)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，以爭(zhēng)建微軟IT學(xué)院、HP軟件學(xué)院為契機(jī)，與知名IT企業(yè)開展深度合作，聯(lián)合培養(yǎng)具有國(guó)際視野的軟件開發(fā)、軟件測(cè)試和服務(wù)外包人才。與中軟國(guó)際、Tarena（達(dá)內(nèi)）科技等十多家IT企業(yè)聯(lián)合建立了實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地、就業(yè)基地。

4.3 畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)實(shí)習(xí)是學(xué)生將前期學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，真正了解、感受未來的工作，鍛煉自己各方面的綜合能力。真正實(shí)現(xiàn)與行業(yè)需求的專業(yè)實(shí)踐能力對(duì)接。能勝任相應(yīng)崗位的工作，從而積累工作經(jīng)驗(yàn)，為就業(yè)做準(zhǔn)備。為了增強(qiáng)學(xué)生和指導(dǎo)老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及畢業(yè)實(shí)習(xí)的重視，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的質(zhì)量和提高學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及畢業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)獲得的實(shí)踐能力，也為緩解畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間（論文）不足，筆者將畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）有機(jī)結(jié)合，實(shí)行“畢業(yè)實(shí)習(xí)+畢業(yè)設(shè)計(jì)”相結(jié)合的模式，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容來自于畢業(yè)實(shí)習(xí)，并且畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要將畢業(yè)實(shí)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行一定的升華，除體現(xiàn)學(xué)生四年來所學(xué)知識(shí)綜合之外，還要體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)新能力與科研能力，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)束語

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)字媒體技術(shù)相關(guān)專業(yè)及方向的調(diào)研，基于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)，建立了相關(guān)的核心課程和多層次實(shí)踐教學(xué)體系，融合專業(yè)技術(shù)、實(shí)踐教學(xué)、校企合作共同培養(yǎng)為一體的軟件工程數(shù)字媒體特色專業(yè)方向的知識(shí)體系，著力培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)與技術(shù)交叉結(jié)合的數(shù)字媒體制作與開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì)，進(jìn)而使得學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)、藝術(shù)感悟、專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)都得到全面均衡的發(fā)展，以增強(qiáng)他們?cè)跀?shù)字媒體行業(yè)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞三維建模技術(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；模型優(yōu)化；層次模型

中圖分類號(hào)TP301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1000-2537（2014）02-0090-05

為了在計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境中生動(dòng)形象地模擬自然環(huán)境之中人的視覺、聽覺、嗅覺以及運(yùn)動(dòng)等行為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1].經(jīng)過近幾年的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)新型研究方向，獲得國(guó)內(nèi)外學(xué)者以及企業(yè)的廣泛關(guān)注并引起濃厚的研究興趣[2-3].在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，三維建模是該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵步驟和核心技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)[4].由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要較高的實(shí)時(shí)性，而三維建模的優(yōu)劣直接影響整個(gè)這類系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性[5]，這使得三維建模成為了此項(xiàng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，而三維建模流程的優(yōu)化又成為了重中之重.

目前，關(guān)于三維建模流程的優(yōu)化研究主要集中在模型階段，其中部分研究取得了較好的實(shí)際應(yīng)用效果[6-7].然而，如果在三維建模之前各模型分塊不合理的話，就會(huì)導(dǎo)致建模過程耗時(shí)較大，從而大大降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性.針對(duì)這種情況，論文基于過程的思想，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、模型優(yōu)化兩方面對(duì)整個(gè)三維建模流程進(jìn)行優(yōu)化.同時(shí)，論文還提出了一個(gè)新型層次模型簡(jiǎn)化算法以進(jìn)一步縮減三維建模流程中模型間優(yōu)化的時(shí)間間隔.

6結(jié)束語

論文對(duì)三維建模進(jìn)行研究，基于過程優(yōu)化思想，提出了一個(gè)新的三維建模流程優(yōu)化方法.同時(shí)，針對(duì)其中的模型簡(jiǎn)化也進(jìn)行了研究，提出了一個(gè)層次性模型簡(jiǎn)化算法.通過模擬聯(lián)合站系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明，所提三維建模流程優(yōu)化方法在建模總體效果和實(shí)時(shí)性兩個(gè)方面，都具有一定的優(yōu)越性.

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篇6

論文摘要：介紹虛擬現(xiàn)實(shí)概念及其特征，分析虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育 中廣泛應(yīng)用的原因，著重討論虛擬現(xiàn)實(shí)在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和臨床教學(xué)中的應(yīng)用。

1虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念及特征

虛擬現(xiàn)實(shí) (Virtual Reality)，也稱靈境 ，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感 (Immersion)、交互性(Interaction)和構(gòu)思性 (Imagination)的重要特征，這些特征在醫(yī)學(xué)教育中得到了廣泛應(yīng)用。

1．1沉浸感 沉浸感是指學(xué)習(xí)者全身心地沉浸于虛擬環(huán)境中，與環(huán)境中各種對(duì)象相互融合，成為環(huán)境的一部分。學(xué)習(xí)者不是旁觀者由外向內(nèi)觀察環(huán)境，而是全身心融入環(huán)境之中。這種沉浸感應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中，可以使虛擬教學(xué)場(chǎng)景中的學(xué)生體會(huì)到一個(gè)與現(xiàn)實(shí)更加接近的教學(xué)情景，學(xué)生全身心地投入其中，能夠更加深入地學(xué)習(xí)所學(xué)課程。

1．2交互性 交互性是指學(xué)習(xí)者通過使用特殊設(shè)備，用人類的自然技能實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的操作。學(xué)習(xí)者通過身體運(yùn)動(dòng)等自然技能，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中對(duì)象的操作；計(jì)算機(jī)則根據(jù)學(xué)習(xí)者的身體運(yùn)動(dòng)等，來實(shí)時(shí)調(diào)整環(huán)境中相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)。這種交互性應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中，可以使醫(yī)學(xué)院校在保證辦學(xué)質(zhì)量的前提下，大大降低辦學(xué)成本。

1．3構(gòu)思性 構(gòu)思性是指虛擬環(huán)境賦予學(xué)習(xí)者無限的想象空間。虛擬環(huán)境把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者可以通過對(duì)環(huán)境的考察和操作，進(jìn)行自主的創(chuàng)造性活動(dòng)。這種構(gòu)思性應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中，可使學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)方法，充分挖掘自身潛力。

2虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

伴隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、臨床培訓(xùn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。

2．1虛擬課堂 在醫(yī)學(xué)課堂教學(xué)過程中，教師經(jīng)常會(huì)遇到一些內(nèi)容生澀難懂的章節(jié)，如果利用板書等傳統(tǒng)教育手段，教學(xué)效果往往不近如人意。事實(shí)上，教師可以通過虛擬課堂來豐富教學(xué)內(nèi)容，將 “虛擬人”應(yīng)用于教學(xué)過程是虛擬課堂的一個(gè)典型實(shí)例。 “虛擬人”是指把人體形態(tài)學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等信息，通過大型計(jì)算機(jī)處理而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化虛擬人體。 “虛擬人”的主要工作是選取一具尸體并將其冷凍，用精密切削刀將尸體橫向切削成一系列厚度為0．2毫米的切片，利用相關(guān)技術(shù)最終合成人體的三維結(jié)構(gòu) (如圖l所示)。實(shí)驗(yàn)證明，學(xué)生在課堂上能以三維的形式看到人體數(shù)千個(gè) 解剖結(jié)構(gòu)的形狀、位置及器官間 的相互空間關(guān)系等，學(xué)習(xí)興趣和效果顯著提高。

2．2虛擬實(shí)驗(yàn)室 目前，高等醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在著資源有限和教學(xué)效果不佳等現(xiàn)象 。為緩和這一矛盾，虛擬實(shí)驗(yàn)室是近年來被證明行之有效的做法之一。 虛擬實(shí)驗(yàn)室是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中采用 虛擬現(xiàn) 實(shí)技術(shù) 營(yíng)造 各種 虛擬 實(shí)驗(yàn)環(huán) 境 ，實(shí)驗(yàn) 者可以像在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng) 目。

如 圖2所 示，診斷 學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn) 室是 一個(gè)基 于C／S模式的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。系統(tǒng)以虛擬病人為主體，建立起各種疾病相關(guān)的患者模型。每個(gè)單元均包括問診、體格檢查、心電圖和化驗(yàn)檢 查4個(gè)單元 。實(shí)驗(yàn)證明，診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空限制，為學(xué)生提供逼真的診斷學(xué)實(shí)驗(yàn)，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的跨越式方面具有重要作用。

2．3虛擬手術(shù) 傳統(tǒng)的手術(shù)訓(xùn)練方法成本較高，訓(xùn)練的安全性、真實(shí)性和參與性不強(qiáng)，效果不夠理想。虛擬手術(shù)是指通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，利用各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中建立一

個(gè)虛擬環(huán)境，醫(yī)生借助這個(gè)環(huán)境中的相關(guān)信息進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃、訓(xùn)練以及在實(shí)際手術(shù)過程中引導(dǎo)的一種新興技術(shù)。在虛擬手術(shù)系統(tǒng)中，操作者帶上立體眼鏡進(jìn)入環(huán)境，通過數(shù)據(jù)手套對(duì)環(huán)境中 “虛擬人”的相關(guān)組織進(jìn)行操作。虛擬手術(shù)系統(tǒng)可為操作者提供一個(gè)極具真實(shí)感和沉浸感的訓(xùn)練環(huán)境，制造很好的臨場(chǎng)感，并且能大幅降低手術(shù)的培訓(xùn)成本，所以具有很好的應(yīng)用空間。

2．4虛擬培訓(xùn) 傳統(tǒng)的臨床培訓(xùn)模式主要以教師口述為主，由于培訓(xùn)往往停留在書本上，缺乏實(shí)戰(zhàn)演練，因此效果往往差強(qiáng)人意。靜脈穿刺是臨床護(hù)理的基本技能，穿刺引起的疼痛常常使患者因恐懼而不能配合治療，實(shí)際應(yīng)用中，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬患者的這種因恐懼而產(chǎn)生的抗拒反應(yīng)，以提高靜脈穿刺的訓(xùn)練質(zhì)量。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在臨床培訓(xùn)中，在保障學(xué)生安全的基礎(chǔ)上，不僅能使學(xué)生身臨其境，增加真實(shí)感，而且還能縮短培訓(xùn)時(shí)間，減少培訓(xùn)成本。

3結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中，對(duì)提高教育技術(shù)水平，改善教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過程，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的新時(shí)代醫(yī)學(xué)人才具有深遠(yuǎn)的影響。可以預(yù)見，隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用將更廣泛、深入。

參考文獻(xiàn)

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篇7

論文摘要：本文對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)做了介紹，指出了虛擬技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，并給出虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的基本思想以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用手段和方法。

實(shí)驗(yàn)一直都是與教學(xué)息息相關(guān)的重要活動(dòng)之一。它可以使學(xué)生更好地感受、理解知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，讓枯燥的理論知識(shí)變得形象，易于理解。實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)，提高通過實(shí)驗(yàn)手段探索科學(xué)知識(shí)的能力，還能激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。然而，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)方面存在的諸多難題卻嚴(yán)重限制了教學(xué)質(zhì)量的提高。如實(shí)驗(yàn)成本過高，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的儀器和設(shè)備往往代價(jià)昂貴，實(shí)驗(yàn)材料也比較貴，而且有些實(shí)驗(yàn)儀器損耗較大，需要經(jīng)常更新。而許多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)上又捉襟見肘，要么是實(shí)驗(yàn)配套的設(shè)備和儀器不完善，要么就是儀器設(shè)備陳舊過時(shí)。即使有完善的較新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在空間和時(shí)間上的限制也可能無法滿足大量學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需要。為了緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)的壓力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (ⅥrnJal ReaJ時(shí)，簡(jiǎn)稱 vR技術(shù))出現(xiàn)于 20世紀(jì) 60年代，隨著處理器技術(shù)的大幅度提高以及圖形繪制技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展，近幾十年來在國(guó)內(nèi)外形成了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究熱潮。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種先進(jìn)的人機(jī)界面，它通過為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等直觀而自然的實(shí)時(shí)感知交互的方法和手段，最大程度地方便用戶的操作，從而減輕了用戶的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的工作效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有 3個(gè)突出特征：沉浸性、交互性、想象性。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由兩部分組成：一部分為創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，另一部分為介入者。虛擬現(xiàn)實(shí)的核心是強(qiáng)調(diào)兩者之間的交互操作，即反映出人在虛擬環(huán)境中的體驗(yàn)。我們可以給出如圖 1的虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)共享程度高。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在地域和時(shí)間上的限制，它不僅可以接受本地用戶的訪問，有訪問權(quán)限的異地用戶也可以使用系統(tǒng)。并且也無需考慮使用時(shí)間的問題，實(shí)驗(yàn)者可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，極大地提高了信息與實(shí)驗(yàn)資源的共享程度。

(2)強(qiáng)大的交互能力。為了向用戶提供一個(gè)逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)往往都具有強(qiáng)大的交互能力，實(shí)驗(yàn)者和虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間可以通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或者拖曳操作進(jìn)行交互，實(shí)驗(yàn)者可以實(shí)時(shí)地觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(3)支持協(xié)作。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了多種方式來完成用戶間的信息交流。

2．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建模

如何構(gòu)建教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使其能夠擁有豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容表現(xiàn)方式、提供形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感知到理解的過程，一直是研究教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的熱點(diǎn)問題之一。

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建是將多種技術(shù)綜合運(yùn)用，首先構(gòu)建實(shí)驗(yàn)過程所需要的各種儀器設(shè)備，對(duì)于場(chǎng)景進(jìn)行建模。三維虛擬場(chǎng)景模塊的建立是以某一實(shí)景為基礎(chǔ)的，因此在虛擬場(chǎng)景建模之前需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察并對(duì)建筑物進(jìn)行篩選，從而構(gòu)建具有真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。對(duì)于儀器設(shè)備完全用Ⅵ ML語言建立復(fù)雜的三維模型是相當(dāng)煩瑣的，而且建模方法缺乏直觀性，而3DSMAX強(qiáng)大的三維建模功能以及對(duì)具有轉(zhuǎn)換為V文件格式輸出的功能，使其在三維虛擬場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用。我們?cè)趯?shí)際的建模過程中根據(jù)要建立模型的特點(diǎn)選擇建模方法。簡(jiǎn)單模型，直接采用VRML中簡(jiǎn)單幾何體拼貼紋理的方法，對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景則采用3DsMAx建模后以VRMI，文件格式輸出。當(dāng)然在虛擬實(shí)驗(yàn)的建模過程中的龐大建模工作量對(duì)軟件的建模效率以提出了很高的要求，于是，在該建模過程中我還采用了高效的照片建模軟件Canoma，Canoma是MetaCreations公司 (即現(xiàn)在的Vie、vpoint公司)的軟件產(chǎn)品，利用它可以讓我們無需建模，即可直接從一張或幾張照片制作三維模型，因?yàn)槭褂谜鎸?shí)照片直接生成三維模型，所以效果非常真實(shí)；而且CaIloma可生成網(wǎng)絡(luò)使用的VRM，文件格式。為了能夠反映真實(shí)儀器設(shè)備的特性，有時(shí)還采用FLASH技術(shù)來達(dá)到儀器設(shè)備外觀的逼真性，并提供一些基本的交互。

3．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的交互

交互性是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。一類是用戶在瀏覽場(chǎng)景的時(shí)候，主要的輸入設(shè)備就是鼠標(biāo)，這時(shí)候檢測(cè)器實(shí)際上是檢測(cè)用戶對(duì)于鼠標(biāo)的各種操作動(dòng)作，如鼠標(biāo)的單擊、指向、拖動(dòng)等等，從而場(chǎng)景做出相應(yīng)的反應(yīng)。檢測(cè)這類動(dòng)作的監(jiān)測(cè)器是接觸型監(jiān)測(cè)器。描述這類監(jiān)測(cè)器的節(jié)點(diǎn)有接觸監(jiān)測(cè)器節(jié)點(diǎn)TouchSensor以及PlaneSensor節(jié)點(diǎn)、SphereSensor節(jié)點(diǎn)、CylinderSenS0r節(jié)點(diǎn)；另一類是用戶和場(chǎng)景中某對(duì)象接近的程度，對(duì)象做出相應(yīng)的反應(yīng)，使得用戶和虛擬對(duì)象之間形成交互。

將所有儀器設(shè)備成功地加入到場(chǎng)景當(dāng)中之后，用戶應(yīng)該可以隨意地拿起自己需要的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以要提供用戶選取實(shí)驗(yàn)器材的接口。當(dāng)用戶在選擇某件儀器，為了提供給用戶選擇的接口，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)儀器原型中設(shè)計(jì)了供用戶選擇的按鈕。如果選中時(shí)就可以點(diǎn)擊按鈕“tal(e ，無需使用就只要點(diǎn)擊“放回”按鈕。由于用戶需要與系統(tǒng)進(jìn)行交互，同時(shí)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的選擇與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，因此我們使用Java Applet。Applet具有 良好的網(wǎng)絡(luò)傳輸透明性，圖2顯示了瀏覽器通過Appl 訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的整個(gè)過程 。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)集成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1．軟件程序集成

軟件程序是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要內(nèi)容，是系統(tǒng)的靈魂所在。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，我們將軟件程序部分按照層次化和模塊化的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行集成。集成化的軟件程序依據(jù)集成度的大小分為不同層次的模塊，分屬不同層次的模塊充分體現(xiàn)了整體和部分的關(guān)系，各模塊都可以看成是下一層次多個(gè)模塊集成的整體，每一個(gè)模塊又都可以看成是上一層次模塊中的一部分，各層次之間互為整體和部分的關(guān)系為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架提供了靈活的方式。

2．系統(tǒng)功能集成

系統(tǒng)功能集成是建立在軟件程序集成的基礎(chǔ)之上的，系統(tǒng)功能集成是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成的重要體現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效集成度是系統(tǒng)功能集成的重要基礎(chǔ)。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，軟件程序的集成保證了系統(tǒng)功能在不同層面上的集成度和在各層面之間的靈活性。以不同集成度來形成的系統(tǒng)功能整體在系統(tǒng)構(gòu)建、修改、維護(hù)等方面起到了重要的結(jié)構(gòu)化支持作用。

3．儀器軟面板集成

儀器軟面板是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要特色之一。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，儀器設(shè)備一般會(huì)自帶一個(gè)顯示屏，以及相關(guān)的操作組件和按鈕來形成一個(gè)操作面板，這個(gè)面板的形式以及各組件和按鈕的功能是固定的，不能修改和設(shè)置。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，各種儀器設(shè)備的操作面板集中顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上，這種面板由軟件程序來形成和設(shè)置，由鍵盤、鼠標(biāo)以及其他的外部輸入設(shè)備來控制，面板的形式以及各組件和按鈕的功能可以根據(jù)需要自定義，可以將多個(gè)儀器的面板組合在一起，也可以將某一個(gè)儀器的面板簡(jiǎn)化。儀器軟面板形式和功能上的這種靈活性正是系統(tǒng)集成度的體現(xiàn)。

4。網(wǎng)絡(luò)集成

網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得分布式結(jié)構(gòu)成為可能。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，我們通過網(wǎng)絡(luò)可以突破時(shí)間和空間的限制，將更多的協(xié)議方和操作方以一定的集成度集成在一起，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。我們?cè)谡劶尚缘膯栴}的時(shí)候，一定是和相應(yīng)的分散度聯(lián)系在一起的，就如同整體和部分之間的關(guān)系，每一個(gè)整體都可以看作更大的整體的一部分，而每一個(gè)部分又都可以看成更多小部分的整體。網(wǎng)絡(luò)的分布式保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成性。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀需求出發(fā)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．資源開放

從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效資源全部開放，這使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從開發(fā)到操作，再到后期數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)課程的復(fù)習(xí)全部開放給學(xué)生，學(xué)生可以利用系統(tǒng)軟件程序模塊和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模板等幫助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的形成與開發(fā)；利用數(shù)據(jù)分析與處理工具包進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理，獲得規(guī)律性認(rèn)識(shí)：教師的指導(dǎo)性意見、學(xué)生的交流信息和實(shí)驗(yàn)故障和誤差分析等信息資料，可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程總結(jié)和復(fù)習(xí)中取長(zhǎng)補(bǔ)短、鞏固知識(shí)。

2．組織形式開放

虛擬實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)和實(shí)驗(yàn)操作等網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間以及地點(diǎn)等組織形式是開放的具備可選擇性。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要跨學(xué)科、跨地域、多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開展等現(xiàn)狀要求，虛擬實(shí)驗(yàn)所具備的組織形式開放性為實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的擴(kuò)展提供了技術(shù)準(zhǔn)備。

3．對(duì)象開放

虛擬實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)功能能夠根據(jù)不同的對(duì)象設(shè)置不同權(quán)限的系統(tǒng)身份，實(shí)驗(yàn)參與人員各取所需，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和交流的目的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)象的身份基本分為三種層次和三種身份。三種層次指的是系統(tǒng)管理員、教師和技術(shù)人員、學(xué)生。三種身份是針對(duì)學(xué)習(xí)者而言的：實(shí)驗(yàn)課程參與者、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)者、實(shí)驗(yàn)愛好和探索者。

五、總結(jié)

本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，這在一定得程度上提高了實(shí)驗(yàn)的開放程度，降低了實(shí)驗(yàn)的成本，較好地激發(fā)了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的興趣和主觀能動(dòng)性，但在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置過程中的交互問題仍是一個(gè)值得探討和研究的主要問題。

參考文獻(xiàn)

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【3】朱敏．虛擬實(shí)驗(yàn)與教學(xué)應(yīng)用研究【D】．華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文，2006．6．

篇8

    論文摘要:本文對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)做了介紹,指出了虛擬技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì),并給出虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的基本思想以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用手段和方法。

    實(shí)驗(yàn)一直都是與教學(xué)息息相關(guān)的重要活動(dòng)之一。它可以使學(xué)生更好地感受、理解知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過程,讓枯燥的理論知識(shí)變得形象,易于理解。實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí),提高通過實(shí)驗(yàn)手段探索科學(xué)知識(shí)的能力,還能激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣,增強(qiáng)創(chuàng)新能力。然而,當(dāng)前實(shí)驗(yàn)方面存在的諸多難題卻嚴(yán)重限制了教學(xué)質(zhì)量的提高。如實(shí)驗(yàn)成本過高,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的儀器和設(shè)備往往代價(jià)昂貴,實(shí)驗(yàn)材料也比較貴,而且有些實(shí)驗(yàn)儀器損耗較大,需要經(jīng)常更新。而許多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)上又捉襟見肘,要么是實(shí)驗(yàn)配套的設(shè)備和儀器不完善,要么就是儀器設(shè)備陳舊過時(shí)。即使有完善的較新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在空間和時(shí)間上的限制也可能無法滿足大量學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需要。為了緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)的壓力,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。

    一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (ⅵrnjal reaj時(shí),簡(jiǎn)稱 vr技術(shù))出現(xiàn)于 20世紀(jì) 60年代,隨著處理器技術(shù)的大幅度提高以及圖形繪制技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展,近幾十年來在國(guó)內(nèi)外形成了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究熱潮。

    虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種先進(jìn)的人機(jī)界面,它通過為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等直觀而自然的實(shí)時(shí)感知交互的方法和手段,最大程度地方便用戶的操作,從而減輕了用戶的負(fù)擔(dān),提高了系統(tǒng)的工作效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有 3個(gè)突出特征:沉浸性、交互性、想象性。

    虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由兩部分組成:一部分為創(chuàng)建的虛擬環(huán)境,另一部分為介入者。虛擬現(xiàn)實(shí)的核心是強(qiáng)調(diào)兩者之間的交互操作,即反映出人在虛擬環(huán)境中的體驗(yàn)。我們可以給出如圖 1的虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型。

    二、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

    1.虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

    (1)共享程度高。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在地域和時(shí)間上的限制,它不僅可以接受本地用戶的訪問,有訪問權(quán)限的異地用戶也可以使用系統(tǒng)。并且也無需考慮使用時(shí)間的問題,實(shí)驗(yàn)者可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,極大地提高了信息與實(shí)驗(yàn)資源的共享程度。

    (2)強(qiáng)大的交互能力。為了向用戶提供一個(gè)逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)往往都具有強(qiáng)大的交互能力,實(shí)驗(yàn)者和虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間可以通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或者拖曳操作進(jìn)行交互,實(shí)驗(yàn)者可以實(shí)時(shí)地觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

    (3)支持協(xié)作。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了多種方式來完成用戶間的信息交流。

    2.虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建模

    如何構(gòu)建教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),使其能夠擁有豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容表現(xiàn)方式、提供形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感知到理解的過程,一直是研究教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的熱點(diǎn)問題之一。

    虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建是將多種技術(shù)綜合運(yùn)用,首先構(gòu)建實(shí)驗(yàn)過程所需要的各種儀器設(shè)備,對(duì)于場(chǎng)景進(jìn)行建模。三維虛擬場(chǎng)景模塊的建立是以某一實(shí)景為基礎(chǔ)的,因此在虛擬場(chǎng)景建模之前需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察并對(duì)建筑物進(jìn)行篩選,從而構(gòu)建具有真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。對(duì)于儀器設(shè)備完全用ⅵ ml語言建立復(fù)雜的三維模型是相當(dāng)煩瑣的,而且建模方法缺乏直觀性,而3dsmax強(qiáng)大的三維建模功能以及對(duì)具有轉(zhuǎn)換為v文件格式輸出的功能,使其在三維虛擬場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用。我們?cè)趯?shí)際的建模過程中根據(jù)要建立模型的特點(diǎn)選擇建模方法。簡(jiǎn)單模型,直接采用vrml中簡(jiǎn)單幾何體拼貼紋理的方法,對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景則采用3dsmax建模后以vrmi,文件格式輸出。當(dāng)然在虛擬實(shí)驗(yàn)的建模過程中的龐大建模工作量對(duì)軟件的建模效率以提出了很高的要求,于是,在該建模過程中我還采用了高效的照片建模軟件canoma,canoma是metacreations公司 (即現(xiàn)在的vie、vpoint公司)的軟件產(chǎn)品,利用它可以讓我們無需建模,即可直接從一張或幾張照片制作三維模型,因?yàn)槭褂谜鎸?shí)照片直接生成三維模型,所以效果非常真實(shí);而且cailoma可生成網(wǎng)絡(luò)使用的vrm,文件格式。為了能夠反映真實(shí)儀器設(shè)備的特性,有時(shí)還采用flash技術(shù)來達(dá)到儀器設(shè)備外觀的逼真性,并提供一些基本的交互。

    3.虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的交互

    交互性是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。一類是用戶在瀏覽場(chǎng)景的時(shí)候,主要的輸入設(shè)備就是鼠標(biāo),這時(shí)候檢測(cè)器實(shí)際上是檢測(cè)用戶對(duì)于鼠標(biāo)的各種操作動(dòng)作,如鼠標(biāo)的單擊、指向、拖動(dòng)等等,從而場(chǎng)景做出相應(yīng)的反應(yīng)。檢測(cè)這類動(dòng)作的監(jiān)測(cè)器是接觸型監(jiān)測(cè)器。描述這類監(jiān)測(cè)器的節(jié)點(diǎn)有接觸監(jiān)測(cè)器節(jié)點(diǎn)touchsensor以及planesensor節(jié)點(diǎn)、spheresensor節(jié)點(diǎn)、cylindersens0r節(jié)點(diǎn);另一類是用戶和場(chǎng)景中某對(duì)象接近的程度,對(duì)象做出相應(yīng)的反應(yīng),使得用戶和虛擬對(duì)象之間形成交互。

    將所有儀器設(shè)備成功地加入到場(chǎng)景當(dāng)中之后,用戶應(yīng)該可以隨意地拿起自己需要的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所以要提供用戶選取實(shí)驗(yàn)器材的接口。當(dāng)用戶在選擇某件儀器,為了提供給用戶選擇的接口,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)儀器原型中設(shè)計(jì)了供用戶選擇的按鈕。如果選中時(shí)就可以點(diǎn)擊按鈕“tal(e  ,無需使用就只要點(diǎn)擊“放回”按鈕。由于用戶需要與系統(tǒng)進(jìn)行交互,同時(shí)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的選擇與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信,因此我們使用java applet。applet具有 良好的網(wǎng)絡(luò)傳輸透明性,圖2顯示了瀏覽器通過appl  訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的整個(gè)過程 。

    三、虛擬實(shí)驗(yàn)集成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    1.軟件程序集成

    軟件程序是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要內(nèi)容,是系統(tǒng)的靈魂所在。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,我們將軟件程序部分按照層次化和模塊化的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行集成。集成化的軟件程序依據(jù)集成度的大小分為不同層次的模塊,分屬不同層次的模塊充分體現(xiàn)了整體和部分的關(guān)系,各模塊都可以看成是下一層次多個(gè)模塊集成的整體,每一個(gè)模塊又都可以看成是上一層次模塊中的一部分,各層次之間互為整體和部分的關(guān)系為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架提供了靈活的方式。

    2.系統(tǒng)功能集成

    系統(tǒng)功能集成是建立在軟件程序集成的基礎(chǔ)之上的,系統(tǒng)功能集成是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成的重要體現(xiàn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效集成度是系統(tǒng)功能集成的重要基礎(chǔ)。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,軟件程序的集成保證了系統(tǒng)功能在不同層面上的集成度和在各層面之間的靈活性。以不同集成度來形成的系統(tǒng)功能整體在系統(tǒng)構(gòu)建、修改、維護(hù)等方面起到了重要的結(jié)構(gòu)化支持作用。

    3.儀器軟面板集成

    儀器軟面板是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要特色之一。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,儀器設(shè)備一般會(huì)自帶一個(gè)顯示屏,以及相關(guān)的操作組件和按鈕來形成一個(gè)操作面板,這個(gè)面板的形式以及各組件和按鈕的功能是固定的,不能修改和設(shè)置。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,各種儀器設(shè)備的操作面板集中顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上,這種面板由軟件程序來形成和設(shè)置,由鍵盤、鼠標(biāo)以及其他的外部輸入設(shè)備來控制,面板的形式以及各組件和按鈕的功能可以根據(jù)需要自定義,可以將多個(gè)儀器的面板組合在一起,也可以將某一個(gè)儀器的面板簡(jiǎn)化。儀器軟面板形式和功能上的這種靈活性正是系統(tǒng)集成度的體現(xiàn)。

    4。網(wǎng)絡(luò)集成

    網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得分布式結(jié)構(gòu)成為可能。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,我們通過網(wǎng)絡(luò)可以突破時(shí)間和空間的限制,將更多的協(xié)議方和操作方以一定的集成度集成在一起,共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。我們?cè)谡劶尚缘膯栴}的時(shí)候,一定是和相應(yīng)的分散度聯(lián)系在一起的,就如同整體和部分之間的關(guān)系,每一個(gè)整體都可以看作更大的整體的一部分,而每一個(gè)部分又都可以看成更多小部分的整體。網(wǎng)絡(luò)的分布式保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成性。

    四、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

    從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀需求出發(fā),其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

    1.資源開放

    從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來看,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效資源全部開放,這使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從開發(fā)到操作,再到后期數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)課程的復(fù)習(xí)全部開放給學(xué)生,學(xué)生可以利用系統(tǒng)軟件程序模塊和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模板等幫助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的形成與開發(fā);利用數(shù)據(jù)分析與處理工具包進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理,獲得規(guī)律性認(rèn)識(shí):教師的指導(dǎo)性意見、學(xué)生的交流信息和實(shí)驗(yàn)故障和誤差分析等信息資料,可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程總結(jié)和復(fù)習(xí)中取長(zhǎng)補(bǔ)短、鞏固知識(shí)。

    2.組織形式開放

    虛擬實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)和實(shí)驗(yàn)操作等網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化,因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間以及地點(diǎn)等組織形式是開放的具備可選擇性。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要跨學(xué)科、跨地域、多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開展等現(xiàn)狀要求,虛擬實(shí)驗(yàn)所具備的組織形式開放性為實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的擴(kuò)展提供了技術(shù)準(zhǔn)備。

    3.對(duì)象開放

    虛擬實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)功能能夠根據(jù)不同的對(duì)象設(shè)置不同權(quán)限的系統(tǒng)身份,實(shí)驗(yàn)參與人員各取所需,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和交流的目的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,對(duì)象的身份基本分為三種層次和三種身份。三種層次指的是系統(tǒng)管理員、教師和技術(shù)人員、學(xué)生。三種身份是針對(duì)學(xué)習(xí)者而言的:實(shí)驗(yàn)課程參與者、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)者、實(shí)驗(yàn)愛好和探索者。

    五、總結(jié)

    本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中,這在一定得程度上提高了實(shí)驗(yàn)的開放程度,降低了實(shí)驗(yàn)的成本,較好地激發(fā)了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的興趣和主觀能動(dòng)性,但在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置過程中的交互問題仍是一個(gè)值得探討和研究的主要問題。

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篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)碼技術(shù)；室內(nèi)設(shè)計(jì)表現(xiàn)；虛擬現(xiàn)實(shí)

數(shù)碼技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助制造、通信與信息產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)廣播電視行業(yè)、信息家電行業(yè)與數(shù)字媒體藝術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具體體現(xiàn)在廣告制作、影視制作、平面設(shè)計(jì)、虛擬空間設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作、游戲設(shè)計(jì)制作等方面。數(shù)碼技術(shù)的涉及面是非常廣的，它涉及計(jì)算機(jī)文化與應(yīng)用技術(shù)、美學(xué)與美術(shù)技能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、軟件工程等，還涉及中西藝術(shù)審美觀。為了滿足當(dāng)前室內(nèi)設(shè)計(jì)表現(xiàn)的創(chuàng)新性要求，在大批設(shè)計(jì)人員的努力下，現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)方法層出不窮、日新月異。所謂的創(chuàng)新性，就是要求設(shè)計(jì)師發(fā)揮想象力和設(shè)計(jì)靈感，綜合各種設(shè)計(jì)思維，設(shè)計(jì)出效果獨(dú)特的空間形式。在當(dāng)下的室內(nèi)設(shè)計(jì)表現(xiàn)中，一些設(shè)計(jì)師僅僅通過設(shè)計(jì)草圖、手繪效果圖或電腦制作的效果圖來表達(dá)設(shè)計(jì)理念，試圖用這樣的理念表達(dá)形式傳達(dá)完整的設(shè)計(jì)思想。僅有平面圖、立面圖、剖面圖、節(jié)點(diǎn)圖、透視圖等較多的圖片表達(dá)形式，還不能完整地表現(xiàn)設(shè)計(jì)主題，會(huì)限制設(shè)計(jì)委托方對(duì)設(shè)計(jì)的理解，從而影響設(shè)計(jì)委托方對(duì)設(shè)計(jì)的判斷。這就需要設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中加入新的元素，從而解決這一問題。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以用來改進(jìn)設(shè)計(jì)的表達(dá)形式。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種高級(jí)的人機(jī)界面，它可以實(shí)現(xiàn)味覺、嗅覺、聽覺、觸覺與視覺等多種感覺通道的實(shí)時(shí)模擬和實(shí)時(shí)交互，既能模擬現(xiàn)實(shí)世界的信息，又能虛擬人類無法創(chuàng)造的環(huán)境信息。人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR）并不陌生，它是一種四維的虛擬環(huán)境，即在三維的基礎(chǔ)上，增加了“時(shí)間”這一維度，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)3D技術(shù)最大的區(qū)別，也是其最大的優(yōu)勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)的概念源于薩瑟蘭的“終極顯示”（TheUltimateDisplay）概念。對(duì)于“終極顯示”這一概念，薩瑟蘭是這樣描述的：“通過這個(gè)窗口，人們可以看到一個(gè)虛擬的世界。富有挑戰(zhàn)性的工作是怎樣使那個(gè)虛擬世界看起來更加真實(shí)，在其中行動(dòng)真實(shí)，聽起來真實(shí)，感覺就像真實(shí)世界一樣。”他設(shè)想用計(jì)算機(jī)構(gòu)建一個(gè)虛擬的物理世界，觀眾可以與其進(jìn)行交互。現(xiàn)在，虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件和相關(guān)虛擬軟件的支持下，可以模擬出一個(gè)接近現(xiàn)實(shí)環(huán)境的場(chǎng)景。在這個(gè)虛擬的場(chǎng)景中，使用者可以看，可以聽，甚至可以觸碰，也可以進(jìn)行互動(dòng)交流，與在真實(shí)的環(huán)境中幾乎相同。這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。1993年，邁克爾•海姆博士在《從界面到網(wǎng)絡(luò)空間：虛擬實(shí)在的形而上學(xué)》一書中歸納了此前研究者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)的描述，即模擬性、人工性、沉浸性、全身沉浸、交互作用、網(wǎng)絡(luò)通信。同時(shí)，他還綜合自己的研究，將虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)特性概括為四種，即主動(dòng)性與被動(dòng)性、操作性與感受性、遠(yuǎn)距離出場(chǎng)與對(duì)現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)化。虛擬環(huán)境對(duì)現(xiàn)實(shí)的模擬程度可以分為三個(gè)等級(jí)：遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬世界。遠(yuǎn)程呈現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)度最高，它可使用戶以遠(yuǎn)程的方式虛擬出場(chǎng)。出場(chǎng)相當(dāng)于“在場(chǎng)”，即用戶能夠在現(xiàn)場(chǎng)之外實(shí)時(shí)感知現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行某種操作。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是指通過計(jì)算機(jī)將虛擬的信息疊加在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景上，它具有中等的現(xiàn)實(shí)度。虛擬世界是最遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)的，它是完全虛擬的，是數(shù)字化且無邊界的虛擬環(huán)境。

完整的室內(nèi)設(shè)計(jì)流程有以下幾個(gè)階段：資料收集階段、概念設(shè)計(jì)階段、方案設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段、施工實(shí)施階段、設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)階段。每一個(gè)階段的重點(diǎn)是不同的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要可以在方案設(shè)計(jì)階段得到應(yīng)用。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)的基本要素包括虛擬建模、虛擬渲染、虛擬攝影機(jī)設(shè)置、運(yùn)動(dòng)速度控制等。其一，虛擬室內(nèi)建模。虛擬室內(nèi)建模可以先用其他三維軟件進(jìn)行，在專業(yè)的三維建模軟件中建立三維模型，然后放到相應(yīng)的虛擬環(huán)境之中。另外，VRML等專用的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言也可以完成此項(xiàng)操作。其二，虛擬室內(nèi)渲染。導(dǎo)入的模型可以利用OpenGL完成渲染，也可以用SketchUp進(jìn)行渲染。其三，虛擬攝影機(jī)設(shè)置。在虛擬室內(nèi)空間中，虛擬攝影機(jī)可以模擬虛擬觀察者的眼睛。一般情況下，焦距應(yīng)與人的正常視野接近，高度一般為人眼的平均高度。如果需要漫游，虛擬攝影機(jī)應(yīng)盡量保持平視。其四，運(yùn)動(dòng)速度的控制。物體運(yùn)動(dòng)快慢不同會(huì)給人帶來不同的心理感受和視覺影像，這就需要設(shè)計(jì)師根據(jù)場(chǎng)景的性質(zhì)設(shè)置不同的運(yùn)動(dòng)速度。恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)速度能給人一種身臨其境的虛擬場(chǎng)景體驗(yàn)，能讓觀察者獲得更好的體驗(yàn)。以往的室內(nèi)設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法是以圖紙為載體表達(dá)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)構(gòu)想，設(shè)計(jì)師采用這種表達(dá)形式無法全方位地與設(shè)計(jì)委托方進(jìn)行交流，在空間的設(shè)計(jì)上也會(huì)因?yàn)橐娊獾牟煌a(chǎn)生不同的空間感。設(shè)計(jì)師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)委托方看到逼真的室內(nèi)環(huán)境，使其充分了解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，直觀地就設(shè)計(jì)中的問題與設(shè)計(jì)師進(jìn)行交流，提出調(diào)整意見，得到自己想要的設(shè)計(jì)形式。

設(shè)計(jì)師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并結(jié)合設(shè)計(jì)思想，可以創(chuàng)造出一個(gè)充分表達(dá)設(shè)計(jì)理念的虛擬建筑室內(nèi)空間，可以全方位地表現(xiàn)室內(nèi)空間的布置和特點(diǎn)，從而完整地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為室內(nèi)設(shè)計(jì)表現(xiàn)打開了一扇新的大門。雖然現(xiàn)在無論是在理論上還是在技術(shù)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有很多不完善的地方，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)定能在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人類感覺高沉浸的虛擬。在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。

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篇10

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 城市設(shè)計(jì) 應(yīng)用

一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真然后通過各種攝像頭、傳感器等O備，來讓用戶體驗(yàn)一種比較貼近于現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，使用戶沉浸到該環(huán)境中。

二、分析城市設(shè)計(jì)中常規(guī)方法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不同

（一）常規(guī)方法存在的不足

相對(duì)于城市規(guī)劃的抽象性和數(shù)據(jù)化，城市設(shè)計(jì)更具有具體性和圖形化，以協(xié)助于以后的日常規(guī)劃管理工作。傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)由于技術(shù)手段的限制，設(shè)計(jì)師仍通過二維圖形來展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，僅在小群體設(shè)計(jì)中才使用三維建模；傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)只結(jié)合了地理信息系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的二維模式；3DMAX三維建模耗時(shí)耗力，不提倡用于大規(guī)模場(chǎng)景中；建筑沙盤僅能鳥瞰全景，制作較為繁瑣。以上幾種方式并不能在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的動(dòng)態(tài)傳感的效果，不能完整的表達(dá)出設(shè)計(jì)者的想法和思路，存在一定的局限性。

（二）在城市設(shè)計(jì)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合了二維GIS、多媒體等技術(shù)，它繼承了GIS系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可對(duì)建筑密度、容積率、選址可行性，地理周邊環(huán)境等進(jìn)行分析，以達(dá)到最有效果；它將網(wǎng)絡(luò)、遙感等技術(shù)加入其中，以達(dá)到實(shí)時(shí)更新與瀏覽的效果；它具有交互式動(dòng)態(tài)傳感等技術(shù)，以便更直觀地對(duì)場(chǎng)地對(duì)象、日照、視點(diǎn)、路徑等做出反應(yīng)；相比于3DMAX建模，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了全景拍攝，即虛擬建模結(jié)合全景拍攝技術(shù)使視圖三維化更方便快捷。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完整實(shí)現(xiàn)應(yīng)包括城市設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)單體三維化及場(chǎng)景渲染、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)幾部分。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

城市設(shè)計(jì)對(duì)要求城市的特定區(qū)域、土地利用、功能要求、建筑物外形與高度、交通流線、公共空間分布、景觀造型、街景風(fēng)格等要素實(shí)現(xiàn)相互配合和協(xié)調(diào)，使綜合效益最優(yōu)化。在對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行分析后，將全部信息納入空間坐標(biāo)系中（GIS和CAD都可實(shí)現(xiàn)，但要注意后期軟件的兼容性），然后在系統(tǒng)中將每個(gè)空間實(shí)際面積、方位、建筑的整體風(fēng)格及布局等按照比例要求來進(jìn)行調(diào)整；運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)輔助完成城市的土地利用、空間分割、道路交通、建筑布局等設(shè)計(jì)方案。

（二）實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景的城市設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬場(chǎng)景中，可將整個(gè)城市設(shè)計(jì)的方案按照不同街坊分割成若干個(gè)小的空間場(chǎng)景，然后借助OpenGL技術(shù)或Muligen系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)來進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)中的場(chǎng)景進(jìn)行三維化渲染，以此來設(shè)計(jì)出更加逼真的效果圖。在分割時(shí)如果計(jì)算機(jī)的虛擬內(nèi)存還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，我們可以采用進(jìn)行對(duì)場(chǎng)景的對(duì)動(dòng)態(tài)分割。然后通過SiteBiulder或其它虛擬動(dòng)畫軟件實(shí)現(xiàn)三維空間的虛擬動(dòng)畫。

（三）實(shí)現(xiàn)城市設(shè)計(jì)的人機(jī)交流和互動(dòng)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)好整個(gè)空間場(chǎng)景后，然后我們利用專業(yè)的輸入設(shè)備以及跟蹤設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景的感知。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)中人際接口為人機(jī)的交互提供了一個(gè)非常重要的路徑，它可以使體驗(yàn)者真實(shí)的體會(huì)到人體的感官享受和形象的三維空間環(huán)境，并且還可以與其互動(dòng)。所以說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互有效的提高了人們對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境的感知，可以使人們真實(shí)的體驗(yàn)到當(dāng)中去。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)城市設(shè)計(jì)后期管理的意義

（一）從管理功能的角度來分析

城市設(shè)計(jì)服務(wù)于城市規(guī)劃的管理，為了能在城市規(guī)劃的模板上展示最新的虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)劃的主要內(nèi)容且將各個(gè)模板與周邊的環(huán)境相融合起來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)技術(shù)與規(guī)劃管理同步作為發(fā)展的目標(biāo)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一種城區(qū)規(guī)劃與量化的一種管理工具。而城市設(shè)計(jì)的空間信息與屬性信息的仿真系統(tǒng)主要是通過3D的方式來構(gòu)建成的，然后將設(shè)計(jì)的好的規(guī)劃方案通過三維技術(shù)來進(jìn)行仿真優(yōu)化，從而為城市空間的管理工作提供有效的真實(shí)數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在規(guī)劃管理中輕松實(shí)現(xiàn)空間定位，即快速導(dǎo)航定位三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能，即對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行更改和修正；實(shí)現(xiàn)空間量算，即對(duì)虛擬三維場(chǎng)景中的空間距離、水平距離、高差、地表面積、地形坡度等進(jìn)行量算；信息查詢，及對(duì)建筑、植物等屬性進(jìn)行查詢；實(shí)現(xiàn)日照分析，按照空間坐標(biāo)信息，結(jié)合太陽光照時(shí)間及建筑物方位，對(duì)日照時(shí)間及建筑物遮擋情況進(jìn)行分析；實(shí)現(xiàn)城市設(shè)計(jì)方案比較，通過改變輸入數(shù)據(jù)對(duì)多套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行虛擬比較，以選取最優(yōu)方案。

（二）從系統(tǒng)的擴(kuò)展角度來分析

VR技術(shù)的一體化操作平臺(tái)具備足夠的軟硬件接口以及功能的擴(kuò)展模板，所以可以將各部門集中起來同時(shí)運(yùn)作，并且還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來優(yōu)化城市的整體空間布局，疏通城市的交通網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建城市的安全服務(wù)等等，非常有利于提高城市的整體管理效率，帶動(dòng)城市發(fā)展。

五、結(jié)語

本文主要分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用起來，它采用三維模擬仿真技術(shù)，讓觀眾更直觀詳細(xì)的了解到整個(gè)城市的具體規(guī)劃設(shè)計(jì)和發(fā)展前景，同時(shí)，也利于開展各種項(xiàng)目的實(shí)地的調(diào)研及招商引資等等。從目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展情況來看，采用VR技術(shù)來完成城市設(shè)計(jì)的方案越來越多，尤其在人機(jī)交互的領(lǐng)域中顯得尤為突出。這種現(xiàn)象也充分說明在城市設(shè)計(jì)當(dāng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的效果是顯而易見的，若能夠按照這個(gè)道路一直發(fā)展下去，那我國(guó)的建筑、景觀設(shè)計(jì)以及未來的城市設(shè)計(jì)將會(huì)有更廣闊的前景。

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