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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；技術(shù)；商業(yè)產(chǎn)品；研究

中圖分類號(hào)： G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在八十年代末期發(fā)展起來的一門新技術(shù)，到九十年代初期，人們才開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)早期主要運(yùn)用于電視、游戲等娛樂項(xiàng)目中。目前正在向工業(yè)、商業(yè)、教育和醫(yī)學(xué)行業(yè)等擴(kuò)展應(yīng)用，在當(dāng)前屬于一項(xiàng)非?；钴S的研究領(lǐng)域。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

通常情況下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有以下三個(gè)特點(diǎn)[1-2]：①沉浸性：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是結(jié)合人類的感官特點(diǎn)和心理特點(diǎn)通過計(jì)算機(jī)生成三維立體圖像，體驗(yàn)著可以戴上具有顯示器的頭盔和能顯示數(shù)據(jù)的手套等設(shè)備，通過這些交互設(shè)備親身體驗(yàn)虛擬環(huán)境，將自己融入到虛擬環(huán)境中，體驗(yàn)一種身臨其境的感覺。②交互性：即人機(jī)交換，體驗(yàn)者可以通過操作電腦鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行交互，也能通過傳感設(shè)備進(jìn)行交互，如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套。計(jì)算機(jī)能感應(yīng)到體驗(yàn)者的手、眼、語言的運(yùn)動(dòng)，來調(diào)整系統(tǒng)屏幕上的聲音和圖像。在這里，體驗(yàn)者同樣具有高度的自主性。③多感知性：因?yàn)橛?jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中具有多種感官設(shè)備和反應(yīng)裝置，所以，體驗(yàn)者通過計(jì)算機(jī)在虛擬的環(huán)境中可以感受視覺、聽覺、觸覺等多種感知來達(dá)到一種身臨其境的逼真效果。

2國(guó)內(nèi)外對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)況

2.1美國(guó)主要在用戶界面、感知、后臺(tái)軟件和硬件等四個(gè)方面進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究。美國(guó)宇航局有一項(xiàng)著名的創(chuàng)作就是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真，還通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立了訓(xùn)練系統(tǒng)和空間站VR維護(hù)。2010年墨西哥和海底發(fā)生了大地震，美國(guó)科學(xué)家們利用虛擬現(xiàn)實(shí)分析系統(tǒng)，時(shí)刻關(guān)注受災(zāi)地區(qū)的情況，同時(shí)預(yù)報(bào)該地是否有斷層移動(dòng)的現(xiàn)象。美國(guó)在建筑虛擬動(dòng)畫方面也做了深入研究，目前已經(jīng)建立了不少虛擬建筑場(chǎng)景。

2.2在歐洲，英國(guó)在觸覺設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面領(lǐng)先于其他很多國(guó)家。2011年4月，英國(guó)威廉王子大婚。英國(guó)一家公司通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬了大教堂和周圍建筑群，使用戶仿佛身臨其境。

2.3日本對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究處于領(lǐng)先地位，特別是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的研究。日本東京大學(xué)科研院主要研究遠(yuǎn)程控制方面；東京大學(xué)廣瀨研究室主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題；筑波大學(xué)開發(fā)了虛擬行走原型系統(tǒng)。

我國(guó)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚、有一定差距。不過近幾年來，在我國(guó)一些科研機(jī)構(gòu)和高校中，北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是我國(guó)最早研究VR的單位之一，該校在2000年8月成立了實(shí)驗(yàn)室專門研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；浙大CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了虛擬建筑環(huán)境的漫畫系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)對(duì)人類的表情做出了重點(diǎn)研究。目前，國(guó)內(nèi)很多大學(xué)生都在研究虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)景漫游，并且有些研究成果已經(jīng)被應(yīng)用到城市建設(shè)和規(guī)劃中。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1產(chǎn)品外形的設(shè)定

產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬出來圖像確定產(chǎn)品的外形，并且還能從各個(gè)角度觀察產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)人員改進(jìn)產(chǎn)品中的不足之處，從而可以進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品。

3.2產(chǎn)品布局檢測(cè)

一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品需要合理、科學(xué)的布局，設(shè)計(jì)者可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很直觀的看到整個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可以參照計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)選擇最科學(xué)、合理的產(chǎn)品布局方式。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品整個(gè)具象進(jìn)行再現(xiàn)[3-4]，包括外形設(shè)計(jì)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)都能呈現(xiàn)出來，通過人機(jī)交互的方式讓設(shè)計(jì)人員更為直觀的感受產(chǎn)品，方便找出設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡胤?，從而進(jìn)一步完善產(chǎn)品，這樣一來，就能科學(xué)、高效的規(guī)劃產(chǎn)品的布局。

3.3產(chǎn)品的宣傳

宣傳產(chǎn)品是銷售產(chǎn)品的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠幫人們將虛擬的事物“真實(shí)化”，為觀眾提供更多的感知能力，更為生動(dòng)、直觀的將產(chǎn)品展示給觀眾。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極大的吸引了觀眾的眼球。

4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與上海世博會(huì)

2010年5月到10月，第41界世博會(huì)在我國(guó)上海舉行。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這次世博會(huì)上得到多方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在世博館規(guī)劃設(shè)計(jì)、館內(nèi)虛擬展示和網(wǎng)上世博會(huì)三個(gè)方面。

1.世博會(huì)虛擬規(guī)劃設(shè)計(jì)

針對(duì)世博會(huì)場(chǎng)地和場(chǎng)館的規(guī)劃，設(shè)計(jì)者利用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)大大提高了場(chǎng)地規(guī)劃的科學(xué)性的效率。設(shè)計(jì)中，世博局引入CityMaker系統(tǒng)對(duì)用地范圍的實(shí)際建筑進(jìn)行三維建模，將得到的現(xiàn)狀圖片、AutoCAD圖紙等數(shù)據(jù)資料進(jìn)行疊加。對(duì)于改造方案，也利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)比較選出最為合理的設(shè)計(jì)方案。

2.世博場(chǎng)館內(nèi)虛擬展示

上海世博會(huì)全面采用了虛擬展示系統(tǒng)。例如沙特360度環(huán)幕的珍寶劇院，在播放深海奇景、星級(jí)穿越等情景時(shí)，讓觀眾身臨其境、心潮澎湃，虛擬現(xiàn)場(chǎng)為觀眾帶來了非常強(qiáng)烈的視覺體驗(yàn)。世博會(huì)石油館也利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，石油館的影院中播放的4D電影《石油夢(mèng)想》，為觀眾展示了石油演變的整個(gè)過程，結(jié)合4D影片的效果和情節(jié)，設(shè)計(jì)放映廳的座椅可以前傾后仰，為觀眾帶來動(dòng)感體驗(yàn)，同時(shí)還能聽到風(fēng)聲、聞到石油的氣味等，使觀眾對(duì)影片印象深刻。

3.網(wǎng)上世博會(huì)

網(wǎng)上世博會(huì)是實(shí)體世博會(huì)的擴(kuò)展和補(bǔ)充。網(wǎng)上世博會(huì)是中視典數(shù)字科技有限公司的VRP-museum系統(tǒng)和水晶石公司的N-city系統(tǒng)等共同制作完成。網(wǎng)上世博會(huì)通過交互的方式為場(chǎng)外人員介紹了世博會(huì)的大量背景，包括游線預(yù)覽、場(chǎng)館介紹等。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的突破手段，通過它向人們展示未來生活的片段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅在商業(yè)展示中給人們帶來驚奇的體驗(yàn)，在其他建筑設(shè)計(jì)、數(shù)字化酒店、大型工程漫游和醫(yī)學(xué)研究等各方面都有廣泛應(yīng)用。由此可見，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我們生活的影響越來越大。

結(jié)束語：

作為一項(xiàng)新興技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給人們大量的視覺體驗(yàn)，拉近了觀者與展示產(chǎn)品的距離，有效節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，其應(yīng)用前景十分廣闊，但仍有許多問題有待研究，只有真正找到這些問題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，信息處理系統(tǒng)和人之間的隔閡才能完全被克服。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙沁平.虛擬現(xiàn)實(shí)中的科學(xué)技術(shù)問題[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊.2013，（1）：12-14.

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關(guān)鍵詞：大學(xué)生 虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)應(yīng)用

1、虛擬現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來興起的一種新型信息技術(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)，被公認(rèn)為是21 世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。目前在國(guó)際范圍內(nèi)，VR技術(shù)普遍應(yīng)用在醫(yī)療、工程、軍事、航海、娛樂、游戲、教育領(lǐng)域，并且在電子商務(wù)方面存在巨大的潛力。2016年被業(yè)內(nèi)人士稱之為VR元年，從年初VR概念爆發(fā)，各種VR頭顯蜂擁出現(xiàn)，層出不窮的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)投身其中，各界品牌進(jìn)軍VR產(chǎn)業(yè)，資本不斷注入。國(guó)內(nèi)更是把虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)納入“十三五”規(guī)劃，大力推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)與互動(dòng)影視等新興前沿領(lǐng)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長(zhǎng)點(diǎn)。如果說2016是VR元年，那么2017年則是VR內(nèi)容爆發(fā)年，也是VR相關(guān)技術(shù)相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)普及的關(guān)鍵。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)應(yīng)用

目前VR涉及的主要領(lǐng)域有娛樂：在2015年，Oculus Rift推出了一個(gè)Netflix應(yīng)用，用戶可以在虛擬影院中觀看電影。虛擬現(xiàn)實(shí)不僅可以讓看電影和看電視變得更加有趣，還可以提供一個(gè)新的觀看場(chǎng)景。想象一下，你可以足不出戶就可以去到虛擬影院，你甚至可以與其他粉絲參加歌迷見面會(huì)；游戲：VR游戲的關(guān)鍵在于沉浸感和臨在感。隨著Oculus Rift和HTC Vive的發(fā)貨，VR游戲開發(fā)者們普遍認(rèn)為未來1-2年會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)“爆款”；教育：虛擬現(xiàn)實(shí)可以用于教室，作為教學(xué)的工具。早在2009年的時(shí)候，老師們就在猜想虛擬現(xiàn)實(shí)能否作為一對(duì)一教學(xué)的工具；醫(yī)療：路易斯維爾大學(xué)的調(diào)查人員在嘗試?yán)锰摂M現(xiàn)實(shí)來治療焦慮癥和恐懼癥。斯坦福大學(xué)的一些研究人員也把虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用在外科手術(shù)訓(xùn)練中。隨著醫(yī)療行業(yè)正在變得網(wǎng)絡(luò)化，虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用只會(huì)不斷的增加。拓寬VR應(yīng)用范圍如虛擬現(xiàn)實(shí)探險(xiǎn)，相信沒有比虛擬現(xiàn)實(shí)更好的方式，讓你在旅行前去體驗(yàn)?zāi)康牡氐镊攘?。通過一款VR的應(yīng)用則能夠據(jù)自己喜好讓你在家中就可以實(shí)現(xiàn)荒野生存的體驗(yàn)；顯然，通過VR科技可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、規(guī)劃、演示的目的，有助于我們更輕松制定行程和計(jì)劃，同時(shí)能夠讓我們探索一些無法企及的目的地。心理治療：可發(fā)揮模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，運(yùn)用于空巢老人人群，模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，治愈或減輕老人心理孤獨(dú)的感受；或運(yùn)用于心靈遭受創(chuàng)傷，精神幾近奔潰的人群，通過VR技術(shù)模擬環(huán)境，撫平痛苦與恐懼，達(dá)到治療心理疾病的效果從而替代藥物治療，避免藥物副作用對(duì)人體的二次傷害。

3、問卷分析

為了更好的了解大學(xué)生對(duì)于當(dāng)下虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的了解程度及看法，設(shè)計(jì)問卷，并通過線上問卷的方式進(jìn)行問卷收集。本次問卷以江西省內(nèi)大學(xué)生為主，共收到231份問卷，其中有效問卷數(shù)229份。女性118份，男性111份。

通過問卷的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)如下幾個(gè)方面：

大學(xué)生對(duì)于VR虛擬技術(shù)應(yīng)用了解不深

根據(jù)調(diào)查問卷顯示78.5%大學(xué)生的對(duì)于虛擬實(shí)現(xiàn)有了解，但比較了解的只占7%，完全不了解占13.5%。其中對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)已存在的設(shè)備重要在于VR眼鏡和頭顯而對(duì)于其他VR設(shè)備如：建模設(shè)備3D咼枰恰⑸音設(shè)備、交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套等關(guān)聯(lián)產(chǎn)品了解甚少。就現(xiàn)今市場(chǎng)而言VR產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品并不多（以VR眼鏡、頭顯為主），主要還只在于娛樂設(shè)備方面的推廣，而其他領(lǐng)域并未涉廣太深，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用廣度還在拓展階段。

3.1 大學(xué)生對(duì)于VR產(chǎn)品的看法

調(diào)查問卷顯示，89%的大學(xué)生愿意去嘗試VR產(chǎn)品，僅有11%不愿嘗試。數(shù)據(jù)顯示就VR產(chǎn)品自身主要反映出以下幾大缺陷。體驗(yàn)感、功能的增強(qiáng)、防止暈眩、輕巧方便等方面。例如在早期的VR產(chǎn)品中，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了暈動(dòng)癥的存在，虛擬現(xiàn)實(shí)暈眩癥用于描述用戶在使用頭部控制的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)后產(chǎn)生的暈動(dòng)病。。VR設(shè)備的重量過大一直是優(yōu)秀VR研究的一個(gè)點(diǎn)，臃腫的VR設(shè)備對(duì)用戶來說就是一個(gè)負(fù)擔(dān)，戴久了就會(huì)很累。畫面不足包括清晰度低，強(qiáng)顆粒感和畫面畸變。糟糕的硬件和體驗(yàn)，導(dǎo)致用戶無法完全沉浸到虛擬世界中，也無法體會(huì)到更具有魅力的虛擬現(xiàn)實(shí)等。VR設(shè)備關(guān)于產(chǎn)品性能方面存在較多不足，這正好佐證了現(xiàn)今VR設(shè)備仍未能深度融入社會(huì)生活的現(xiàn)狀，反映出VR就產(chǎn)品本身仍有較大的提升空間。

關(guān)于涉及VR現(xiàn)存產(chǎn)品該作何改進(jìn)時(shí)，絕大多數(shù)認(rèn)為在技術(shù)上，要增強(qiáng)視覺享受，希望產(chǎn)品功能能夠更加齊全，在使用操作上更加的舒適，產(chǎn)品質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)，更加的物美價(jià)廉（68%的大學(xué)生希望在100-1000范圍內(nèi)）并不注重品牌。根據(jù)數(shù)據(jù)說明，當(dāng)下大學(xué)生對(duì)于VR這個(gè)新領(lǐng)域還是愿意嘗試，但是現(xiàn)存虛擬顯示設(shè)備無論在功能上、價(jià)格上、外觀操作上仍存在諸多問題，但是市場(chǎng)上對(duì)于品牌并不過多關(guān)注，因此誰能更好的掌握技術(shù)創(chuàng)新誰就能搶占市場(chǎng)！

3.2 大學(xué)生對(duì)于VR前景的看法

問卷顯示，37.5% 的大學(xué)生認(rèn)為將會(huì)是一場(chǎng)全世界范圍內(nèi)的技術(shù)狂歡，會(huì)極大地改變我們的生活。58.5%認(rèn)為還有很多的問題為解決，但前景仍是一片光明。僅有4%的大學(xué)生認(rèn)為只是曇花一現(xiàn)。關(guān)于VR方向應(yīng)用的調(diào)查，其中前三的領(lǐng)域?yàn)橛耙?、游戲、教育。大學(xué)生對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的前景還是很憧憬的，只要能夠?qū)⑼茝V、功能技術(shù)上運(yùn)用方面的問題解決好，將是個(gè)巨大的市場(chǎng)，其中娛樂方面前景巨大。當(dāng)然就現(xiàn)在VR技術(shù)在影視上面的應(yīng)用相對(duì)比較成熟，我們并不一定非得將VR技術(shù)與影視功能聯(lián)系起來進(jìn)行推廣，我們可以將VR技術(shù)與更多的功能相結(jié)合，從而形成產(chǎn)業(yè)圈來發(fā)展VR產(chǎn)業(yè)，技術(shù)共享，推動(dòng)VR技術(shù)的前景通過調(diào)查問卷反饋的信息，就VR技術(shù)顯現(xiàn)的主要不足告訴我們不僅及時(shí)進(jìn)行解決完善并進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，同時(shí)也體現(xiàn)出關(guān)于大學(xué)生用戶下VR研究的必要性。不過，從優(yōu)勢(shì)方向反映出關(guān)于VR產(chǎn)品的發(fā)展前景還是十分可觀的，依托現(xiàn)今信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，VR技術(shù)的不斷發(fā)展更新定能創(chuàng)造一個(gè)VR時(shí)代的來臨。

4、建議與趨勢(shì)

4.1 產(chǎn)品本身角度： 拓寬VR橫向廣度，即拓寬VR產(chǎn)品涉及加深VR縱向深度

即就虛擬現(xiàn)實(shí)本身性能，開發(fā)新技能，延長(zhǎng)VR功能項(xiàng)目。VR技術(shù)應(yīng)用廣度上主要集中于影視、游戲方面，只是作為一種娛樂工具。若想真正融入人們的日常生活，必須能為用戶創(chuàng)造顯著的價(jià)值，使應(yīng)用更加大眾化，在醫(yī)療、教育、購(gòu)物等方面更多應(yīng)用的拓展。性能上主要為模擬現(xiàn)實(shí)，使用戶充分體驗(yàn)沉感和臨在感。但今后VR發(fā)展可以從拓寬其縱向深度為出發(fā)點(diǎn)，使虛擬現(xiàn)實(shí)不僅局限于視覺體驗(yàn)，就感知設(shè)備還可以應(yīng)用到嗅覺、味覺、觸覺等多 方位。從社交方向看，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合利用視覺聽覺觸覺多方位功能，打開設(shè)備即可親臨交流，真正實(shí)現(xiàn)突破時(shí)空的局限。

4.2 從用戶角度出發(fā)

4.2.1 增進(jìn)用戶體驗(yàn)

目前VR產(chǎn)品現(xiàn)狀為一般VR頭顯和VR一體機(jī)，價(jià)格相對(duì)較高，很多嘗鮮的用戶望而卻步。基于現(xiàn)有技術(shù)、消費(fèi)場(chǎng)景和價(jià)格敏感度，手機(jī)VR盒子是最易普及的產(chǎn)品。但目前市場(chǎng)上流通的大部分VR盒子并未解決光學(xué)、輸入體驗(yàn)、視野和外設(shè)環(huán)境等沉浸式體驗(yàn)方面的問題。其雖價(jià)格低廉，但使用戶體驗(yàn)大打折扣。由此，須要求在VR技術(shù)完善的條件下，增進(jìn)用戶體驗(yàn)，比如在銷售環(huán)節(jié)采取親身使用或?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行細(xì)致說明，使用戶充分了解VR產(chǎn)品。

4.2.2 準(zhǔn)確市場(chǎng)定位，確認(rèn)需求，挖掘VR被動(dòng)型問題

l展方向可利用VR技術(shù)進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃。就女性梳妝打扮為例，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，預(yù)先進(jìn)行妝容效果展示、對(duì)服裝搭配效果是否合身得體、是否凸顯本人氣質(zhì)、是否適合當(dāng)前天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過對(duì)效果評(píng)估用戶即可快速做出決定，僅僅利用VR效果預(yù)覽的功能即可使女性?shī)y容更得體，生活節(jié)奏更高效，并且使人更加自信。因此，開發(fā)者必須進(jìn)行準(zhǔn)確市場(chǎng)定位，通過一定方式提醒用戶VR潛在的效能，讓用戶意識(shí)到被動(dòng)型問題的存在。

4.2.3 讓VR充分融入生活，拉近用戶之間的距離

手機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展，除了手機(jī)核心價(jià)值與附加功能的完備之外，還在于使消費(fèi)者充分意識(shí)到手機(jī)存在的必要性，甚至少數(shù)人群已經(jīng)達(dá)到?jīng)]有手機(jī)就缺失安全感的地步。因此，使VR融入生活各方面，拉近虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人類生活的距離，可以在保持核心價(jià)值的基礎(chǔ)上，開發(fā)更多VR附屬產(chǎn)品，達(dá)到便民利民，讓用戶體驗(yàn)到VR的存在感；還可以與其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)系合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

5、結(jié)論

盡管現(xiàn)在VR技術(shù)存在很多的問題，阻礙了VR技術(shù)的發(fā)展，而這些問題更多的是技術(shù)性的問題所導(dǎo)致的，相信在大多數(shù)人的心中VR技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用還是有著很大的發(fā)展空間，隨著時(shí)間的推移，科技水平的不斷提高，許多技術(shù)上的問題得到解決，VR技術(shù)將會(huì)有著廣闊的前景而不只是在影視這一單一功能上有所建樹，甚至?xí)采w人們的衣食住行各個(gè)方面，當(dāng)發(fā)展到一定程度時(shí)，改變?nèi)藗兊纳罘绞揭膊粺o可能。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí) 仿真 培訓(xùn)系統(tǒng)

一、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)最為重要的是保證各子系統(tǒng)之間能夠自由地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)協(xié)作。系統(tǒng)的組成包括數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、仿真平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)以及虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景維護(hù)平臺(tái)。仿真平臺(tái)以實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程的工藝機(jī)理為原型，可以完成化工生產(chǎn)過程的仿真任務(wù)。仿真過程中從數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并將仿真產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)仿真過程的呈現(xiàn)，同時(shí)也可以在該平臺(tái)中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。場(chǎng)景維護(hù)平臺(tái)則負(fù)責(zé)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的維護(hù)工作。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)向仿真平臺(tái)生產(chǎn)控制指令，仿真平臺(tái)則通過數(shù)據(jù)庫(kù)將生產(chǎn)過程的狀態(tài)信息反饋虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)特點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)是能在虛擬場(chǎng)景中漫游，并能對(duì)場(chǎng)景中對(duì)象做交互操作。該仿真系統(tǒng)的構(gòu)成有：1）場(chǎng)景的三維模擬。對(duì)實(shí)際場(chǎng)景和環(huán)境采用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)。用軟件繪制圖形模塊，再轉(zhuǎn)換成編程語言支持的形式。三維圖形的好處在于視覺上能帶給人身臨其境的感覺，不同于普通的平面圖形呆板的特點(diǎn)，利用三維虛擬和仿真技術(shù)相結(jié)合，不僅可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行再現(xiàn)，還可以通過搭建數(shù)學(xué)模型，通過連接仿真平臺(tái)和虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，形成一套交互式的仿真系統(tǒng)。2）成員仿真。應(yīng)急預(yù)案演練過程中，有各種職能的“角色”參與其中。一是總指揮：判斷事故狀態(tài)，調(diào)度各種資源，指揮職能部門。二是現(xiàn)場(chǎng)指揮：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，調(diào)度本部門人員和資源。例如，車間、消防隊(duì)、環(huán)保監(jiān)測(cè)等，指揮操作人員。三是操作員：按照職能要求和指令，進(jìn)行具體操作，如現(xiàn)場(chǎng)巡視、堵漏、關(guān)閥、消防隊(duì)員澆水降溫、滅火等。3）內(nèi)容仿真。對(duì)場(chǎng)景內(nèi)可支配物體、活動(dòng)規(guī)律等的仿真。一是工藝模型：描述工藝過程變化，參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)過程的影響，控制系統(tǒng)動(dòng)作等。二是工具和資源的模型：如水槍、消防炮、設(shè)備等。三是三維互動(dòng)模型：儀器、儀表、閥門、開關(guān)等。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)由主體程序和三維場(chǎng)景兩部分組成。首先三維軟件對(duì)裝置主體及周邊環(huán)境進(jìn)行模擬，然后將其裝換成編程語言后導(dǎo)入到仿真主體程序中去，和主體程序?qū)崿F(xiàn)交互。同時(shí)利用VB的圖形化界面設(shè)計(jì)功能和數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫控制功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和訪問，這樣，用戶在使用系統(tǒng)時(shí)，既可以瀏覽裝置場(chǎng)景又可以修改各類裝置的屬性并讀取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也可以命令實(shí)現(xiàn)與仿真模型的交互。

二、仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)總體設(shè)計(jì)

（1）動(dòng)態(tài)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)綜述。仿真平臺(tái)開發(fā)化生產(chǎn)過程仿真系統(tǒng)重點(diǎn)工作包括三個(gè)部分：第一要建立系統(tǒng)模型，首先確定仿真范圍，然后根據(jù)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算各管線和設(shè)備物流數(shù)據(jù)。例如，流量、溫度、壓力等。然后再用這些數(shù)據(jù)辨識(shí)具體設(shè)備模型。最后搭接設(shè)備模型，即系統(tǒng)建模。第二要建立仿DCS系統(tǒng)，即完成各種組態(tài)工作以及模型與操作界面（包括仿真DCS/現(xiàn)場(chǎng)畫面）的變量通訊（數(shù)據(jù)交換）組態(tài)。最后是系統(tǒng)調(diào)試，目的是使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定且協(xié)調(diào)?；ぱb置仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)包括DCS功能開發(fā)、模型開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)站功能開發(fā)等。1）DCS功能開發(fā)。DCS功能開發(fā)包括以下幾個(gè)方面：第一是圖形顯示系統(tǒng)，包括總貌圖、流程畫面、組顯示圖、歷史趨勢(shì)圖、報(bào)警畫面、軟開關(guān)圖、狀態(tài)顯示等開發(fā)。第二是DCS功能開發(fā)，包括DCS鍵盤功能、DCS使用功能等。第三是報(bào)警和連鎖系統(tǒng)開發(fā)。2）現(xiàn)場(chǎng)站功能開發(fā)?，F(xiàn)場(chǎng)站功能開發(fā)有現(xiàn)場(chǎng)站圖形顯示系統(tǒng)，包括總貌圖、流程畫面和現(xiàn)場(chǎng)站閥，上泵，開關(guān)，攪拌器等可操作設(shè)備功能的開發(fā)。3）模型開發(fā)。模型開發(fā)采用GPRES軟件平臺(tái)，其建模過程是模塊化的，具體來說就是：模型由參數(shù)固定的模塊搭接而成。每一個(gè)模塊都包含輸入、輸出和系數(shù)三種參數(shù)，都實(shí)現(xiàn)一種算法功能。算法是特定的數(shù)學(xué)模型，用來模擬相應(yīng)的化工設(shè)備或單元操作。

（2）模擬范圍及條件。1）資料準(zhǔn)備。開發(fā)中涉及的資料包括：工藝原則流程圖（PFD圖）、工藝自控儀表流程圖（P&ID圖）、物料/熱量平衡數(shù)據(jù)表、工藝原理說明、操作規(guī)程、事故仿真技術(shù)、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備資料、儀表資料等。2）初始條件。仿真模擬的初始條件為：每個(gè)模型將提供兩個(gè)初始條件：穩(wěn)態(tài)和冷態(tài)。穩(wěn)態(tài)條件是用來培訓(xùn)學(xué)員的正常操作或用來進(jìn)行故障處理和停車訓(xùn)練，它代表裝置平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，以PFD圖和物料平衡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行開發(fā)模擬。冷態(tài)條件也稱作開車態(tài)，用來培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行裝置開車，代表裝置停車時(shí)的狀態(tài)，某些基礎(chǔ)開車步驟如管線吹掃，儀表閥調(diào)準(zhǔn)等假設(shè)已經(jīng)完成，裝置已具備投料條件。3）裝置故障模擬。仿真平臺(tái)可以提供的故障類型：影響范圍廣的全裝置故障、局部關(guān)鍵設(shè)備故障、局部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備故障、變送器漂移、靜止設(shè)備故障、裝置特有故障。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)架構(gòu)

（1）系統(tǒng)功能。把VR技術(shù)與仿真技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，就構(gòu)成了加氫裂化裝置虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)。它應(yīng)具備以下功能：1）虛擬現(xiàn)實(shí)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠模擬裝置現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的建模和虛擬場(chǎng)景的三維建模，并且體現(xiàn)出材質(zhì)和變化，附加貼圖，使用戶能夠在與現(xiàn)實(shí)非常相似的三維虛擬環(huán)境中自由交互、隨意漫游，并且隨時(shí)接收到場(chǎng)景反饋回來的信息，信息內(nèi)容包括使用者在當(dāng)前所處的場(chǎng)景位置和視野方向，裝置的場(chǎng)景中實(shí)物的概況和使用者在操作過程中的注意事項(xiàng)、提示信息等。2）根據(jù)用戶的需求，系統(tǒng)可以暫?；蚧謴?fù)正在運(yùn)行的仿真過程，能根據(jù)不同用戶有差異的操作秩序和參與程度給出智能評(píng)價(jià)，同時(shí)能夠記錄使用者的操作步驟信息和保存相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)、資料結(jié)果等。3）虛擬現(xiàn)實(shí)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)會(huì)提供良好的人機(jī)互動(dòng)界面，包括場(chǎng)景瀏覽模式的選擇、相關(guān)瀏覽器信息、虛擬場(chǎng)景的描述及反饋信息、曲線面版，可以快捷簡(jiǎn)易地創(chuàng)建和修改虛擬環(huán)境，數(shù)據(jù)輸入手段非常友好，可以進(jìn)行優(yōu)化控制參數(shù)的操作，亦可存儲(chǔ)和公布數(shù)據(jù)結(jié)果。4）通用性、擴(kuò)展性和維護(hù)性的功能強(qiáng)大，可以對(duì)多種編譯平臺(tái)、硬件的加入提供支持，可以滿足不同裝置的差異性需求。

（2）效果評(píng)價(jià)。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)界面友好，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、有效、界面清晰、易懂，只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能很快掌握其操作步驟和方法。培訓(xùn)系統(tǒng)功能齊全，包括冷態(tài)開停車、單項(xiàng)操作、事故狀態(tài)、評(píng)分，實(shí)現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)的高級(jí)控制、連鎖控制、緊急停車等功能，同時(shí)開發(fā)了具有三維真實(shí)感的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了3D巡檢培訓(xùn)功能，提高了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的真實(shí)感。培訓(xùn)系統(tǒng)逼真度高，仿真效果與實(shí)際裝置運(yùn)行的現(xiàn)象基本吻合。動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)與實(shí)際裝置運(yùn)行的現(xiàn)象吻合，現(xiàn)場(chǎng)三維環(huán)境與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)幾乎一致。培訓(xùn)系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和擴(kuò)充，能夠擴(kuò)大同時(shí)參加培訓(xùn)的員工人數(shù)。

（作者單位為中國(guó)石油遼陽機(jī)電儀研修中心）

參考文獻(xiàn)

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篇4

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；體育；應(yīng)用；新元素；多元化；娛樂化

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（ Virtual reality， VR ）技術(shù)是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)， 也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。虛擬環(huán)境通常是由計(jì)算機(jī)生成并控制的， 使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體， 通過虛擬現(xiàn)實(shí)的三維設(shè)備與物體接觸，從而真正地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可以說人處在虛擬環(huán)境之跟現(xiàn)實(shí)環(huán)境是沒有差別的。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)、沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)。

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。常見桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)QuickTime VR、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實(shí)、MUD等。

沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便的感受。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便的感受。典型的實(shí)例是戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡睢?/p>

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是指多個(gè)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練。通過SIMNET，位于德國(guó)的仿真器可以和位于美國(guó)的仿真器一樣運(yùn)行在同一個(gè)虛擬世界，參與同一場(chǎng)作戰(zhàn)演習(xí)。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三大特征：1） 沉浸感（ Immersion） ： 計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界給人一種身臨其境的感覺。2） 交互性（ Interaction） ： 人能夠以很自然的方式跟虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作或者交流， 著重強(qiáng)調(diào)使用手勢(shì)、體勢(shì)等身體動(dòng)作（ 主要是通過頭盔、數(shù)據(jù)手套 、數(shù)據(jù)衣等來采集信號(hào)） 和自然語言等自然方式的交流。3） 構(gòu)想（ Imagination）： 虛擬環(huán)境可使用戶沉浸其中并且獲取新的知識(shí)， 提高感性和理性認(rèn)識(shí)， 從而使用戶深化概念和萌發(fā)新意。因而可以說 ， 虛擬現(xiàn)實(shí)可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維 。

4.現(xiàn)階段中國(guó)體育領(lǐng)域大環(huán)境

4.1政策紅利覆蓋全國(guó)

2015年，在利好政策不斷出臺(tái)的情況下，體育產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。據(jù)國(guó)家體育總局統(tǒng)計(jì)，《意見》一年來，包括體育總局在內(nèi)的有關(guān)部門已經(jīng)出臺(tái)了15份配套文件，另有 8套文件已經(jīng)形成初稿。文件制定涉及發(fā)改委、公安部、新聞出版廣電總局、旅游局等多個(gè)部門。這些文件的制定和出臺(tái)，使廣受社會(huì)關(guān)注的賽事審批、賽事轉(zhuǎn)播、安保服務(wù)和大型體育場(chǎng)館等問題取得了階段性的進(jìn)展。

在地方貫徹方面，截至目前，已有31個(gè)省區(qū)市出臺(tái)了本地區(qū)的實(shí)施意見。2015年10月，國(guó)家體育總局局長(zhǎng)劉鵬在全國(guó)體育產(chǎn)業(yè)工作會(huì)上透露，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各省（市、區(qū)）上報(bào)的2025年體育產(chǎn)業(yè)總規(guī)模總和已經(jīng)達(dá)到7億。

4.2資本搶奪核心資源

2015年8月27日，萬達(dá)集團(tuán)王健林以6.5億美元收購(gòu)了美國(guó)世界鐵人公司100%的股權(quán)。阿里巴巴獲得世俱杯冠名權(quán)的消息在2015年12月引起各方關(guān)注，而相同級(jí)別的爆炸性消息在年內(nèi)頻繁出現(xiàn)。過去一年，體育產(chǎn)業(yè)投資大幅增加，國(guó)內(nèi)、國(guó)際體育賽事核心資源成為哄搶的對(duì)象。

4.3體育方式多元化，娛樂化

隨著全民體育概念的提出，體育逐漸走向民間，體育的多元化，娛樂化也因此而加深。提高國(guó)民身體素質(zhì)是當(dāng)前的中國(guó)體育的根本目標(biāo)，為了使體育更加親民，越來越多的科技元素，娛樂元素加入原本一板一眼，枯燥無味的體育運(yùn)動(dòng)中。近年來，越來越多的體感設(shè)備與體育相結(jié)合，受到了廣大體育愛好者額歡迎，特別是一些由于場(chǎng)地限制的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如高爾夫，網(wǎng)球，在體感虛擬的環(huán)境中，都可以盡情的體驗(yàn)體育帶來的快樂。

5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體育增加其娛樂性

5.1為體育觀賽帶來娛樂體驗(yàn)

體育賽事最需要的莫過于身臨其境的現(xiàn)場(chǎng)感，通過自由切換，實(shí)時(shí)流暢的虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)直播，觀眾可以排除周邊的干擾，全身心、近距離地感受到圖像帶來的震撼感和沖擊力，觀賽體驗(yàn)比之收看傳統(tǒng)轉(zhuǎn)播大為提升。大大增加了觀賽的娛樂體驗(yàn)感。

5.2為體育訓(xùn)練娛樂訓(xùn)練方法

根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 通過相應(yīng)的三維圖形圖像庫(kù)構(gòu)架模擬訓(xùn)練環(huán)境， 包括訓(xùn)練場(chǎng)背景、比賽的場(chǎng)景、各種賽場(chǎng)裝置和相關(guān)人員等， 為受訓(xùn)者營(yíng)造一種逼真、生動(dòng)的立體訓(xùn)練環(huán)境。利用虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)出“有生命”的草坪，以增強(qiáng)臨場(chǎng)感覺， 達(dá)到模擬訓(xùn)練的效果， 提高訓(xùn)練質(zhì)量。于此同時(shí)，因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)有沉浸感這一特性，運(yùn)動(dòng)員可以完全進(jìn)去虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)定的環(huán)境中，在這種環(huán)境可以增加體育訓(xùn)練的娛樂性，使原本枯燥的體育訓(xùn)練變得有趣起來，以此來提升運(yùn)動(dòng)員的練積極性。

很多國(guó)家訓(xùn)練隊(duì)都已經(jīng)在教學(xué)、訓(xùn)練中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如用Be-yondSport的VR技術(shù)對(duì)足球訓(xùn)練進(jìn)行實(shí)時(shí)的沙盤演練、視頻分析、戰(zhàn)術(shù)復(fù)盤以幫助足球隊(duì)提升教學(xué)水平，且以后還計(jì)劃在更多球隊(duì)、賽事中推進(jìn)。通過大數(shù)據(jù)整合等為體育活動(dòng)提供戰(zhàn)術(shù)輔助訓(xùn)練，VR目前已經(jīng)在棒球、賽馬、橄欖球等多個(gè)項(xiàng)目得到廣泛應(yīng)用。由此可見，在不久的將來，VR設(shè)備有望成為各賽事職業(yè)俱樂部和球隊(duì)的剛需產(chǎn)品。

5.3為全民健身帶來新的娛樂方式

全民健康是國(guó)家綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要標(biāo)志。全民健身是實(shí)現(xiàn)全民健康的重要途徑和手段，是全體人民增強(qiáng)體魄、幸福生活的基礎(chǔ)保障。實(shí)施全民健身計(jì)劃是國(guó)家的重要發(fā)展戰(zhàn)略。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)想性這一特點(diǎn)，可以為參加大眾健身的用戶營(yíng)造一個(gè)有趣，娛樂的虛擬健身場(chǎng)景，在愉快的心情下完成健身。

目前基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的健身應(yīng)用層出不窮，Sanzaru開發(fā)的《VR體育挑戰(zhàn)》是這類體育游戲的一大代表。在該游戲中，借助Oculus Rift的動(dòng)作感應(yīng)手柄，玩家可以以第一人稱視角暢玩橄欖球、籃球、曲棍球和棒球等美國(guó)四大主流運(yùn)動(dòng)，游戲氣氛不亞于風(fēng)靡全球的《NBA嘉年華》。無獨(dú)有偶，美國(guó)公司Vir Zoom也推出了一套將健身單車、VR設(shè)備與小游戲結(jié)合起來的健身設(shè)備，創(chuàng)造出戴著VR眼鏡騎著單車開F1的奇效

6.總結(jié)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，技術(shù)將不斷滲入體育產(chǎn)業(yè)鏈條的各個(gè)環(huán)節(jié)，越來越多的公司開始滲入虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，體育產(chǎn)業(yè)與虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合會(huì)越來越密切，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)的三大特性會(huì)完全顛覆傳統(tǒng)體育產(chǎn)業(yè)，為體育產(chǎn)業(yè)增加更多的娛樂性，推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還處于技術(shù)紅利階段，只有未來過渡到內(nèi)容紅利階段，才算真正的站穩(wěn)了腳跟。希望虛擬現(xiàn)實(shí)能夠?yàn)轶w育產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更大的商業(yè)娛樂價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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篇5

【關(guān)鍵詞】船舶工程；虛擬現(xiàn)實(shí)；應(yīng)用平臺(tái)；研究

【中圖分類號(hào)】U664【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0034-01

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種高新技術(shù)，可以通過計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，比傳統(tǒng)的人機(jī)界面有著質(zhì)的飛躍。在船舶工程中有很多方面都使用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，包括系統(tǒng)仿真、虛擬模擬器等，在教學(xué)和設(shè)計(jì)工作中十分受歡迎。通過虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用平臺(tái)模擬復(fù)雜的海洋航行環(huán)境和儀器設(shè)備操作效果，實(shí)現(xiàn)嶄新的人機(jī)交互，使用戶更加直觀、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)操作者的意圖。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在船舶工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要特征包括交互性、構(gòu)想性、感知性以及浸沒感，通過在計(jì)算機(jī)的作用下生成三維的虛擬環(huán)境，使參與者能夠感受到仿真的模擬環(huán)境，增強(qiáng)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)能力。

在船舶的機(jī)艙內(nèi)有各種復(fù)雜的設(shè)備，所以制作出來的圖像比較繁瑣，使用輪機(jī)模擬器不能將機(jī)艙的整體設(shè)備結(jié)構(gòu)圖制作出來，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)工況參數(shù)儀表指示的仿真。在教學(xué)的過程中由于看不到機(jī)艙的實(shí)物，只能夠通過按鈕或者手柄實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在故障的判斷方面還是存在一定的技術(shù)誤差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在船舶工程中使用多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)以及三維動(dòng)態(tài)仿真等技術(shù)在機(jī)艙動(dòng)感視景方面已經(jīng)小有成就，但是從國(guó)內(nèi)外的船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用研究方面，都沒有形成完整的體系，處于將半物理的仿真平臺(tái)轉(zhuǎn)向虛擬化的階段，所以還存在很大的進(jìn)步空間。

二、船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

1、系統(tǒng)構(gòu)成

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)，是基于計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的虛擬操作、拆裝等過程。所以計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)給參與者提供了虛擬環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)包括三個(gè)方面：虛擬元器件庫(kù)、設(shè)備庫(kù)、實(shí)驗(yàn)單元和管理維護(hù)模塊。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)主要為用戶提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)訪問的服務(wù)器，在進(jìn)行虛擬硬件實(shí)驗(yàn)的時(shí)候可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)程序的編輯、設(shè)計(jì)等。在虛擬仿真模塊主要進(jìn)行虛擬程序的編譯、運(yùn)行以及信號(hào)的檢測(cè)等。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)

主要有以下幾種類別：①虛擬器件類。可以通過虛擬器件對(duì)IC元件的功能進(jìn)行模擬。②虛擬儀表類。主要模擬對(duì)虛擬試驗(yàn)中的儀器儀表進(jìn)行仿真的模擬，比如探測(cè)器、信號(hào)發(fā)生器、LED等。③虛擬面包板類。可以對(duì)面包板的功能進(jìn)行模擬，通過虛擬引腳可以實(shí)現(xiàn)器件在面包板上的連接、信號(hào)傳播等。④虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)類?？梢詫?duì)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行模擬，主要負(fù)責(zé)各類儀表以及虛擬系統(tǒng)的管理。

2、功能的實(shí)現(xiàn)

1）元器件之間的連接

在虛擬元器件中主要通過引腳來實(shí)現(xiàn)不同器件之間的連接，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中連線工作是信號(hào)傳遞的介質(zhì)，是獨(dú)立的一個(gè)整體，主要以Active控件的形式存在，在外觀上由連線的點(diǎn)與線共同控制，實(shí)現(xiàn)了連線的工作運(yùn)行。對(duì)于一對(duì)一的連線形式，在Sender函數(shù)的作用下，能夠控制信號(hào)的接收和發(fā)送，整個(gè)過程中不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的沖突。但是在多種對(duì)接的連線類型中，會(huì)發(fā)送很多的信號(hào)，由于系統(tǒng)的抗干擾能力有限，所以會(huì)產(chǎn)生一定的沖突。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有自身的特征，不同的信號(hào)在發(fā)送時(shí)，可以進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理，在信號(hào)源之間能夠?qū)⑺鼈兊牟煌P(guān)系分析出來，然后在邏輯處理的過程中將多種對(duì)接類型的連線轉(zhuǎn)化為一一對(duì)接的類型。具體的方法為：先分析各端點(diǎn)之間的關(guān)系，確定屬于哪種類型的連線，如果只有一個(gè)信號(hào)的發(fā)送，不同點(diǎn)的接收，就可以判斷為一對(duì)多的接收關(guān)系；有多個(gè)信號(hào)發(fā)送，不同點(diǎn)的接收，屬于多對(duì)多的類型的連線，判斷完之后在電路中安裝一個(gè)邏輯門電路，可以作為信號(hào)發(fā)送的輸入端，在門電路的作用下就能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)一的連接關(guān)系。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的控制

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)要對(duì)船舶進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以要對(duì)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行有效的控制。在計(jì)算機(jī)虛擬硬件電路中，經(jīng)常把數(shù)字信號(hào)作為數(shù)據(jù)處理的對(duì)象，分析虛擬元件與電路的關(guān)系。在虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，虛擬連線作為主要的信號(hào)介質(zhì)，如果在虛擬元器件的內(nèi)部關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，引腳值也會(huì)相應(yīng)的改變，導(dǎo)致信號(hào)連接的連線值發(fā)生變化，這種情況叫做電路的觸發(fā)，是通過Sender的方式來完成的。

3）多緩沖區(qū)多線程技術(shù)

在虛擬機(jī)中主要通過多個(gè)線程來完成不同的系統(tǒng)操作，提高了線程間通信的效率，使操作變得簡(jiǎn)單便捷。虛擬機(jī)通過數(shù)據(jù)緩沖的方式，可以將不同的模塊同步的運(yùn)行，占用系統(tǒng)最長(zhǎng)時(shí)間的是虛擬機(jī)仿真運(yùn)行模塊，所以為了實(shí)現(xiàn)不同模塊的同步要求，對(duì)多終端及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用了緩存機(jī)制，將四個(gè)模塊設(shè)置相應(yīng)的緩存區(qū)，實(shí)現(xiàn)了線程的同步控制。

三、船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)模塊及功能

1、主要的系統(tǒng)模塊

1）CHSVL仿真運(yùn)行模塊

CHSBL作為虛擬機(jī)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)，可以將其分為四個(gè)模塊，包括虛擬機(jī)仿真運(yùn)行模塊、引腳模塊、編譯模塊以及信號(hào)輸出模塊。在這四個(gè)模塊相互作用之后實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)系統(tǒng)的仿真運(yùn)行。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中必須要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)、編譯、輸出的并行操作，這樣才能保證虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境不受影響。

2）軟件模型及數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

建立完相關(guān)的功能模塊后，船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)能夠模擬出整條船的工作狀況，在實(shí)際的應(yīng)用中要對(duì)各種設(shè)備模型和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行研究，在建設(shè)軟件模型及數(shù)據(jù)庫(kù)的過程中要避免使用市場(chǎng)上的封閉式的應(yīng)用系統(tǒng)，比如虛擬輪機(jī)模擬器器模型、機(jī)艙設(shè)備模型等，同時(shí)還要保證數(shù)據(jù)模型具備二次開發(fā)功能，給用戶提供接口功能，而且對(duì)于不同低端的應(yīng)用軟件要組成將開放性的協(xié)同設(shè)計(jì)體系，設(shè)計(jì)結(jié)果可相互或轉(zhuǎn)換，這樣就能夠在最大程度上擴(kuò)展虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)要獨(dú)立于硬件平臺(tái)，搶占式多任務(wù)管理，系統(tǒng)功能完善，而且容易維護(hù)。利用S Q L Server2000管理數(shù)據(jù)很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)C/S模式數(shù)據(jù)管理，使用該系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)的訪問進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)的主要功能

船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建設(shè)功能主要是從以下三個(gè)方面體現(xiàn)出來：第一，在教學(xué)的過程中系統(tǒng)可以將整條船進(jìn)行虛擬的漫游，然后再交互設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶設(shè)備的虛擬操作，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬，同時(shí)還可以對(duì)設(shè)備和機(jī)器進(jìn)行虛擬的拆卸和裝配，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求；第二，在科研方面，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行虛擬的設(shè)計(jì)、演示，在設(shè)備的使用前可以預(yù)演運(yùn)作的過程，如果運(yùn)行有問題，可以進(jìn)行及時(shí)的修改；第三，在生產(chǎn)應(yīng)用方面，可以提供船舶的設(shè)計(jì)、運(yùn)行等虛擬的環(huán)境，并對(duì)船舶設(shè)備的運(yùn)作進(jìn)行虛擬的演示，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的零投入。

總而言之，船舶工程虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)通過在不斷的研究下已經(jīng)形成了特定的體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶設(shè)備的三維空間模擬操作，但是在它的開發(fā)和使用中還存在一些問題，比如在虛擬機(jī)的使用中互動(dòng)性差、連貫性不高，而且在軟件的使用上比較復(fù)雜，功能太多不容易操作，所以在實(shí)踐中要不斷的完善虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺(tái)，提高工作效率，讓用戶更加直觀的了解操作者的意圖。

參考文獻(xiàn)

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篇6

【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)

1引言

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality)是通過多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合,生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環(huán)境,用戶以自然的方式對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行體驗(yàn)和交互。然而當(dāng)前的電子商務(wù)大多是基于web的,要在其中普及由視覺頭盔和數(shù)字手套等設(shè)備構(gòu)成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實(shí)是極其困難的(一是技術(shù)原因,二是資金原因)。但是以鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等常規(guī)輸入輸出設(shè)備在客戶機(jī)瀏覽器中構(gòu)成交互環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻日趨成熟和完善,這些以web 3d技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同樣以模擬自然、體驗(yàn)逼真和交互極強(qiáng)為目標(biāo),在相當(dāng)程度上高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)。

由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的普及應(yīng)用,而且也給電子商務(wù)帶來了新的應(yīng)用空間,有效地提高了電子商務(wù)的質(zhì)量。因此,充分認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)中的重要性、研究網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用規(guī)律,從而進(jìn)一步促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展,已成為當(dāng)前電子商務(wù)中的一個(gè)重要課題。

2虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)中的作用

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)。

臨場(chǎng)感:用戶感覺到沉浸于在瀏覽器中所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境中。

多感知性:用戶能以視覺、聽覺等多種形式感知信息。

交互性:用戶能以接近自然的習(xí)慣,用常規(guī)的輸入、輸出設(shè)備對(duì)虛擬環(huán)境中的物體或場(chǎng)景進(jìn)行操作和得到反饋。

真實(shí)性:虛擬環(huán)境中的物體運(yùn)動(dòng)接近符合物理定律。

高效率:虛擬環(huán)境中三維空間的建立和顯示不過分依賴客戶機(jī)的硬件性能并可實(shí)時(shí)渲染,所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小且可流式傳輸。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)中的作用。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的上述特點(diǎn),它在電子商務(wù)中正起著獨(dú)特的作用:

真實(shí)感強(qiáng):縮小網(wǎng)上購(gòu)物與真實(shí)購(gòu)物環(huán)境間的差別,是一個(gè)接近現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬智能購(gòu)物商城。

激發(fā)購(gòu)買熱情:網(wǎng)上產(chǎn)品展示的目的不僅僅是展示產(chǎn)品,而更重要的是通過讓客戶更多地了解產(chǎn)品而提高產(chǎn)品的購(gòu)買率。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將用戶在購(gòu)買過程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬,呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶的購(gòu)買熱情。

拓展電子商務(wù)的內(nèi)涵:internet作為有效的商業(yè)信息的交通通道被廣為接受,網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用使電子商務(wù)的內(nèi)涵被大大地拓寬和延伸了。

3網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

目前網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大多是基于web 3d[1] [2] [3]技術(shù)的,而web 3d技術(shù)主要由實(shí)時(shí)3d建模和動(dòng)態(tài)顯示兩部分組成。通常實(shí)時(shí)3d建模和動(dòng)態(tài)顯示分為兩種類型,一種是基于幾何模型,另一種是基于圖像。這兩種技術(shù)方案各有其特點(diǎn),前者可方便地建立以任意角度進(jìn)行觀察的3d空間,但計(jì)算量大,因而對(duì)硬件要求較高,對(duì)復(fù)雜模型的建模過程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建模,開發(fā)成本低,計(jì)算量小且效果逼真,但數(shù)據(jù)量較大。

各種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為了能在網(wǎng)絡(luò)這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展,都不僅具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn),而且也都盡量揚(yáng)長(zhǎng)避短,形成了各自的技術(shù)風(fēng)格,這也為我們?cè)陔娮由虅?wù)中針對(duì)不同展示內(nèi)容選用最為合適的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。有鑒于此,研究和對(duì)比分析各種主流網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是十分必要的。

3.1vrml(virtual reality modeling language——虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言)[4]是專門用于在網(wǎng)上建立虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)語言,它采用基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模和動(dòng)態(tài)顯示方法。vrml可以用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型,也可建立虛構(gòu)的三維空間。vrml提供了所謂的6+1度瀏覽,即沿三軸方向移動(dòng)場(chǎng)景和旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景,同時(shí)還可以建立與其他3d空間的超鏈接。

vrml文件是文本文件,它可以用文本編輯器編寫生成,其文件擴(kuò)展名是.wrl。由于vrml語言語法規(guī)則較為復(fù)雜和嚴(yán)格,靠人工編寫vrml文件工作量極大,因此一些三維建模工具(如3ds max)以可視化方式建立3d空間并自動(dòng)生成vrml文件,提高了開發(fā)效率,但這樣生成的vrml文件數(shù)據(jù)量比人工編寫的文件大得多。

vrml適用于構(gòu)造虛擬三維環(huán)境,而對(duì)于表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)場(chǎng)景和物體則略感不足。

3.2quicktime vr。quicktime是apple公司開發(fā)的數(shù)字圖像影視技術(shù)規(guī)范,它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術(shù)。quicktime vr是其中一種新的媒體數(shù)據(jù)格式。它包含了對(duì)象影視(object movie)、全景影視(panoramic movie)和多節(jié)點(diǎn)影像(multi-node scene)等幾種形式,其文件擴(kuò)展名是.mov。

由于過去quicktime是mac系列機(jī)上的數(shù)字視頻規(guī)范,因而制作quicktime vr的開發(fā)工具大多在mac機(jī)上運(yùn)行,缺少pc機(jī)windows上的開發(fā)工具,而現(xiàn)在已出現(xiàn)了許多windows上的quicktime vr的專業(yè)開發(fā)工具,如vr toolbox等,使得開發(fā)用于電子商務(wù)的quicktime vr影視更為便捷和高效。

3.3cult3d是cycore公司基于java開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),它具有獨(dú)特的渲染方式,可動(dòng)態(tài)顯示極高質(zhì)量的圖像且不依賴3d加速卡等硬件,所產(chǎn)生的文件(.co)數(shù)據(jù)量小且可保留建模工具中所建立的貼圖,并可以在3d物體上設(shè)計(jì)各種交互和添加聲音,特別適合于在網(wǎng)絡(luò)上表達(dá)3d對(duì)象。

cult3d技術(shù)本身并無創(chuàng)建3d模型的能力,它依靠專門的3d建模工具軟件來建立3d模型,并通過安裝在這些軟件中的插件導(dǎo)出所需的3d模型。支持這一功能的3d建模軟件有3ds max 和maya。在cult3d的交互功能設(shè)計(jì)軟件cult3d designer中為3d對(duì)象設(shè)計(jì)動(dòng)作和交互并輸出用于網(wǎng)絡(luò)的壓縮文件。

cult3d技術(shù)的弱點(diǎn)是不易表達(dá)360°的全景虛擬環(huán)境。3.4viewpoint是viewpoint公司的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),其正式名稱是vet(viewpoint experience technology),它的前身是著名的metastream技術(shù)。由于viewpoint開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)文件數(shù)據(jù)量小、可流式下載、動(dòng)態(tài)顯示圖像質(zhì)量好以及可實(shí)時(shí)交互控制改變紋理貼圖,因此被廣泛用于在網(wǎng)上表達(dá)3d對(duì)象。viewpoint技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件狀況自動(dòng)調(diào)整顯示3d對(duì)象的細(xì)節(jié)和播放幀率,因此它對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬適應(yīng)能力較強(qiáng)。

通常開發(fā)viewpoint的虛擬現(xiàn)實(shí)文件是從3ds max中導(dǎo)出ase文件,在viewpoint的核心應(yīng)用程序viewpoint scene builder中導(dǎo)入ase文件,并對(duì)相應(yīng)3d場(chǎng)景的有關(guān)元素(如:材質(zhì)、動(dòng)畫、交互動(dòng)作和場(chǎng)景定義信息)進(jìn)行編輯和設(shè)計(jì),最終輸出可在瀏覽器中播放的viewpoint數(shù)據(jù)文件(.mts和.mtx)。

3.5flash是macromedia公司開發(fā)的矢量動(dòng)畫技術(shù)。flash動(dòng)畫采用網(wǎng)上流式播放技術(shù),在安裝了flash播放器的瀏覽器中可以流暢地播放flash動(dòng)畫。在flash中制作動(dòng)畫時(shí),不僅可在開發(fā)環(huán)境中繪制矢量對(duì)象,而且還可以導(dǎo)入外部矢量圖形文件、位圖圖像文件、多種格式的聲音文件甚至還可編輯視頻文件。flash現(xiàn)在被廣泛用于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)交互矢量動(dòng)畫,然而用它也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)。

用flash開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件,主要是采用其腳本語言actionscript控制交互,進(jìn)而控制通過導(dǎo)入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3d對(duì)象或全景虛擬環(huán)境。由于用actionscript進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)交互控制的靈活性較大,因此所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件也具有較強(qiáng)的個(gè)性,同時(shí)因?yàn)閒lash并非專門用于開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的,所以開發(fā)時(shí)的步驟較為復(fù)雜些。

4虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)應(yīng)用的實(shí)例分析

4.1 電子商務(wù)模型的建立。網(wǎng)絡(luò)虛擬場(chǎng)景的建立和圖形工作站中的場(chǎng)景的建立有著很大的區(qū)別,它首先強(qiáng)調(diào)的是模型的簡(jiǎn)單化,這是由虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)性要求決定的。在響應(yīng)速度和場(chǎng)景的真實(shí)性發(fā)生沖突時(shí),應(yīng)犧牲一定的真實(shí)性,只要能在視覺上達(dá)到基本真實(shí)即可。因此,常用一些簡(jiǎn)單的框架來代替復(fù)雜模型,但為了保證一定的真實(shí)性,可采用貼圖的方式來彌補(bǔ)視覺上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫軟件進(jìn)行手工繪制、另一種是對(duì)建筑物的各個(gè)觀察面進(jìn)行拍照,然后用掃描儀掃描成相關(guān)貼圖材質(zhì)。第一種方法的顏色可限定在256色內(nèi),其壓縮的比例較大,貼圖文件較小,生成的場(chǎng)景文件也較小,適合網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性的要求。后一種方法視覺效果好,但文件的壓縮比例較小,貼圖文件較大,生成的場(chǎng)景大,在網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性方面不如前一種方法好。無論用哪一種方法都需考慮貼圖的分辨率和尺寸,為了便于下載和渲染,在質(zhì)量和大小允許的情況下,一幅貼圖限為320×240(或240×320)像素、分辨率為72dpi,用jpeg壓縮(采用最高壓縮比)后約為20k字節(jié)。

根據(jù)以上所述的貼圖制作方法,虛擬場(chǎng)景中的對(duì)象模型可分為以下幾類:①由簡(jiǎn)單幾何體組成的簡(jiǎn)單模型:該類模型常用作遠(yuǎn)處物品的替身,在lod方法中采用;②賦予手繪貼圖的模型;③賦予照片材質(zhì)的模型;④ 賦予手繪和照片混合材質(zhì)的模型;⑤具有全部細(xì)節(jié)的精致模型。

4.2電子商務(wù)交互查詢功能的建立。為電子商務(wù)模型加入交互和查詢功能可采用兩種方法:通過編程加入相應(yīng)的交互和查詢功能,利用vrml的輔助工具來完成交互和查詢功能的加入[5]。后一種方法比較適合普通的用戶。

kinetix制作了特殊的vrml輸出嵌入程序,可以輸出場(chǎng)景,包括幾何、材質(zhì)、動(dòng)畫制作等,嵌入程序也可制作特殊的vrml輔助工具來規(guī)定場(chǎng)景的交互元素。運(yùn)行vrml嵌入程序vrmlout.exe即可安裝vrml嵌入程序。

通過vrml嵌入程序,可設(shè)置以下輔助工具:

anchor:可將某一實(shí)體作為熱點(diǎn),當(dāng)被點(diǎn)擊時(shí)取出網(wǎng)上所指定的文件。若為vrml場(chǎng)景文件,則該場(chǎng)景被下載顯示。若為其他類型文件,由瀏覽器決定如何處理;

touchsensor:對(duì)從指定設(shè)備的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的事件,這些事件表示用戶是否指向特定幾何體,同時(shí)也表示用戶何時(shí)何處按下定位設(shè)備的按鈕;

proxsensor:接近感知器,指定當(dāng)用戶進(jìn)入、離開或在立方體的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的事件;

timesensor:在時(shí)間變化是發(fā)出事件,可用來控制動(dòng)畫,也可用于某一時(shí)刻進(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng),或于某一時(shí)間間隔中產(chǎn)生事件;

navinfo:描述有關(guān)觀察者和觀察模式的物理特性;

background:設(shè)定場(chǎng)景的背景;

fog:設(shè)置霧化的效果;

sound:設(shè)定聲音片段的有效范圍,以產(chǎn)生隨距離改變的音響效果;

billboard:是某一對(duì)象隨用戶一起旋轉(zhuǎn),以使之始終面向用戶;

lod:允許瀏覽器在物體表示的不同層次細(xì)節(jié)間自動(dòng)切換;

inline:可在文件中引入外部文件的場(chǎng)景,避免重復(fù)制作。

通過以上輔助工具,就可制作出電子商務(wù)場(chǎng)景及其交互和查詢功能。

4.3多分辨率漸進(jìn)傳輸。服務(wù)器接收了用戶端的請(qǐng)求后,通過網(wǎng)絡(luò)把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進(jìn)行顯示,最理想的方式是漸進(jìn)式傳輸[7] [8],這樣客戶端在下載完最簡(jiǎn)單的一級(jí)模型數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行顯示與交互,而不用整個(gè)模型傳輸完畢。漸進(jìn)式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式,這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸和客戶端的繪制都有很多好處。

本文將3d場(chǎng)景數(shù)據(jù)組織成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)的傳輸不同類型的模型表示。本文利用分布式虛擬環(huán)境中通用的遞推算法(dr)來預(yù)測(cè)視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)算法[6]來預(yù)測(cè)用戶的位置,該方法簡(jiǎn)單而通用,并且能有效的減少網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量,結(jié)合benefit累積和方法, 實(shí)現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下的優(yōu)化3d場(chǎng)景傳輸?shù)囊粋€(gè)有效的策略?？紤]到網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量,作者采用了自適應(yīng)流控技術(shù),以保證不同質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接下不同場(chǎng)景繪制質(zhì)量的仿真的順利進(jìn)行。另外本文考慮了傳輸動(dòng)態(tài)物體和不同表示形態(tài)的靜態(tài)物體到多個(gè)用戶的問題。本文的內(nèi)容集中在3d數(shù)據(jù)組織管理和優(yōu)先傳輸排序策略以及3d圖形傳輸協(xié)議上,目的在于實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶端之間高效的3d場(chǎng)景傳輸。

4總結(jié)

本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)包括虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)的傳輸以及客戶端的交互查詢方式。與傳統(tǒng)的電子商務(wù)系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)具有更好的沉浸感和交互性,雖然目前離理想的虛擬現(xiàn)實(shí)境界仍有較大差距,但交互性強(qiáng)、觸發(fā)事件種類多、動(dòng)態(tài)渲染及顯示質(zhì)量高、可任意鏈接url或其他3d空間、適宜網(wǎng)上應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件共享性強(qiáng)以及開發(fā)效率高等技術(shù)特征,現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,將為系統(tǒng)的開發(fā)提供更大的空間和更完善的功能。

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篇7

關(guān)鍵詞: 創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 應(yīng)用

2008年5月我國(guó)發(fā)生了震驚世界的汶川大地震,痛失親人、喪失家園給災(zāi)民帶來的心理創(chuàng)傷成了災(zāi)后重建工作的重點(diǎn)。在災(zāi)民所表現(xiàn)眾多的心理問題中,創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙是最常見的,也是治療最為困難的。創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(Posttraumatic Stress Disorder,PTSD)可以引起明顯的職業(yè)、心理和社會(huì)功能殘疾,對(duì)個(gè)體的社會(huì)功能、家庭生活及身心健康造成長(zhǎng)期的破壞性影響[1]。

1.PTSD介紹

1.1概念與特點(diǎn)

創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙早期研究對(duì)象主要是退伍軍人、戰(zhàn)俘及集中營(yíng)的幸存者,后來發(fā)展到各種人為和自然災(zāi)害中的受害者。創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙是突發(fā)性、威脅性或?yàn)?zāi)難性生活事件導(dǎo)致個(gè)體延遲出現(xiàn)和長(zhǎng)期持續(xù)存在的精神障礙,其臨床表現(xiàn)以再度體驗(yàn)創(chuàng)傷為特征,并伴有情緒的易激惹和回避行為。簡(jiǎn)而言之:PTSD是一種創(chuàng)傷后心理失平衡狀態(tài),它是具有明確病源的精神障礙[2]。DSM-Ⅳ將PTSD分為三種亞型:(1)急性PTSD,癥狀持續(xù)時(shí)間在3個(gè)月以內(nèi)。(2)慢性PTSD,癥狀持續(xù)時(shí)間在3個(gè)月或3個(gè)月以上。(3)延遲發(fā)生的PTSD,指創(chuàng)傷事件發(fā)生后半年才出現(xiàn)的癥狀。PTSD的特點(diǎn)是必須經(jīng)歷過突發(fā)性或?yàn)?zāi)難性的應(yīng)激事件或情境,并出現(xiàn)彌漫性痛苦,在感知覺過程中不斷地回想或重新體驗(yàn)創(chuàng)傷性事件或情境,同時(shí)患者又極力回避與創(chuàng)傷性事件相關(guān)的一切事件與情境。

1.2心理癥狀

1.2.1重復(fù)體驗(yàn)創(chuàng)傷性事件。關(guān)念紅和王昆等人以汶川大地震傷員為調(diào)查對(duì)象,研究發(fā)現(xiàn):地震一個(gè)月后異地治療的傷員PTSD癥狀最常見的是再體驗(yàn)癥狀,發(fā)生率高達(dá)78.4%;其次是高警覺癥狀,發(fā)生率為62.2%;回避麻木癥狀發(fā)生率最低[3]。對(duì)創(chuàng)傷性事件的回憶在無警告、無預(yù)期、無刺激的情況下反復(fù)性突然闖入,引起恐懼、逃避與過度生理喚起等反應(yīng)。還有的是回憶事件突發(fā)時(shí)的情境、相應(yīng)的情緒體驗(yàn)和行為反應(yīng)再次的出現(xiàn)當(dāng)事人的身上,例如事件發(fā)生的紀(jì)念日、相近的天氣與各種場(chǎng)景因素。

1.2.2警覺性的提高。由于人體進(jìn)化的結(jié)果,人在遭遇傷害時(shí),會(huì)積極回避傷害的刺激,同時(shí)提高警覺性,因此經(jīng)歷過創(chuàng)傷性事件的人會(huì)過度提高本身的警覺性,積極做好應(yīng)對(duì)威脅的準(zhǔn)備。人體的應(yīng)激資源是有限的,當(dāng)長(zhǎng)期處于這種積極的應(yīng)激準(zhǔn)備狀態(tài)而不能夠得到及時(shí)的宣泄,便會(huì)產(chǎn)生生理及心理功能的紊亂和各種偏離社會(huì)規(guī)范的行為。

1.2.3回避能引發(fā)創(chuàng)傷性體驗(yàn)的刺激、消極的情感體驗(yàn)?；颊弑灸艿鼗乇苌婕芭c創(chuàng)傷性事件有關(guān)的想法、話題,以及與此相關(guān)的情境?；颊呓o人一種淡漠、木然、沮喪的感覺。他們對(duì)各種活動(dòng)失去興趣,嚴(yán)重患者將失去對(duì)生活的信心,產(chǎn)生自殺等消極行為。另外,PTSD患者的內(nèi)疚和自責(zé)的情緒反應(yīng)也很常見。

2.PTSD治療現(xiàn)狀及存在的問題

越南戰(zhàn)爭(zhēng)之后,人們發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)后許多的退伍軍人在返家后長(zhǎng)時(shí)間地出現(xiàn)應(yīng)激,于是美國(guó)的一些精神病學(xué)專家開始關(guān)注、分析討論對(duì)應(yīng)激的恢復(fù)性治療。

有研究者認(rèn)為患PTSD的人對(duì)應(yīng)激事件的反應(yīng)是“驚嚇―否認(rèn)―侵入―不斷修正―結(jié)束”這樣典型的心理過程,臨床上PTSD最常見的是否認(rèn)和侵入兩個(gè)時(shí)相,對(duì)PTSD的首選治療尚無一致意見。對(duì)各種應(yīng)激障礙,心理治療至為重要,已發(fā)現(xiàn)很多方法如暴露療法、認(rèn)知療法和藥物療法對(duì)PTSD治療是有效的[4]。緊急事件應(yīng)激晤談(Critical Incident Stress Debriefing,CISD)作為一種早期的心理干預(yù)技術(shù)已有五十年的歷史,對(duì)于創(chuàng)傷事件的受害者,尤其是對(duì)二級(jí)受害者緩解心理痛苦,預(yù)防PTSD的發(fā)生具有重要意義[5]。癌癥病人PTSD的治療都是在癌癥治療的基礎(chǔ)上的積極的輔助心理和藥物治療。經(jīng)驗(yàn)性的證據(jù)表明以認(rèn)知行為治療為主的心理治療有較好的療效[6]。另外有學(xué)者對(duì)創(chuàng)傷性分離癥狀的幾種理論進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)以認(rèn)知理論范式為基礎(chǔ)的理論對(duì)創(chuàng)傷性分離癥狀的解釋主要側(cè)重在“是否存在回避警戒”、“是否存在回避加工”與“是否存在回避記憶”三個(gè)方面[7]。

大量的研究表明,由于PTSD患者的情緒與心理狀態(tài)在創(chuàng)傷事件發(fā)生后失去平衡,因此要進(jìn)行及時(shí)的心理干預(yù),幫助危機(jī)中的人認(rèn)識(shí)因創(chuàng)傷性事件引發(fā)的暫時(shí)的認(rèn)知、情緒障礙和矯正扭曲的行為。近期的一些研究也認(rèn)為,認(rèn)知療法和暴露療法無論是單獨(dú)使用還是結(jié)合使用都能有效地改善PTSD的臨床癥狀[8]。無論是認(rèn)知療法還是暴露療法,對(duì)患者的語言描述能力的要求都非常高,它要求患者能用口頭語言為治療者重現(xiàn)創(chuàng)傷性事件發(fā)生時(shí)的情境。由于PTSD患者有意回避創(chuàng)傷性事件,以及與此有關(guān)的任何事情,因此會(huì)使回憶發(fā)生扭曲現(xiàn)象,如果根據(jù)患者的自我報(bào)告來引導(dǎo)患者治療PTSD的話,治療效果將不是很明顯。所以自我報(bào)告這種常用的測(cè)量方法是存在極大的局限性的。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual reality)技術(shù)很好地解決了這一問題,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理學(xué)的廣泛應(yīng)用為提高治療PTSD的效果展現(xiàn)了獨(dú)特的視角,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)治療方法的不足。

3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)介紹

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)60年展起來的一門新技術(shù),它以其逼真的環(huán)境模擬使人產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn),從而使用戶充分表達(dá)其感知活動(dòng)及各種情緒體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用高科技設(shè)備建立的可以與用戶能實(shí)時(shí)互動(dòng)的三維虛擬環(huán)境。它提供給用戶關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官上真實(shí)的體驗(yàn),使用戶如同進(jìn)入真實(shí)的空間。 虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征是:浸沒感(Immersion)、交互性(Interactivity)、構(gòu)想性(Imagination)[9]。浸沒感又稱臨場(chǎng)感,指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境能使用戶難以分辨真假,使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中,該環(huán)境中的一切看上去是真的,聽上去是真的,動(dòng)起來是真的,甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的,如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣。這是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心特征。交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如,用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體,這時(shí)手又握著東西的感覺,并可以感覺物體的重量,視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間,可拓寬人類認(rèn)知范圍,不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境,而且可隨意構(gòu)想客觀不存在的環(huán)境。

3.2.治療思路與過程

對(duì)PTSD的治療過程,其實(shí)就是打破創(chuàng)傷性記憶的刺激連結(jié),重建情緒記憶網(wǎng)絡(luò)的過程[4]。由于認(rèn)知和暴露療法是目前公認(rèn)的最好心理治療方法,因此把認(rèn)知療法和暴露療法結(jié)合使用作為治療的理論依據(jù)[10]。使用認(rèn)知暴露療法對(duì)PTSD的治療要求把患者重新暴露在創(chuàng)傷性事件之下,根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn),打破患者對(duì)創(chuàng)傷性事件構(gòu)建的錯(cuò)誤認(rèn)知圖式,當(dāng)把患者重新暴露在創(chuàng)傷性事件之下時(shí),在患者對(duì)創(chuàng)傷性事件重新形成認(rèn)知、構(gòu)建新的圖式時(shí),對(duì)患者構(gòu)建過程進(jìn)行人為的引導(dǎo),以便患者形成合理的認(rèn)知圖式,從而達(dá)到治療PTSD的目的。

無論是認(rèn)知暴露療法還是其他的治療方法,都要求患者或有關(guān)人員精確地回憶并詳細(xì)地描述創(chuàng)傷事件發(fā)生的時(shí)間、過程等。具體豐富的創(chuàng)傷性事件的信息是治療的必備條件。技術(shù)人員利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的強(qiáng)大環(huán)境模擬功能,根據(jù)患者及其有關(guān)人員提供的信息,可以重建創(chuàng)傷性事件發(fā)生時(shí)的情境,讓患者回到事件發(fā)生時(shí)的環(huán)境中去。虛擬的場(chǎng)景再配上生動(dòng)的聲音,能更好地提高治療PTSD的效果。這里必須注意的是要將治療者的引導(dǎo)語言合理地揉合在虛擬的環(huán)境中,利用治療者語言的暗示效果,慢慢地引導(dǎo)患者重新構(gòu)建合理的認(rèn)知圖式。羅斯堡姆(Rothbaum)等人用虛擬現(xiàn)實(shí)治療了飛行恐怖癥患者,他們發(fā)現(xiàn)和在真實(shí)情景下實(shí)施暴露療法相比具有相同的效果[11]。后來,羅斯堡姆在對(duì)越戰(zhàn)老兵的創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙進(jìn)行了開放式的臨床研究時(shí),將患者置于叢林和直升機(jī)兩個(gè)虛擬的環(huán)境中,治療者控制著視覺和聽覺的效果,患者在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中逐步被喚醒關(guān)于越南的創(chuàng)傷性記憶,治療持續(xù)5周后,PTSD的癥狀顯著減輕[12]。

與其他治療方法相比,使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)治療PTSD能達(dá)到很好的治療效果,但是對(duì)治療者的要求也很高。首先,要全面搜集患者受到創(chuàng)傷的情景信息(時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、周圍環(huán)境和人物等),這將為后續(xù)的治療(環(huán)境的模擬)提供最為基礎(chǔ)的信息。其次是對(duì)環(huán)境的模擬,這要求治療者不僅具有心理治療的能力,而且具備很好的編程能力,無疑增加了治療者的負(fù)擔(dān)。其次,是在治療過程中,要把握好引導(dǎo)語插入。在合適的時(shí)空插入引導(dǎo)語是一件困難的事情,這要求治療者的治療經(jīng)驗(yàn)非常豐富。最后,治療效果不是一次兩次就能凸顯出來的,它是一個(gè)系列的過程,治療者要根據(jù)治療的進(jìn)程設(shè)置合適的模擬場(chǎng)景。

4.結(jié)語

對(duì)PTSD的治療目前比較公認(rèn)的傳統(tǒng)治療方法是暴露療法,但傳統(tǒng)的治療方法對(duì)患者的自我報(bào)告能力的要求比較高。同時(shí)患者往往有意回避創(chuàng)傷性事件,歪曲對(duì)事件的回憶,這給治療者針對(duì)性地治療帶來難處。與傳統(tǒng)的心理治療技術(shù)相比,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,避免了傳統(tǒng)治療方法的不足,增加了心理治療的手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其強(qiáng)大的環(huán)境模擬能力讓患者快速沉浸其中,帶給患者真實(shí)的視覺、聽覺及觸覺體驗(yàn)。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破了傳統(tǒng)心理治療的局限,給心理治療帶來了方便,但它并不是對(duì)傳統(tǒng)心理治療技術(shù)的顛覆,僅僅是一種治療手段,與傳統(tǒng)的治療方法結(jié)合使用,能更好地消除各種心理障礙。

與其他的心理治療技術(shù)相比,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)確實(shí)有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn),但其昂貴的設(shè)備,以及對(duì)使用者軟件編寫能力的高要求,制約了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理治療中的普及。隨著科技的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)突破自身的限制,在治療心理障礙中的應(yīng)用也將越來越廣泛。

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篇8

關(guān)鍵詞：四軸飛行器；仿真系統(tǒng)；動(dòng)力學(xué)方程；虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：TP368.1

四軸飛行器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈巧快速、機(jī)動(dòng)性好的特點(diǎn)，在遙感、航拍、地圖繪制等方面具有不可估量的作用[1]。四軸飛行器的設(shè)計(jì)與控制問題的需要大量的實(shí)驗(yàn)研究，但搭建四軸飛行器平臺(tái)往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期和很大的成本，給四軸飛行器的相關(guān)研究造成了一定的困難。因此研究一種四軸飛行器虛擬仿真平臺(tái)，在平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以此來解決搭建真實(shí)平臺(tái)的困難，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)了一種四軸飛行器仿真系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用模塊化的思想，整體由5個(gè)模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)清晰，希望為其他相關(guān)研究提供一定的借鑒。

1 仿真系統(tǒng)總體構(gòu)成

仿真系統(tǒng)采用模塊化的方法，主要由控制器模塊、控制命令輸入模塊、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、動(dòng)力學(xué)方程模塊、飛行器姿態(tài)3D顯示模塊構(gòu)成。

控制器模塊主要負(fù)責(zé)接受控制信號(hào)的輸入和來自姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊的姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋，然后計(jì)算需要輸出的控制量到電機(jī)和動(dòng)力學(xué)方程模塊；控制命令輸入模塊主要用來接受控制命令和期望姿態(tài)的輸入，并將輸入數(shù)據(jù)反饋給控制器模塊；姿態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集模主要是用來接受動(dòng)力學(xué)方程模塊的姿態(tài)輸入，并附加外界干擾，進(jìn)行線速度和角速度等姿態(tài)數(shù)據(jù)的最終計(jì)算，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給控制器模塊和飛行器姿態(tài)3D顯示模塊；動(dòng)力方程模塊主要用于接受控制器輸出的控制量的輸入，然后進(jìn)行根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行理論數(shù)據(jù)的解算，并將數(shù)據(jù)傳遞給姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊；飛行姿態(tài)3D顯示模塊主要作用是接受姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊的姿態(tài)數(shù)據(jù)輸入，將數(shù)據(jù)傳遞給飛行器的虛擬現(xiàn)實(shí)模型，然后將四軸飛行器的姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的3D顯示。下面主要對(duì)動(dòng)力學(xué)方程模塊、控制器模塊、飛行器姿態(tài)3D顯示模塊構(gòu)成進(jìn)行介紹。

2 動(dòng)力學(xué)方程模塊

建立慣性坐標(biāo)系（OXYZ）和飛行器坐標(biāo)系（oxyz），并定義以下飛行器狀態(tài)量：（1）偏航角Ψ：Ox在OXY平面的投影與X軸的夾角；（2）俯仰角θ：Oz在OZX平面的投影與Z軸的夾角；（3）俯仰角Φ：Oz在OYZ平面的投影與Y軸的夾角；

為了模型的建立，將四軸飛行器視為均勻?qū)ΨQ的剛體，且飛行器的中心、質(zhì)心與慣性坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合。另外，在飛行速度不大的情況下，認(rèn)為飛行器所受阻力和重力不變，機(jī)體所受升力與電器轉(zhuǎn)速的平方成正比。在以上假設(shè)下可得四軸飛行器的動(dòng)力學(xué)方程[2]：

其中U1垂直速度控制量，U2為翻滾輸入控制量，U3為俯仰輸入控制量，U4為偏航輸入控制量，Ix，Iy，Iz為慣性矩I在三個(gè)方向上的分量，l為懸臂的長(zhǎng)度，且有：

3 控制器模塊

仿真系統(tǒng)選用增量式PID控制器作為系統(tǒng)的控制器。對(duì)于PID控制器，若 作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入，則PID控制器的控制規(guī)律[3]為：

其中Kp為比例系數(shù)，Ti為積分系數(shù)，Td為微分系數(shù)。在PID控制器中，PID的比例環(huán)節(jié)可以對(duì)偏差做出瞬間反應(yīng)，使控制量向偏差減少的方向變化；積分環(huán)節(jié)用來消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)的作用是加快調(diào)節(jié)過程，以偏差的變化對(duì)控制量進(jìn)行適當(dāng)糾正。

增量式PID在傳統(tǒng)PID控制器基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將其輸出量變?yōu)榭刂屏康脑隽喀：

當(dāng)系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，僅使用三次測(cè)量的偏差值就可以給出控制量，因而增量式PID具有更小的計(jì)算量。增量式PID對(duì)于本系統(tǒng)來說是一種理想的控制器，容易實(shí)現(xiàn)，效果良好。當(dāng)然，系統(tǒng)也可采用其他的控制器對(duì)四軸飛行器進(jìn)行控制

4 飛行姿態(tài)3D顯示模塊

飛行器姿態(tài)3D顯示模塊采用虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality ，VR）技術(shù)[4]，根據(jù)四軸飛行器返回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將飛行器的飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)顯示出來。虛擬現(xiàn)實(shí)的建模軟件有許多，本文使用三維建模軟件SolidWorks對(duì)四軸飛行器進(jìn)行三維建模，然后進(jìn)行裝配，最后四軸飛行器的模型效果如圖1所示：

圖1 SolidWorks繪制的四軸三維模型圖

將四軸飛行器3D模型保存為.WRL虛擬現(xiàn)實(shí)格式，導(dǎo)入VRML[5]虛擬現(xiàn)實(shí)軟件進(jìn)行移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的處理和顏色的調(diào)整，為了和背景區(qū)分，飛行器機(jī)體設(shè)為紅色。值得注意的是，SolidWorks導(dǎo)出的虛擬現(xiàn)實(shí)文件是基于VRML 1.0標(biāo)準(zhǔn)的，需要按照VRML 2.0標(biāo)準(zhǔn)（也稱為VRML 97標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。添加背景后，四軸飛行器的虛擬效果圖如圖2所示：

圖2 四軸飛行器虛擬效果圖

將四軸飛行器的VR模型導(dǎo)入Matlab，利用Matlab自帶的VR工具箱進(jìn)行處理，通過其自帶的V-Realm Builder 2.0編輯器對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)模型的節(jié)點(diǎn)和屬性進(jìn)行控制。導(dǎo)入Matlab后，通過對(duì)四軸虛擬現(xiàn)實(shí)文件中Translation及rotation節(jié)點(diǎn)的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)四軸模型姿態(tài)的控制和位置的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)飛行器姿態(tài)的3D顯示。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的四軸飛行器仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)由虛擬現(xiàn)實(shí)模型效果可知，本系統(tǒng)性能良好，能較好的實(shí)現(xiàn)仿真模擬功能，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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篇9

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)；地理信息系統(tǒng)；城市規(guī)劃

【Abstract】Geographic information display system is the application of technology of geographical information system in regional planning direction， three-dimensional geographic information display system based on virtual reality technology including virtual reality technology and geographic information technology， display system import the geographic information data， and display the data in 3D mode. Based on the current regional distribution on the planning staff， it allows directly adding and editing planning model in the current area， and make assessment and decision-making of planning in the true 3D visual environment.

【Key words】Virtual reality； Geographic information system； City planning

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與地理信息系統(tǒng)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是近來年出現(xiàn)的高新技術(shù)，它利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，向使用者提供關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官模擬。美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)源地，目前在該領(lǐng)域的研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面；在我國(guó)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著較大的差距，但隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾暋?/p>

1.2 地理信息系統(tǒng)及應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是一門綜合性學(xué)科，是地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感科學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合，廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，用于輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。GIS是一種基于計(jì)算機(jī)的工具，它可以對(duì)空間信息進(jìn)行分析處理。GIS技術(shù)主要應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃等方向。

1.3 城市地理信息系統(tǒng)

城市地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱UGIS，它是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)分支，是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)城市各種空間和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、存貯、檢索、分析、顯示，用來處理城市中空間關(guān)系的技術(shù)系統(tǒng)。UGIS已經(jīng)成為城市現(xiàn)代化管理、規(guī)劃和決策的重要工具。城市地理信息系統(tǒng)通過對(duì)地理信息的采集、管理以及進(jìn)行規(guī)劃，充分挖掘空間信息資源，為城市區(qū)域建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

2 地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃方向的應(yīng)用

2.1 城市規(guī)劃傳統(tǒng)應(yīng)用方式

目前傳統(tǒng)的城市規(guī)劃工作是基于二維地理信息系統(tǒng)（2DGIS）上進(jìn)行，主要在地理信息系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)圖、效果圖來進(jìn)行規(guī)劃，三維空間內(nèi)的要素以線框表示。通常的區(qū)域規(guī)劃包括區(qū)域發(fā)展基礎(chǔ)評(píng)價(jià)、區(qū)域發(fā)展的方向目標(biāo)與戰(zhàn)略布局、工業(yè)布局規(guī)劃、農(nóng)業(yè)布局規(guī)劃、人口與城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、環(huán)境治理保護(hù)規(guī)劃這七個(gè)方面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的資源開發(fā)、環(huán)境整治和建設(shè)布局等具有決定性的問題做出決策。

2.2 三維地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃方向上的應(yīng)用

三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS）是建立在二維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，將高程信息與2DGIS中的高程同等對(duì)待，這樣在3DGIS中就能夠在三維空間中表示地物并且進(jìn)行三維空間分析，實(shí)現(xiàn)更為接近現(xiàn)實(shí)世界的效果。將3DGIS應(yīng)用到城市規(guī)劃中，克服了傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃方向上只能夠二維平面顯示的局限，而是在三維空間內(nèi)進(jìn)行景觀展示，改變傳統(tǒng)城市規(guī)劃方式，促進(jìn)城市合理規(guī)劃。

3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維地理信息展示系統(tǒng)

3.1 應(yīng)用方向

本文提出一種應(yīng)用于城市發(fā)展規(guī)劃方向上的三維地理信息展示系統(tǒng)，該系統(tǒng)導(dǎo)入航拍數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)轉(zhuǎn)換，并且在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行虛擬展示。所展示的數(shù)據(jù)不僅包括該城市區(qū)域的地形地貌，同時(shí)還包括公路、建筑等。

本文提出將平面圖像轉(zhuǎn)換成真三維立體圖像功能，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)是區(qū)別于傳統(tǒng)三維地理信息系統(tǒng)的創(chuàng)新之處。并具有三維立體顯示功能與人機(jī)互動(dòng)功能，能夠?yàn)橛脩籼峁┏两降臑g覽與漫游觀察方式，并在設(shè)計(jì)中添加規(guī)劃的功能區(qū)域，如建筑物，農(nóng)業(yè)園區(qū)等。相較于傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)，用戶能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)的真三維環(huán)境中觀察當(dāng)前的區(qū)域狀態(tài)，并且能夠在當(dāng)前區(qū)域中添加未來的規(guī)劃區(qū)域。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

本設(shè)計(jì)的功能模型構(gòu)成如圖1所示，由數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，模型控制模塊，立體轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)交互模塊以及數(shù)據(jù)顯示模塊六部分組成。

圖1 地理信息展示系統(tǒng)功能模塊構(gòu)成圖

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要功能是存儲(chǔ)系統(tǒng)中的地理信息數(shù)據(jù)及三維模型。地理信息數(shù)據(jù)的來源為0.1m高精度航拍影像、高精度數(shù)據(jù)高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，三維模型包括住宅、廠房、樹木、公路、電力設(shè)施等。

數(shù)據(jù)處理模塊的功能是加載地理信息數(shù)據(jù)，導(dǎo)入至系統(tǒng)之中以準(zhǔn)備進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)處理模塊包括以下兩個(gè)子模塊：數(shù)據(jù)分析子模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊，數(shù)據(jù)分析子模塊的功能是對(duì)導(dǎo)入的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析識(shí)別，同時(shí)過濾無效的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊的功能是將識(shí)別后的有效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)能夠識(shí)別的格式。

模型控制模塊的功能是在數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中選擇相應(yīng)的三維模型并在系統(tǒng)中進(jìn)行編輯或修改。

數(shù)據(jù)顯示模塊的功能是將三維轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行立體化顯示。最后通過人機(jī)交互模塊，用戶可以通過頭盔顯示器（HMD，Head Mounted Display）與該系統(tǒng)完成浸入式瀏覽漫游。

立體轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)，其功能是將系統(tǒng)所顯示的圖像進(jìn)行三維立體轉(zhuǎn)換，使用戶能夠以真三維立體觀察方式對(duì)城市的規(guī)劃模型進(jìn)行查看、漫游。

3.3 本系統(tǒng)在規(guī)劃管理中的應(yīng)用

虛擬地理信息展示系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘袇^(qū)域進(jìn)行展示，并且能夠直接在展示模型中添加規(guī)劃建筑，實(shí)現(xiàn)直觀的展示效果，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和規(guī)劃人員在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中對(duì)整個(gè)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行觀察，以區(qū)域整體規(guī)劃為出發(fā)點(diǎn)對(duì)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)真三維的顯示方式具有空間縱深的顯示特點(diǎn)，最大程度上在進(jìn)行建設(shè)施工之前發(fā)現(xiàn)問題和弊端，避免規(guī)劃失誤，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)規(guī)劃方式對(duì)規(guī)劃內(nèi)容展示能力差的弱點(diǎn)。

3.4 虛擬地理信息展示系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)是展現(xiàn)在二維空間上進(jìn)行的，地理信息系統(tǒng)只能夠提供區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)圖形化顯示在顯示器上或在圖紙上輸出。對(duì)于區(qū)域規(guī)劃的工作人員來說，這些數(shù)據(jù)只能夠?qū)^(qū)域規(guī)劃工作提供基本依據(jù)，在系統(tǒng)中不能對(duì)未來的城市規(guī)劃進(jìn)行展現(xiàn)，因此就不能讓工作人員及時(shí)判斷未來規(guī)劃的合理與否，并進(jìn)行及時(shí)更正；本設(shè)計(jì)能夠依據(jù)未來規(guī)劃對(duì)當(dāng)前區(qū)域內(nèi)容進(jìn)行添加與編輯，并且向用戶提供三維立體的虛擬展示方式，用戶能夠在三維環(huán)境中瀏覽漫游整個(gè)城市，發(fā)現(xiàn)未來規(guī)劃的不足之處并及時(shí)更正，避免規(guī)劃實(shí)現(xiàn)后與現(xiàn)實(shí)情況不符合而造成的規(guī)劃失誤。

4 結(jié)論

本文提出的三維地理信息展示系統(tǒng)能夠在三維的空間內(nèi)立體展示城市規(guī)劃效果，向用戶提供浸入式的漫游體驗(yàn)，并同時(shí)能夠在系統(tǒng)中添加與編輯未來規(guī)劃內(nèi)容，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和規(guī)劃人員根據(jù)三維可視化的規(guī)劃模型進(jìn)行論證或決策，最大程度上避免規(guī)劃失誤的產(chǎn)生。

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篇10

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 基于圖像繪制 三維導(dǎo)航 虛擬現(xiàn)實(shí)建模言 插值 原型

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0000-00

Abstract： The reconstruction of Virtual Reality Scene based on image has become the hot topic in last ten years. By analysising the process of 3D navigation and the interpolation method of Virtual Reality Model Language， a novel method about the implement of 3D Navigation based on series image set is presented in this paper. Firstly， the definition of key frame point is presented through the analysis of 3D navigation route， and the images are obtained by digital camera in accordance with the key frames. Secondly， all kinds of roaming prototype are defined by the interpolation node of VRML program. Lastly， the navigation animation by the interpolation of the series image is generated， which efficiently implement the 3D navigation of indoor and outdoor. The experiment show that technique is cheaper and simpler， also has good performance.

Key words：Virtual Reality； Image Based Rendering；3D Navigation；Virtual Reality Model Language；Interpolation；Prototype

1 概述

隨著計(jì)算機(jī)軟件與硬件技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， VR）技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，基于圖像的繪制技術(shù)（Image Based Rendering，IBR）是近年來VR技術(shù)研究的熱點(diǎn)，它以簡(jiǎn)單的圖像合成代替基于三維幾何的建模和渲染，加快了畫面的顯示速度，是建立特定三維場(chǎng)景的一種高效率方法。IBR將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理結(jié)合在一起，直接由參考圖像生成新視點(diǎn)的圖像，具有繪制速度與場(chǎng)景復(fù)雜度無關(guān)、對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求不高、生成圖像的真實(shí)感強(qiáng)、既可用于合成場(chǎng)景又可用于真實(shí)場(chǎng)景等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，IBR技術(shù)自從上世紀(jì)90年代被提出以來，已經(jīng)在虛擬現(xiàn)實(shí)、航空航天、建筑、娛樂、網(wǎng)上旅游等領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，尤其由于真實(shí)感強(qiáng)，在三維導(dǎo)航方面具有廣泛的應(yīng)用。[1]

VR技術(shù)具有I3 （沉浸、交互、想象）特征，其中虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言 （Virtual Reality Modeling Language，VRML）是基于網(wǎng)絡(luò)的三維語言，是Web3D的代表，它是用于建構(gòu)多人的交互式虛擬實(shí)境語言。虛擬漫游是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中必不可少的功能，尤其是三維室內(nèi)外導(dǎo)航系統(tǒng)是三維虛擬漫游系統(tǒng)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外許多高校都進(jìn)行了研究，成為一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域[2-10]。

本文先仔細(xì)剖析基于圖像系列的繪制技術(shù)，結(jié)合VRML語言，在Web3D平臺(tái)上提出了基于圖像系列的三維導(dǎo)航漫游系統(tǒng)的快速實(shí)現(xiàn)算法，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的自助導(dǎo)航功能，讓用戶身臨其境地感受真實(shí)三維場(chǎng)景。

2 導(dǎo)航路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

虛擬漫游的實(shí)質(zhì)是首先在漫游路線的關(guān)鍵點(diǎn)（幀）位置設(shè)置了一系列的視點(diǎn)viewPoint（或稱相機(jī)），同時(shí)計(jì)算好路線上每一段所需的時(shí)間，目的是為了行走的勻速；然后通過時(shí)間傳感器，設(shè)置好時(shí)間間隔，結(jié)合相應(yīng)的插值器，生成每?jī)蓚€(gè)關(guān)鍵幀相機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)位置，從而生成一系列的動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)用戶的漫游過程，因而虛擬漫游的關(guān)鍵是如何生成兩個(gè)關(guān)鍵幀之間的動(dòng)畫。[11，12]

如圖1是一個(gè)典型的小區(qū)漫游路線，這條多義線分別由多條直線和弧線組合而成，包含16個(gè)端點(diǎn)（P1，P2，……，P16），共15段線段，每一段線（弧線）的端點(diǎn)都是關(guān)鍵幀的位置即Pi。假設(shè)用戶行走時(shí)（或相機(jī)在沿路線移動(dòng)時(shí)），方向始終指向下一關(guān)鍵幀，或者說方向與路線重合。

3 關(guān)鍵動(dòng)畫的生成

結(jié)合前面的分析，實(shí)際虛擬漫游的關(guān)鍵是如何生成從Pi到Pi+1的動(dòng)畫。

首先讓用戶手持相機(jī)，在關(guān)鍵點(diǎn)Pi、Pi+1的位置上沿著行走的方向拍攝照片Imagei和Imagei+1，詳見圖3（a）和（b）；顯然Imagei+1可以在Imagei中找到相似的內(nèi)容，可以進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，結(jié)果見圖3（c）。假設(shè)圖像的分辨率為width*height，則圖Imagei+1在Imagei中的位置坐標(biāo)為[左下角（leftX，downY），右上角（rightX，topY）]，顯然如果在Pi、Pi+1點(diǎn)保持相同的拍攝角度，則Imagei+1在Imagei的正中央，詳見圖3（d）。

截取后進(jìn)行歸一化，統(tǒng)一生成同樣大小的圖片，即進(jìn)行圖像的縮放操作Imresize（Ij， width，height）。

最后把這n張圖片可以形成一段動(dòng)畫，在實(shí)際應(yīng)用中，Pi至Pi+1一般可能有20m，按人的行走速度4.8km/h，則需要12秒，取幀速率為10fps，則將有120張圖片，不管從生成的角度還是從內(nèi)存開銷的角度，都需要不少的代價(jià)。

為了快速實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)畫的再生過程，我們結(jié)合VRML語言的面集節(jié)點(diǎn)紋理映射坐標(biāo)系統(tǒng)和坐標(biāo)插值器，通過Web3D的渲染引擎，以最低的代價(jià)和最快的速度，完美地實(shí)現(xiàn)了上述的動(dòng)畫過程。

4 基于VRML的動(dòng)畫生成

VRML語言的面集IndexdetFaceSet節(jié)點(diǎn)是幾何體geometry的主要組成部分。面集節(jié)點(diǎn)用于在三維空間中創(chuàng)建各種平面組合而成的不規(guī)則的立體幾何造型，主要由三維坐標(biāo)點(diǎn)集（coord）、面的多邊形點(diǎn)集（coordIndex）、平面紋理貼圖（texCoord和texCoordIndex）等部分組成。結(jié)合前面的工程分析，首先我們通過coord、coordIndex建立一個(gè)4：3的四邊形，模擬前邊描述的照片，并在正前方創(chuàng)建一個(gè)相機(jī)，后通過texCoord、texCoordIndex給指定圖片建立紋理映射。

如圖6所示，建立一個(gè)四個(gè)頂點(diǎn)的四邊形面，坐標(biāo)點(diǎn)分別為（1，-0.75，0）、（1，0.75，0）、（-1，0.75，0）、（-1，-0.75，0），生成一個(gè)2*1.5（4：3）的四邊形面。同時(shí)通過紋理映射，把圖片的一部分映射至四邊形面上，如圖6中左圖的四個(gè)UV映射坐標(biāo)（u2，v1）、（u2，v2）、（u1，v2）、（u1，v1）分別分別對(duì)應(yīng)到四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)。

另一方面，VRML具有六種插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)和八種傳感器節(jié)點(diǎn)，通過路由在各個(gè)造型節(jié)點(diǎn)和場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)之間傳遞事件，為瀏覽者創(chuàng)建一個(gè)身臨其境、動(dòng)態(tài)、逼真、可以交互溝通的虛擬環(huán)境。其中坐標(biāo)插補(bǔ)器（CoordinateInterpolater）節(jié)點(diǎn)用于產(chǎn)生基于坐標(biāo)點(diǎn)的復(fù)雜造型（線集IndexedLineSet、面集IndexedFaceSet）的變形動(dòng)畫。它包含key域、keyValue域、set_fraction入事件、value_changed出事件，其中key域用于設(shè)置一組時(shí)間關(guān)鍵點(diǎn)的列表，keyValue域用于設(shè)定一組關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)的列表，set_fraction入事件用于接收來自時(shí)間傳感器點(diǎn)發(fā)出的時(shí)刻比例數(shù)值，value_changed出事件用于輸出計(jì)算后新的坐標(biāo)子列表。

由于沒有二維坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)插補(bǔ)器，只有三維坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)插補(bǔ)器，因而不能直接產(chǎn)生UV貼圖坐標(biāo)的（u1，v1，u2，v2）的系列坐標(biāo)插補(bǔ)值。因此，我們可以反過來針對(duì)四邊形面的四點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行插補(bǔ)，當(dāng)然在視圖像機(jī)中只能觀察到由（1，-0.75，0）、（1，0.75，0）、（-1，0.75，0）、（-1，-0.75，0）構(gòu)成的4：3四邊形部分，從而達(dá)到對(duì)UV進(jìn)行插補(bǔ)的目的，具體見圖7。

5 基于VRML原型的程序?qū)崿F(xiàn)

在VRML編程語言結(jié)構(gòu)中，PROTO原型語句實(shí)現(xiàn)了用戶自定義對(duì)象，在原型中包括普通域、暴露域、出事件和入事件四部分參數(shù)，并可以包含相應(yīng)的路由器，具備了面向?qū)ο蠓椒ǖ姆忾]性特征，對(duì)數(shù)據(jù)具有不同的訪問權(quán)限。根據(jù)前面的討論和VRML語言的特點(diǎn)，結(jié)合工程的需要我們給用戶往前走的原型定義為goAhead：

其中startTime、endTime表示本次動(dòng)畫的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，startTime作為入事件來激發(fā)動(dòng)畫，endTime作為出事件結(jié)束本次動(dòng)畫，同時(shí)通過路由傳給后續(xù)動(dòng)畫的入事件startTime去激發(fā)后續(xù)動(dòng)畫，從而形成完整的一個(gè)事件鏈。

三維坐標(biāo)點(diǎn)stPoint、endPoint表示實(shí)際環(huán)境中的出發(fā)、結(jié)束位置的三維坐標(biāo)，因而可以求出它們的距離，并結(jié)合指定的行走速度speed，從而求出行走的時(shí)間walkTime，并作為時(shí)間插值器time TimeSensor的時(shí)間周期cycleInterval。

字符串word將作為動(dòng)畫的字幕顯示在動(dòng)畫的底部中央；

聲音文件voice則作為動(dòng)畫播放期間的配音，可以是背景音樂，也可以相關(guān)場(chǎng)景的解說詞。

很顯然，直走包括了漫游路徑第一類：直線往前走，和第二類：往前左拐彎、往前右拐彎等情況。而第三類情況屬于弧形拐彎，可以看作是一個(gè)原地轉(zhuǎn)彎的類型，相當(dāng)于相機(jī)在原地轉(zhuǎn)彎拍攝，可以直接生成一段全景圖，見圖8（a），當(dāng)前幾乎所有的數(shù)碼相機(jī)都支持這種全景拍攝功能。顯然動(dòng)畫地生成相當(dāng)于模擬畫面的旋轉(zhuǎn)，如圖8（b）表示在生成動(dòng)畫系列時(shí)，從全景圖中從右往左依次分割等大小的圖像系列，從VRML實(shí)現(xiàn)角度就是四邊形面的四個(gè)頂點(diǎn)依次從圖8（a）中的右邊框逐步向圖8（a）中的左邊框進(jìn)行插值，從而產(chǎn)生相應(yīng)的一系列三維坐標(biāo)系列，并生成相應(yīng)的插值動(dòng)畫。同理可以如同直走goAhead原型一樣定義原地轉(zhuǎn)彎originalWheel原型。

結(jié)合HTML語言，可以建立基于web頁(yè)面的相關(guān)界面，從而形成一個(gè)完整的基于圖像系列的虛擬漫游系統(tǒng)，再結(jié)合線性的三維路徑圖，可以把相關(guān)的路徑數(shù)據(jù)和圖像系列通過AJAX存儲(chǔ)在服務(wù)器，從而可以進(jìn)行快速地輔助導(dǎo)航。

6 結(jié)語

本文通過VRML原型的定義，結(jié)合面集節(jié)點(diǎn)紋理映射坐標(biāo)系統(tǒng)和坐標(biāo)插值器， 選用少量的實(shí)景圖片系列，由Web3D的渲染引擎完美地實(shí)現(xiàn)漫游中的動(dòng)畫視頻，從而快速地實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)外虛擬漫游導(dǎo)航。顯然本技術(shù)避免了傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)中繁瑣的三維建模，節(jié)省了大量的時(shí)間，雖然在視頻生成的轉(zhuǎn)換過程中有一定的跳躍，但在很多要求不是特別高的工程應(yīng)用中具有很強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值。如何更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于圖片系列的全景漫游是繼續(xù)研究的方向。

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