導(dǎo)語：如何才能寫好一篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，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)采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，使用戶如身臨其境一般，可以及時(shí)而沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征為交互性、沉浸感和構(gòu)想性。具體來說可以用3個(gè)“I”來概括，即Immersion、Interactivity和Imagination。

1.交互性（Interactivity）

虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性是指參與者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度以及用戶從該虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度。而這種交互的產(chǎn)生，需要借助于各種專用的三維交互設(shè)備。例如，船舶結(jié)構(gòu)虛擬裝配系統(tǒng)中借助三維鼠標(biāo)，用戶便可以感受在虛擬船舶內(nèi)走動(dòng)并可以拆裝設(shè)備。

2.沉浸感（Immersion）

又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于該虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。VR技術(shù)最主要的技術(shù)特征就是使用戶具備一種在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中的沉浸感，即讓使用者覺得自己是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境的一部分，使人由觀察者變?yōu)閰⑴c者，從而能投入到計(jì)算機(jī)實(shí)踐并沉浸其中。在曼恒數(shù)字呈現(xiàn)的虛擬船舶內(nèi)，用戶戴上三維立體眼鏡便能感覺自己抽離了現(xiàn)實(shí)，沉浸于大海之中的船舶上。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶全身心投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，在該環(huán)境中，看起來、聽起來、聞起來、摸起來甚至嘗起來感覺都是真的，跟現(xiàn)實(shí)世界毫無分別。

3.構(gòu)想性（Imagination）

構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣闊的想像空間，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，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。在電影《阿凡達(dá)》中，卡梅隆依靠自己的想象和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)造了一個(gè)夢(mèng)幻般的星球――潘多拉星球，片中的巖石沙塵、森林陡山、外星生物都是構(gòu)想的，虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)想性應(yīng)用給觀眾帶來了首當(dāng)其沖的視覺震撼。

虛擬現(xiàn)實(shí)的分類

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理與模式識(shí)別、語音和音響處理、人工智能技術(shù)、傳感與測(cè)量、仿真、微電子等技術(shù)的綜合集成技術(shù)。從不同角度出發(fā)可以有不同的分類，這里我們從系統(tǒng)性能進(jìn)行分類，主要分為沉浸式、分布式、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型和桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)。

1.沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)是一種最佳的虛擬現(xiàn)實(shí)模式，提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)影院（VR theater）就是一個(gè)完全浸入式的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用幾米高的6個(gè)平面組成的立方體屏幕環(huán)繞在觀眾周圍，設(shè)置在立方體的6個(gè)投影設(shè)備共同投射在立方體的投射式平面上，觀眾置身于立方體中可同時(shí)觀看由5個(gè)或6個(gè)平面組成的圖像，完全沉浸在圖像組成的空間中。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)選用了完備的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備和先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件技術(shù)支持，從而模擬出一套比較復(fù)雜的系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是使用戶全身心地體驗(yàn)該虛擬環(huán)境，但是在硬件和軟件方面投資較大。

2.分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)（通常又稱為分布式虛擬環(huán)境）是多用戶基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式交互、信息共享和仿真計(jì)算等，如暴雪公司2004年推出公測(cè)的魔獸世界網(wǎng)絡(luò)游戲，中視典2012年推出的“超炫VRPIE多人在線MMO”支持多人在線互動(dòng)等。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)需要通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各類數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、帶寬都有較高的要求。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型虛擬現(xiàn)實(shí)

也稱混合現(xiàn)實(shí)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將虛擬的信息疊加到真實(shí)世界中，用戶既能感受真實(shí)世界，同時(shí)又能看到虛擬對(duì)象，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的增強(qiáng)。這種系統(tǒng)不但減少對(duì)構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的計(jì)算，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到亦真亦幻的境界。戴上谷歌最新的Project Glass增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，在馬路上行走時(shí)，Google Maps會(huì)自動(dòng)導(dǎo)航；到達(dá)迪特時(shí)，自動(dòng)顯示地鐵停運(yùn)信息；還能通過語音控制眼鏡取景拍照等。

4.桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)

也稱基本虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模式，是基于普通PC平臺(tái)的小型桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)屏幕作為虛擬場景觀察窗口，位置跟蹤器、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、力反饋器等作為手控輸入設(shè)備，來模擬操作虛擬場景，是不完全沉浸的。它最大的特點(diǎn)是缺乏完全投入，但是成本相對(duì)較低?，F(xiàn)在，各大高校都建立起虛擬校園，用戶能夠游覽虛擬校園內(nèi)的三維景觀游覽校園。

虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)

由于虛擬現(xiàn)實(shí)需要提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，因此需要依托于計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、機(jī)械學(xué)、生物學(xué)乃至美學(xué)和社會(huì)科學(xué)等多種學(xué)科。歸根到底，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和高性能的計(jì)算處理技術(shù)這3個(gè)主要方面。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)可從以上3方面進(jìn)行概括。

1.實(shí)物虛化

實(shí)物虛化就是將真實(shí)世界的物體或構(gòu)想出來的物體映射到虛擬世界中，主要包括模型的構(gòu)建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤等關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)使得真實(shí)感強(qiáng)的虛擬世界產(chǎn)生、虛擬環(huán)境獲得用戶操作數(shù)據(jù)成為可能。其中模型構(gòu)建可以利用現(xiàn)階段的一些三維制作軟件，比如3DMax、Maya等，對(duì)于空間、視覺和聲音跟蹤則需要借助于硬件設(shè)備，比如3DSpace數(shù)字化儀、SpaceBall空間球等。

2.虛物實(shí)化

通過實(shí)物虛化產(chǎn)生虛擬環(huán)境，而要確保用戶在虛擬環(huán)境中獲取視覺、聽覺和觸覺等感官感受則需要依托于虛物實(shí)化。

虛物實(shí)化的實(shí)現(xiàn)主要是各種傳感器的作用，包括視覺、觸覺、聽覺和力學(xué)等傳感器，比如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、3D眼鏡等。但是現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的要求，例如，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不方便等缺點(diǎn)；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)出更先進(jìn)的傳感器。

3.高性能計(jì)算處理技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高新科技，高性能的計(jì)算處理技術(shù)是直接影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵所在。具有計(jì)算速度高，處理能力強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大和聯(lián)網(wǎng)特性強(qiáng)等特征的計(jì)算處理技術(shù)。

4.應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可大幅度提高效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為了達(dá)到這一目的，有必要研究VR的開發(fā)工具，例如VR系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、分布式VR技術(shù)等。

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用

篇2

關(guān)鍵詞:概念設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品市場

一、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)與市場

概念設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個(gè)重要方面。國外大公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門包括:1)(Conceptdesign)概念設(shè)計(jì);2)(Detaildesign)詳細(xì)設(shè)計(jì);3)(Manufacturingdesign)制造設(shè)計(jì)。由此可見，產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)的主導(dǎo)地位和重要性。

1概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

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

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

2概念設(shè)計(jì)與產(chǎn)品市場

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

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促使概念設(shè)計(jì)的市場化

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

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬產(chǎn)品

1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(VirtualReality，VR)

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

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

①用放置在不同地點(diǎn)的多個(gè)攝像機(jī)將某環(huán)境或事物記錄下來;

②利用計(jì)算機(jī)的視頻技術(shù)抽取出環(huán)境或事物的三維模型;

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

2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

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

2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的常用設(shè)備及要求

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

3虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct，VP)

虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，是一個(gè)數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實(shí)產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對(duì)產(chǎn)品實(shí)時(shí)的仿真，設(shè)計(jì)人員或用戶就能夠像使用真實(shí)產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程是數(shù)字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、外觀模型和生產(chǎn)模型等)的時(shí)間和物質(zhì)。在計(jì)算機(jī)中由于對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)、分析、干涉檢查、模具設(shè)計(jì)等過程，使設(shè)計(jì)繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在概念設(shè)計(jì)中應(yīng)用前景

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

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

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

參考文獻(xiàn)

1陳軍等虛擬現(xiàn)實(shí)中虛擬景象產(chǎn)生的技術(shù)初探計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1999，6

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

篇3

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，稱之為虛擬設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)手段沒辦法達(dá)到現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的完整程度，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中，這樣可填補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足。從其虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身來說，虛擬設(shè)計(jì)是將將要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)概念到最終的投入市場使用的全過程在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中假象地實(shí)現(xiàn)。主要目標(biāo)不僅是對(duì)未來產(chǎn)品的外在形態(tài)和生產(chǎn)程序進(jìn)行模擬開發(fā)和可視化視頻，而且對(duì)產(chǎn)品的使用、技術(shù)、功能和指標(biāo)以及在產(chǎn)品未來實(shí)現(xiàn)的各個(gè)階段中的實(shí)施方法進(jìn)行評(píng)價(jià)、測(cè)量和完善。

1.1虛擬技術(shù)的特征符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)

交互性、沉浸性、構(gòu)想性是虛擬技術(shù)的主要特征。交互性，是虛擬技術(shù)的共同特性。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)的概念產(chǎn)品是一個(gè)數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品，它具有真實(shí)產(chǎn)品所具有的特征。通過對(duì)產(chǎn)品實(shí)時(shí)的模仿真是存在的特性，設(shè)計(jì)師就可以像使用現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品一樣使用虛擬設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，不必受到現(xiàn)實(shí)情況和儀器設(shè)備的各種束縛，通過虛擬設(shè)備設(shè)計(jì)無拘束的在虛擬空間發(fā)展、完成自己的創(chuàng)造性能力和想象性能力。沉浸性，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)區(qū)別于其他應(yīng)用性技術(shù)領(lǐng)域和教育范圍的最重要也是最明顯的特征之一。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)節(jié)約了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要制造的模型產(chǎn)品所需的材料物資，時(shí)間也盡可能的縮短。而且在計(jì)算機(jī)技術(shù)軟件中對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品修改、分析、測(cè)量等過程中比以往教學(xué)設(shè)計(jì)方法中反復(fù)修改繪圖及重新制造產(chǎn)品的外觀模型的方法要快捷省力很多。因此從虛擬現(xiàn)實(shí)中學(xué)習(xí)的的設(shè)計(jì)知識(shí)和實(shí)踐能力是以往的學(xué)習(xí)方法所不能比擬的。構(gòu)想性，是從概念的認(rèn)知到最終的知識(shí)完全掌握的一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了減小產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程，充分利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)功能對(duì)產(chǎn)品色彩、造型、材料的完善，并模擬一個(gè)假設(shè)的使用情景和使用環(huán)境，將設(shè)計(jì)產(chǎn)品放置于其中進(jìn)行分析、檢測(cè)、總結(jié)、歸納。這種情景式的教學(xué)設(shè)計(jì)方式能夠產(chǎn)生高水平的思維能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)縮短時(shí)間，提高學(xué)習(xí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率。

1.2虛擬技術(shù)的特征符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)需要

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用開創(chuàng)了“虛擬教學(xué)”模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)的創(chuàng)造性和實(shí)踐性為學(xué)生提供了一個(gè)自主、交互和直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境,為教學(xué)的創(chuàng)新提供了新的平臺(tái)和可能性,豐富了教學(xué)的實(shí)踐形式和多樣性。從而培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維、形象思維、直覺思維。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將具有更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。隨著VR、Java3D、3DStudioMAX等計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)教育領(lǐng)域的應(yīng)用,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一個(gè)全新的教學(xué)手段方式,將會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)過程中廣泛應(yīng)用并發(fā)揮非常重要的作用。其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力必將更好地服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)當(dāng)中。

1.3虛擬技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)模式的改變

教學(xué)改革的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化，提高教學(xué)效益和質(zhì)量，全面提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)課程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用起到了實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式現(xiàn)代化的手段之一。教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化、教學(xué)手段的現(xiàn)代化、教學(xué)觀念的現(xiàn)代化、教學(xué)組織的現(xiàn)代化是教學(xué)現(xiàn)代化核心內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有利于創(chuàng)造性創(chuàng)造這樣的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逼真的虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境為學(xué)生提供了很好的人機(jī)交換的過程，產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)本身就是一個(gè)全面、整合、多學(xué)科知識(shí)交叉的專業(yè)課程，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)針對(duì)這些問題提供了文本、圖像、圖形、音頻、視頻、和動(dòng)畫等多媒體的教學(xué)模式，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)改革實(shí)現(xiàn)的重要手段之一。在這種全新的環(huán)境中極大地促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念和學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)也對(duì)教師教學(xué)方法的多樣性提供了幫助。

2虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)在教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

2.1計(jì)算機(jī)軟件對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)支持情況

虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)主要是應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)帶來全新的改變，彌補(bǔ)了教學(xué)中的不足。這就不得不面臨計(jì)算機(jī)軟件本身的技術(shù)、研發(fā)、應(yīng)用等問題。圖形生成技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要瓶頸。圖形生成的速度取決于設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)算能力，除此之外還要求計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)人員在開發(fā)、研發(fā)、材料、運(yùn)算方法等方面都要有較高的水平。等等這些都制約著虛擬技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)教學(xué)中的應(yīng)用。

2.2學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件自控能力和熟練程度

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身是一項(xiàng)走在時(shí)代科技前列的科學(xué)技術(shù)，吸收和應(yīng)用的普及化難度較高，從而影響到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)鑒于教師本身的素質(zhì),使用這些教育軟件也存在困難。在學(xué)生的角度來看，由于自身在這種虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí),沒有了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，他們的學(xué)習(xí)方式需要改變?，F(xiàn)在很多學(xué)生自制能力較差、學(xué)習(xí)依賴性較大，對(duì)教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用依賴比較高，而且每個(gè)學(xué)習(xí)個(gè)體對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的了解情況不同，對(duì)軟件的操作能力水平也不相同等等，這些都造成了部分學(xué)生跟不上教師講解的問題。

2.3教學(xué)過程中不應(yīng)該完全依賴虛擬技術(shù)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)過程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用本身只是教學(xué)手段的一種擴(kuò)展。產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)方式應(yīng)采用多種手段的教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)模式在教育觀念、教學(xué)方式、教師的素質(zhì)、教學(xué)手段等都有著較大的差異。產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是多學(xué)科相互交叉、相互融合的一種設(shè)計(jì)方法。怎樣才能更好的在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用多種教學(xué)方式、教學(xué)手段，擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，引用不同的教學(xué)技術(shù)等，都是我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該注意的問題。所以雖然虛擬技術(shù)是能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)創(chuàng)新模式提供一定的幫助，但是不能把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)手段看成是萬能的教學(xué)方法。還應(yīng)該從產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)本身的特點(diǎn)、要求、實(shí)現(xiàn)方法等方面，找出可以適合不同教學(xué)重點(diǎn)、適合不同學(xué)生、適合不同的地域文化、適合不同的教學(xué)技術(shù)的教學(xué)方法。

3如何促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)更好的服務(wù)

3.1加大虛擬技術(shù)的技術(shù)更新

現(xiàn)在大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件普遍存在語言專業(yè)性較強(qiáng)、通用性較差、易用性較差等問題。同時(shí)，軟件的開發(fā)費(fèi)用支出十分巨大，這都是因?yàn)橛布O(shè)備的局限性，而軟件所能實(shí)現(xiàn)的效果受到空間和時(shí)間的影響較大。很多的設(shè)計(jì)軟件開發(fā)不成熟，同時(shí)也缺少高性能、高速度、高配置的計(jì)算機(jī)來處理相關(guān)的圖像、圖片、計(jì)算等。這些都制約著虛擬技術(shù)的在教學(xué)中的應(yīng)用水平和教學(xué)效果。所以加大虛擬技術(shù)的技術(shù)更新?lián)Q代，提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力，開發(fā)適合在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用的軟件是非常重要的。

3.2加強(qiáng)對(duì)虛擬技術(shù)教學(xué)教師的培訓(xùn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，是教師有了更多的有效的教學(xué)方法。但是教師要想利用好這種新的教學(xué)手段，尤其是產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)課程中所涉及到的相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件多是一些在行業(yè)中比較領(lǐng)先的技術(shù)，這就對(duì)教師提出了挑戰(zhàn)。教師要想繼續(xù)的在教學(xué)中發(fā)揮主導(dǎo)作用就必須提高自己的綜合素質(zhì)，學(xué)習(xí)、掌握、應(yīng)用新的技術(shù)知識(shí)，要想做到這些就要求教師利用更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識(shí)、相關(guān)技術(shù)知識(shí)和相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件，積極地進(jìn)行教學(xué)研究，以適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程的教學(xué)需要。教育機(jī)構(gòu)在購置或者開發(fā)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育軟件后，還應(yīng)該加大對(duì)使用者的技術(shù)能力培訓(xùn)，這樣他們能正確、獨(dú)立、完整地操作這些設(shè)計(jì)軟件，并且要向開發(fā)者尋求幫助，得以對(duì)軟件使用過程中出現(xiàn)的新的需求和問題得到有效的解決。對(duì)設(shè)計(jì)軟件在使用時(shí)產(chǎn)生的效果還應(yīng)建立長期有效的評(píng)價(jià)機(jī)制。現(xiàn)代我國的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教師在教學(xué)手段和教學(xué)能力上還有待遇提高。由于虛擬技術(shù)本身產(chǎn)生的時(shí)間較短，在有些關(guān)鍵技術(shù)又是以信息技術(shù)為技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)于有些教師來說掌握和學(xué)習(xí)起來比較吃力。如何使這些老師能更好、更快的適應(yīng)新的教學(xué)技術(shù)、教學(xué)手段，這就需要社會(huì)和學(xué)校應(yīng)該加大這方面的教育投入。從而使虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品教學(xué)中的應(yīng)用更廣泛、更適合、更靈活的應(yīng)用到教學(xué)中來。

3.3完善虛擬技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)投資大、見效慢、高難度的科學(xué)領(lǐng)域。和一些發(fā)達(dá)國家相比，我國的虛擬技術(shù)研究起步較晚，技術(shù)上有一定的差距。但是這些引起了我國政府相關(guān)部門的高度重視，根據(jù)我國國情及時(shí)的制定出了開展虛擬技術(shù)的研究計(jì)劃。于我國的上世紀(jì)90年代在國家“九五”規(guī)劃、“十五”規(guī)劃、863計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金會(huì)、國防科工委等部門的重視下，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入了重點(diǎn)資助范圍。這些都對(duì)我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來發(fā)展起到關(guān)鍵作用。在國內(nèi)其他民營企業(yè)及組織對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究中，產(chǎn)生了一大批的技術(shù)網(wǎng)站，為國內(nèi)眾多的虛擬現(xiàn)實(shí)愛好者創(chuàng)建了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí)也提供有益的虛擬現(xiàn)實(shí)引導(dǎo)，他們?cè)诜e極推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本土化、大眾化、普遍化的同時(shí)，也在建筑仿真、房地產(chǎn)交互、教育虛擬技術(shù)教學(xué)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方面取得了良好的效果。使虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)應(yīng)用、教學(xué)應(yīng)用、科學(xué)應(yīng)用、工業(yè)應(yīng)用等方面得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)不斷的成熟，同時(shí)也為虛擬技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用帶來發(fā)展的空間。所以說虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的提升對(duì)教學(xué)使用虛擬技術(shù)的成果起到至關(guān)重要的作用。

4結(jié)語

篇4

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 沉浸感 沉浸美感

計(jì)算機(jī)圖形藝術(shù)設(shè)計(jì)和以虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）為代表的多媒體技術(shù)的聯(lián)姻，為人類實(shí)現(xiàn)真正具有身臨其境感的藝術(shù)形式提供了可能，虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)的誕生使藝術(shù)和欣賞者能夠身臨其境于藝術(shù)作品所營造的虛擬空間，并能以一種簡潔、自然的方式與設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)。①由此，決定了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目標(biāo)，是通過一切方法增強(qiáng)用戶與設(shè)計(jì)作品之間的聯(lián)系，增強(qiáng)用戶在作品中的沉浸感，使得用戶能在更近的距離欣賞作品，得到更多、更細(xì)致的信息，獲得更強(qiáng)的感官感受。

沉浸是指精神的全神貫注，是從一種精神狀態(tài)到另一種精神狀態(tài)的發(fā)展、變化和過渡的過程，其特點(diǎn)是減少與被展示物體的展示距離，從而增加對(duì)當(dāng)前事件的情感投入。②距離與沉浸二者之間并不是簡單的“非此即彼”的關(guān)系，而是多方面的、緊密聯(lián)系的、辯證的、部分矛盾的。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究中，用到“沉浸”一詞的有兩個(gè)術(shù)語，一為“沉浸式”，一為“沉浸感”。兩術(shù)語中的“沉浸”含義并不相同，“沉浸式”中“沉浸”指生理上的沉浸，而“沉浸感”中的“沉浸”指心理上的沉浸。

生理沉浸的“沉浸”，在學(xué)術(shù)界研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)經(jīng)常被提到，其含義描述為“讓用戶感覺到好像置身于屏幕所顯示的情節(jié)中”，“用戶覺得自己是虛擬環(huán)境中的一個(gè)部分，而不是旁觀者。他感到被虛擬景物所包圍，可以在這一環(huán)境中左顧右盼、自由走動(dòng)，與客體相互作用，如同在已有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)世界中一樣”。③在當(dāng)前的研究領(lǐng)域，生理沉浸多指通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等多種感知覺，以使用戶感到存在于該虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所構(gòu)建的世界之中，是一種“存在感”。

心理沉浸的“沉浸”，主要指的是使用者在互動(dòng)過程中的心理滿足感，即“具有適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性而能讓一個(gè)人深深沉浸于其中，以至忘記了時(shí)間的流逝、意識(shí)不到自己存在的體驗(yàn)”，④至此，沉浸理論的發(fā)展步入了相對(duì)完善的階段。筆者以為，心理沉浸亦可表述為因?yàn)閷Ｗ⒂谀稠?xiàng)活動(dòng)而忽略掉不相關(guān)知覺，達(dá)到一種忘我的心理狀態(tài)，即“沉浸感”。由此可以看出，從生理沉浸到心理沉浸，是一個(gè)有序漸進(jìn)的過程，當(dāng)生理沉浸達(dá)到一定的高度，就會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度上的心理沉浸。當(dāng)然，心理沉浸同時(shí)也取決于展示的內(nèi)容與用戶心理認(rèn)知之間的認(rèn)同程度。有些在生理沉浸上十分缺乏的交互作品，比如一些桌面游戲，因?yàn)槠鋬?nèi)容上對(duì)使用者有很大的吸引力，反而產(chǎn)生了非常強(qiáng)烈的心理沉浸。本文主要研究的是生理沉浸的增強(qiáng)方式，分析如何從技術(shù)的角度增強(qiáng)心理沉浸感。

對(duì)于虛擬沉浸感如何提高，人們從各個(gè)角度進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果，主流的意見大概集中在以下三個(gè)方面：

第一，導(dǎo)致“沉浸感”的原因，是用戶對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬客體產(chǎn)生了類似于對(duì)現(xiàn)實(shí)客體的存在意識(shí)或幻覺。⑤對(duì)于現(xiàn)實(shí)客體的存在感，人們獲取這個(gè)客體真實(shí)存在的主要信息來自于幾個(gè)不同的途徑，根據(jù)這幾個(gè)不同途徑，我們可以延伸出，想要讓用戶對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬課題產(chǎn)生類似于真實(shí)客體的存在意識(shí)，必須具備三種基本的技術(shù)要素：

（一）圖像。視覺是人們獲取信息最主要的途徑，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦蝎@取的信息，80%以上來自于視覺途徑。因此，圖像的研究是虛擬現(xiàn)實(shí)過程中如何產(chǎn)生沉浸感的首要課題。圖像媒介可以采用對(duì)感知的介入以及通過組織和建構(gòu)感知、認(rèn)知的方式來進(jìn)行描述，所以虛擬沉浸空間應(yīng)當(dāng)被列為圖像媒體的極端異體。⑥圖像的意義主要集中于兩點(diǎn)：呈現(xiàn)功能和構(gòu)造存在。從目前的發(fā)展來看，我們不能僅僅要求出現(xiàn)圖像，應(yīng)該對(duì)圖像有著更高的要求，比如更加真實(shí)的細(xì)節(jié)處理；虛擬客體三維結(jié)構(gòu)的顯示包括雙目視差、運(yùn)動(dòng)視差提供的深度信息；圖象顯示要有足夠大的視場；顯示畫面要符合觀察者當(dāng)前的視點(diǎn)，能跟隨視線變化；客體圖像能得到不同層次的細(xì)節(jié)審視等。⑦

（二）交互。交互存在于人們生活的各個(gè)方面，交互的易用性、引導(dǎo)性、實(shí)用性很大程度決定了主體使用過程中的心理感受，而這種感受將直接影響沉浸感的產(chǎn)生。只有當(dāng)交互的行為能夠讓用戶在交互當(dāng)中有主體感，覺得自己是在虛擬環(huán)境中參與對(duì)客體的控制時(shí)，用戶才能在使用虛擬環(huán)境中得到與在實(shí)際環(huán)境中類似的心理體驗(yàn)，為進(jìn)一步提升心理沉浸感做好準(zhǔn)備。

（三）行為。這里的行為，并不是指主體或者用戶的行為，而是指虛擬環(huán)境中的客體，在用戶發(fā)出指令或者做出交互行為之后，一定要有動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)，這樣才能讓用戶在使用過程中注意力得到一定的轉(zhuǎn)移和集中，而不會(huì)從虛擬環(huán)境中跳脫出來。這種心理狀態(tài)，我們很容易在日常生活中得到類似的體驗(yàn)。比如，人們正在看一部非常吸引人的電影，突然圖像暫停了，這個(gè)時(shí)候，觀看者（對(duì)應(yīng)虛擬環(huán)境中的用戶）會(huì)馬上從電影塑造的那個(gè)環(huán)境（更多的是一種心理環(huán)境）中脫離出來。因此，在虛擬設(shè)計(jì)的環(huán)境里，虛擬客體在活動(dòng)時(shí)，其動(dòng)態(tài)都要有一定的表現(xiàn)，這些表現(xiàn)或者服從于自然規(guī)律，或者遵循設(shè)計(jì)者想象的規(guī)律。虛擬客體對(duì)用戶作用的不平凡反應(yīng)往往能令人增加信服感，減少觀看的距離。

第二，在虛擬現(xiàn)實(shí)作品中可以實(shí)現(xiàn)一種“沉浸美感”，來彌補(bǔ)“沉浸感”的缺失。這種虛擬現(xiàn)實(shí)中的“沉浸美”不是感知的生理沉浸，而是一種發(fā)生在審美活動(dòng)過程中、具有引導(dǎo)作用的“心理沉浸”。⑧用通俗的語言來描述，就是給用戶的信息是他想要得到的信息或者他喜歡收到的信息。從審美對(duì)象的審美屬性要求，虛擬現(xiàn)實(shí)的審美特征以及虛擬現(xiàn)實(shí)的審美障礙，及對(duì)“沉浸美”效果的需要應(yīng)從四方面出發(fā)：

（一）能夠典型反映現(xiàn)實(shí)世界的特征。虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)詞，完美地揭示了虛擬技術(shù)的最終目的，就是要現(xiàn)實(shí)。因此，沉浸美感的最基本要求就是寫實(shí)，甚至是比現(xiàn)實(shí)生活中要有更多細(xì)節(jié)展示的寫實(shí)。當(dāng)人們?cè)谔摂M環(huán)境中看到的世界跟現(xiàn)實(shí)生活沒有區(qū)別，甚至比現(xiàn)實(shí)生活的細(xì)節(jié)更加豐富的時(shí)候，他們會(huì)更容易進(jìn)入心理沉浸的階段。

（二）符合虛擬現(xiàn)實(shí)的審美特征。這一點(diǎn)也是很多虛擬現(xiàn)實(shí)作品忽視的問題，我們塑造的這個(gè)虛擬環(huán)境，是一個(gè)人造的環(huán)境，是一件設(shè)計(jì)作品，必須主動(dòng)迎合人們的基本審美。用戶的審美情趣決定了虛擬現(xiàn)實(shí)的審美特征，一切從用戶的心理需求出發(fā)，細(xì)化用戶的審美要求，就是虛擬現(xiàn)實(shí)的審美特征。

（三）符合視覺心理中的刺激物信息。在整個(gè)虛擬環(huán)境塑造時(shí)，必須有一個(gè)符合用戶心理需求的刺激物，并以刺激物信息為中心搭建視覺信息平臺(tái)，在用戶使用、與環(huán)境交互的過程中吸引用戶注意力，并將創(chuàng)作者的思想和信息通過這個(gè)刺激物引起的視覺交流傳達(dá)給用戶。

（四）增加其他感受的傳播信息比重和傳播方法。人的信息接受主要途徑是視覺，但是聽覺和觸覺的重要性在近些年的研發(fā)中也慢慢處于越來越重要的地位。研究者發(fā)現(xiàn)，與視覺信息配套的聽覺或者觸覺感受，會(huì)讓用戶的沉浸感，尤其是心理沉浸感大大加強(qiáng)。如Rain Room，就是一個(gè)非常好的利用聽覺來增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)感的例子。

第三，沉浸感是虛擬系統(tǒng)的一個(gè)重要的性能尺度，它需要幾個(gè)主要條件來實(shí)現(xiàn)，即感知性（Multi-sensory），指除了視覺感覺外，還有聽覺感知、力覺等；自主性（Autonomy），指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度；畫面的視野（是否足夠大）；實(shí)現(xiàn)跟蹤的時(shí)間或空間響應(yīng)是否實(shí)時(shí)（即是否滯后或不準(zhǔn)確）；交互的約束程度（能否為用戶所適應(yīng)）等。

通過對(duì)以上三種主流的增強(qiáng)沉浸感的方法的描述，我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管分析問題的角度和出發(fā)點(diǎn)各不相同，最后的解決方法卻集中在幾個(gè)相同的方面，即增強(qiáng)展示物體的顯示細(xì)節(jié)，創(chuàng)造一種視覺真實(shí)感；加強(qiáng)展示物體與用戶之間的交互性；注重除視覺信息傳播以外的其他各種信息傳播渠道。

（注：本文為武漢工程大學(xué)青年基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：20123056）

注釋：

①曹戍.論身臨其境的藝術(shù)設(shè)計(jì)――虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)研究[D].清華大學(xué)，2004.

②⑤⑥⑦胡小強(qiáng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005：34， 36， 41， 45.

③安蕾.虛擬場景技術(shù)在模擬機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].電子科技大學(xué)，2010：27.

④伯恩德?H?施密特.體驗(yàn)式營銷[M].北京：中國三峽出版社，2001：7.

⑧林迅.新媒體藝術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011：134-136.

參考文獻(xiàn)：

[1]陳小清.新媒體藝術(shù)的心理體驗(yàn)[M].廣州：廣東高等教育出版社，2013.

[2]奧利佛?格勞.虛擬藝術(shù)[M].陳玲，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

篇5

我國石油行業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)場地質(zhì)情況等密不可分，充滿著危機(jī)和挑戰(zhàn)。對(duì)于員工的能力和安全意識(shí)要求很高，傳統(tǒng)的進(jìn)場培訓(xùn)有一定的局限性，例如：職業(yè)培訓(xùn)效果是否良好主要依賴于教師的水平，培訓(xùn)過程沒有明確統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)性差，沒有可重用性等?？梢妭鹘y(tǒng)的培訓(xùn)技術(shù)不但受時(shí)間、空間的限制，而且在人力、資源、經(jīng)費(fèi)、組織實(shí)施等方面都存在很大問題。尤其對(duì)于危險(xiǎn)作業(yè)或不具備實(shí)驗(yàn)條件的高級(jí)培訓(xùn)，傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式更是難以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)培訓(xùn)模式的局限性制約了人們所期望的培訓(xùn)質(zhì)量和培訓(xùn)效率，滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的需求。

鉆井模擬器采用虛擬制造技術(shù)的概念，開發(fā)過程基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并結(jié)合了鉆井工程的實(shí)際工藝，改變了原有的鉆井培訓(xùn)方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進(jìn)、井控和鉆井事故及復(fù)雜情況處理等作業(yè)的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術(shù)人員的操作培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，并為學(xué)員培訓(xùn)考核提供了教師評(píng)分系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)培訓(xùn)過程中客觀上無法解決的技術(shù)難題。作為新型的針對(duì)油田具體情況開發(fā)的培訓(xùn)系統(tǒng)，鉆井模擬器有著積極的意義。

2．基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬培訓(xùn)

該設(shè)備是以控制為中心的VM設(shè)備，主要用于鉆井人才的培訓(xùn)。這套虛擬培訓(xùn)設(shè)備運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，真實(shí)生動(dòng)的模擬了鉆井工藝流程的細(xì)節(jié)。學(xué)員能夠通過對(duì)仿真鉆機(jī)設(shè)備的操作，直接觀察到鉆井平臺(tái)上的活動(dòng)以及操作結(jié)果，最終達(dá)到讓培訓(xùn)人員掌握正確操作過程的效果。虛擬培訓(xùn)有以下特征：

2．1仿真性

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下，虛擬培訓(xùn)設(shè)施與真正的培訓(xùn)設(shè)施功能相同，操作方法也一樣，學(xué)員通過虛擬培訓(xùn)設(shè)施訓(xùn)練技能與現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)基地里同樣方便。這是因?yàn)樘摂M培訓(xùn)環(huán)境無論是現(xiàn)實(shí)的環(huán)境還是構(gòu)想的環(huán)境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使受訓(xùn)者難以分辨真假的程度。

2．2開放性

虛擬培訓(xùn)環(huán)境可以為所有受訓(xùn)者在任何時(shí)間、地點(diǎn)提供各種培訓(xùn)的場所。實(shí)際上，虛擬培訓(xùn)環(huán)境的內(nèi)涵是廣泛的，它不同于傳統(tǒng)的培訓(xùn)基地概念，它具備可以進(jìn)行類似于傳統(tǒng)培訓(xùn)項(xiàng)目的環(huán)境，但更擅長的是使學(xué)員置身于培訓(xùn)項(xiàng)目對(duì)象中的逼真環(huán)境。凡是受訓(xùn)者可以通過有關(guān)器具操作，來學(xué)習(xí)或訓(xùn)練某種技能的虛擬環(huán)境，并都?xì)w之于虛擬培訓(xùn)環(huán)境。

2．3超時(shí)空性

虛擬培訓(xùn)環(huán)境具有超時(shí)空的特點(diǎn)，它能夠?qū)⑦^去世界、現(xiàn)在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并可隨時(shí)隨地提供給學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)。

2．4可操作性

受訓(xùn)者可通過使用專門設(shè)備，用人類的自然技能實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的物體進(jìn)行操作，就像在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。

2．5對(duì)應(yīng)性

學(xué)員的培訓(xùn)內(nèi)容與虛擬環(huán)境是密切對(duì)應(yīng)的。例如，學(xué)員要學(xué)習(xí)飛行器駕駛技術(shù)，那么虛擬環(huán)境就是飛行器飛行的模擬環(huán)境。對(duì)應(yīng)性將能為受訓(xùn)者設(shè)定各種復(fù)雜的情況，以提高受訓(xùn)者的應(yīng)變能力，從而使得他們?cè)趯?shí)際環(huán)境下能得心應(yīng)手的處理各種情況。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能按每個(gè)學(xué)員的基礎(chǔ)和能力，對(duì)應(yīng)性的開展個(gè)性化的教育培訓(xùn)。3．鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)場景計(jì)算機(jī)顯示的科學(xué)，也是利用計(jì)算機(jī)處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為理論基礎(chǔ)的三維模型動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，基本原理是：根據(jù)觀察點(diǎn)及觀察方向?qū)鼍斑M(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)現(xiàn)，并做到對(duì)三維復(fù)雜環(huán)境中物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)交互控制，產(chǎn)生良好的動(dòng)畫效果。實(shí)現(xiàn)三維模型視景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，一方面要求計(jì)算機(jī)硬件有高速運(yùn)算能力和很強(qiáng)的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發(fā)展，以便在硬件平臺(tái)上取得更好的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示效果。視景仿真系統(tǒng)是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個(gè)三維的真實(shí)感視覺環(huán)境。

3．1鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)分析

鉆井模擬器在虛擬培訓(xùn)過程中需要模擬井場環(huán)境和操作結(jié)果，這就需要視景仿真系統(tǒng)根據(jù)鉆井模擬器司鉆控制臺(tái)的操作過程，實(shí)時(shí)模擬出井場環(huán)境的變化和司鉆、井控操作對(duì)鉆井過程的影響。在現(xiàn)實(shí)的司鉆和井控過程中，操作錯(cuò)誤和地質(zhì)環(huán)境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)中也模擬了事故發(fā)生過程和事故排除的情況。實(shí)時(shí)地顯示鉆井過程中的數(shù)據(jù)，計(jì)算參數(shù)。根據(jù)司鉆臺(tái)操作的具體行為，依照物理模型和數(shù)學(xué)模型來模擬設(shè)備運(yùn)動(dòng)的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的三維動(dòng)畫過程更貼近現(xiàn)實(shí)。

鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)需要對(duì)井場設(shè)備、自然環(huán)境、井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，使培訓(xùn)者在培訓(xùn)過程中除了學(xué)習(xí)操作知識(shí)，還能更有效、直觀的學(xué)習(xí)到理論知識(shí)。硬件設(shè)施和三維圖形軟件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了虛擬模擬系統(tǒng)，培訓(xùn)人員能夠通過這套虛擬培訓(xùn)設(shè)備完成所有鉆井工作人員所需要的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際操作技術(shù)。

3．2實(shí)時(shí)場景系統(tǒng)組成

根據(jù)鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的需要，開發(fā)過程在WindowsxP平臺(tái)上，建模部分使用3DMAX完成機(jī)械部件的模擬，模型的管理由3DExplorer~成，并實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換導(dǎo)出。程序?qū)δＰ偷目刂朴蒀++Builder6．0實(shí)現(xiàn)，整個(gè)開發(fā)過程基于OpenGL2．0。

鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)場景組成包括以下幾個(gè)部分：三維圖形實(shí)體模型、鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序、GLSL編寫的渲染效果。

在整個(gè)組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動(dòng)畫控制、與主控機(jī)通信、參數(shù)顯示、碰撞處理以及特效渲染。

場景初始化：由于鉆井工藝的復(fù)雜性和虛擬培訓(xùn)的操作性，每個(gè)作業(yè)當(dāng)前場景都有所不同。在一個(gè)新的作業(yè)開始前，圖形程序在接收到控制機(jī)發(fā)出的作業(yè)指令后初始化當(dāng)前場景，例如：鉆井平臺(tái)上各操作部件當(dāng)前的數(shù)量、狀態(tài)以及位置。

工藝動(dòng)畫控制：在完成規(guī)定工藝作業(yè)的過程中，司鉆控制臺(tái)做出的每一個(gè)動(dòng)作都將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給主控機(jī)，再由主控機(jī)發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)給圖形程序，圖形程序得到參數(shù)后，做出具體反映。在圖形機(jī)上體現(xiàn)出鉆臺(tái)上各種控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、具體動(dòng)作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。

與主控機(jī)通信及參數(shù)顯示：主控機(jī)的設(shè)計(jì)主要由鉆井模擬器設(shè)計(jì)的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓(xùn)，教師和學(xué)生之間有教與學(xué)的關(guān)系，主控機(jī)能夠提供給教師一個(gè)教育平臺(tái)，提供作業(yè)調(diào)度、控制、評(píng)分等功能，與此同時(shí)，傳遞司鉆控制臺(tái)上發(fā)來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并把與操作有關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)給圖形機(jī)，即鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)，兩方通信，傳遞參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在屏幕上顯示操作過程中需要操作者了解的參數(shù)值。

碰撞處理：在三維圖形的運(yùn)動(dòng)仿真過程中是不允許有“穿墻而過”的狀況發(fā)生的，因此要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體作碰撞檢測(cè)的處理。為了遵循模型運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感，鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)當(dāng)然也包括碰撞的檢測(cè)與處理部分。

渲染特效：實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰、氣泡、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實(shí)現(xiàn)電影級(jí)的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實(shí)感。

3．3鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個(gè)性能優(yōu)越、功能完備的系統(tǒng)需要在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)劃。這樣，在后期的開發(fā)過程中才能完成高質(zhì)量的軟件項(xiàng)目。鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循面向?qū)ο蟮脑瓌t，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和兼容性等方面都有突出的表現(xiàn)。

3．4系統(tǒng)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)目標(biāo)

鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)要求有以下特點(diǎn)：

1)可以生成高質(zhì)量的圖形，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的可控動(dòng)畫。

2)圖形的生成快速穩(wěn)定，對(duì)圖形硬件要求不高。目前，系統(tǒng)配置為NVIDA6800，NVIDA6系列以上顯卡都可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖形動(dòng)畫。

3)提供給用戶多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶定位觀測(cè)，在操作過程中既能觀察整個(gè)場面，又能集中觀察工藝作業(yè)下重要部件的工作過程。

4)建立模型細(xì)致、真實(shí)，宏觀模型和微觀模型通過軟件和程序分別建模，真實(shí)感程度高。

經(jīng)過分析鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)后，設(shè)定該系統(tǒng)要達(dá)到以下目標(biāo)：

可擴(kuò)展性：對(duì)于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。

兼容性：系統(tǒng)可以用于Windows2000／XP平臺(tái)，兼容于各種圖形加速硬件。

敏捷性：圖形生成迅速、穩(wěn)定，一般的圖形加速硬件既可滿

足要求；系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到反應(yīng)迅速、操作靈敏的功效。

3．5基于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)

鉆井模擬器圖形系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于面向?qū)ο蟮模到y(tǒng)規(guī)模較大，設(shè)計(jì)復(fù)雜?；谠阢@井工藝中涉及到的物體較多，并且各個(gè)物體在不同的方面有不同的特性，因此在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)確定設(shè)計(jì)類的準(zhǔn)則。對(duì)本系統(tǒng)而言，這里關(guān)心的是用物體如何展現(xiàn)工藝流程，所有類的設(shè)計(jì)應(yīng)該圍繞物體的動(dòng)畫功能需要來進(jìn)行。

在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統(tǒng)動(dòng)畫的載體，具有物體自身的方法和屬性，因此，可以將其封裝成類。根據(jù)圍繞物體的運(yùn)動(dòng)功能來設(shè)計(jì)類的思想，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁設(shè)計(jì)成不同的類，這樣設(shè)計(jì)不僅可以使動(dòng)畫更加逼真，還能提高系統(tǒng)靈活性。

篇6

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 舞臺(tái)技術(shù) 虛擬舞臺(tái)

舞臺(tái)技術(shù)的變遷歷史是伴隨著演出藝術(shù)的變化而發(fā)展的。新的技術(shù)被引進(jìn)到劇場以后，方便了舞臺(tái)技術(shù)人員的同時(shí)，也為戲劇藝術(shù)家的創(chuàng)作帶來了新的藝術(shù)靈感。在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)手段日新月異的年代顯得尤為明顯，伴隨著各地方對(duì)文化產(chǎn)業(yè)的投入不斷增加，許多種類的舞臺(tái)戲劇得到了蓬勃的發(fā)展，與此同時(shí)，伴隨著各地新老劇場的建設(shè)與改造，更多新的技術(shù)也在不斷的引入到劇場中。于是被科技力量所武裝的舞臺(tái)讓戲劇在內(nèi)容、形式上都有了天翻地覆的變化。而伴隨著變化而來的也有讓人不能忽視的問題。為了實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)景物與現(xiàn)實(shí)的高度還原，舞美設(shè)計(jì)師往往將景物設(shè)計(jì)得非常逼真，于是很多大型景物被搬到舞臺(tái)當(dāng)中。雖然滿足了視覺上的效果，但是不能否認(rèn)的安全隱患也會(huì)成倍的提高。那么對(duì)其安裝以及演出時(shí)的安全性進(jìn)行預(yù)判也就變得尤為重要了。而現(xiàn)代化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正好可以滿足這個(gè)需要，于是舞臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員著手將這一功能引進(jìn)到了舞臺(tái)操作的系統(tǒng)中。

1 演出所引發(fā)的的技術(shù)需要

舞臺(tái)藝術(shù)是一門由來已久的表演藝術(shù)，其中包含歌劇、戲曲、音樂、舞蹈等多種藝術(shù)形式，舞臺(tái)戲劇不同于電影電視劇等其他藝術(shù)表達(dá)方式，它更偏向于一次性的藝術(shù)表演。隨著近些年來舞臺(tái)戲劇事業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及方向來看，很多歌劇為了追求完美再現(xiàn)場景的藝術(shù)效果，正在越來越頻繁的使用一些大型或超大型的景物。這樣一來就需要比較長的時(shí)間來進(jìn)行搭建，不單如此，在技術(shù)合成中也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)師考慮不周而出現(xiàn)的景物尺寸不合適等問題。結(jié)果就導(dǎo)致了裝臺(tái)時(shí)間超過預(yù)期安排，產(chǎn)生加班、熬夜等情況。而且會(huì)連鎖影響到之后的技術(shù)合成以及彩排的時(shí)間。不單提高了制作成本，也增大舞臺(tái)技術(shù)人員的疲勞度。彩排時(shí)間上的壓縮會(huì)使舞美人員與演員的節(jié)奏配合不熟練，休息不足的現(xiàn)場指揮與控制操作人員也會(huì)出現(xiàn)失誤的可能。而這些都會(huì)成為演出中的安全隱患。正因?yàn)槿绱?，充足的彩排與技術(shù)合成在正式演出之前就顯得尤為重要。在初期的裝臺(tái)時(shí)間舞臺(tái)機(jī)械往往是以被動(dòng)配合為主。大部分問題往往不會(huì)在這個(gè)階段暴露，只有在技術(shù)合成階段才會(huì)體現(xiàn)出來。而此時(shí)各方面而來的信息量往往是呈現(xiàn)幾何式的增長，讓人難以招架。若能夠?qū)⑵渲械墓ぷ鬟M(jìn)行有效分散，將一些明顯的問題工作提前到項(xiàng)目前期去做，不但可以有效減少返工情況，也會(huì)讓舞臺(tái)機(jī)械自動(dòng)化部門在合成彩排和演出中應(yīng)對(duì)得更從容，避免事故的發(fā)生。排練過程也會(huì)更流暢，達(dá)到提高效率，節(jié)約成本的目的。

綜上所述，我們可以看出，通過三維模擬提前對(duì)舞臺(tái)劇目進(jìn)行預(yù)演設(shè)計(jì)在整個(gè)演出系統(tǒng)中是很有必要的。為此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被引入到舞臺(tái)系統(tǒng)中。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality） 也稱靈境是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)。它是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。現(xiàn)如今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及與之相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、可編程處理器的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為各個(gè)方面的熱點(diǎn)，并且已被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、軍事、工程設(shè)計(jì)、電子娛樂等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。并且已經(jīng)深入到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｋ墓δ芫褪亲層脩艨梢栽谔摂M的環(huán)境下模擬、推演真實(shí)場景的變化。而這一功能的特點(diǎn)也恰巧符合之前提到的舞臺(tái)藝術(shù)快速發(fā)展的需要。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以解決的問題

而現(xiàn)如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漸漸也進(jìn)入了舞臺(tái)系統(tǒng)當(dāng)中，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)藝術(shù)結(jié)合了起來。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被應(yīng)用到舞臺(tái)中，其目的并不僅是將劇院、布景等簡單的三維化，而且希望通過2D或3D圖紙建模之后使得虛擬工作可以代替現(xiàn)實(shí)工作。這樣通過科技手段來減輕舞臺(tái)技術(shù)人員的工作量，其目的在于提高工作效率。如今為了最大化收益，各個(gè)演出公司都在研究如何將技術(shù)合成時(shí)間壓縮到更短的情況下。劇目的演出規(guī)劃時(shí)間也在縮短，這樣一來就更加需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在劇院中應(yīng)用的成熟。在這種需求的推動(dòng)下虛擬技術(shù)在劇院中的功能將會(huì)不斷完善。也許在不遠(yuǎn)的將來系統(tǒng)不單可以模擬布景、舞臺(tái)的遷換運(yùn)動(dòng)方式，還可以對(duì)景物的材質(zhì)、吊點(diǎn)的力度進(jìn)行判斷等功能。而這也應(yīng)該是未來虛擬技術(shù)在舞臺(tái)應(yīng)用所追求的目標(biāo)和趨勢(shì)。我們有理由相信，作為與網(wǎng)絡(luò)、多媒體并稱為21世紀(jì)最具前景的三大技術(shù)之一的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，必然會(huì)在未來的舞臺(tái)機(jī)械行業(yè)中大放異彩。

4 結(jié)語

藝術(shù)創(chuàng)作的本質(zhì)在于給觀演者帶來感動(dòng)、愉悅、享受，藝術(shù)借助科技之力，使得演出絢麗多彩、美輪美奐，更具有視覺沖擊。本文所討論的虛擬功能理念在當(dāng)今的演藝界中可能還不夠成熟。這樣的觀點(diǎn)也有待于和業(yè)內(nèi)同行們進(jìn)一步推敲和驗(yàn)證。

參考資料

[1]郭巍.信息與電腦（理論版）[J].中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社，2010（05）.

[2]鐘睿.舞臺(tái)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與演出藝術(shù)創(chuàng)作關(guān)系的思考[J].演藝科技，2013（07）.

篇7

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代教育技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)；教學(xué)模式；教育應(yīng)用

引言

新一輪的信息革命將深刻地改變傳統(tǒng)行業(yè)，逐漸克服技術(shù)難題之后，5G通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都得到了長足的發(fā)展，研究者們開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，它在現(xiàn)代教育領(lǐng)域的運(yùn)用成了矚目的焦點(diǎn)。

1現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代教育技術(shù)是把現(xiàn)代教育理論應(yīng)用于教育、教學(xué)實(shí)踐的現(xiàn)代教育手段和方法的體系。它以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程、教學(xué)資源、教學(xué)效果、教學(xué)效率的最優(yōu)化為目的[1]。它的現(xiàn)代化體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化、教學(xué)手段現(xiàn)代化、教學(xué)媒體現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代教育科學(xué)和現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)和教育聯(lián)系緊密，它增加了信息傳遞的方式與方法，提升了教學(xué)效果與效率?，F(xiàn)代教育技術(shù)與普通教育技術(shù)沒有本質(zhì)區(qū)別，突出”現(xiàn)代”一詞的目的是要更多地關(guān)注現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相關(guān)問題，吸納新的科學(xué)技術(shù)成果和思維方式，凸顯教育技術(shù)的時(shí)代特色。目前，教育技術(shù)在教育中的應(yīng)用可以按照技術(shù)特點(diǎn)大致分為以下5類：（1）基于傳統(tǒng)媒介（如書本、圖片、畫冊(cè)、黑板、模型、實(shí)物、小型展覽）的常規(guī)教學(xué)模式；（2）基于視聽技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)）的多媒體教學(xué)模式；（3）基于衛(wèi)星通信技術(shù)的遠(yuǎn)距離教學(xué)模式；（4）基于因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)模式；（5）基于三維仿真技術(shù)的“虛擬現(xiàn)實(shí)”的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，許多新技術(shù)被用到教育教學(xué)實(shí)踐中，豐富了現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵?，F(xiàn)代教育技術(shù)突破了傳統(tǒng)教育方式，正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢(shì)發(fā)展[2]。而“虛擬現(xiàn)實(shí)”的教學(xué)模式，具有多種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，試想一個(gè)場景——分散在世界各地學(xué)習(xí)者穿戴著虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，匯集到一個(gè)共同的虛擬社區(qū)，在這里自由交流與學(xué)習(xí)——這種美好的愿景并不遙遠(yuǎn)。

2虛擬現(xiàn)實(shí)的概念及特征

虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)融合了計(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)、心理學(xué)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的主導(dǎo)作用[4]。交互性是指用戶與虛擬空間中的虛擬物體的互動(dòng)能力；沉浸性是指用戶在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，通過模擬視覺、聽覺等感官，給人以真實(shí)感覺；想象性是指用戶在虛擬環(huán)境中，根據(jù)環(huán)境傳遞的信息以及自身沉浸在系統(tǒng)的行為，通過自己的邏輯判斷、聯(lián)想等思維過程，想象虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中并未直接呈現(xiàn)的畫面和信息。近年來，科技不斷發(fā)展，信息量呈爆炸式增長，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效地提高信息傳播和教學(xué)效率。虛擬實(shí)現(xiàn)的特性符合現(xiàn)代教育技術(shù)對(duì)提高教學(xué)水平的要求。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用途徑

3.1自主學(xué)習(xí)

虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種嶄新的交互方式，學(xué)生可以通過眼睛、耳朵等多種感覺器官與它進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。學(xué)生憑借自然語言交互，以觸覺、視覺、聽覺作為媒介，和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流溝通。這種嶄新的人機(jī)交互方式，給與學(xué)習(xí)者全新的體驗(yàn)：在這個(gè)虛構(gòu)的學(xué)習(xí)場景中，真實(shí)與虛擬模糊了邊界，理論知識(shí)和實(shí)踐操作同時(shí)進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬的環(huán)境大體可以分為三個(gè)層次：（1）“顯示現(xiàn)實(shí)”，還原真實(shí)的環(huán)境，但是一般人不容易直接接觸，如火山口的場景、銀河中的場景、危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等；（2）“模擬現(xiàn)實(shí)”，模擬現(xiàn)實(shí)中不存在的環(huán)境、特殊條件下才會(huì)產(chǎn)生的事物，如仿真訓(xùn)練、模擬訓(xùn)練等；（3）“創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)”，突破現(xiàn)實(shí)的制約，想象力有多大，創(chuàng)造力就有多大，一切現(xiàn)實(shí)法則都可以在虛擬空間中被顛覆，給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力的機(jī)會(huì)，把好的創(chuàng)想在虛擬空間中盡情展現(xiàn)。

3.2虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一大創(chuàng)新，學(xué)生可以在其中自由實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作，觀察各種實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，擺脫常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的局限。在虛擬物理實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以虛擬出各種物理現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)效果直觀可見；可以看見現(xiàn)實(shí)中看不到的磁場，理解磁場變化的原理；可以感受橋梁大廈的建造與崩塌，分析其中的力學(xué)原理。身處虛擬生物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可以仔細(xì)觀察人體組織的切片結(jié)構(gòu)，各種骨骼結(jié)構(gòu)也變得清晰透明。在虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的各種危險(xiǎn)，安全地操作天平、砝碼，觀察燃燒、爆炸等反應(yīng)現(xiàn)象；在虛擬地理實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以進(jìn)行地震和火山爆發(fā)等實(shí)驗(yàn)，瞬間遨游太空，瞬間又深潛入海底，盡情體驗(yàn)地理科學(xué)的魅力。想象力的邊界才是虛擬實(shí)驗(yàn)室的邊界，虛擬實(shí)驗(yàn)室將成為學(xué)生們最喜愛的場所。

3.3技能訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感和互動(dòng)性的特性，可以使學(xué)習(xí)者全身心進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在安全的虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí)，不斷試錯(cuò)，直到熟練掌握技能。例如，在虛擬射擊培養(yǎng)體系中，學(xué)生可以重復(fù)射擊，提高反應(yīng)能力，學(xué)習(xí)不同的掩體情況下的射擊方法，直到熟練掌握。運(yùn)用VR技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者反復(fù)操練，保障手術(shù)訓(xùn)練的實(shí)效。在教學(xué)技能訓(xùn)練方面，與傳統(tǒng)微格教室相比，在虛擬教室中，師范生可以自由選擇面對(duì)的學(xué)生人數(shù)，克服上臺(tái)教學(xué)的畏懼心理。但是值得注意的是，真實(shí)的情景也是技能訓(xùn)練不可或缺的內(nèi)容，需要合理安排虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)和真實(shí)情景練習(xí)，找到它們之間的平衡點(diǎn)，最大化利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

4虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的展望

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，它會(huì)給教育帶來巨大的變革，未來的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等前沿科技緊密結(jié)合。在虛擬教育社區(qū)，每個(gè)學(xué)習(xí)者都有自己唯一的虛擬身份，能夠在虛擬的空間中與他人的虛擬角色互動(dòng)交流，也能與人工智能的虛擬角色交流。人工智能虛擬學(xué)伴可以為學(xué)習(xí)者提供全程的學(xué)習(xí)規(guī)劃指導(dǎo)，制定個(gè)性化的培養(yǎng)方案；學(xué)習(xí)者的成長軌跡全程被記錄在虛擬世界之中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作的可穿戴設(shè)備，學(xué)習(xí)者的身體健康狀況也可以被詳實(shí)記錄。數(shù)字虛擬世界和真實(shí)世界共同培養(yǎng)人才，這正是未來智慧教育的圖景

篇8

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)

前言

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 人類社會(huì)步入了嶄新的世紀(jì)， 經(jīng)濟(jì)的全球化和社會(huì)的信息化， 促使市場競爭日益激烈， 制造企業(yè)為了在競爭中求得生存和發(fā)展， 必須以最快的上市速度， 最好的質(zhì)量， 最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)， 滿足不同顧客的需求。這就要求企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性， 對(duì)市場需求的變化做出快速反應(yīng)， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由此產(chǎn)生。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)涵和特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)， 即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)各級(jí)過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程， 以增強(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬現(xiàn)實(shí)雖然不是實(shí)際的制造， 但卻實(shí)現(xiàn)實(shí)際制造的本質(zhì)過程， 是一種通過計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題， 提高人們的預(yù)測(cè)和決策水平， 使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗(yàn)的狹小天地， 發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段。與實(shí)際制造相比較， 虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特點(diǎn)是：

（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬現(xiàn)實(shí)， 在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試， 甚至設(shè)計(jì)人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬的制造環(huán)境檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)、加工、裝配和操作， 而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機(jī)的反復(fù)修改;還可將已開發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計(jì)算機(jī)里， 不但大大節(jié)省倉儲(chǔ)費(fèi)用， 更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變?cè)O(shè)計(jì)， 快速投入批量生產(chǎn)， 從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間， 提高質(zhì)量、降低成本。

（2）可使分布在不同地點(diǎn)、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個(gè)產(chǎn)品模型上同時(shí)工作、相互交流、信息共享， 減少大量的文檔生成及其傳遞的時(shí)間和誤差， 從而使產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場變化。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用

（1）虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)（Conceptual Design）是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。概念設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品起始的設(shè)計(jì)構(gòu)思，目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài)。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的重要階段，因?yàn)楫a(chǎn)品成本的60%～70%是概念設(shè)計(jì)決定的。虛擬概念設(shè)計(jì)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為設(shè)計(jì)者提供基于語言識(shí)別和手勢(shì)跟蹤的輸入方式，設(shè)計(jì)者可隨時(shí)、方便地在三維虛擬環(huán)境中操縱產(chǎn)品及零件并改變或修改產(chǎn)品的各種形態(tài)建模，并可以在三維空間中對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，從而達(dá)到滿意的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)更加清晰、形象、逼真，讓人更多了一種直觀的、親切的交互的感受。這樣的開發(fā)設(shè)計(jì)大大減少了投放市場的風(fēng)險(xiǎn)性，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功。設(shè)計(jì)時(shí)可以針對(duì)不同用戶及愛好者的需求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗(yàn)修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實(shí)”情況。

（2）虛擬設(shè)計(jì)。虛擬設(shè)計(jì)（Virtual Design）就是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬的產(chǎn)品，來分析、研究、檢查所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求，有問題及時(shí)修改，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為完善，或者說虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。虛擬設(shè)計(jì)涉及到許多的學(xué)科和專業(yè)技術(shù)，屬于多學(xué)科交互技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)上，目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)方法。一種是利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生模型，再將其轉(zhuǎn)換成虛擬現(xiàn)實(shí)軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的環(huán)境中，完成虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，用戶充分利用各種增強(qiáng)的效果設(shè)備，如頭盔顯示器等產(chǎn)生臨境感。另一種是VR-CAD 系統(tǒng)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入CAD 環(huán)境，這種設(shè)計(jì)環(huán)境中的對(duì)象不僅具有外形，而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內(nèi)在的物理性能、功能作用等信息。對(duì)象之間相互作用時(shí)能反映出對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實(shí)時(shí)改變。設(shè)計(jì)者直接在虛擬環(huán)境中參與設(shè)計(jì)，采用虛擬設(shè)計(jì)可以對(duì)產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力仿真設(shè)計(jì)，避免可能出現(xiàn)的干涉和其它不合理問題;同時(shí)可以檢查運(yùn)動(dòng)構(gòu)件工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系。

（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的映射，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動(dòng)態(tài)的仿真真實(shí)過程的實(shí)體數(shù)字模型之上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)各級(jí)過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中得以成功地推廣應(yīng)用，其中在航空航天、汽車等領(lǐng)域中的應(yīng)用尤為典型。虛擬制造在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用涉及到汽車的整個(gè)生命周期，它可以在汽車生產(chǎn)設(shè)備、工裝和模具，甚至校車的設(shè)計(jì)之前，很容易地生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程進(jìn)行建模、修改、分析及優(yōu)化。比如，通用電動(dòng)車部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個(gè)完全數(shù)字化的機(jī)車樣機(jī)模型，并圍繞這個(gè)數(shù)字模型并行地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造夾模具工裝設(shè)計(jì)和可維修性設(shè)計(jì)。此舉顯著降低了研制費(fèi)用及生產(chǎn)成本，大大增強(qiáng)了全球競爭能力。由此可見，虛擬制造用虛擬樣機(jī)代替具體物理模型，對(duì)產(chǎn)品的全壽命周期進(jìn)行展示、分析和測(cè)試，對(duì)存在問題的地方進(jìn)行修改，提高產(chǎn)品一次試驗(yàn)成功率，減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4.結(jié)束語

現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中獲得較為成熟的運(yùn)用，但仍是初級(jí)階段?？梢灶A(yù)見得到，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計(jì)制作的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為設(shè)計(jì)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無限動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

計(jì)算機(jī)現(xiàn)在是運(yùn)用的比較普遍的一種表現(xiàn)方式，有三維表現(xiàn)和虛擬動(dòng)漫的表現(xiàn)形式，而現(xiàn)在我們運(yùn)用計(jì)算機(jī)表現(xiàn)的形式是3D多，現(xiàn)在基于人們的文化修養(yǎng)和審美意識(shí)提高，在室內(nèi)設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)手法選擇性越來越多，有時(shí)候同樣方案和同樣的設(shè)計(jì)，但是表現(xiàn)手法不一樣，就會(huì)給客戶不一樣體驗(yàn)和效果。而基于這種計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)手法相結(jié)合的虛擬表現(xiàn)手法就有很大的優(yōu)勢(shì)，可以更加直觀充分的展現(xiàn)給客戶看了。

二、虛現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用和發(fā)展目的

室內(nèi)設(shè)計(jì)發(fā)展至今，已經(jīng)有多種表現(xiàn)形式了，那么虛擬表現(xiàn)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中有一下幾個(gè)功能和目的：

1、充分的幫助設(shè)計(jì)師講解設(shè)計(jì)理念

在室內(nèi)設(shè)計(jì)這專業(yè)出現(xiàn)之前，室內(nèi)裝修都是以業(yè)主根據(jù)自己的欣賞水平和想象來施工的，這種方式只能以親自在現(xiàn)場知道工人去施工，所以也就沒有施工圖啊，設(shè)計(jì)方案之說，裝修功能也只局限于人類的居住需求。隨著社會(huì)發(fā)展才分工出設(shè)計(jì)師行業(yè)，也就有了方案和平面圖包括效果圖，伴隨著設(shè)計(jì)師和客戶交流也越來越多。但是在交流中客戶和設(shè)計(jì)師都有對(duì)方案的理解，那么就能使設(shè)計(jì)師更好的修改方案，也就能和施工人員對(duì)接施工，但是這種施工固然能解決設(shè)計(jì)問題，也能更好的和施工人員交流，但是還不能滿足設(shè)計(jì)師和客戶之間的交流，在這個(gè)發(fā)展過程中虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用很好的彌補(bǔ)了室內(nèi)設(shè)計(jì)的不足，能使設(shè)計(jì)師的方案更直接的和客戶交流對(duì)接，當(dāng)然更加豐富了室內(nèi)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)手法。

2、在室內(nèi)設(shè)計(jì)中優(yōu)勢(shì)

近年來，虛擬設(shè)計(jì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中作為一個(gè)獨(dú)立體系正在快速的發(fā)展，三維立體在虛擬現(xiàn)實(shí)中相比于傳統(tǒng)手繪中的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)際設(shè)計(jì)空間的真實(shí)尺寸體現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)更加直觀的表達(dá)出設(shè)計(jì)師的效果，更加人性化和專業(yè)化，在設(shè)計(jì)過程中更加快捷、直觀、逼真。

3、靈感創(chuàng)作的來源

計(jì)算機(jī)更能反映空間的真實(shí)性，虛擬在空間的創(chuàng)作中，能把各種模型組合有利于激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作潛能和再創(chuàng)作的靈感。在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造中，各種模型有趣的組合，能使設(shè)計(jì)師找到源自大自然的設(shè)計(jì)，一切的設(shè)計(jì)來自大自然萬物，它能使設(shè)計(jì)師在面對(duì)計(jì)算機(jī)時(shí)消除疲勞，避免單調(diào)的工作，使設(shè)計(jì)師有更多的時(shí)間來找創(chuàng)作作品的靈感。

4、合理的展示平面布局

計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的強(qiáng)大功能，室內(nèi)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)一般通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理得來的，像室內(nèi)的平面圖的尺寸、標(biāo)注等都可以用計(jì)算機(jī)處理得來的。傳統(tǒng)方式則需要設(shè)計(jì)師發(fā)費(fèi)大量的人力物力來計(jì)算，而且沒有計(jì)算機(jī)那樣精準(zhǔn)。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的處理大大節(jié)省了時(shí)間和人力成本。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在運(yùn)用中的不足

1、時(shí)間成本更高

以往通過傳統(tǒng)方式手繪來與客戶交流，直接可以描繪出客戶的想法，而虛擬現(xiàn)實(shí)的制作方式則相對(duì)來說時(shí)間周期更長，也更加不好修改，在表現(xiàn)方式越來越多的情況下，手繪通常時(shí)間比較節(jié)省，而電腦制作的效果圖相對(duì)來說也比較短，而使用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來表現(xiàn)方案時(shí)，通常比較漫長的，而且也不容易修改，因此虛擬技術(shù)在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中的時(shí)間成本比較高。

2、價(jià)格成本偏高

虛擬技術(shù)與傳統(tǒng)方式相比較的價(jià)格偏高由多方面的成本因素的，首先虛擬技術(shù)是一門新型的信息技術(shù)，是伴隨著科技發(fā)展的成果，目前掌握這門技術(shù)的人員不是很多，這是作為一門技術(shù)表現(xiàn)的方式，其次是因?yàn)樘摂M技術(shù)在現(xiàn)實(shí)操作中時(shí)間成本相對(duì)來說比較高，而且對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求比較高，這也無形中增加了運(yùn)行成本，因此虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用在實(shí)際運(yùn)行中有著多方面的制約因素。

3、技術(shù)人才的匱乏

目前我國教育還沒有大量培養(yǎng)掌握這門技術(shù)的人才，而科技在前進(jìn)，所以人才的匱乏不足也制約著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。

四、結(jié)束語

篇10

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)，建筑施工，應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

隨著信息技術(shù)變革對(duì)現(xiàn)代社會(huì)帶來了巨大的沖擊和影響，針對(duì)建筑施工這一領(lǐng)域，如何加快施工生產(chǎn)的信息化是改造和提升傳統(tǒng)建筑業(yè)、促使施工生產(chǎn)進(jìn)步與發(fā)展的方向。研究和開發(fā)土木工程施工技術(shù)的數(shù)字化和集成化，可促進(jìn)我國建筑業(yè)的發(fā)展，改造和提升建筑業(yè)的生產(chǎn)水平。特別是虛擬現(xiàn)實(shí)所衍生的虛擬建筑技術(shù)的誕生，促使建筑業(yè)發(fā)生著根本性的變革。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)是20世紀(jì)90年代以來在美國興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)、它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接 口技術(shù)、傳感器技術(shù)、高度并行的實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)及人的行為學(xué)研究等多項(xiàng)關(guān)鍵信息技術(shù), 是這些技術(shù)高層次的集成和滲透, 并以模擬方式為用戶創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界, 給用戶以視、聽、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn), 為人們探索宏觀世界和微觀世界中由于種種原因而不便直接觀察的事物的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律, 提供了極大的便利。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下幾個(gè)明顯的特征:動(dòng)態(tài)性、系統(tǒng)性、分布性、交互性、實(shí)時(shí)性、一致性、可信性、直觀性。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

1、在培訓(xùn)中的應(yīng)用

在虛擬環(huán)境中對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn),能有效地保證復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工安全高效.另外,現(xiàn)代新型的結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)的最終受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的施工安裝過程有密切關(guān)系,建筑結(jié)構(gòu)施工中前往往要對(duì)施工方案進(jìn)行受力狀態(tài)復(fù)核，如在預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)中,索的張拉次序及張拉力對(duì)結(jié)構(gòu)最終成形的受力狀態(tài)及使用狀態(tài)都影響巨大,施工階段的內(nèi)力復(fù)核非常必要，基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很好的解決這個(gè)問題,在施工過程計(jì)算中,可以針對(duì)不同的施工階段,不同的邊界條件,適時(shí)的修改結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算條件,動(dòng)態(tài)的跟蹤觀察復(fù)雜結(jié)構(gòu)在施工階段的內(nèi)力及變形狀態(tài),為結(jié)構(gòu)的成形安裝和最終使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的受力安全提供保障，上海海灣國家森林公園內(nèi)茶長廳鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及鋼構(gòu)件的安裝均是鋼結(jié)構(gòu)施工中在虛擬施工上的一個(gè)成功嘗試,另外園中超過24米跨度的2攤拱橋施工,更是驗(yàn)證了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程實(shí)踐中的運(yùn)用.在工程施工中其工作主要包括三部分:

首先，鋼結(jié)構(gòu)施工方案及其優(yōu)化。

其次，桅桿起重機(jī)和鋼構(gòu)件內(nèi)力及焊接變形分析。

最后，建筑外觀與公園景觀的虛擬漫游。即在建筑物建成之前,虛擬顯現(xiàn)建筑物建成后周圍的環(huán)境,獲得直觀的視覺效果.該項(xiàng)目的開發(fā)研究為虛擬施工的應(yīng)用提供了重要經(jīng)驗(yàn)，在大跨度結(jié)構(gòu)施工中,由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的虛擬施工環(huán)境,可以虛擬大跨度鋼結(jié)構(gòu)工程施工的全過程,技術(shù)人員可以通過該虛擬施工環(huán)境對(duì)施工方案進(jìn)行驗(yàn)證，在茶餐廳鋼構(gòu)架的建設(shè)中,通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真實(shí)地反映了這座六邊形,室內(nèi)空間超過30米的寶塔形鋼結(jié)構(gòu)在各施工階段中各結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力情況,對(duì)工程建設(shè)的施工方案，施工流程起到指導(dǎo)性的作用。

綜上所述,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)己基本應(yīng)用到建筑產(chǎn)業(yè)鏈的全過程,從規(guī)劃構(gòu)思、方案可行性研究、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管理和施工方案制定等全過程,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都發(fā)揮了巨大的作用,并取得了一些成就,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)高尖端技術(shù),它還有很多不完善的地方，但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景,它將改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)理念,帶給工程界一個(gè)嶄新的天地。

2、在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)施工方案設(shè)計(jì)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造一個(gè)虛擬施工環(huán)境, 在此虛擬環(huán)境中 , 建立圍場景、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備等的三維CAD 模型和有限元模型, 形成基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真系統(tǒng), 讓系統(tǒng)中的模型具有動(dòng)態(tài)性能, 并對(duì)系統(tǒng)中的模型進(jìn)行虛擬裝配, 根據(jù)虛擬裝配的結(jié)果, 在人機(jī)交互的可視化環(huán)境中對(duì)施工方案進(jìn)行修改。沉浸性和交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵的兩個(gè)特性, 這兩個(gè)特性充分反映了建筑施工方案設(shè)計(jì)在人機(jī)關(guān)系上的基本特征, 它們充分反映了設(shè)計(jì)者的主導(dǎo)作用: 從過去只能在計(jì)算結(jié)束后查看計(jì)算結(jié)果, 到能沉浸到虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中參與整個(gè)計(jì)算過程; 由過去的經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)和類比設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行建筑施工方案的分析和設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員能對(duì)可視化的虛擬模型進(jìn)行適時(shí)修改, 從而優(yōu)化施工方案。

（一）搭建用戶與設(shè)計(jì)者的交流平臺(tái)

當(dāng)設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶最初提供的需求確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)者往往確定一個(gè)方案與用戶進(jìn)行交流、確認(rèn)。通過傳統(tǒng)的介紹雖然也能使用戶了解到，但由于設(shè)計(jì)者的表達(dá)能力和客戶最專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知程度不同，交流的過程可能會(huì)出現(xiàn)很多問題。然而設(shè)計(jì)者可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，展示給用戶一個(gè)虛擬的施工方案進(jìn)行過程，以及施工過程中出現(xiàn)的問題都將呈現(xiàn)給用戶。用戶可以根據(jù)現(xiàn)象來告訴給設(shè)計(jì)者方案與自己的需求之間是否吻合，哪里需要改進(jìn)。這樣，通過虛擬建造技術(shù)給用戶和設(shè)計(jì)者搭建了一個(gè)非常直觀的交流，省去了其中很多不必要的中間環(huán)節(jié)，使得用戶能更好的提出設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)者能夠更加明確用戶需求而建立其需要的設(shè)計(jì)方案。

（二）設(shè)計(jì)者的方案的自我修正

在實(shí)際的方案制定的過程中，設(shè)計(jì)者往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來確定施工方案，然而，對(duì)于一些高難度的或者從未涉及的領(lǐng)域來說，經(jīng)驗(yàn)往往會(huì)付出很高的代價(jià)。有些設(shè)計(jì)者根據(jù)自身自己能夠估計(jì)到的問題進(jìn)行考慮，然而往往現(xiàn)實(shí)總是與設(shè)計(jì)者所估計(jì)的有偏差，而這其中的偏差大小取決于設(shè)計(jì)者的水平。為此，設(shè)計(jì)者往往考慮到所有可能的問題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)算來使自己的設(shè)計(jì)能夠和實(shí)際更加接近。但是，正是由于建筑施工中使用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得很多方案在實(shí)際的操作過程中遇到問題，施工人員將問題反饋給設(shè)計(jì)者，設(shè)計(jì)者此時(shí)根據(jù)施工的現(xiàn)狀對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整。雖然大多都能完成施工任務(wù)，但在此過程中所浪費(fèi)的人力、物力、時(shí)間等問題確是十分巨大的。因此，通過虛擬建造技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)上模擬出施工中可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)而對(duì)施工方案進(jìn)行考察，從而使得設(shè)計(jì)者對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行自我修正，達(dá)到設(shè)計(jì)者能夠更好的確定施工方案的目的。

3、虛擬現(xiàn)實(shí)在建筑施工安全工程中的應(yīng)用

（1）首先可以用在評(píng)價(jià)施工安全價(jià)值工程中。在施工過程中出現(xiàn)危險(xiǎn)事故的原因主要有人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境隱患和組織管理不力等?？梢愿鶕?jù)這四個(gè)因素的重要程度進(jìn)行各個(gè)方面的安全價(jià)值分析，指定不同的安全方案?？梢赃_(dá)到資金與安全程度的最大優(yōu)化。

（2）各種施工設(shè)備的操作訓(xùn)練。尤其是某些重要工程中要采用先進(jìn)的特種設(shè)備，而這些設(shè)備是不允許出現(xiàn)失誤且需要不斷反復(fù)的操作訓(xùn)練。即使一般的起重機(jī)、挖掘機(jī)、塔吊也需要熟練的操作，還有混凝土攪拌站等等。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備模型用戶通過各種傳感及輸入裝置與虛擬場景的交互，使之通過虛擬的設(shè)備得到“真實(shí)”地訓(xùn)練。還可以觀察操作過程中存在那些不規(guī)范的操作，可以提前改正，還可以觀察～些設(shè)備的操作隱患。以此好采取相應(yīng)的措施預(yù)防和加強(qiáng)。

(3）可以進(jìn)行按事故過程模擬。有經(jīng)驗(yàn)的工程師了解工程當(dāng)中那些部位容易出現(xiàn)隱患，那些部位容易發(fā)生事故。比如爆炸、坍塌、墜落、交通事故等。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可協(xié)助建立安全事故發(fā)生過程三維動(dòng)態(tài)仿真模型，為以后類似的事故的分析、職工安全教育停工有力的工具支撐。

四、結(jié)束語

以上就是本人結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，對(duì)建筑施工過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用及作用做的淺要分析，希望可以為廣大施工技術(shù)人員提供一些建議，從而促進(jìn)我國建筑虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛躍發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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