時(shí)間：2022-09-03 21:16:41
開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
虛擬現(xiàn)實(shí)(VR一Virtualreality)，又稱為靈境，是一種可以創(chuàng)造和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，虛擬世界是由計(jì)算機(jī)生成的，通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué)等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的沉浸感、交互感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際上是包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語(yǔ)言處理與響應(yīng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。由于“需求推動(dòng)”和“技術(shù)推動(dòng)”的原因，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機(jī)械的開(kāi)發(fā)與研究中有廣泛的應(yīng)用，其前景十分誘人。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展較快，而且是十分活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一美國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)的政府機(jī)構(gòu)和許多大公司特別重視這方面的研究工作。
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念
什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?至今為止，還沒(méi)有一個(gè)確切的定義。從本質(zhì)上來(lái)講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種先進(jìn)的以用戶為核心的計(jì)算機(jī)接口。通過(guò)給用戶提供諸如視、聽(tīng)、觸覺(jué)等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段，實(shí)現(xiàn)用戶與環(huán)境直接地進(jìn)行自然交互，從而達(dá)到身臨其境的感知。這里所謂環(huán)境就是由計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于減少人與計(jì)算機(jī)的隔閡，有助于人在認(rèn)識(shí)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)空間與計(jì)算機(jī)的處理空間趨向一致.
2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三個(gè)最突出的特征:交互性(Interaetivity)、沉浸感(Immersion)和想象(Imagi-nation)。即所謂的三I特征。
2.2.1交互性
指用戶與虛擬場(chǎng)景中的各種對(duì)象相互作用的能力，它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。交互性包括對(duì)象的一可操作程序及用戶從環(huán)境中反饋的自然程度。虛擬場(chǎng)景中對(duì)象依據(jù)物理定律運(yùn)動(dòng)。VR是自主參考系，以用戶的視點(diǎn)變化進(jìn)行虛擬交換，這個(gè)過(guò)程最重要的因素是實(shí)時(shí)性。
2.2.2沉浸感
這是VR系統(tǒng)的核心，使用戶投人到計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景中去，用戶成為系統(tǒng)的一部分，有“身臨其境”之感。
2.2.3想像
VR不僅僅是一個(gè)用戶終端接口，而且可使用戶沉浸其中獲得新知識(shí)，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的構(gòu)想。這種想像結(jié)果輸入到系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會(huì)將處理后的狀態(tài)實(shí)時(shí)的顯示或由傳感器裝置反饋給用戶，如此反復(fù)，這是一個(gè)學(xué)習(xí)—?jiǎng)?chuàng)造—再學(xué)習(xí)—再創(chuàng)造的過(guò)程，因而可以說(shuō)，VR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動(dòng)。
2.3虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件與軟件
VR系統(tǒng)實(shí)際就是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它必需有硬件與軟件的支持才能正常工作。計(jì)算機(jī)硬件包括PC、工作站和超級(jí)計(jì)算機(jī)以及各種實(shí)現(xiàn)視、聽(tīng)、觸、嗅、力覺(jué)效果的輸人輸出設(shè)備。而軟件集成了開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)所需的模擬管理、實(shí)時(shí)描繪，目標(biāo)管理，動(dòng)畫插人、傳感器輸人、紋理映射、圖形顯示等各種功能，提高了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率。以下介紹一些常用的輸人輸出設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)軟件。
2.3.1常用的輸人設(shè)備
二維鼠標(biāo)器。二維鼠標(biāo)器是一個(gè)二自由度的輸人設(shè)備。浮動(dòng)鼠標(biāo)器.浮動(dòng)鼠標(biāo)器在桌面上類似于上述的二維鼠標(biāo)器，但當(dāng)它離開(kāi)桌面后，就成為一個(gè)六自由度的鼠標(biāo)器。手持式操縱器。手持式操縱器包含一個(gè)位置跟蹤探測(cè)器和幾個(gè)按鈕，專門放在手中使用。力矩球。力矩球安裝在一個(gè)小型的固定平臺(tái)上，可以提供六自由度的功能。數(shù)據(jù)手套.數(shù)據(jù)手套可以探測(cè)手指間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手運(yùn)動(dòng)時(shí)，手套檢測(cè)這些活動(dòng)，并向計(jì)算機(jī)送出電信號(hào)，這些電信號(hào)可轉(zhuǎn)化為虛擬手的動(dòng)作，你可以看到虛擬手隨著你的真手在虛擬環(huán)境中活動(dòng)。數(shù)據(jù)手套允許手去抓或推動(dòng)虛擬物體。數(shù)據(jù)衣。數(shù)據(jù)衣是一種穿在參與者身上，把他的整個(gè)身體中各部位的數(shù)據(jù)輸人到計(jì)算機(jī)的裝置。它可以使虛擬環(huán)境的虛擬人，隨參與者一起活動(dòng)。語(yǔ)音識(shí)別。語(yǔ)音識(shí)別是一種很有發(fā)展前途的虛擬現(xiàn)實(shí)輸人技術(shù).它允許參與者對(duì)著連接計(jì)算機(jī)的拾音器說(shuō)話，而不需要鍵盤和其他手工操作的設(shè)備輸人數(shù)據(jù)。
2.3.2常用的輸出設(shè)備
立體聲耳機(jī)。聲音可以大大增強(qiáng)虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，立體聲耳機(jī)使得參與者在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中有一種身臨其境的感覺(jué)。立體眼鏡。人的視覺(jué)在虛擬環(huán)境中起著重要的作用。為了增強(qiáng)虛擬環(huán)境的現(xiàn)實(shí)感，參與者在虛擬環(huán)境中所看到的物體和景物必須具有立體感。立體眼鏡可以為參與者提供立體圖像。頭盔式顯示器。這是一種當(dāng)前比較高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。它由一個(gè)立體圖像顯示器，一副立體聲耳機(jī)和一個(gè)位置跟蹤設(shè)備組成。位置跟蹤設(shè)備用于將參與者的頭部位置及運(yùn)動(dòng)方向告訴計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)據(jù)此調(diào)整該參與者的圖像，從而使得呈現(xiàn)的圖像更富于真實(shí)感。
2.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)常用的開(kāi)發(fā)軟件
虛擬現(xiàn)實(shí)常用的圖形建模軟件有OPENGL、CAD、3DS一MAX等等。典型的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件包有MR、WTK、PROvision系統(tǒng)等。MR(minimalreality)是由美國(guó)Alberta大學(xué)的MarkGreen教授和他領(lǐng)導(dǎo)的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍開(kāi)發(fā)的用于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的工具包，對(duì)于那些希望進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)研究的機(jī)構(gòu)而言，MR可以被免費(fèi)使用。WTK(WorldToolKit)是由SensensCorpora-tion開(kāi)發(fā)，用于虛擬環(huán)境的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境。WTK與硬件無(wú)關(guān)，可以在PC到SGI工作站上運(yùn)行。而PROVision系統(tǒng)是由SGI公司開(kāi)發(fā)的。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機(jī)械開(kāi)發(fā)研究中的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)脫粒機(jī)械開(kāi)發(fā)研究中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)領(lǐng)域:
3.1虛擬制造與設(shè)計(jì)
虛擬制造系統(tǒng)其本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)支撐的仿真技術(shù)為前提的一個(gè)交流信息化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)在虛擬環(huán)境下的映射。把虛擬的模板顯示在正加工的工件上，工人根據(jù)此模板控制代加工過(guò)程。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是先做樣機(jī)、實(shí)驗(yàn)、然后投人正式生產(chǎn)，而在虛擬現(xiàn)實(shí)條件下，計(jì)算機(jī)生成全部工件原形，然后對(duì)虛擬原形進(jìn)行預(yù)裝配，在預(yù)裝配同時(shí)還能進(jìn)行碰撞檢測(cè)、階段性的性能檢測(cè)等，若對(duì)測(cè)試結(jié)果不滿意，還可對(duì)工件設(shè)計(jì)圖進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。在制造過(guò)程中，所有步驟預(yù)先在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)完成，大大減少了設(shè)計(jì)更改、錯(cuò)誤和返工等浪費(fèi)。“虛擬原形”代替“真實(shí)零部件”進(jìn)行預(yù)裝配提高了可靠性，節(jié)約了大量原材料。
3.2農(nóng)業(yè)脫粒機(jī)械的實(shí)驗(yàn)仿真研究
脫粒裝置是脫粒機(jī)械的核心部分，它在很大程度上決定了機(jī)器的脫粒質(zhì)量與生產(chǎn)率，而且對(duì)分離清選也有很大影響。在就喂人量、滾筒速度、凹板柵欄間距、脫粒間隙等因素對(duì)脫盡率、破損率、夾損失率、含雜率與單位功耗等脫粒性能指標(biāo)進(jìn)行研究時(shí)，由于脫粒過(guò)程的復(fù)雜性、非線性，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，往往都先作計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的數(shù)值仿真，其結(jié)果都是以數(shù)值、曲線表示，不直觀，而且有些信息表達(dá)不出來(lái)。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將其復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理推向后臺(tái)，用戶與圖形打交道，通過(guò)交互方式的方法可獲取仿真過(guò)程，可千預(yù)和引導(dǎo)計(jì)算機(jī)并最終獲得計(jì)算機(jī)結(jié)果的圖形、顏色、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)畫面，使研究者了解仿真過(guò)程和發(fā)展的趨勢(shì)，理解計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真難以“體驗(yàn)”的過(guò)程。同時(shí)可以提高仿真精度和仿真效率，降低對(duì)用戶的操作水平.
一、新技術(shù)革新下的動(dòng)畫藝術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
動(dòng)畫作為藝術(shù)的一種表現(xiàn)形式，它具有特殊的文化內(nèi)涵。動(dòng)畫藝術(shù)來(lái)源于生活，但它的藝術(shù)表現(xiàn)形式卻又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生活。動(dòng)畫創(chuàng)作中想象力和創(chuàng)新性是關(guān)鍵，動(dòng)畫中創(chuàng)造性大都是如何來(lái)體現(xiàn)的呢？它靠技術(shù)，然而在當(dāng)前社會(huì)迅速發(fā)展的影響下，很多新型技術(shù)都進(jìn)行了革新和研發(fā)，也伴隨著動(dòng)畫行業(yè)的發(fā)展迎來(lái)一個(gè)燦爛的春天，并且在表現(xiàn)形式上呈現(xiàn)出多元化。很多動(dòng)畫作品不但在商業(yè)上獲得了極大成功，而且其民族性、國(guó)際性、藝術(shù)性上也體現(xiàn)的淋漓盡致。所以說(shuō)新技術(shù)的革新是動(dòng)畫藝術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與動(dòng)畫藝術(shù)的融合之路
動(dòng)畫在當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展中，在形式上很多情況不能滿足商業(yè)或藝術(shù)上的要求，這就要求動(dòng)畫技術(shù)進(jìn)行革新以滿足其需求。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使動(dòng)畫藝術(shù)在表現(xiàn)形式上更廣，甚至促進(jìn)新興行業(yè)的產(chǎn)生。例如，虛擬三維仿真動(dòng)畫游戲，建筑漫游交互可視化，模擬軍事、工業(yè)制作互動(dòng)領(lǐng)域。
三、模擬真實(shí)環(huán)境，實(shí)時(shí)仿真交互
模擬真實(shí)環(huán)境主要是應(yīng)用在商業(yè)中，早在加拿大，就已經(jīng)投入運(yùn)用了，即，在商業(yè)會(huì)議中，會(huì)議中的人員都不會(huì)到場(chǎng)，而是在家拿出手機(jī)或是電腦，進(jìn)入一個(gè)虛擬的辦公環(huán)境中，大家都坐下來(lái)開(kāi)會(huì)就好了。這樣就大大節(jié)省了資源。在虛擬的環(huán)境中每個(gè)模型的外形，進(jìn)行真實(shí)的擬合，然后通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。比如，藍(lán)天白云花草樹(shù)木的模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)主題公園真實(shí)模擬、真實(shí)的建筑場(chǎng)景等。
四、動(dòng)畫藝術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展
動(dòng)畫藝術(shù)的設(shè)計(jì)可以挖掘傳統(tǒng)文化中的元素。傳統(tǒng)文化經(jīng)過(guò)幾千年的沉淀，所留下來(lái)的優(yōu)秀文化大多是符合大眾口味，都有其獨(dú)特的藝術(shù)形式，吸引著各自的愛(ài)好群體。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)隨著科技的發(fā)展，也日益健壯，把動(dòng)畫藝術(shù)融入到虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，其視感、觸覺(jué)可謂大為觀止。建筑行業(yè)中，為了把握市場(chǎng)趨勢(shì)，果斷啟用最新技術(shù)把握住了商機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)甚至成了當(dāng)今房地產(chǎn)行業(yè)綜合實(shí)力的象征與標(biāo)志；工業(yè)生產(chǎn)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給其帶來(lái)了便捷，提高了效率，更是減少了損失；在軍事模擬動(dòng)畫中，給戰(zhàn)士充足的現(xiàn)場(chǎng)感覺(jué)，提升了培訓(xùn)質(zhì)量。
五、結(jié)語(yǔ)
雖然虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)還很陌生，但是這個(gè)行業(yè)正以火箭般的速度快速發(fā)展，游戲、動(dòng)漫、體驗(yàn)館等各個(gè)領(lǐng)域都出現(xiàn)了一些成功的商業(yè)案例，制作VR游戲的追夢(mèng)客、發(fā)掘VR動(dòng)漫潛力的旨尖動(dòng)漫、以及位于九州萬(wàn)達(dá)的9D體驗(yàn)館，都在以自己的行動(dòng)，將虛擬現(xiàn)實(shí)的魅力展示給更多的人.
作者：董建東
VR藝術(shù)是伴隨著“虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)代”的來(lái)臨應(yīng)運(yùn)而生的一種新興而獨(dú)立的藝術(shù)門類，在《虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)： 形而上的終極再創(chuàng)造》一文中，關(guān)于VR藝術(shù)有如下的定義：“以虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等人工智能技術(shù)作為媒介手段加以運(yùn)用的藝術(shù)形式，我們稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)，簡(jiǎn)稱VR藝術(shù)。該藝術(shù)形式的主要特點(diǎn)是超文本性和交互性。”
作為現(xiàn)代科技前沿的綜合體現(xiàn)，VR藝術(shù)是通過(guò)人機(jī)界面對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種新的藝術(shù)語(yǔ)言形式，它吸引藝術(shù)家的重要之處，在于藝術(shù)思維與科技工具的密切交融和二者深層滲透所產(chǎn)生的全新的認(rèn)知體驗(yàn)。與傳統(tǒng)視窗操作下的新媒體藝術(shù)相比，交互性和擴(kuò)展的人機(jī)對(duì)話，是VR藝術(shù)呈現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。從整體意義上說(shuō)，VR藝術(shù)是以新型人機(jī)對(duì)話為基礎(chǔ)的交互性的藝術(shù)形式，其最大優(yōu)勢(shì)在于建構(gòu)作品與參與者的對(duì)話，通過(guò)對(duì)話揭示意義生成的過(guò)程。
藝術(shù)家通過(guò)對(duì)VR、AR等技術(shù)的應(yīng)用，可以采用更為自然的人機(jī)交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的術(shù)環(huán)境和現(xiàn)實(shí)情況下不能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，并賦予創(chuàng)造的過(guò)程以新的含義。如具有VR性質(zhì)的交互裝置系統(tǒng)可以設(shè)置觀眾穿越多重感官的交互通道以及穿越裝置的過(guò)程，藝術(shù)家可以借助軟件和硬件的順暢配合來(lái)促進(jìn)參與者與作品之間的溝通與反饋，創(chuàng)造良好的參與性和可操控性；也可以通過(guò)視頻界面進(jìn)行動(dòng)作捕捉，儲(chǔ)存訪問(wèn)者的行為片段，以保持參與者的意識(shí)增強(qiáng)性為基礎(chǔ)，同步放映增強(qiáng)效果和重新塑造、處理過(guò)的影像；通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等形式，將數(shù)字世界和真實(shí)世界結(jié)合在一起，觀眾可以通過(guò)自身動(dòng)作控制投影的文本，如數(shù)據(jù)手套可以提供力的反饋，可移動(dòng)的場(chǎng)景、360度旋轉(zhuǎn)的球體空間不僅增強(qiáng)了作品的沉浸感，而且可以使觀眾進(jìn)入作品的內(nèi)部，操縱它、觀察它的過(guò)程，甚至賦予觀眾參與再創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺(jué)手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在20世紀(jì)90年代初基于兩個(gè)SGI工作站建立了一個(gè)虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練器，用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個(gè)虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺(tái)與手術(shù)燈，虛擬的外科工具，虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺(jué)手套，使用者可以對(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)，如需提高環(huán)境的真實(shí)感，增加網(wǎng)絡(luò)功能，使其能同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)使用者，或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等。手術(shù)后果預(yù)測(cè)及改善殘疾人生恬狀況，乃至新型藥物的研制等方面，VR技術(shù)都有十分重要的意義。
在醫(yī)學(xué)院校，學(xué)生可在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行“尸體”解剖和各種手術(shù)練習(xí)。用這項(xiàng)技術(shù)，由于不受標(biāo)本、場(chǎng)地等的限制，所以培訓(xùn)費(fèi)用大大降低。一些用于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、實(shí)習(xí)和研究的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，仿真程度非常高，其優(yōu)越性和效果是不可估量和不可比擬的。外科醫(yī)生在動(dòng)手術(shù)前，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助，能在顯示器上重復(fù)地模擬手術(shù)，移動(dòng)人體內(nèi)的器官，尋找最佳手術(shù)方案并提高熟練度。在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排，手術(shù)過(guò)程的信息指導(dǎo)，手術(shù)后果預(yù)測(cè)及改善殘疾人生活狀況，乃至新藥研制等方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都能發(fā)揮十分重要的作用。
關(guān)鍵詞 分形 虛擬現(xiàn)實(shí) 應(yīng)用發(fā)展
中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1什么是分形技術(shù)
分形（Fractal）一詞，是芒德布羅創(chuàng)造出來(lái)的，其原意具有不規(guī)則、支離破碎等意義。分形幾何是一門以不規(guī)則幾何形態(tài)為研究對(duì)象的幾何學(xué)，由于不規(guī)則現(xiàn)象在自然界普遍存在，因此分形幾何學(xué)又被稱為描述大自然的幾何學(xué)。
人類在認(rèn)識(shí)世界和改造世界的活動(dòng)中離不開(kāi)幾何學(xué)。在經(jīng)典幾何學(xué)中，可以用直線、圓錐、球等一類規(guī)則的形狀去描述諸如車輪、道路、建筑物等人造物體。然而，在自然界中卻存在這許許多多極其復(fù)雜、極不規(guī)則的形狀，如海岸線、山川、河流、巖石、森林、閃電等，它們都是不規(guī)則的形狀，無(wú)法用歐幾里得幾何來(lái)描述。因此可以運(yùn)用分形技術(shù)來(lái)描述這類看似不規(guī)則的物體。
2什么是虛擬現(xiàn)實(shí)
所謂虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，Virtual Reality）是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過(guò)各種傳感設(shè)備使用戶直接投身于該環(huán)境之中，使用戶可以用自然方式與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互操作，改變了過(guò)去人類除了親身經(jīng)歷，就只能間接了解環(huán)境的模式，從而有效的擴(kuò)展了自己的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。它是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門交叉技術(shù)。
由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)時(shí)三維空間表現(xiàn)能力、人機(jī)交互式的操作環(huán)境以及給人帶來(lái)的身臨其境的感受。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到它的重要作用，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、影視娛樂(lè)、科學(xué)探索、醫(yī)療、教育培訓(xùn)、戰(zhàn)爭(zhēng)模擬、景觀模擬等領(lǐng)域，并且會(huì)顯現(xiàn)出越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。
3分形的特點(diǎn)及在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用
分形的一大特點(diǎn)是自相似性，一種跨越不同尺度的對(duì)稱，意味著圖案的遞歸：圖案之中套圖案，在越來(lái)越小的尺度上產(chǎn)生細(xì)節(jié)，形成無(wú)窮無(wú)盡的精致結(jié)構(gòu)。因此，分形圖案不論在深度還是廣度上都是無(wú)限的。另一方面，分形藝術(shù)借助計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行創(chuàng)作，一定程度上超越了人腦的思維。因此其作品有很大的隨機(jī)性和任意性，但又往往出人意料地新穎別致，奇特和多變，令人耳目一新，具有強(qiáng)烈的時(shí)代感。分形圖形神奇美麗，變幻莫測(cè)，蘊(yùn)含著科學(xué)之美。
運(yùn)用分形技術(shù)，能用簡(jiǎn)單的規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)許多形狀復(fù)雜且看似無(wú)規(guī)律的物體的模擬繪制，以便于虛擬現(xiàn)實(shí)中物體的構(gòu)建。例如現(xiàn)實(shí)中的樹(shù)木山川等復(fù)雜度極高的景物，如果采用以往的“暴力”構(gòu)建方法，對(duì)樹(shù)木的每一根樹(shù)枝、每一片樹(shù)葉，山川的每一處高聳、每一處低凹都進(jìn)行人為手動(dòng)式的繪制，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且自由度變化度極其有限，不能做到最大化的模擬現(xiàn)實(shí)。而運(yùn)用分形技術(shù)則只需要人工構(gòu)造幾個(gè)規(guī)則，然后計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)幫助你完成圖形的繪制工作，且相比人工繪制的圖形更符合現(xiàn)實(shí)中的景物，更具變化感和美感。
4分形技術(shù)的意義和發(fā)展空間
分形是一類形狀，更是一類方法。分形理論至少可以從3個(gè)方面改變?nèi)藗儗?duì)世界的認(rèn)識(shí)：
首先，自然界中許多不規(guī)則的形狀其背后都有規(guī)則，比如山地、云層、樹(shù)木和河流分布等，都可以用分形的方法建立模型，并在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建出以假亂真的景象來(lái)。顯然利用這套辦法，人們可以把世界壓縮到幾個(gè)分形規(guī)則中，以便于攜帶和傳播。
其次，許多以前被認(rèn)為是隨機(jī)的現(xiàn)象，從分形理論的角度看并不是隨機(jī)的，比如布朗運(yùn)動(dòng)、股票價(jià)格的波動(dòng)以及傳染病的流行傳播等，這為人們控制這些貌似隨機(jī)的現(xiàn)象奠定了理論基礎(chǔ)。
最后，分形理論中的分維概念為人們認(rèn)識(shí)世界中的復(fù)雜形態(tài)提供了一個(gè)新的尺度。復(fù)雜性科學(xué)是線代科學(xué)的前沿，在這門科學(xué)的研究過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了許多符合分形規(guī)則的復(fù)雜形態(tài)，而分維是測(cè)量這些形態(tài)復(fù)雜程度的一種度量，也就是說(shuō)，人們找到了對(duì)復(fù)雜性做出定量分析的工具。
雖然分形技術(shù)在這些新領(lǐng)域的應(yīng)用目前還停留在理論研究階段，但是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和完善以及人們對(duì)分形技術(shù)研究的不斷深入，分形技術(shù)定會(huì)成為人類探索和認(rèn)知世界中不為人知的秘密的重要手段之一，而且對(duì)人們的日常生活也將造成難以想象的影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫洪泉.分形幾何及其分形插值研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（1）.
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 建模技術(shù) 3dsmax教學(xué)
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）09-0218-03
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual ReaIity），簡(jiǎn)稱VR技術(shù)。在百度百科中這樣描述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR，又譯作靈境、幻真）是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。
1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)最突出的特征.即交互性、沉浸感和構(gòu)想性。浸沒(méi)感（Immersion）又稱臨場(chǎng)感，指感受者作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度的感受。交互性（Interactivity）指感受者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的進(jìn)行操作和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。構(gòu)想性（Imagination）又稱（想象性），強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓展人類認(rèn)知范圍，不僅可以真實(shí)再現(xiàn)真實(shí)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，還可以創(chuàng)建出現(xiàn)實(shí)不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。
近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，主要表現(xiàn)在城市規(guī)劃、大型工程漫游、旅游景觀漫游、室內(nèi)設(shè)計(jì)裝修展示、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、各種虛擬展會(huì)、博物館展示、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)生成虛擬世界，感受者與這個(gè)虛擬世界進(jìn)行視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等進(jìn)行交互，同時(shí)這個(gè)虛擬世界可以進(jìn)行及時(shí)相應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵是虛擬場(chǎng)景建模，即虛擬世界的構(gòu)造問(wèn)題，因?yàn)樘摂M世界建模的好壞是產(chǎn)生沉浸感、真實(shí)感的關(guān)鍵，同時(shí)場(chǎng)景的復(fù)雜程度又會(huì)影響實(shí)時(shí)性，場(chǎng)景太過(guò)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性雖然好，但是感受者缺乏沉浸感，真實(shí)感；反之，場(chǎng)景逼真復(fù)雜，就會(huì)增加交互性難度，影響實(shí)時(shí)性。目前虛擬現(xiàn)實(shí)建模的技術(shù)主要有三種：
1.1 基于圖形渲染的建模技術(shù)
基于圖形渲染的建模方法是充分利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)進(jìn)行虛擬環(huán)境的建模和渲染。運(yùn)用3dsmax軟件創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景的建模方法即屬于此類。
1.2 基于圖像的建模技術(shù)
基于圖像的建模技術(shù)是利用照相機(jī)采集的離散圖像或攝像機(jī)采集的連續(xù)視頻為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)圖像處理生成真實(shí)的全景圖像。采用這種建模技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)普通計(jì)算機(jī)上的真實(shí)感圖形繪制。
1.3 基于圖形與圖像的混合建模技術(shù)
混合建模技術(shù)將上述兩種建模方法進(jìn)行結(jié)合，用戶與之交互的場(chǎng)景對(duì)象采用圖形渲染的建模方法，其他場(chǎng)景采用圖像技術(shù)建模，這樣實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造真實(shí)感強(qiáng)、逼真度高、實(shí)時(shí)性好，交互方便的理想虛擬現(xiàn)實(shí)建模要求。
2、3dsmax的建模技術(shù)
運(yùn)用3dsmax軟件創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景，是目前比較流行的做法。3dsmax是Autodesk公司的一套強(qiáng)大的三維建模軟件，由于它是基于WinNT或Win98平臺(tái)的，圖形界面，方便易學(xué)，是目前個(gè)人PC上最為流行的三維建模軟件之一。
3dsmax的建模技術(shù)主要有以下三種方式：
2.1 多邊形建模方式
多邊形建模是最為經(jīng)典和傳統(tǒng)的一種建模方式。3ds Max中的多邊形建模主要有兩個(gè)命令：可編輯網(wǎng)格（Editable Mesh）和可編輯多邊形（Editable Poly），Editable Mesh方式建模兼容性好，制作的模型占用系統(tǒng)資源較少，運(yùn)行速度比較快，在較少的面數(shù)下可以制作較復(fù)雜的模型。它原理是將多邊形劃分為三角面，通過(guò)推拉表面構(gòu)建基本模型，最后增加平滑網(wǎng)格修改器，進(jìn)行表面平滑，并提高模型精度。這種技法主要使用點(diǎn)、線、面的編輯操作，對(duì)空間控制能力要求比較高，適合創(chuàng)建各種復(fù)雜的模型。CHn大愛(ài)無(wú)彊 把我的最愛(ài)寫成書CHn大愛(ài)無(wú)彊 把我的最愛(ài)寫成書
2.2 面片建模方式
面片建模是在多邊形建模方式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，面片建模解決了多邊形表面不易進(jìn)行彈性編輯的難題，可以使用類似編輯Bezier曲線的方法來(lái)編輯曲面。它通過(guò)調(diào)整表面的控制句柄來(lái)改變面片的曲率。面片建模的原理是編輯頂點(diǎn)較少，使用較少的細(xì)節(jié)就能制作出光滑的物體表面。它非常適合創(chuàng)建生物模型。CHn大愛(ài)無(wú)彊 把我的最愛(ài)寫成書
2.3 NURBS建模方式
NURBS（非均勻有理B樣條曲線）是建立在數(shù)學(xué)原理的公式基礎(chǔ)上的一種較新的建模方法。它基于控制節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)表面曲度，自動(dòng)計(jì)算表面精度，相對(duì)面片建模，NURBS可使用更少的控制點(diǎn)來(lái)表現(xiàn)相同的曲線，但由于曲面的表現(xiàn)是由曲面的算法來(lái)決定的。NURBS建模特別適合創(chuàng)建復(fù)雜的生物表面和呈流線型的工業(yè)產(chǎn)品的外觀，如阿凡達(dá)等外星生物、流線型的高鐵火車等等，而不太適合創(chuàng)建規(guī)則的機(jī)械或建筑模型。
3、3dsmax制作虛擬場(chǎng)景教學(xué)總結(jié)CHn大愛(ài)無(wú)彊 把我的最愛(ài)寫成書
3dsmax軟件應(yīng)用領(lǐng)域很廣，廣泛應(yīng)用于影視廣告、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑效果表現(xiàn)、多媒體設(shè)計(jì)制作、游戲以及工程可視化。在我國(guó)，建筑效果圖和建筑動(dòng)畫制作中，3dsmax的使用率更是占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同行業(yè)的特點(diǎn)對(duì)3dsmax的掌握程度也各不相同，建筑效果表現(xiàn)方面，它主要表現(xiàn)單幀的渲染效果和環(huán)境效果，動(dòng)畫方面相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是漫游動(dòng)畫；游戲制作中對(duì)角色動(dòng)畫的要求很高；影視廣告、片頭動(dòng)畫則把3DS MAX的特效功能發(fā)揮到了極致。目前，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的廣泛，3dsmax也展現(xiàn)出其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用3dsmax進(jìn)行虛擬場(chǎng)景建模流程如圖1所示：
由于虛擬現(xiàn)實(shí)具有交互性、實(shí)時(shí)性，因此在3dsmax中的建模要求和進(jìn)行漫游動(dòng)畫制作、效果圖制作、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、片頭動(dòng)畫制作的要求有很大不同。我校在多媒體設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)立了以虛擬現(xiàn)實(shí)為方向的3dsmax教學(xué)，由于之前本人參與過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目制作，因此在講授這門3dsmax的課程比較有體會(huì)，在進(jìn)行3dsmax教學(xué)過(guò)程中一定要有針對(duì)性，注意建模技法講解，其主要表現(xiàn)在模型的精度上，建模的模型注意幾個(gè)優(yōu)化：模型個(gè)數(shù)優(yōu)化、模型面數(shù)優(yōu)化、場(chǎng)景貼圖量?jī)?yōu)化。
3.1 場(chǎng)景模型創(chuàng)建
在進(jìn)行虛擬場(chǎng)景建模講解時(shí)，模型的尺寸、模型對(duì)齊、建面的方法都要特別注意虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)，主要如下：
（1）虛擬現(xiàn)實(shí)是要模擬一個(gè)真實(shí)世界，場(chǎng)景模型的尺寸需要特別注意，在3dsmax的尺寸設(shè)定中要設(shè)計(jì)合理，比如在3dsmax中創(chuàng)建一個(gè)邊長(zhǎng)100厘米*100厘米的大廣場(chǎng)，導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)中，就是一個(gè)1米*1米的小空地。
（2）盡量減少每個(gè)模型面片數(shù)量，模型的細(xì)節(jié)部分盡量使用貼圖技術(shù)表現(xiàn)。
（3）將需要對(duì)齊的物體面和頂點(diǎn)進(jìn)行對(duì)齊，盡量刪除每一個(gè)模型中看不見(jiàn)的面，三角面盡量為等邊三角形，不要出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)條型，合理分布模型密度。
（4）對(duì)模型進(jìn)行合理的命名和分組。
（5）盡量控制場(chǎng)景模型的數(shù)量，場(chǎng)景中的模型數(shù)量太多會(huì)給后面的工序帶來(lái)很多麻煩，推薦一個(gè)完整場(chǎng)景中的模型數(shù)量控制在2000個(gè)以內(nèi)。
3.2 場(chǎng)景貼圖
3dsmax的材質(zhì)表現(xiàn)豐富，可以創(chuàng)建出任何你能想象到的質(zhì)感，但是在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模時(shí)，一般推薦3dsmax的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，在貼圖格式、貼圖尺寸上都有一定的要求。
（1）模型的貼圖一般只允許使用：jpg、bmp、tga、png、dds這個(gè)幾種格式，不支持其他格式貼圖。貼圖的大小建議使用216*216、512*512、1024*1024的尺寸大小。
（2）透明貼圖一般可以用png和tga兩種格式的圖像文件來(lái)表現(xiàn)，如虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中主要表現(xiàn)花草、樹(shù)木，一般不是建模，而是通過(guò)透明貼圖實(shí)現(xiàn)，如圖2所示：
3.3 場(chǎng)景烘培
烘焙就是把3ds MAX中的物體表面的光影關(guān)系以貼圖的方式帶到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，以求真實(shí)感；相反，如果將物體不進(jìn)行烘焙而直接導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，其效果是不真實(shí)的。
在3dsMax中進(jìn)行烘焙的工具是“Rendering | Render To Texture”命令。
在對(duì)場(chǎng)景烘培前必須對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行渲染，并對(duì)渲染效果滿意，這樣才進(jìn)行場(chǎng)景的烘焙。其操作步驟如下：
（1）在3dsMax中，選擇需要烘焙的模型。
（2）單擊【Rendering 】|【Render To Texture】，隨后便會(huì)彈出Render To Textures對(duì)話框。
（3）依次按照?qǐng)D3所示的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，圖中提示部分是必須設(shè)置的，其他為默認(rèn)參數(shù)，設(shè)置完畢后點(diǎn)擊Render開(kāi)始烘焙（如圖3）。
3.4 將模型和制作的動(dòng)畫導(dǎo)出
根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件的不同，將模型、動(dòng)畫導(dǎo)出。
4、結(jié)語(yǔ)
面向虛擬現(xiàn)實(shí)的3dsmax教學(xué)，不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行講解3dsmax命令，一定要面向虛擬現(xiàn)實(shí)的工作流程，以項(xiàng)目化案例式教學(xué)模式為主導(dǎo)，將理論與實(shí)踐相緊密結(jié)合，貫穿“學(xué)中做，做中學(xué)”的教學(xué)方法，讓學(xué)生迅速掌握3dsmax軟件，快速準(zhǔn)確創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，成為企業(yè)需要的虛擬現(xiàn)實(shí)建模人才。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 虛擬 教學(xué) 應(yīng)用
中圖分類號(hào)：U463.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)意義
如果說(shuō)在上世紀(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本上還是處于研究階段，那么本世紀(jì)就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛運(yùn)用的世紀(jì)。隨著計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，在一定程度上加快了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用步伐，也使得該技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的實(shí)用型技術(shù)正主導(dǎo)著教育領(lǐng)域的一場(chǎng)新的革命。
（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了全新的學(xué)習(xí)場(chǎng)景――徹底打破了空間、時(shí)間的限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以進(jìn)入物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察，如學(xué)生可以進(jìn)入虛擬的分子、原子、航天工作站等內(nèi)部，觀察物體內(nèi)部的情況。
（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了嶄新的教學(xué)手段――即構(gòu)建實(shí)物虛化、虛物實(shí)化的方法。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的綜合運(yùn)用，可在課堂和實(shí)驗(yàn)室中展現(xiàn)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過(guò)程。
（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式――開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)開(kāi)放性的網(wǎng)上探索學(xué)習(xí)模式。
（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容――展示出全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容。
（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)節(jié)約了教學(xué)成本――開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行虛擬生產(chǎn)。
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于汽車專業(yè)教學(xué)是該技術(shù)在教育領(lǐng)域的具體運(yùn)用，時(shí)間不長(zhǎng)，并且遇到的問(wèn)題也不少，但并不能阻止人們對(duì)它的喜愛(ài)，無(wú)論是教育者還是受教育的一方，在對(duì)待虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的態(tài)度上都非常默契地保持了一致。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）彌補(bǔ)了教學(xué)條件的不足。在汽車專業(yè)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開(kāi)設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，在虛擬實(shí)驗(yàn)室里學(xué)生可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，并獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入教育領(lǐng)域?qū)⒂兄诮鉀Q高等院校設(shè)備不足、型號(hào)落后、難以及時(shí)更新?lián)Q代的困難，必將帶來(lái)教學(xué)環(huán)境的重大變革。
（2）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)手段在一般情況下很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因而影響課堂教學(xué)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)是借助于計(jì)算機(jī)生成逼真的汽車零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)、整車實(shí)體，學(xué)習(xí)的內(nèi)容不抽象，不枯燥，從而取得最佳的學(xué)習(xí)效果。虛擬的物體空間結(jié)構(gòu)能培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和動(dòng)手能力，有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才。
（3）促進(jìn)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境。比如在講自動(dòng)變速器油液流向時(shí)，以前即使有實(shí)物也不能看到油液的流向，現(xiàn)在可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把油液流向形象地表現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中可以直觀的看到，學(xué)生的理解也就從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)了。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中的具體運(yùn)用
（1）虛擬駕駛技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車駕駛訓(xùn)練中的具體運(yùn)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬汽車駕駛的運(yùn)行環(huán)境和操作效果，模擬系統(tǒng)的圖形部分是由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)形成的，在視頻上看到的道路、車輛、行人、建筑物和交通標(biāo)志等均是隨著駕駛過(guò)程的變化而不斷實(shí)時(shí)變化的，如同駕駛真車一樣，有身臨其境的感覺(jué)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、安全性及逼真性等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行交通、駕駛知識(shí)的訓(xùn)練和駕駛技能的鍛煉，以代替駕駛前期的實(shí)車駕駛訓(xùn)練，能有效減少學(xué)生的培訓(xùn)時(shí)間，降低駕駛初期的危險(xiǎn)性，并快速提高學(xué)生的駕駛技能。
（2）虛擬汽車造型是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車構(gòu)造教學(xué)中的具體運(yùn)用。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)事先建立逼真的汽車模型，教師在講授汽車構(gòu)造時(shí)，學(xué)生可以方便地從各個(gè)角度觀察汽車車身與發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，隨時(shí)解剖任何他想要觀察的部位，對(duì)零部件進(jìn)行隨意放大或縮小。理論知識(shí)與實(shí)踐通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一體化，將大大提高學(xué)習(xí)的效率。
（3）虛擬汽車故障是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車故障與維修課程中的具體運(yùn)用。如在學(xué)習(xí)“起動(dòng)機(jī)控制電路故障排除”這部分內(nèi)容時(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)逼真的起動(dòng)機(jī)及其控制電路，并設(shè)置故障點(diǎn)，學(xué)生可以根據(jù)三維電路查找故障，采用順藤摸瓜的方式找到相對(duì)應(yīng)的故障所在，然后對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行虛擬處理，起動(dòng)機(jī)恢復(fù)原有的性能。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)所有部件的特定部位設(shè)置故障點(diǎn)，通過(guò)反復(fù)練習(xí)，學(xué)生可獲得豐富的維修經(jīng)驗(yàn)。由于虛擬的故障訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以任意進(jìn)行探索性操作，可提高學(xué)生的創(chuàng)造性。
[關(guān)鍵字] 城市規(guī)劃；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用
前言
隨著在城市規(guī)劃中多媒體動(dòng)態(tài)需求的不斷增加，虛擬現(xiàn)實(shí)的操作環(huán)境能夠帶給人們身臨其境的感覺(jué)，形成逼真的現(xiàn)場(chǎng)效果，從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)全方位進(jìn)行體驗(yàn)，此外還可以通過(guò)各種互動(dòng)方式進(jìn)行交互操作。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用帶給我們更多的跨學(xué)科技術(shù)的融合，城市規(guī)劃中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅可以直觀的展示城市建筑，同時(shí)也可以通過(guò)使用者的操作得到很好的直接反饋。
2、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)？
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱VR，是virtual reality的縮寫，又稱靈境技術(shù)，是依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的高級(jí)人機(jī)互動(dòng)界面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所涉及的學(xué)科廣泛，并不是一門單一的技術(shù)而是綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，同時(shí)涉及心理學(xué)、生理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息科學(xué)等多門學(xué)科的綜合性新興科學(xué)。可以通過(guò)模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官反映，來(lái)使人進(jìn)入計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，并與計(jì)算機(jī)形成互動(dòng)，通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等方式進(jìn)行人機(jī)交流，創(chuàng)造一個(gè)多維的信息空間，其應(yīng)用前景十分廣闊，已經(jīng)成為近幾年來(lái)飛速發(fā)展的重要學(xué)科。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)的根本區(qū)別在于“沉浸”，即要求該技術(shù)能夠使用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，具有立體的視覺(jué)效果、逼真的聽(tīng)覺(jué)與真實(shí)的觸覺(jué)感，而不僅僅是停留在對(duì)模型的觀察上，仿佛構(gòu)建了一個(gè)虛擬的思維空間，能夠使用戶全方位的體驗(yàn)數(shù)字化構(gòu)建的仿真環(huán)境。因此，傳感器技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中重要的構(gòu)成部分，這樣才能夠使人們更加真實(shí)的投入和參與到信息處理的環(huán)境中，能夠從力學(xué)、生物學(xué)等方面做出對(duì)用戶行為的逼真反應(yīng)。
3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的興起引起了各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用前景與科學(xué)價(jià)值也逐步得到認(rèn)可，其中涉及軍事、教育、工程、建筑、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的早期實(shí)驗(yàn)起源于MIT，最早是開(kāi)發(fā)軍事作戰(zhàn)的虛擬環(huán)境，用于模擬戰(zhàn)場(chǎng)的各種突發(fā)狀況的變化等，由美國(guó)國(guó)防部出資資助進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)。隨著這項(xiàng)技術(shù)的逐步成熟，開(kāi)始由軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域逐步轉(zhuǎn)變，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，著名的飛機(jī)制造商波音公司就曾經(jīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成功的設(shè)計(jì)了波音747的座艙。此外，在英國(guó)人們研制了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的解剖模擬器，可供外科醫(yī)生進(jìn)行模擬解剖練習(xí)。而對(duì)于我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的，莫過(guò)于各類科幻電影中的應(yīng)用，例如“侏羅紀(jì)公園”就大膽的應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)，給人們耳目一新的視覺(jué)沖擊感。在建筑領(lǐng)域中，人們可以通過(guò)逼真的行走方式，徜徉在虛擬的建筑中，感受環(huán)境、街道，甚至是進(jìn)入建筑內(nèi)部，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察等。
4、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用
隨著人們對(duì)城市建設(shè)與生態(tài)建設(shè)重視程度的不斷增加，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也同樣被應(yīng)用于城市規(guī)劃的虛擬和城市生態(tài)的虛擬中，甚至參與生態(tài)改造等虛擬性的實(shí)驗(yàn)中，在城市規(guī)劃領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用。
4、1虛擬城市規(guī)劃及建筑設(shè)計(jì)
城市規(guī)劃是一個(gè)城市可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，從城市的建筑布局到街道設(shè)計(jì)、景觀安置等等，如果不進(jìn)行反復(fù)論證從而得出合理的、詳細(xì)的規(guī)劃圖紙，是很難保證城市建設(shè)的遠(yuǎn)期效果的。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以進(jìn)行舊城區(qū)的改造實(shí)驗(yàn)，用來(lái)評(píng)價(jià)各城市設(shè)計(jì)、規(guī)劃方案的合理性，將城市的街道、建筑物、景觀等結(jié)合起來(lái)，特別是對(duì)于高層建筑的美學(xué)功能也能夠進(jìn)行充分的論證。此外，街道綠化的景觀效果，四季的植物色彩變化和搭配等等，都可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)給出重要的參考依據(jù)。在建筑設(shè)計(jì)方面，建筑空間的合理性也同樣可以依靠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)反應(yīng)出來(lái)，從用戶身臨其境的反映可以得出最直接的反饋，對(duì)建筑的功能與空間布局給出合理的結(jié)論。在城市整體規(guī)劃的大背景下，建筑的空間感與周圍景觀的結(jié)合程度，都可以依靠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給出的反饋來(lái)得到解決。
4、2街區(qū)重建與小區(qū)規(guī)劃
城市是由多個(gè)細(xì)化的街區(qū)與居民生活的小區(qū)構(gòu)成的，因此，城市規(guī)劃既是全局行為也是局部行為。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將街區(qū)改造設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，顯示該地區(qū)內(nèi)的街道重建結(jié)構(gòu)與道路的功能性，該項(xiàng)技術(shù)特別是在一些地震重建城市將得到更有價(jià)值的應(yīng)用。修復(fù)損毀道路、重建街區(qū)功能使城市的街區(qū)與城市整體結(jié)構(gòu)緊密契合，將是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的典型應(yīng)用。對(duì)于居民小區(qū)規(guī)劃不僅要考慮到周邊的交通，同時(shí)也要充分考慮到自然環(huán)境的影響，小區(qū)與周邊的協(xié)調(diào)性等等，將擬建的小區(qū)虛擬模型放置在完成的周邊環(huán)境中進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將大大提高小區(qū)公共設(shè)施的利用價(jià)值與綠化的景觀價(jià)值與整體布局的合理性。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將街區(qū)改造與小區(qū)建設(shè)的效率性進(jìn)行提升，從而構(gòu)成城市規(guī)劃的整體布局的完整性。
5、結(jié)語(yǔ)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助三維的虛擬模型可以實(shí)現(xiàn)我們模擬建設(shè)的重要功能，特別是在城市規(guī)劃方面，既能夠滿足城市的建設(shè)的整體需求，同時(shí)也為設(shè)計(jì)者提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。通過(guò)仿真技術(shù)等高新技術(shù)手段，不斷完善虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的同時(shí)，也使得這門技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)于城市規(guī)劃方案的甄選，越完善的模擬效果越能夠呈現(xiàn)出整個(gè)城市的功能與景觀的協(xié)調(diào)效果，從而使這項(xiàng)技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，是城市的生命力得到提升。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；藝術(shù)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新；變革
就在30年以前，設(shè)計(jì)師們還在用紙和筆進(jìn)行創(chuàng)作，無(wú)論是廣告插畫，還是工業(yè)制圖，都離不開(kāi)尺子、鉛筆和紙張。然而，個(gè)人計(jì)算機(jī)普及后，電腦迅速替代了之前的作畫工具。在短短的幾年內(nèi)，就已經(jīng)很少再看到設(shè)計(jì)師使用傳統(tǒng)的紙和筆繪圖了，這可以說(shuō)是設(shè)計(jì)界的一場(chǎng)革命。現(xiàn)在，一場(chǎng)全新的革命風(fēng)暴正在醞釀，得益于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的突破性進(jìn)展，也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，設(shè)計(jì)師們就將打破電腦屏幕的限制，進(jìn)入亦真亦幻的虛擬世界繪圖了。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual…Reality，簡(jiǎn)稱VR）是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，通過(guò)對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以實(shí)時(shí)地觀察虛擬空間內(nèi)的事物并與之進(jìn)行一定的交互。廣義的虛擬現(xiàn)實(shí)還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented…Reality，簡(jiǎn)稱AR）和混合現(xiàn)實(shí)（Mix…Reality，簡(jiǎn)稱MR）。對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和開(kāi)發(fā)源于20世紀(jì)60年代，得益于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、圖像處理與模式識(shí)別、多傳感技術(shù)、語(yǔ)音處理與音響技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人工智能等領(lǐng)域的長(zhǎng)足發(fā)展，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的爆發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正逐漸走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入市場(chǎng)，而藝術(shù)設(shè)計(jì)正是和計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合的一個(gè)領(lǐng)域，因此可以預(yù)見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必然對(duì)設(shè)計(jì)界產(chǎn)生巨大的、革命性的影響。這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為設(shè)計(jì)界帶來(lái)的一次變革，這場(chǎng)變革不同于以往的地方在于，它帶來(lái)的不僅僅是技術(shù)上的變革，更是設(shè)計(jì)思想上的全面革新。
1設(shè)計(jì)工具的智能化
得益于人工智能的發(fā)展，設(shè)計(jì)工具將變得越來(lái)越智能化，這是必然的趨勢(shì)。而虛擬現(xiàn)實(shí)正是基于人工智能的支持才能更好地實(shí)現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)師們會(huì)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)工具的開(kāi)發(fā)者將會(huì)更傾向于將工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苤帧ＴO(shè)計(jì)師手中的創(chuàng)作工具不再僅僅是簡(jiǎn)單地將設(shè)計(jì)師的想法“繪制”出來(lái)，而是會(huì)模擬出設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將要應(yīng)用的環(huán)境，并通過(guò)人工智能來(lái)判斷這些設(shè)計(jì)應(yīng)用在真實(shí)環(huán)境中是否合理，借此向設(shè)計(jì)師提供更合理的建議。除此之外，客戶也將深度參與到設(shè)計(jì)的過(guò)程中來(lái)。不同于以往的設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須交付之后才能進(jìn)行測(cè)試和反饋，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，客戶可以在設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的過(guò)程中實(shí)時(shí)模擬各種測(cè)試環(huán)境來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)，并及時(shí)與設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通，提出意見(jiàn)。這將會(huì)極大地提升設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)的失誤。對(duì)于一些需要生產(chǎn)樣品的設(shè)計(jì)，同樣可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)的幫助，在設(shè)計(jì)完成后，“生產(chǎn)”出虛擬的樣品，并邀請(qǐng)用戶在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行體驗(yàn)和使用，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以馬上調(diào)整設(shè)計(jì)。這將極大地節(jié)約設(shè)計(jì)成本，包括經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。
2打破空間對(duì)設(shè)計(jì)師的限制
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將打破空間對(duì)設(shè)計(jì)師的限制，設(shè)計(jì)師的視野將從電腦屏幕擴(kuò)展至整個(gè)周圍的空間。我們可以完全虛擬出一個(gè)時(shí)空，在虛擬的世界構(gòu)建自己的作品。比如，當(dāng)我們需要設(shè)計(jì)一套古代服裝時(shí)，設(shè)計(jì)師可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備在工作場(chǎng)所虛擬一個(gè)相對(duì)應(yīng)的古代場(chǎng)景，并讓虛擬的模特“穿”上這套服裝在該場(chǎng)景中進(jìn)行展示，這種沉浸式的設(shè)計(jì)體驗(yàn)將幫助設(shè)計(jì)師更好地把握設(shè)計(jì)的時(shí)代感，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。除此之外，我們還可以基于周圍的真實(shí)環(huán)境，在真實(shí)空間中繪制虛擬的作品，比如在設(shè)計(jì)師的工作臺(tái)上使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)工具創(chuàng)作一輛迷你賽車，工作臺(tái)就是它的賽車場(chǎng)，它能和工作臺(tái)上真實(shí)存在的物品進(jìn)行互動(dòng)，并在行駛中繞開(kāi)這些真實(shí)的障礙。這也就意味著，設(shè)計(jì)師將從二維的平面中解放出來(lái)，真正進(jìn)入三維的空間進(jìn)行創(chuàng)作。這里需要注意的是，我們目前所謂的“三維”圖像，實(shí)際上仍然是顯示在各種設(shè)備屏幕上的平面圖像，并非能夠從任意角度觀察的真正的三維圖像。通過(guò)維度的提升，將使得設(shè)計(jì)師的視角更加自由，能夠從以往無(wú)法想象的視角去審視自己設(shè)計(jì)的作品。
3設(shè)計(jì)思維的改變
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)師們憑借自身的經(jīng)驗(yàn)去理解設(shè)計(jì)需求，也就是說(shuō)，當(dāng)客戶提出的設(shè)計(jì)需求涉及設(shè)計(jì)師陌生的領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)師造成很大的困擾。比如，一名建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑方面非常在行，但當(dāng)一名電影導(dǎo)演要求他為某部科幻電影設(shè)計(jì)一座火星基地時(shí)，他可能就會(huì)感到非常棘手，因?yàn)樗](méi)有到過(guò)火星，無(wú)法實(shí)地觀察火星的地貌環(huán)境。此時(shí)，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這名設(shè)計(jì)師就可以通過(guò)相關(guān)設(shè)備進(jìn)入虛擬的火星表面，全方位地觀察和體驗(yàn)。而且，這個(gè)虛擬的火星表面是由專業(yè)的宇宙空間研究機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)搭建而成的。從這個(gè)角度來(lái)看，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師的整個(gè)設(shè)計(jì)思維將會(huì)產(chǎn)生極大的變化，他們將徹底地?fù)Q位思考，不再完全從設(shè)計(jì)師的角度出發(fā)，而是可以進(jìn)入客戶的角度，在虛擬的環(huán)境中感受客戶的需求。這種變化將引起設(shè)計(jì)思想的革命——真正從客戶、從需求的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是憑借自身對(duì)客戶需求的有限理解來(lái)設(shè)計(jì)。
4設(shè)計(jì)師培養(yǎng)方式的變革
【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(lái)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(kāi)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(guó)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(lái)在美國(guó)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(tīng)、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(guò)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(wèn)題,在施工過(guò)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(guó)家森林公園內(nèi)茶長(zhǎng)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(guò)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(jué)效果.該項(xiàng)目的開(kāi)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(guò)程,技術(shù)人員可以通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(chǎng)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(guò)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(guò)程; 由過(guò)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(guò)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(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。然而設(shè)計(jì)者可以通過(guò)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(guò)程，以及施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題都將呈現(xiàn)給用戶。用戶可以根據(jù)現(xiàn)象來(lái)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(guò)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(guò)程中，設(shè)計(jì)者往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(lái)說(shuō)，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(wèn)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(wèn)題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)算來(lái)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(guò)程中遇到問(wèn)題，施工人員將問(wèn)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(guò)程中所浪費(fèi)的人力、物力、時(shí)間等問(wèn)題確是十分巨大的。因此，通過(guò)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(wèn)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(guò)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。可以根據(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。可以達(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(kāi)發(fā)相應(yīng)的設(shè)備模型用戶通過(guò)各種傳感及輸入裝置與虛擬場(chǎng)景的交互，使之通過(guò)虛擬的設(shè)備得到“真實(shí)”地訓(xùn)練。還可以觀察操作過(guò)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(guò)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(guò)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(yǔ)
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(guò)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(guó)建筑虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛躍發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；模擬；視傳方向；真實(shí)場(chǎng)景
中圖分類號(hào)：TP391.9
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展、PC的計(jì)算功能越發(fā)強(qiáng)大，模擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生――虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的模式，通過(guò)創(chuàng)建一些虛擬的環(huán)境，包括山、樹(shù)、虛擬實(shí)體等，通過(guò)逼近現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，將現(xiàn)實(shí)世界中的場(chǎng)景形似地再現(xiàn)出來(lái)，使得觀看虛擬場(chǎng)景的人，能夠更加輕松地的獲得所描述問(wèn)題的背景以及分析的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)處理能力的增強(qiáng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)逐漸地應(yīng)用于各種工況下，具體的如交通事故的再現(xiàn)，經(jīng)常在視頻上可看見(jiàn)虛擬場(chǎng)景的描述，使得事故過(guò)程清晰可見(jiàn)。虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)一種體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算系統(tǒng)，使人的感覺(jué)彷佛看到真實(shí)的過(guò)程一樣，能夠從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)上真正身臨其境地感知虛擬環(huán)境，達(dá)到人機(jī)交互、虛擬再現(xiàn)的功能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)代高科技、智能產(chǎn)品的結(jié)晶，通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬與建模，通過(guò)紋理特征的匹配，更加地符合人們的審美觀。本文基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在視傳方向的應(yīng)用分析，全面而系統(tǒng)地分析虛擬技術(shù)的應(yīng)用以及情景。
1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種采用計(jì)算機(jī)模擬的一種視覺(jué)效果技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)模擬已經(jīng)發(fā)生的事件、正在運(yùn)行的事件、預(yù)測(cè)要發(fā)生的事件等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很大的可調(diào)整型，可根據(jù)人的先驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)，逐漸完成一系列虛擬場(chǎng)景中的事件發(fā)生經(jīng)過(guò)，讓觀眾覺(jué)得真實(shí)，具有一定的可靠性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事上、交通部門事故回放、機(jī)車運(yùn)行監(jiān)控等一系列高科技應(yīng)用領(lǐng)域，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間將具有極大的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大要素主要為“沉浸”、“交互”和“構(gòu)想”。對(duì)于“沉浸”而言，“沉浸”的目的是使用戶盡可能的沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬的三維場(chǎng)景中，讓用戶有著身臨其境的感覺(jué)，增加虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的真實(shí)性，從而提高虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的質(zhì)量。“交互”則是指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景，具有可控性，例如列車通行在高速鐵路上，軌道的切換、運(yùn)行的速度、運(yùn)行的線路的選擇等等。例如現(xiàn)在MATALB軟件提供一種vrworld的模擬，場(chǎng)景的物體通過(guò)三維軟件構(gòu)件虛擬實(shí)體，通過(guò)編程的方式控制虛擬場(chǎng)景的物體的運(yùn)動(dòng)，因此，“交互”特點(diǎn)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。“構(gòu)想”這一點(diǎn)有時(shí)候可以用到，有時(shí)候則不需要用到，對(duì)于事故現(xiàn)場(chǎng)的再現(xiàn)，用戶只需要了解事件發(fā)生的經(jīng)過(guò)，因此也許不需要“構(gòu)想”，而在軍事領(lǐng)域則需要士兵通過(guò)對(duì)不同地形進(jìn)行作戰(zhàn)演練，構(gòu)想各種障礙物等，營(yíng)造更加逼真的場(chǎng)景，從而提高模擬演練水平。總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過(guò)先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)（現(xiàn)有的專業(yè)軟件），利用高科技術(shù)將現(xiàn)實(shí)中的一些場(chǎng)景或者過(guò)程，制作成客觀的虛擬環(huán)境，給人們以觸、聽(tīng)、視覺(jué)上的感受。所以，用戶在對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)盡心應(yīng)用的時(shí)候，常常會(huì)產(chǎn)生一些跟現(xiàn)實(shí)世界類似的意識(shí)或幻覺(jué)，讓用戶真正從嗅覺(jué)、觸覺(jué)等多個(gè)感官上了解虛擬世界的情境和事物，讓人們沉浸在虛擬情境之中。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是高科技的結(jié)晶，它使計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用更加具有可操作性，用戶根據(jù)需要可進(jìn)行相關(guān)渲染，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括圖形學(xué)、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模式識(shí)別等一系列人工智能技術(shù)，結(jié)合氣象、地質(zhì)、心理學(xué)、美學(xué)的角度出發(fā)，采用一系列智能方法，使得虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景更加地為觀眾所吸引。
2 視景仿真中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域極其廣泛，在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域應(yīng)用在BCGcentrex、centrex的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)，呼叫中心等，使得用戶可以在邏輯上建立起有關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的獲取，采用虛擬內(nèi)存和虛擬主機(jī)的通信，完成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。例如虛擬呼叫中心為企業(yè)和客戶提供一個(gè)個(gè)性化的服務(wù)平臺(tái)，能夠有效提升客戶和企業(yè)之間的溝通和信息交流服務(wù)，提供更加專業(yè)化的服務(wù)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在視覺(jué)仿真過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)建模技術(shù)和視點(diǎn)控制的高度化結(jié)合，通過(guò)現(xiàn)有的Maya、Softimage XSI、Houdini、3DS max、Lightware 3D以及MUltigen Creator等三維建模工具，通過(guò)三維建模軟件以及三維軟件自帶工具包中物理場(chǎng)景的調(diào)用，用戶可實(shí)現(xiàn)快速的建模仿真設(shè)計(jì)，通過(guò)修飾其紋理特征，導(dǎo)出相應(yīng)的開(kāi)發(fā)模型。三維建模包括幾何建模和形象建模。幾何建模是整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的一個(gè)大的工作部分，對(duì)于大型的虛擬場(chǎng)景繪制，則采用MUltigen Creator軟件可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的快速刻畫，得到一個(gè)非常接近于實(shí)際物理模型的所需幾何模型。形象建模則是根據(jù)幾何模型，進(jìn)行相關(guān)的修飾，包括幾何模型的紋理、材質(zhì)、光照等特征，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逼真地再現(xiàn)實(shí)際場(chǎng)景，從而在視傳方向，引起觀眾的注意，從而達(dá)到滿意的效果。對(duì)于形象建模，主要有四種紋理修飾方法：投影式貼圖、立體式貼圖、球體式貼圖以及柱體式貼圖，其中投影式貼圖在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中應(yīng)用最廣泛，投影式貼圖可以滿足多個(gè)角度進(jìn)行渲染。
對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的視點(diǎn)控制，在視傳方向上的控制，如果視點(diǎn)方向不合適，那么很難再現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的細(xì)節(jié)，可能導(dǎo)致所建立的虛擬場(chǎng)景看不到的情況，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中視點(diǎn)方向問(wèn)題需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。目前的視點(diǎn)方向主要有：靜止視點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)模式視點(diǎn)、束縛固定視點(diǎn)、束縛選裝視點(diǎn)和規(guī)劃路徑視點(diǎn)等。用戶可以實(shí)時(shí)地跟蹤該視點(diǎn)，達(dá)到實(shí)時(shí)化運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的目的。關(guān)于視點(diǎn)化的效果，常采用Vega軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。進(jìn)行視點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，一般需要進(jìn)行視點(diǎn)類的創(chuàng)建，即分開(kāi)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)模式和網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的各種參數(shù)控制等，常常電腦鼠標(biāo)作為運(yùn)動(dòng)模式實(shí)例進(jìn)行創(chuàng)建。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用，虛物實(shí)化技術(shù)常常涉及到，常見(jiàn)的顯示設(shè)備有CRT顯示器、電子投影以及立體眼鏡等，幫助用戶實(shí)時(shí)定位視頻流以及聲音所在幀。因此基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于視傳方向的應(yīng)用價(jià)值以及應(yīng)用前景隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的提高，逐漸變得更加可視化和簡(jiǎn)單化。
3 結(jié)束語(yǔ)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，例如汽車運(yùn)行、列車運(yùn)輸、事故現(xiàn)場(chǎng)模擬等一系列再現(xiàn)和仿真領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)三維模型重建加之以紋理渲染使得三維模型更加適合觀眾的視覺(jué)感受，從而營(yíng)造一種逼真的場(chǎng)景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)模擬，全面直觀可控地構(gòu)造一種虛擬場(chǎng)景，真實(shí)地反映事件發(fā)生之前、正在發(fā)生、發(fā)生之后的狀態(tài)，從而使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用更加具有針對(duì)性，更加地迎合觀眾的視覺(jué)效應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)代高科技的融合，結(jié)合了圖形學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等一系列人工智能技術(shù)，結(jié)合心理學(xué)、美學(xué)的角度，使得虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景更加地為觀眾所吸引。本文針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在視傳方向的應(yīng)用，討論其應(yīng)用價(jià)值，并介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景。
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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；水文地質(zhì)；研究應(yīng)用
中圖分類號(hào)：P64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境逼真的模擬人在自然環(huán)境中的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)等行為而進(jìn)行的人機(jī)界面的新技術(shù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)時(shí)表現(xiàn)、沉浸感、與計(jì)算機(jī)交互的功能可以建立起相關(guān)的水文地質(zhì)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水質(zhì)、水流及環(huán)境地質(zhì)的深入研究，以促進(jìn)人們對(duì)地下水的開(kāi)采及提高工程建設(shè)的可靠性。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
1概念
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是指利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境對(duì)人在自然環(huán)境中的視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、聽(tīng)覺(jué)等行為進(jìn)行逼真模擬的人機(jī)界面技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是由美國(guó)的VPL.Research公司創(chuàng)始人于1989年所創(chuàng)造，通常情況下被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有沉浸、交互、構(gòu)想三個(gè)基本特征，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展主要有兩個(gè)基本方向，一是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，二是基于萬(wàn)維網(wǎng)和因特網(wǎng)的三維圖形環(huán)境的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自從20世紀(jì)90年代開(kāi)展以來(lái)，利用其虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)無(wú)限貼近的特點(diǎn)，使實(shí)際環(huán)境中難以進(jìn)行模擬和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)果得以簡(jiǎn)單的表現(xiàn)出來(lái)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種不同條件的預(yù)測(cè)和結(jié)果計(jì)算，對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中各方面的發(fā)展都起到了良好的促進(jìn)作用。當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用在軍事、電子儀器檢測(cè)、遠(yuǎn)程高等教育、模具制作、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面，對(duì)人類的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了巨大的影響。
2優(yōu)點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合了眾多優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)，在其應(yīng)用的過(guò)程中，自身所具有的優(yōu)勢(shì)得到了充分的顯示。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)為：①實(shí)時(shí)表達(dá)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境變化的虛擬，可以隨時(shí)反應(yīng)事物的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，從而提供有效的數(shù)據(jù)信息。②三維立體表達(dá)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于較多的與計(jì)算機(jī)技術(shù)連接，將計(jì)算機(jī)的立體表達(dá)優(yōu)勢(shì)充分顯現(xiàn)出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要表達(dá)內(nèi)容從不同的角度進(jìn)行展現(xiàn)和研究。③反映細(xì)致，對(duì)于研究物體，即使是再細(xì)小的差別，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以將其充分的反應(yīng)出來(lái)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)研究物體全貌的綜合研究。④實(shí)現(xiàn)對(duì)事物發(fā)展的預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已存在事物的細(xì)致表達(dá)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)尚未存在但可能發(fā)生的事物變化進(jìn)行虛擬反映。⑤反映結(jié)果全面，建立虛擬的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)事物發(fā)展過(guò)程的虛擬，還可以根據(jù)不同的條件，虛擬出不同的結(jié)果。⑥為研究發(fā)展提供了新的方向，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用為對(duì)各種未知環(huán)境的探究提供了新的研究放向和研究方法。
3應(yīng)用條件
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)事物三維可視化的功能，但需要用海量的數(shù)據(jù)資料作為支持。基礎(chǔ)資料越是全面、豐富，虛擬出來(lái)的結(jié)果就越貼近現(xiàn)實(shí)。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用
1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)地下水流的表達(dá)
在水文地質(zhì)研究中，地下水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是其研究的重要組成部分，地下水流的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，也是目前水文地質(zhì)研究中最活躍的研究因素。在研究地下水流時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅可以利用自身實(shí)時(shí)變化的功能對(duì)地下水流的運(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行虛擬的表達(dá)，以充分的表現(xiàn)出地下水流的特點(diǎn)，還可以對(duì)地下水開(kāi)采后對(duì)地下水的變化情況進(jìn)行虛擬，使人們充分了解在開(kāi)采利用地下水后對(duì)含水系統(tǒng)造成的影響，從而使人們采取相應(yīng)的措施或者是減少對(duì)地下水的開(kāi)采。在對(duì)地下水流研究的虛擬過(guò)程中，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的可視化管理，還可以由此虛擬出相應(yīng)的開(kāi)采方式和管理方案，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行不斷的完善和表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水流研究的可靠性和科學(xué)性。
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)含水層的表達(dá)
在以往的研究工作中，只能夠通過(guò)剖面圖來(lái)展示隔水層和含水層的分布特點(diǎn)，在平面圖中則通過(guò)含水層厚度的等值線來(lái)表現(xiàn)含水層的空間分布特點(diǎn)，這樣進(jìn)行研究分析，既不夠直觀，也不夠全面，對(duì)于含水層和隔水層的變化狀況研究起到的作用不大。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的三維可視化功能能夠?qū)⒌叵潞畬优c隔水層的分布、空間的變化情況及含水層的厚度很好的進(jìn)行真實(shí)再現(xiàn)，對(duì)于深入研究隔水層和含水層有很大的幫助，同時(shí)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中資料的不斷完善，人們對(duì)地下含水系統(tǒng)的研究也更加深入、全面。
3水文地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)地下水的開(kāi)采利用也不斷的增長(zhǎng)，導(dǎo)致過(guò)分開(kāi)采，從而引發(fā)了地下水位持續(xù)下降、地面沉降、水資源枯竭、土壤沙漠化等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)人類的居住環(huán)境形成了巨大的威脅，嚴(yán)重影響了人們生活質(zhì)量的提高。由于虛擬技術(shù)既可以對(duì)存在的事物發(fā)展過(guò)程進(jìn)行虛擬，也可以對(duì)尚未存在但可能發(fā)生的事物進(jìn)行虛擬，將其利用在水文地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)上，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)采地下水可能引發(fā)的各種環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行虛擬分析，從而制定出相應(yīng)的對(duì)策或減少對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)，以減少環(huán)境問(wèn)題給人類帶來(lái)的災(zāi)害。
4地下水水質(zhì)的虛擬表現(xiàn)
當(dāng)前，由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，造成環(huán)境污染嚴(yán)重，影響到了地下水的水質(zhì)，也影響到了人們對(duì)地下水的開(kāi)采使用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以對(duì)地下水在自然狀態(tài)下的變化進(jìn)行虛擬，從而找出對(duì)地下水水質(zhì)影響較大的因素，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)變化更深刻的理解，為人們提供有效的控制水質(zhì)惡化的方法，使地下水質(zhì)逐步轉(zhuǎn)為良性循環(huán)，水質(zhì)恢復(fù)正常。在研究地下水質(zhì)時(shí)，可以建立相應(yīng)的水質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)室，將可能影響地下水質(zhì)的因素都虛擬出來(lái)，并對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析研究，找出相應(yīng)的解決方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)影響因素的良好控制，從而改變地下水的水質(zhì)，以保證人類的生活質(zhì)量。
