序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜述范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1. GPIB技術(shù)及GPIB總線虛擬儀器概述

總而言之，GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)虛擬儀器較為早期的一個(gè)發(fā)展階段。隨著它的出現(xiàn)，促使著電子CAN總線控制器測(cè)量獨(dú)立的單臺(tái)手工操作逐步向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的方向發(fā)展。目前典型的GPIB系統(tǒng)它是由一臺(tái)PC機(jī)、一個(gè)GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB形式的儀器通過(guò)GPIB電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)40米。

就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的GPIB技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以方便地把多臺(tái)儀器組合起來(lái)，形成一個(gè)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令實(shí)際上很簡(jiǎn)單，這主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。

而GPIB總線的虛擬儀器系統(tǒng)說(shuō)白了就是以GPIB總線儀器與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)，GHB卡將可編程儀器與計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制去執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)操作。它的硬件配置包括PC機(jī)，PCI-GPIB接口模塊 EP-H6280，頻譜儀：AV4032，數(shù)字多用表：34401A，微波功率計(jì)：ML2430A和任意波形發(fā)生器：33250A等等。它的測(cè)試要求是要有頻譜儀，33250A，微波功率計(jì)和微波信號(hào)源等。其測(cè)試框構(gòu)圖如下圖1所示。

圖1測(cè)試框構(gòu)圖

2.GPIB總線虛擬儀器工作原理

單就GPIB總線虛擬儀器的工作原理來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)在軟件的大力控制下不僅實(shí)現(xiàn)了以往單臺(tái)虛擬儀器的測(cè)控功能，更重要的是它實(shí)現(xiàn)了測(cè)控系統(tǒng)的整個(gè)組態(tài)功能。在實(shí)際工作運(yùn)行中，根據(jù)測(cè)控對(duì)象的實(shí)際需要可以進(jìn)行組態(tài)選擇合適的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)功能。但是需要特別說(shuō)明的是，在實(shí)際中應(yīng)該對(duì)不同物理量應(yīng)選配相應(yīng)的傳感器。我們知道，系統(tǒng)的控者它是由PXI-8156零槽控制器和PC機(jī)擔(dān)任，PXI-8156通過(guò)內(nèi)置PXI總線與PXI-L6071E Multifunction I/O相連，實(shí)施對(duì)象的模擬量或數(shù)字量采集。而實(shí)際中PXI-8156通過(guò)密封機(jī)箱內(nèi)置的AT-GPIB/TNT接口連接VXI儀器的GPIB VXI/O轉(zhuǎn)換口，使其間接控制VXI-4101A的多用表、計(jì)數(shù)器和I/O以及6071E等等儀器，組成高速集成虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)環(huán)境，能夠?qū)尤雽?duì)象實(shí)施遠(yuǎn)程測(cè)控。PXI控制器與PC機(jī)以及與遠(yuǎn)程用戶均通過(guò)Internet連接，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意組態(tài)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作。

3.基于LABVIEW的GPIB虛擬儀器案例設(shè)計(jì)

根據(jù)筆者的實(shí)際工作和工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合理論和實(shí)際，本文設(shè)計(jì)一種基于LABVIEW的GPIB虛擬儀器。

3.1設(shè)計(jì)案例所需組件

3.1.1 GPIB總線虛擬儀器所需要的軟件。用LABVIEW開(kāi)發(fā)基于GPIB總線的虛擬儀器的軟件包括：LABVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)、GPIB接口卡驅(qū)動(dòng)程序和儀器的LABVIEW驅(qū)動(dòng)程序。在這里需要加以說(shuō)明的是如果有儀器的LABVIEW驅(qū)動(dòng)程序，創(chuàng)建虛擬儀器就更方便了。儀器的LABVIEW驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)儀器通信和控制的具體過(guò)程，系統(tǒng)里包含儀器編程細(xì)節(jié)。

3.1.2 GPIB總線虛擬儀器所需要的硬件。GPIB接口是由8位數(shù)字并行通訊接口而組成，其數(shù)據(jù)傳輸速度為1mbyte/s。GPIB設(shè)備分為三部分，這三部分分別是聽(tīng)者、說(shuō)者和控制器。在實(shí)際工作中，說(shuō)者負(fù)責(zé)發(fā)出消息、數(shù)據(jù)或命令，聽(tīng)者負(fù)責(zé)接收消息、數(shù)據(jù)或命令，而控制器負(fù)責(zé)管理總線上的消息，并指定通訊連接和發(fā)送GPIB命令到指定的設(shè)備上。在目前使用時(shí)，有些GPIB設(shè)備在不同的時(shí)候它可以扮演不同角色，有時(shí)充當(dāng)說(shuō)者，有時(shí)充當(dāng)聽(tīng)者，有時(shí)又可以作為控制器。

使用過(guò)的人都知道，GPIB接口它有一個(gè)特點(diǎn)，就是可以通過(guò)一個(gè)接口將多個(gè)GPIB設(shè)備連接在一起，同時(shí)完成多種不同物理量的測(cè)量。除此之外，GPIB的基地址一共有31個(gè)，在工作中我們?yōu)榱双@得較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，連接設(shè)備一般都會(huì)超過(guò)15個(gè)，對(duì)于普通的測(cè)量這就已經(jīng)足夠了。

而開(kāi)發(fā)基于GPIB總線的虛擬儀器，一般需要有計(jì)算機(jī)、GPIB接口卡、GPIB連接電纜和帶有GPIB接口的測(cè)試儀器。測(cè)試儀器的類型及數(shù)量取決于實(shí)際的測(cè)試要求，儀器本身還要有與之配套的傳感器。GPIB接口卡主要用于將儀器與計(jì)算機(jī)相連，各GPIB接口之間用GPIB連接電纜連接。

3.2 實(shí)驗(yàn)軟件編程

當(dāng)下，一個(gè)完整的Labview程序由三部分組成，即前面板、代碼窗口及程序圖標(biāo)和接口板。其中前面板主要實(shí)現(xiàn)程序的輸入輸出功能，由控制件元素和顯示件元素組成；代碼窗口則是用來(lái)編輯圖形代碼以實(shí)現(xiàn)對(duì)控件行為和屬性的控制；圖標(biāo)和接口板則是用來(lái)實(shí)現(xiàn)子程序的調(diào)用。其中該程序最為基本的部分就是鎖相放大器收發(fā)信息VI的程序代碼，程序的其它部分都是建立在這兩個(gè)VI的基礎(chǔ)上的，通過(guò)編程把適當(dāng)?shù)腉PIB命令通過(guò)兩個(gè)VI發(fā)送給儀器或者接收儀器返回的信息。

而虛擬儀器實(shí)驗(yàn)程序框包括兩大模塊，分別為儀器設(shè)置模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，儀器設(shè)置模塊主要負(fù)責(zé)儀器測(cè)量時(shí)各種參數(shù)的設(shè)定，同時(shí)也具有顯示測(cè)量當(dāng)前值的功能；數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、測(cè)量數(shù)據(jù)以文本文件形式存儲(chǔ)到指定的文件中。

3.3 得出結(jié)論和總結(jié)

根據(jù)理論和實(shí)際，文章設(shè)計(jì)了一種基于GPIB總線的虛擬儀器的軟硬件及軟件編程。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用了模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)編程把適當(dāng)?shù)腉PIB命令通過(guò)兩個(gè)VI發(fā)送給儀器或者接收儀器返回信息。從這個(gè)案例實(shí)踐中我們可以看出，GPIB總線的虛擬儀器在使用中比較方便。

參考文獻(xiàn)

[1]繆為國(guó).可組態(tài)的虛擬儀器系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].南京林業(yè)大學(xué).2007.

篇（2）

這份報(bào)告站在全球市場(chǎng)的角度上詳細(xì)分析了虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)的趨勢(shì)、發(fā)展動(dòng)力和在未來(lái)有可能會(huì)遇到的挑戰(zhàn)。另外，它還對(duì)2015-2020年間虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè)。這份報(bào)告的選題角度包含了技術(shù)、設(shè)備、原件、程序和地域等。

篇（3）

③資料來(lái)源：；杜江，杜偉庭.“VR+新聞”：虛擬現(xiàn)實(shí)報(bào)道的嘗試，[J]青年記者，2016.

參考文獻(xiàn)

[1]杜江，杜偉庭.VR+新聞：虛擬現(xiàn)實(shí)報(bào)道的嘗試[J].青年記者，2016.

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篇（4）

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí) 400米障礙建模 訓(xùn)練仿真

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新興的人機(jī)交互形式，可以創(chuàng)建虛擬世界，仿造自然世界，用戶可以從各種感官上產(chǎn)生親臨真實(shí)情況的體驗(yàn)。上世紀(jì)90年代初期，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已大量應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮、訓(xùn)練模擬、武器試驗(yàn)等。400米障礙訓(xùn)練是軍人常態(tài)化基礎(chǔ)體能訓(xùn)練的科目，但是訓(xùn)練過(guò)程中往往出現(xiàn)的傷病情況較多?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真模擬障礙訓(xùn)練，可以對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)和教學(xué)，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)模擬人類專家的決策，讓參訓(xùn)學(xué)員在虛擬環(huán)境中身臨其境的訓(xùn)練，有效地避免無(wú)謂的傷病，提高訓(xùn)練效果。

一、系統(tǒng)組成

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，需要滿足用戶與虛擬世界的自然交互，僅靠一臺(tái)計(jì)算機(jī)是無(wú)法完成的，對(duì)于虛擬世界的身體感覺(jué)也不是僅僅靠鍵盤(pán)和鼠標(biāo)就能夠達(dá)到的。參訓(xùn)人員在虛擬訓(xùn)練場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要三維的訓(xùn)練環(huán)境、虛擬的聲音以及抓、拉、爬、攀等動(dòng)作的觸感和力感的體驗(yàn)，還需要智能化儀器的支撐，可以說(shuō)各種硬件設(shè)備是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

整個(gè)仿真模擬系統(tǒng)由兩種生成模式去實(shí)現(xiàn)，一種是由參訓(xùn)人員配備一系列數(shù)字化裝備采集數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)建模，經(jīng)由高性能計(jì)算機(jī)處理輸出到視覺(jué)通道、聽(tīng)覺(jué)通道、力覺(jué)通道反饋給訓(xùn)練人員，體驗(yàn)如真實(shí)般的訓(xùn)練場(chǎng)景。另一種，則是由建模技術(shù)，對(duì)訓(xùn)練環(huán)境、個(gè)人訓(xùn)練情況和預(yù)演的訓(xùn)練技術(shù)動(dòng)作建模，生成虛擬的訓(xùn)練畫(huà)面，從而幫助參訓(xùn)人員全面了解自身訓(xùn)練情況和需要改進(jìn)的技術(shù)動(dòng)作，以及改進(jìn)方案。

二、系統(tǒng)功能

（一）訓(xùn)練情況再現(xiàn)。動(dòng)作重現(xiàn)是仿真系統(tǒng)中的重要功能，以其三維式可以讓用戶觀看到模擬人能夠在虛擬訓(xùn)練場(chǎng)上逼真的、較精確再現(xiàn)自身的訓(xùn)練動(dòng)作。是對(duì)自身的一種直觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)也可以形象化地幫助參訓(xùn)人員掌握動(dòng)作要領(lǐng)和技術(shù)動(dòng)作，同時(shí)減少了訓(xùn)練傷病。

（二）訓(xùn)練技術(shù)動(dòng)作預(yù)演。創(chuàng)新技術(shù)動(dòng)作和預(yù)演未知情況在提高訓(xùn)練效果上有很大的作用。通過(guò)障礙物的技術(shù)動(dòng)作的改進(jìn)和創(chuàng)新是提高訓(xùn)練成績(jī)的一大重要途徑，但是創(chuàng)新的動(dòng)作的實(shí)際應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)傷病，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真模擬可以避免這樣的傷病出現(xiàn)。

（三）訓(xùn)練教學(xué)。教員可以利用模擬仿真訓(xùn)練對(duì)新學(xué)員進(jìn)行教學(xué)，錄入教員對(duì)于障礙訓(xùn)練的語(yǔ)音和文字講解，配合虛擬訓(xùn)練畫(huà)面，可以使新學(xué)員直觀的印象，掌握技術(shù)動(dòng)作要領(lǐng)，達(dá)到了訓(xùn)練前“熱身”的作用。

（四）訓(xùn)練效果圖示分析。形象直觀的虛擬畫(huà)面可以給參訓(xùn)人員直觀的映像，分析對(duì)比參訓(xùn)人員的訓(xùn)練動(dòng)作和標(biāo)準(zhǔn)的模擬動(dòng)作，給予相同的視點(diǎn)，同步對(duì)比每一個(gè)通過(guò)障礙物的動(dòng)作，讓參訓(xùn)人員更快捷的找出自身痼癖動(dòng)作和缺陷動(dòng)作。量化分析速度、位移等數(shù)據(jù)，并使其與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出差異，對(duì)于改進(jìn)參訓(xùn)人員的技術(shù)動(dòng)作會(huì)有較好的指導(dǎo)意義。

三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真模型建立

（一）虛擬障礙訓(xùn)練可視化建模。模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界或虛擬世界中各種事物或現(xiàn)象的一種抽象化的表現(xiàn)方法。400米障礙訓(xùn)練環(huán)境的建立是虛擬訓(xùn)練仿真的基礎(chǔ)。障礙訓(xùn)練環(huán)境模型是對(duì)障礙訓(xùn)練環(huán)境采用物理、數(shù)學(xué)等表示方法進(jìn)行表示的模型，提供訓(xùn)練環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。包括障礙訓(xùn)練場(chǎng)地貌幾何建模，障礙訓(xùn)練場(chǎng)地物幾何建模，參訓(xùn)人員行為建模等。

（二）聽(tīng)覺(jué)建模技術(shù)。整個(gè)虛擬訓(xùn)練環(huán)境的逼真性，還需要加入三維模擬聲音，這是增強(qiáng)用戶在虛擬環(huán)境中沉浸感和交互性的必要手段。聲音的來(lái)源可以是計(jì)算機(jī)合成的聲音信號(hào)也可以是采樣的真實(shí)聲音信號(hào)。目前的研究中，由于觸覺(jué)（力覺(jué)）反饋實(shí)現(xiàn)難度大，迄今為止還沒(méi)有能夠令用戶滿意的觸覺(jué)（力覺(jué)）反饋系統(tǒng)，所以虛擬聲音對(duì)于提高虛擬環(huán)境的逼真感就有很大的作用，增強(qiáng)臨場(chǎng)效果。

四、訓(xùn)練分析圖示

（一）數(shù)據(jù)圖示分析。數(shù)據(jù)的分析是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是對(duì)于訓(xùn)練人員訓(xùn)練效果的直接反饋，可以采用柱狀坐標(biāo)圖來(lái)很好地完成。主要從模擬訓(xùn)練與模擬標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練作對(duì)比，讓訓(xùn)練人員找到差異，改進(jìn)自身訓(xùn)練動(dòng)作。舉出一個(gè)簡(jiǎn)單例子，通過(guò)錄入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)虛擬訓(xùn)練數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以得出誤差，集合虛擬訓(xùn)練畫(huà)面和標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練畫(huà)面，讓參訓(xùn)人員直觀找到自己技術(shù)動(dòng)作存在問(wèn)題，然后解決技術(shù)動(dòng)作缺陷，提高訓(xùn)練成績(jī)。

（二）重心軌跡分析。人體重心對(duì)于研究運(yùn)動(dòng)起著很重要的作用，尤其是跳躍動(dòng)作，故在400米障礙中正確分析重心軌跡誤差可以幫助提高訓(xùn)練成績(jī)。400米障礙訓(xùn)練中起跳點(diǎn)的正確選擇是決定成功通過(guò)障礙物的關(guān)鍵因素，也是提高成績(jī)的重要途徑，重心軌跡的分析可以幫助學(xué)員判斷自己的起跳點(diǎn)是否正確。同時(shí)重心軌跡分析也可以幫助學(xué)員準(zhǔn)確發(fā)力，在合理支配體能上也起到了很大的作用。身體平衡也是保證訓(xùn)練成績(jī)的一個(gè)重要因素，重心軌跡誤差分析可以推斷出學(xué)員的平衡能力，從而教員可以根據(jù)情況制定出相應(yīng)的平衡訓(xùn)練手段方法。

參考文獻(xiàn)：

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篇（5）

【摘　要】執(zhí)行海上測(cè)控任務(wù)期間，為確保測(cè)控通信設(shè)備的穩(wěn)定可靠，海上測(cè)控通信系統(tǒng)的訓(xùn)練模式仍是采取以口頭演練為主，輔以仿真訓(xùn)練的模式，已不能適應(yīng)當(dāng)前高密度海上測(cè)控訓(xùn)練的要求，通過(guò)信息化手段引進(jìn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練模式，實(shí)現(xiàn)海上測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式的轉(zhuǎn)換具有重要意義。

關(guān)鍵詞 訓(xùn)練模式；虛擬現(xiàn)實(shí)；測(cè)控通信系統(tǒng)

0　引言

高密度海上測(cè)控任務(wù)要求測(cè)控通信系統(tǒng)設(shè)備必須穩(wěn)定可靠，這就給傳統(tǒng)的測(cè)控通信訓(xùn)練模式帶來(lái)挑戰(zhàn)，以往測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式采取以理論訓(xùn)練和實(shí)操訓(xùn)練相結(jié)合的方式進(jìn)行，并采取仿真訓(xùn)練等手段為輔助手段，這些訓(xùn)練模式取得了良好效果，培養(yǎng)了大量的海上測(cè)控通信人才。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，在越來(lái)越多的領(lǐng)域采取虛擬訓(xùn)練的模式開(kāi)展訓(xùn)練，其具有訓(xùn)練成本低、安全性高、不受時(shí)空限制且訓(xùn)練效果好等特點(diǎn)，通過(guò)訓(xùn)練模式轉(zhuǎn)變的研究，將有效推動(dòng)通信系統(tǒng)訓(xùn)練效益。

1　海上測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式綜述

海上測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式包括個(gè)人自學(xué)、承師帶徒、廠所培訓(xùn)、授課講課、聯(lián)調(diào)演練及網(wǎng)絡(luò)化訓(xùn)練等模式，為海上測(cè)控通信系統(tǒng)人才培養(yǎng)、能力提升作出了重要貢獻(xiàn)。

1.1　個(gè)人自學(xué)

個(gè)人自學(xué)是根據(jù)個(gè)人訓(xùn)練的實(shí)際情況，依據(jù)年初制定的個(gè)人年度訓(xùn)練計(jì)劃開(kāi)展專業(yè)訓(xùn)練的方式，其具有針對(duì)性強(qiáng)、效果有限的特點(diǎn)，側(cè)重于對(duì)設(shè)備基本信息、基本操作、基本流程、基本原理的掌握。

1.2　承師帶徒

承師帶徒是為崗位人員指定本專業(yè)技術(shù)骨干開(kāi)展專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，包括理論授課、實(shí)操演示等，主要通過(guò)“以老帶新、互幫互學(xué)”等方式開(kāi)展訓(xùn)練，其具有指導(dǎo)性強(qiáng)、重點(diǎn)突出等特點(diǎn)，側(cè)重于基本操作、基本原理的學(xué)習(xí)和掌握。

1.3　廠所培訓(xùn)

廠所培訓(xùn)主要結(jié)合新設(shè)備研制、改造、聯(lián)合課題研究、廠所代職等工作進(jìn)行，廠所培訓(xùn)能夠使崗位人員對(duì)設(shè)備的總體知識(shí)、設(shè)備性能、設(shè)備原理等進(jìn)行深層次的學(xué)習(xí)和研究，對(duì)提升崗位人員執(zhí)掌設(shè)備能力和科研試驗(yàn)?zāi)芰哂兄匾饔谩?/p>

1.4　授課講課

授課講課可分為新學(xué)員匯報(bào)講課、外訓(xùn)人員匯報(bào)講課、崗位專家授課、外請(qǐng)專家授課等。通過(guò)授課講課既可檢查人員知識(shí)掌握情況。又可使崗位人員學(xué)習(xí)了解當(dāng)前新技術(shù)、新研究、新應(yīng)用等，為崗位人員提供崗位訓(xùn)練和科研創(chuàng)新動(dòng)力。

1.5　聯(lián)調(diào)演練

聯(lián)調(diào)演練是為了熟悉任務(wù)流程、檢驗(yàn)參試設(shè)備工作狀態(tài)和技術(shù)性能，驗(yàn)證軟硬件的可靠性、協(xié)調(diào)性，確保測(cè)控通信設(shè)備間的接口正確、可靠，可培養(yǎng)崗位人員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)作風(fēng)、熟練掌握操作流程和任務(wù)工作流程，鍛煉指揮員的組織指揮和協(xié)同能力，是一種綜合性的訓(xùn)練方式。

1.6　網(wǎng)絡(luò)化訓(xùn)練

網(wǎng)絡(luò)化訓(xùn)練是指利用網(wǎng)絡(luò)上的訓(xùn)練資源或者相關(guān)訓(xùn)練軟件輔助人員進(jìn)行訓(xùn)練、考核的訓(xùn)練方式，主要包括網(wǎng)上模擬系統(tǒng)訓(xùn)練、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、視頻教學(xué)和網(wǎng)上考核等。網(wǎng)絡(luò)化訓(xùn)練可以充分利用網(wǎng)絡(luò)集成化，數(shù)字化，資源共享方便快捷等特點(diǎn)輔助訓(xùn)練，擴(kuò)展訓(xùn)練模式，提高訓(xùn)練效率，優(yōu)化考核過(guò)程。

1.7　計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練

計(jì)算機(jī)模擬能夠逼真地顯現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中相關(guān)任務(wù)的過(guò)程，可激起參訓(xùn)人員的行為和思維的反應(yīng)，是一種有效地訓(xùn)練手段。但目前的計(jì)算模擬訓(xùn)練存在交互性不強(qiáng)、環(huán)境不逼真、“身臨其境”感覺(jué)不明顯等問(wèn)題，停留在二維層面，訓(xùn)練效果與預(yù)期的差距較大，不能滿足模擬訓(xùn)練要求，急需研究新的真實(shí)性較高、交互性較強(qiáng)、立體感較好的模擬訓(xùn)練模式。

2　虛擬現(xiàn)實(shí)仿真模擬訓(xùn)練模式的概念

訓(xùn)練模擬系統(tǒng)從技術(shù)手段上看，主要包括三種類型：一是以硬件設(shè)備為主、結(jié)合相關(guān)軟件、與實(shí)際裝備基本一致的“硬”模擬系統(tǒng)，比如，用于駕駛和操縱訓(xùn)練的各種專項(xiàng)技能訓(xùn)練模擬器；二是以軟件方式為主、用虛擬界面代替實(shí)際裝備界面、與實(shí)際裝備視覺(jué)效果基本一致的“軟”模擬系統(tǒng)，比如，用于裝備操作流程訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練的各種訓(xùn)練模擬系統(tǒng)等；三是在實(shí)際平臺(tái)或裝備系統(tǒng)中嵌入專用于訓(xùn)練的信息支持軟件，從而構(gòu)成了實(shí)裝嵌入式訓(xùn)練模擬系統(tǒng)。無(wú)論上述哪一種訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，其所構(gòu)成的訓(xùn)練環(huán)境與真實(shí)環(huán)境相比都存在較大的差距，因此，“仿真度”問(wèn)題一直困擾著模擬領(lǐng)域，對(duì)“構(gòu)造逼真訓(xùn)練環(huán)境”的追求長(zhǎng)期存在并一直未能得到很好地解決。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可對(duì)研究對(duì)象和環(huán)境獲得“身臨其境”的感受，提高人類認(rèn)知的廣度和深度，拓寬認(rèn)識(shí)空間和方法空間，是仿真技術(shù)的發(fā)展方向。

2.1　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（Vitual Reality，VR），又稱“靈境技術(shù)”，是綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能，使人沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建一種適人化的多維信息空間。

2.2　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本特征

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是能夠充分發(fā)揮在由計(jì)算機(jī)和人構(gòu)成的系統(tǒng)中人的主觀能動(dòng)性，即把人的感知能力、認(rèn)知能力和心理狀態(tài)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到體現(xiàn)，人與系統(tǒng)交互采用完全自然的方式。其基本特征可通過(guò)“靈境技術(shù)三角形”加以描述，即“3個(gè)I（Immersion（沉浸）-Interaction（交互）-Imagination（構(gòu)想））”。

2.3　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般分為桌面式、大屏幕式和頭盔式，按照系統(tǒng)構(gòu)成劃分可分為檢測(cè)模塊（檢測(cè)用戶的操作命令，并通過(guò)傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境）、反饋模塊（接受來(lái)自傳感器模塊的信息，為用戶提供實(shí)時(shí)反饋）、傳感器模塊（接受來(lái)自用戶的操作命令將其作用于虛擬環(huán)境，并將操作后產(chǎn)生的結(jié)果以相應(yīng)的反饋形式提供給用戶）、控制模塊（對(duì)傳感器進(jìn)行控制，使其對(duì)用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生作用）、3D模型庫(kù)（現(xiàn)實(shí)世界各組成部分的三維表示，并由此構(gòu)成對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境）及建模模塊（獲取現(xiàn)實(shí)世界各組成部分的三維數(shù)據(jù)，并建立他們的三維模型）。

2.4　虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練模式特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的訓(xùn)練模式相比較，使用虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練模式主要有以下特點(diǎn)：

（1）提高訓(xùn)練環(huán)境的逼真度。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，設(shè)立與任務(wù)實(shí)戰(zhàn)、設(shè)備故障等相一致的訓(xùn)練環(huán)境，使參訓(xùn)人員處于逼真的環(huán)境下開(kāi)展訓(xùn)練，可避免因設(shè)備安全隱患而降低訓(xùn)練難度和標(biāo)準(zhǔn)的情況發(fā)生。

（2）大大縮短訓(xùn)練時(shí)間。通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可迅速設(shè)置聯(lián)調(diào)演練和任務(wù)實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)景，且不受人員、環(huán)境、天氣等影響縮短了參訓(xùn)人員的準(zhǔn)備時(shí)間。

（3）大大減少了裝備的損耗。由于海上環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備動(dòng)用頻繁極易造成設(shè)備故障損壞，從而增加海上測(cè)控任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際施訓(xùn)中，可通過(guò)模擬訓(xùn)練提高訓(xùn)練的逼真度，在確保訓(xùn)練效益的前提下，降低設(shè)備損壞。

（4）可復(fù)現(xiàn)人員訓(xùn)練情況。在使用虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，系統(tǒng)可模擬各種實(shí)際情況，并對(duì)相關(guān)訓(xùn)練情況進(jìn)行記錄、回放，以便于進(jìn)一步掌握、了解訓(xùn)練中的得失，做好總結(jié)，提升能力。

3　測(cè)控通信系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練模式建設(shè)

虛擬現(xiàn)實(shí)仿真訓(xùn)練模式是引領(lǐng)未來(lái)測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練的先進(jìn)訓(xùn)練模式，對(duì)于提高測(cè)控通信系統(tǒng)訓(xùn)練效益具有重要意義，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真訓(xùn)練模式主要包括以下軟硬件保障、訓(xùn)練內(nèi)容和方式、訓(xùn)練制度保障等方面內(nèi)容。

3.1　軟硬件建設(shè)

虛擬現(xiàn)實(shí)仿真訓(xùn)練的目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)生成虛擬世界，用戶可以與之進(jìn)行視、聽(tīng)、觸、嗅覺(jué)等全方位的交互，并且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)。因此除了高性能的計(jì)算機(jī)外，還需要相關(guān)的軟件。

通過(guò)專業(yè)VR建模軟件如OpenGL、Pro/E、Vega、Creator等建立環(huán)境模型，可結(jié)合Visual C++構(gòu)建的平臺(tái)營(yíng)造虛擬環(huán)境；運(yùn)用多種方法來(lái)保證三維場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)顯示；利用模板匹配、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的識(shí)別來(lái)交互；為保證環(huán)境的真實(shí)性，還需要使用I-Collide、PAPID、V-Clip等算法進(jìn)行實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè)。

通過(guò)軟件和硬件將通信系統(tǒng)設(shè)備、接口、環(huán)境等通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真，增強(qiáng)通信環(huán)境的“逼真度”，為基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練模式提供場(chǎng)景、環(huán)境、反饋等支撐，實(shí)現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的軟硬件支撐。

3.2　訓(xùn)練內(nèi)容方式

（1）單人通信設(shè)備模擬訓(xùn)練?；赩R的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)最初應(yīng)用于單人操作維護(hù)裝備，對(duì)于單人通信設(shè)備模擬操作訓(xùn)練具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)三維圖形生成系統(tǒng)生成逼真的涌浪、船搖、風(fēng)浪等各種設(shè)備操作條件，與合成的三維空間聲音的效果一同，完成單人通信模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練，如天線跟蹤的飛車現(xiàn)象等。通過(guò)單人通信設(shè)備模擬訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)單人在各種氣象條件和環(huán)境下，逼真模擬操作設(shè)備訓(xùn)練。

（2）開(kāi)展指揮人員模擬訓(xùn)練。根據(jù)應(yīng)急狀態(tài)下和常態(tài)化任務(wù)狀態(tài)下，綜合甲板、機(jī)房等各種環(huán)境下的通信狀態(tài)、場(chǎng)景，讓指揮員通過(guò)傳感器裝置觀察設(shè)備狀態(tài)及處置現(xiàn)狀，以便于逼真模擬與真實(shí)環(huán)境完全相似的環(huán)境，生動(dòng)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)效果，使受訓(xùn)指揮員“沉浸”在“真實(shí)的”試驗(yàn)任務(wù)環(huán)境中，開(kāi)展任務(wù)指揮及應(yīng)急處置指揮，鍛煉指揮員的心理素質(zhì)和指揮能力。

（3）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展異地同環(huán)境演練。通信系統(tǒng)最大特點(diǎn)是點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣，一個(gè)設(shè)備故障可能涉及到多個(gè)方向、多個(gè)測(cè)站，只有通過(guò)協(xié)同指揮、協(xié)同操作才能徹底排除故障，因此運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分布式交互仿真并結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過(guò)模擬訓(xùn)練中心設(shè)置在不同測(cè)量站（船站）的指揮員的模擬系統(tǒng)終端，實(shí)現(xiàn)不同地域、相同環(huán)境的模擬訓(xùn)練，各測(cè)站之間的通信系統(tǒng)可通過(guò)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展聯(lián)合演練，排除設(shè)備故障、組織基地間的通信設(shè)備應(yīng)急處置聯(lián)合訓(xùn)練。

3.3　訓(xùn)練模式發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬訓(xùn)練模式將呈現(xiàn)新的發(fā)展。

（1）著眼復(fù)雜環(huán)境，構(gòu)建多維虛擬試驗(yàn)任務(wù)環(huán)境，提高訓(xùn)練效益。在實(shí)際任務(wù)過(guò)程中，海上通信環(huán)境呈現(xiàn)陸、海、空、天、電等多維發(fā)展的趨勢(shì)，需要在復(fù)雜多變的環(huán)境中保持通信信息暢通，應(yīng)著重加強(qiáng)復(fù)雜環(huán)境下的多維訓(xùn)練。

（2）實(shí)施超實(shí)時(shí)模擬訓(xùn)練。這種訓(xùn)練是使受訓(xùn)對(duì)象在模擬環(huán)境中進(jìn)行的一種比正常訓(xùn)練速度更快的訓(xùn)練。通常采用壓縮時(shí)間跨度，加快作業(yè)進(jìn)程，提高訓(xùn)練強(qiáng)度的方式進(jìn)行，使受訓(xùn)者得到超常的反應(yīng)和訓(xùn)練，其適用于技能型訓(xùn)練。

（3）與心理訓(xùn)練緊密結(jié)合。通過(guò)將虛擬現(xiàn)實(shí)模擬訓(xùn)練與心理訓(xùn)練緊密結(jié)合后，進(jìn)一步訓(xùn)練人員的心理承受能力和恢復(fù)能力，對(duì)于應(yīng)急情況下的組織指揮、應(yīng)急操作均有重要意義。

4　結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)新信息化條件下訓(xùn)練模式，既是深化訓(xùn)練改革的核心，目前基于虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬訓(xùn)練仍然處于蓬勃發(fā)展的階段，尚未成規(guī)模、成體制，相應(yīng)的硬件建設(shè)、軟件建設(shè)、制度建設(shè)等仍處于研究和探索階段，但其廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿σ龑?dǎo)研究引向深入，為測(cè)控通信系統(tǒng)的訓(xùn)練模式改革創(chuàng)新提供技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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篇（6）

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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈， 制造企業(yè)為了在競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)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(guò)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(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程， 以增強(qiáng)制造過(guò)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(guò)程， 是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)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(wèn)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(kāi)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(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用， 更能根據(jù)用戶需求或市場(chǎng)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(kāi)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(kāi)發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場(chǎng)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(guò)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(yǔ)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)大大減少了投放市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)性，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次性成功。設(shè)計(jì)時(shí)可以針對(duì)不同用戶及愛(ài)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(ài)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(lái)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(wèn)題及時(shí)修改，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為完善，或者說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于產(chǎn)品的開(kāi)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(wèn)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(guò)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(guò)程與技術(shù)集成在三維的、動(dòng)態(tài)的仿真真實(shí)過(guò)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(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)能力。由此可見(jiàn)，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(wèn)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(kāi)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(yǔ)

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。可以預(yù)見(jiàn)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(wú)限動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴晴華，易迪升，田文勝，周小青，喻江波.虛擬制造技術(shù)及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2010（02）

[2]劉淑芬，高奇.虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2009（06）

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篇（7）

一、前言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)今的熱門話題，它集合了多種先進(jìn)技術(shù)要素，虛擬現(xiàn)實(shí)：是作為一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)。它掀起了一場(chǎng)認(rèn)識(shí)世界和體驗(yàn)世界方式的革命。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日漸廣泛，涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中的每一個(gè)步驟，包括虛擬樣機(jī)、體驗(yàn)評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)方法流程、過(guò)程管理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計(jì)研究等多個(gè)方面。

二、虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

1.以虛擬原型為中心的研究

虛擬原型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，將產(chǎn)品概念形象化和具象化，是一個(gè)或多個(gè)維度上對(duì)產(chǎn)品的一種近似的和有限的表現(xiàn)形式。一個(gè)維度的原型側(cè)重于表達(dá)產(chǎn)品的某一個(gè)屬性，如產(chǎn)品外觀的外觀造型原型等。多個(gè)維度上的原型用于表達(dá)產(chǎn)品的多個(gè)屬性，如材料、內(nèi)部功能和結(jié)構(gòu)等。

目前虛擬樣機(jī)技術(shù)在我國(guó)剛處于發(fā)展期，還不成熟，需要建立一個(gè)完備的虛擬樣機(jī)評(píng)價(jià)體系以評(píng)估產(chǎn)品全生命周期中的各項(xiàng)指標(biāo)和綜合管理。既然虛擬樣機(jī)用于引導(dǎo)產(chǎn)品從思想到樣機(jī)的設(shè)計(jì)，那么這其中肯定有設(shè)計(jì)師不斷更新的想法和用戶及時(shí)的反饋所造成的各種設(shè)計(jì)變量因素，如何使這個(gè)過(guò)程可逆化就成為了好設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)和良好互動(dòng)的關(guān)鍵。虛擬樣機(jī)的制作將和反求工程完美的結(jié)合，創(chuàng)造更靈活的平臺(tái)。

2.以虛擬評(píng)價(jià)體驗(yàn)、人機(jī)交互為中心的研究

用戶體驗(yàn)與評(píng)價(jià)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)重要的一環(huán)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將視角移向這個(gè)新領(lǐng)域。以虛擬評(píng)價(jià)體驗(yàn)、人機(jī)交互為中心的研究將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，兩者之間有效的互動(dòng)。主要通過(guò)人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)這一理念。

基于各種評(píng)價(jià)體系研究發(fā)現(xiàn)，缺乏將用戶信息合理量化的內(nèi)容，這是用戶體驗(yàn)的重要核心，同時(shí)還要兼顧其中感性因素。人機(jī)工程仿真系統(tǒng)的人性化合理化是用戶信息提取的重點(diǎn)。

3.以虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法流程、開(kāi)發(fā)體系為中心的研究

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的各種弊病亟待解決，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)部和工程部缺乏交流、不能滿足消費(fèi)者真實(shí)需求等。基于虛擬技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法流程有效地解決了這些問(wèn)題，縮短產(chǎn)品全生命周期，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。使設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路得到了全面解放，是整個(gè)數(shù)字化設(shè)計(jì)流程順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

整個(gè)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程還有待智能化，仿真技術(shù)的深化成熟也是貫穿始終的一個(gè)問(wèn)題，能讓設(shè)計(jì)師和用戶更投入地沉浸是關(guān)鍵。高額的技術(shù)成本也是一個(gè)短板。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍然是面向某種特定領(lǐng)域，缺乏全面的系統(tǒng)的理論架構(gòu)。

4.以過(guò)程管理為中心的研究

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的過(guò)程管理和展示環(huán)節(jié)，是一個(gè)全新的體系架構(gòu)，突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。使得設(shè)計(jì)師和企業(yè)管理者更全面更靈活的掌握設(shè)計(jì)過(guò)程。為產(chǎn)品宣傳與營(yíng)銷提供了逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)展示方式。

綜合過(guò)程管理體系的研究發(fā)現(xiàn)，此類系統(tǒng)缺乏針對(duì)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路的方面，由于管理功能的全新虛擬化，就造成與其他方面的脫節(jié)。因此需要將其與產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程更好的銜接。目前的建模和虛擬展示軟件之間存在一定差異，一般虛擬軟件不具有復(fù)雜建模的功能，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化也面臨一些問(wèn)題，兩者之間不能快速有效地同步。要想實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的完整真實(shí)的展示，必須有一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，可以包括建模和展示兩種功能的集成，使資源共享。

5.以基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為中心的設(shè)計(jì)研究

建立基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化虛擬平臺(tái)有利于提高企業(yè)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的競(jìng)爭(zhēng)力，幫助企業(yè)節(jié)約時(shí)間。在當(dāng)代，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化已是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)，也是解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程弊病的關(guān)鍵所在。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師，用戶和企業(yè)管理者的異地協(xié)同操作。使用網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)平臺(tái)可以更系統(tǒng)地支配整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

同樣，對(duì)于以基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為中心的虛擬設(shè)計(jì)缺乏完整系統(tǒng)的理論依據(jù)指導(dǎo)。需要更規(guī)范地完善此類平臺(tái)，使異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸無(wú)障礙化、異地設(shè)計(jì)師溝通靈活化、企業(yè)管理系統(tǒng)化。

三、虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展新趨勢(shì)

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變與改善

通過(guò)對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最大的改變就是使其設(shè)計(jì)方法與流程更加合理、有效及節(jié)約成本。針對(duì)設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)方的角度所提出的一些設(shè)計(jì)方法流程系統(tǒng)與框架以便其能夠發(fā)揮最大的能力，使其在更有利的環(huán)境下操作。

2.設(shè)計(jì)成本與開(kāi)發(fā)周期的節(jié)約

通過(guò)研究表明，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)有效地節(jié)約了成本縮短了周期，為企業(yè)的新產(chǎn)品推廣和市場(chǎng)擴(kuò)張策略等提供了可靠地保障。直接或間接的促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的淘汰更新速度，適應(yīng)了工業(yè)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.用戶體驗(yàn)與銷售模式的轉(zhuǎn)變

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究還將用戶作為一個(gè)重要的元素融入設(shè)計(jì)流程中，基于此項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以與使用者達(dá)到前所未有的互動(dòng)，為用戶提供多方位的使用感受。也同時(shí)將銷售模式帶入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。

4.展望與總結(jié)

由于我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與同時(shí)期發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距，不免存在以下問(wèn)題，也是今后開(kāi)展研究需要努力解決的：首先是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成本過(guò)高，其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用受到質(zhì)疑與限制；其次是如何能夠在新技術(shù)引入的前期做到傳統(tǒng)模式與新模式之間的溝通與磨合；最后，當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成熟到一定程度之后，我們將面臨怎樣一個(gè)高效、虛擬的設(shè)計(jì)模式，從設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方式到用戶的體驗(yàn)方式甚至人們的生活方式都會(huì)發(fā)生顛覆性的改變，到時(shí)會(huì)出現(xiàn)新的一系列問(wèn)題，比如已經(jīng)露出端倪的，人們之間的溝通日漸冷漠，過(guò)于迅速的產(chǎn)品換代等。

參考文獻(xiàn)

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篇（8）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，借助傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備，讓用戶在虛擬生成的三維動(dòng)態(tài)環(huán)境中發(fā)生實(shí)體行為的仿真性技術(shù)。這種技術(shù)的誕生突破了原來(lái)以視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)為主的感知系統(tǒng)，用戶可以產(chǎn)生觸覺(jué)、味覺(jué)等感覺(jué)通道。它所涉及的核心技術(shù)，主要包括人工智能、計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等。自20世紀(jì)90年代此項(xiàng)技術(shù)成型以來(lái)，已廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、考古、工業(yè)、軍事、建筑、教育、農(nóng)業(yè)等方面，是各國(guó)家高新技術(shù)研究水平的體現(xiàn)。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著影視藝術(shù)不斷在制作技術(shù)層面的提升，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用日益寬泛。就目前影業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，西方電影的發(fā)展已至瓶頸，模式的成型與好劇本的稀缺導(dǎo)致了好萊塢等電影集團(tuán)難以找到出口。20世紀(jì)80年代佳片涌出的時(shí)代已經(jīng)久遠(yuǎn)，因此虛擬技術(shù)的應(yīng)用被認(rèn)為是西方電影產(chǎn)業(yè)又一個(gè)時(shí)期轉(zhuǎn)變核心因素。很多人也認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用給電影帶來(lái)了新的觀影體驗(yàn)，新的電影時(shí)代即將到來(lái)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影藝術(shù)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影藝術(shù)中的技術(shù)應(yīng)用方式是利用多臺(tái)攝影機(jī)，包括虛擬攝影機(jī)在擁有360°全景畫(huà)面和漫游不同場(chǎng)景的新媒介下來(lái)講述故事。近年，隨著VR技術(shù)的成熟與影視人的呼吁，多部VR短片成功制作，如《Henry》《Lost》《二重奏》等。《Lost》短片擁有很強(qiáng)烈的游戲感，通過(guò)一些明顯的視覺(jué)元素將觀眾指引到故事的動(dòng)作中心，而且觀影的方式也十分新奇，不僅可以站著看，還可以坐著、趴著看，當(dāng)你固定了你的視角以后，隨著你凝視的視角，影片動(dòng)作的進(jìn)行仿佛真的迷失了一般。《二重奏》是由迪斯尼推出的一部標(biāo)準(zhǔn)的360°全景電影，影片講述的是一對(duì)青梅竹馬的伙伴一起成長(zhǎng)、經(jīng)歷、陪伴的故事，影片中有一只小狗，而小狗是兩人交匯在一起的關(guān)鍵元素。觀眾可以在觀影過(guò)程中選擇男孩、女孩不同的成長(zhǎng)視角，最后通過(guò)小狗的牽引完成故事的結(jié)局。而故事的導(dǎo)演格蘭?基恩說(shuō)：“通過(guò)擁抱新的技術(shù)，我發(fā)現(xiàn)自己又重新燃起了對(duì)動(dòng)畫(huà)的熱愛(ài)”。確實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影短片的制作應(yīng)用已經(jīng)成型。

在電影長(zhǎng)片中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也作為影片的重要元素出現(xiàn)在多部影片當(dāng)中，如《黑客帝國(guó)》《阿凡達(dá)》《鋼鐵俠》《夏日大作戰(zhàn)》等。《阿凡達(dá)》中很多場(chǎng)景突出了“連接”技術(shù)，而這項(xiàng)技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。而在最新的《鋼鐵俠3》中，制作方花費(fèi)大量資金對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，影片有一個(gè)橋段是托尼和佩珀在托尼的實(shí)驗(yàn)室觀看能量云，觀眾在影院觀影時(shí)可以通過(guò)佩戴專業(yè)設(shè)備跟隨主角視角進(jìn)入到能量云里，欣賞這新世界的美妙。由此看來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在長(zhǎng)片電影中的應(yīng)用可以是其他游樂(lè)項(xiàng)目及主客觀視角的展現(xiàn)，帶來(lái)獨(dú)特的交互式觀影效果。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影藝術(shù)中的缺陷

虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)也帶來(lái)了新的問(wèn)題，你要怎樣來(lái)觀看故事？導(dǎo)演需要怎樣來(lái)講故事？那又要如何將表達(dá)的故事展現(xiàn)出來(lái)？這是VR技術(shù)必須要解決的核心難題。雖然很多公司都渴望利用VR新技術(shù)，但很多公司從捕捉素材開(kāi)始，要如何在現(xiàn)有的三維的顯示世界里表現(xiàn)360°的世界就是一個(gè)致命的難點(diǎn)，更何況要讓此項(xiàng)技術(shù)來(lái)講述一個(gè)精彩的故事，并把人們的情感聯(lián)系帶入其中，更是難上加難。

想要制作一部精良的VR電影不僅僅需要藝術(shù)才華，首先需要解決的是技術(shù)問(wèn)題。雖然這種全新故事帶來(lái)了前所未有的沉浸式觀影體驗(yàn)，但是長(zhǎng)時(shí)間的觀影容易讓觀眾感到惡心反胃。有觀者經(jīng)過(guò)體驗(yàn)VR電影后表示：“剛開(kāi)始確實(shí)對(duì)這種新的電影技術(shù)帶來(lái)的全新視覺(jué)歡心不已，但隨著故事的進(jìn)行，全景的視角讓人感到暈眩，開(kāi)闊的視角容易導(dǎo)致對(duì)劇情的忽視”。VR影片的觀影研究也表明20分鐘左右的VR電影是極限，而必須借助裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對(duì)象也是導(dǎo)致VR電影難以普及的重要原因，除去極度熱衷新興技術(shù)的人群愿意購(gòu)買、攜帶傳感設(shè)備外，甚少有人愿意購(gòu)買這樣技術(shù)產(chǎn)品。而影院也表示，單場(chǎng)或少量影場(chǎng)可以專門配置VR設(shè)備，但是由于添置設(shè)備帶來(lái)的資金投入務(wù)必會(huì)導(dǎo)致票價(jià)的提升。根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的電影環(huán)境普及與配置VR裝備還需要時(shí)間，除非傳感頭盔能普及如同人類愿意便攜的日常用品一般，那么VR電影將故步自封。并且創(chuàng)造VR內(nèi)容是一個(gè)耗時(shí)、復(fù)雜又昂貴的過(guò)程，不管是拍攝現(xiàn)實(shí)世界還是創(chuàng)建虛擬世界，都需要嚴(yán)格的掃描和編輯能力，而且專業(yè)的設(shè)備的耗材也帶來(lái)了極大的資金增項(xiàng)。

VR電影的產(chǎn)生是一種全新的影視藝術(shù)形式，它是電影與游戲的混合體，并且影片的生產(chǎn)制作從場(chǎng)景、拍攝開(kāi)始，到演員的表演和剪輯方式都需要重新設(shè)計(jì)。VR科技公司盡最大的努力吸引電影制作者進(jìn)入到VR電影的開(kāi)發(fā)中來(lái)，而現(xiàn)實(shí)是由于現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)硬件的短板。就現(xiàn)有的影片反饋來(lái)看，視覺(jué)效果的提升舉步維艱，多數(shù)影片利用的是配合視覺(jué)特效工具與CG技術(shù)來(lái)達(dá)到VR的程度，很多電影制作專業(yè)人士則期待VR技術(shù)進(jìn)步以后再投入到新電影產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。

3 對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與展望

就現(xiàn)有的VR技術(shù)手段，在長(zhǎng)片電影中的應(yīng)用還只局限于某個(gè)情景或元素的展現(xiàn)，完整的VR長(zhǎng)片的制作并不現(xiàn)實(shí)。電影屬于創(chuàng)作藝術(shù)，觀者完整的觀影需要有節(jié)奏、劇情與未知的結(jié)局，這都需要?jiǎng)?chuàng)作者主觀的牽引，如果影片完全由觀眾自主掌控，各種新的問(wèn)題將隨之而來(lái)。

電影藝術(shù)的發(fā)展歷程是二維影像――三維立體――四維立體――全景沉浸式觀影。全景沉浸式的觀影方式必然如同任何科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律一樣，由于自身的短板缺陷，注定其只是一個(gè)過(guò)渡性模式。2015年，美國(guó)的Magic Leap公司表示“直接利用Magic Leap技術(shù)”實(shí)現(xiàn)拜托虛擬現(xiàn)實(shí)，必須借助設(shè)備而達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能，并且不使用任何的合成技術(shù)。這種技術(shù)是利用特殊的透鏡――光子廣場(chǎng)芯片，把數(shù)字內(nèi)容投射在觀者的透鏡上，徹底解決傳感設(shè)備帶來(lái)的有限視角與延時(shí)問(wèn)題，如果研發(fā)成功，將如同人平時(shí)佩戴的眼鏡一般輕便。筆者認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)將是VR技術(shù)的出口，而這項(xiàng)技術(shù)的突破也將改變?nèi)俺两接^影的方式。

電影對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用確能抓住觀影者的眼球，因?yàn)闊狳c(diǎn)能帶動(dòng)關(guān)注。目前就VR技術(shù)在游戲產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用來(lái)看，游戲迷們對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)對(duì)游戲帶來(lái)的新玩法表現(xiàn)出了十分的熱誠(chéng)，同時(shí)也帶來(lái)了價(jià)值數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。由此看來(lái)，每一個(gè)喜歡觀影的人都是潛在的受眾群體，如果VR在電影產(chǎn)業(yè)取得成功，將帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙沁平.虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J].中國(guó)科學(xué)，2008（08）.

篇（9）

一、引言

教育技術(shù)的發(fā)展緊緊伴隨著技術(shù)進(jìn)步的步伐發(fā)展，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展現(xiàn)代教育技術(shù)也呈現(xiàn)出日新月異的局面。有研究表明，隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)教育技術(shù)特別是遠(yuǎn)程教育技術(shù)的研究呈現(xiàn)出由電視技術(shù)到計(jì)算機(jī)技術(shù)再到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展路徑。例如美國(guó)早期的教育技術(shù)研究集中在視聽(tīng)教育方面，對(duì)電視媒體比較關(guān)注。90年代以后，計(jì)算機(jī)逐漸普及應(yīng)用，教育技術(shù)相關(guān)的新詞語(yǔ)，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出現(xiàn)。今天，隨著新教育理念和教育技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，“遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實(shí)驗(yàn)”等新術(shù)語(yǔ)又不斷出現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術(shù)研究的舞臺(tái)上，呈現(xiàn)出新的發(fā)展局面。我國(guó)是教育大國(guó)，發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育已成為我國(guó)教育發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。近年來(lái)，在我國(guó)教育技術(shù)主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國(guó)電化教育》《中國(guó)遠(yuǎn)程教育》《開(kāi)放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育》，對(duì)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在內(nèi)的新的信息技術(shù)應(yīng)用做了大量研究。本文在綜合分析相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分別論述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要的應(yīng)用特點(diǎn)、虛擬現(xiàn)實(shí)在教育技術(shù)中的應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的主要優(yōu)勢(shì)

我國(guó)的遠(yuǎn)程教育經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進(jìn)行函授教育；二是利用廣播和電視開(kāi)展廣播電視教育；三是以信息為基礎(chǔ)開(kāi)展的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。特別是20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為代表的遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，隨著多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等新型媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育成功突破了傳統(tǒng)面授教育的局限，提供了一種突破時(shí)空界限、資源共享、交互沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。其中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”是一種利用計(jì)算機(jī)為用戶生成模擬人物和場(chǎng)景的技術(shù)，該模擬的人物和場(chǎng)景非常相似于所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)世界人物和場(chǎng)景，使用戶能夠得到一種類似真實(shí)世界所能給與的感受和體驗(yàn)。所以又稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以虛擬出“一個(gè)真實(shí)的世界”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同時(shí)還具有鮮明的特色—3I特性：“沉浸(Immersion)”“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)首先追求的是能夠達(dá)到沉浸的“真實(shí)”體驗(yàn)，能夠提供有效的人機(jī)“交互”，能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N甚至超越現(xiàn)實(shí)意境的“想象”空間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、人工智能等特殊的信息技術(shù)，而且涉及數(shù)學(xué)、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)等相關(guān)知識(shí)。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現(xiàn)實(shí)世界，同時(shí)又具有3I特性，必將在遠(yuǎn)程教育中發(fā)揮重要的作用。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式

前一個(gè)時(shí)期，我國(guó)遠(yuǎn)程教育技術(shù)大多還是基于網(wǎng)頁(yè)的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，依靠文字和平面動(dòng)畫(huà)提供在線的教育服務(wù)。由于教育者和學(xué)習(xí)者的時(shí)空相對(duì)分離而無(wú)法提供身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，也由于教育內(nèi)容更多屬于單向的線性播放模式而無(wú)法提供人機(jī)交互環(huán)境，還由于只是通過(guò)視頻進(jìn)行演示教學(xué)而無(wú)法提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，大大降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，已無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其特有的多感知性、浸沒(méi)感、交互性和想象性等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程教育中具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)和潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也在實(shí)踐探索之中。從目前情況看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的主要應(yīng)用可以分為兩個(gè)層面：一是簡(jiǎn)單應(yīng)用，基本上是在教室教學(xué)資料中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作課件，將抽象問(wèn)題和復(fù)雜問(wèn)題直觀化、可視化。例如醫(yī)學(xué)教育中的人體結(jié)構(gòu)和各類生命循環(huán)系統(tǒng)功能演示等。二是高級(jí)應(yīng)用，所謂高級(jí)是用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專門制作特殊功能的系統(tǒng)，并在遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上使用。這類高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：一是虛擬訓(xùn)練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室。專門提供規(guī)模較大的分布式專業(yè)訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。例如軍事訓(xùn)練環(huán)境，運(yùn)用軍事仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和分布計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建真實(shí)的軍事對(duì)抗訓(xùn)練環(huán)境，這已經(jīng)是成功的應(yīng)用模式了。同樣，在一般的學(xué)科專業(yè)教學(xué)中，可以通過(guò)建構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)室，使得許多現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室功能可以虛擬化。二是虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境。這類應(yīng)用主要是提供虛擬的數(shù)字校園，在網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字校園里有著許多不同授課內(nèi)容的“教室”，有著虛擬化的校園、圖書(shū)館和學(xué)科專業(yè)網(wǎng)站，甚至有著同類學(xué)員的學(xué)習(xí)“社區(qū)”。三是虛擬創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)境?，F(xiàn)代教育提倡的創(chuàng)新學(xué)習(xí)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用也逐漸成為了可能。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以建立實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)環(huán)境，學(xué)生可以開(kāi)展近乎真實(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。如服裝設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)和科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)。如果再能夠利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的機(jī)制，這樣的設(shè)計(jì)環(huán)境將會(huì)是非常有意義的?？傊?，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人們可以虛擬出一個(gè)真實(shí)的校園環(huán)境或者構(gòu)建一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)渲染的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境將會(huì)讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中學(xué)習(xí)的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行三維交互、實(shí)時(shí)地參與教學(xué)活動(dòng)、與教師進(jìn)行溝通。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有非常理想的發(fā)展前景，但是仍處于快速發(fā)展的階段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于遠(yuǎn)程教育，應(yīng)該分別從技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)方面關(guān)注以下問(wèn)題。從技術(shù)的角度，要重點(diǎn)關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)。要想理想地用計(jì)算機(jī)生成真實(shí)感很強(qiáng)的虛擬世界，并且能夠在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)交互使用，技術(shù)難度是很大的。目前大多數(shù)人認(rèn)為有五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)正在積極突破。（一）動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)一般說(shuō)環(huán)境建模比對(duì)象個(gè)體建模復(fù)雜，而動(dòng)態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰(zhàn)。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。（二）實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)目前三維圖形技術(shù)盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成仍然是挑戰(zhàn)。（三）立體顯示技術(shù)目前虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力主要依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)。但現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。（四）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和運(yùn)行平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)比較復(fù)雜，效率和質(zhì)量保證也很困難，網(wǎng)絡(luò)化的運(yùn)行平臺(tái)也很難滿足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的有效開(kāi)發(fā)工具和高效分布式運(yùn)行平臺(tái)。（五）系統(tǒng)集成技術(shù)集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別和合成技術(shù)等等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成也非常復(fù)雜。從應(yīng)用角度，要更新教育觀念并能夠有效運(yùn)用建模技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境。包括如何運(yùn)用建模技術(shù)構(gòu)建與教學(xué)相關(guān)的對(duì)象和場(chǎng)景，如何構(gòu)建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)過(guò)程，如何設(shè)計(jì)人機(jī)交互環(huán)節(jié)等等。當(dāng)然熟練掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)是重要的應(yīng)用基礎(chǔ)。正像高質(zhì)量的動(dòng)漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現(xiàn)實(shí)教育作品的研發(fā)也是具有挑戰(zhàn)性的。

五、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、智能化和虛擬化的重要趨勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式包括：虛擬訓(xùn)練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)境。當(dāng)前相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和新的應(yīng)用模式都還在積極的發(fā)展之中，有著良好的前景。

作者:鄒玲 單位:北京電影學(xué)院數(shù)字媒體學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]魏順平.國(guó)外教育技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].開(kāi)放教育研究,2010(2).

篇（10）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是多種技術(shù)的共同運(yùn)用，借助了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬現(xiàn)實(shí)、多感知和自然技能；使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與仿真技術(shù)結(jié)合模擬真實(shí)的環(huán)境；使用傳感器技術(shù)將模擬的環(huán)境與人的感知相連接，實(shí)現(xiàn)包括視覺(jué)感知還有觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感知的模擬。使用戶能夠使用自然技能包括用戶自身的眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)、手部動(dòng)作或者其他的行為動(dòng)作，通過(guò)計(jì)算機(jī)識(shí)別這些動(dòng)作并實(shí)時(shí)地反饋到人的五官，完成用戶與虛擬空間的互動(dòng)。[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所需要研究的是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)來(lái)建立實(shí)時(shí)的三維視覺(jué)效果，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)增強(qiáng)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)，建立對(duì)虛擬世界的觀察界面。

一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）1989年由美國(guó)的JarnLanier正式提出。最初運(yùn)用在20世紀(jì)60年代的美國(guó)，主要集中在美國(guó)軍方對(duì)宇航員和飛機(jī)駕駛員的模擬訓(xùn)練。后來(lái)美國(guó)軍隊(duì)費(fèi)用減少，這個(gè)技術(shù)逐漸在民間傳開(kāi)。虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展到現(xiàn)在為人熟知，受很多體驗(yàn)者的喜愛(ài)，很大一部分原因是由于它可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相仿的模擬環(huán)境，并且用戶可以親身體驗(yàn)。比如美國(guó)開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲系統(tǒng)，這個(gè)游戲系統(tǒng)利用了人工智能技術(shù)，有效地增加了娛樂(lè)性、挑戰(zhàn)性和真實(shí)性。VR技術(shù)運(yùn)用非常廣泛，其發(fā)揮的作用也不容忽視。比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療方面的教學(xué)上可以建立虛擬的人體模型，這有利于學(xué)生了解學(xué)習(xí)人體的結(jié)構(gòu)，從而提高今后的實(shí)踐能力。虛擬現(xiàn)實(shí)在娛樂(lè)方面的運(yùn)用也很廣泛，芝加哥開(kāi)放了世界上第一臺(tái)大型的，可以供多人使用的VR娛樂(lè)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的作用也很大，虛擬現(xiàn)實(shí)有利于提高設(shè)計(jì)和規(guī)劃的效率和質(zhì)量，因?yàn)槔锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以把自己的設(shè)計(jì)變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，設(shè)計(jì)師還可以任意變換自己在房間的位置來(lái)全方位觀察設(shè)計(jì)的效果，這不僅為設(shè)計(jì)師節(jié)約了時(shí)間還節(jié)省了做模型的費(fèi)用。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按其特點(diǎn)可以概括地分為多感知性、沉浸性、交互性和構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬了人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等感官器官，用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，并且運(yùn)用這些感官在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行溝通和交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)虛擬的、真實(shí)的環(huán)境。（1）虛擬現(xiàn)實(shí)的首要特性是多感知性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成長(zhǎng)最終應(yīng)到達(dá)一切人類所擁有的感知功能；這種多感知性包含了計(jì)算機(jī)自己的視覺(jué)感覺(jué)屬性之外，還有人在現(xiàn)實(shí)生活中所具有的聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征是沉浸性。是指用戶存在于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，它致力于在三維的虛擬環(huán)境中創(chuàng)造出一種身臨其境的感覺(jué)，使人難以分辨真假。這可以通過(guò)逼真的照明、變換場(chǎng)景中的視點(diǎn)以及虛擬環(huán)境中的音響效果來(lái)達(dá)到。使用戶在虛擬環(huán)境中觸摸到的、看到的、聽(tīng)到的、感覺(jué)到的與真實(shí)環(huán)境感知到的完全一樣。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)所具有的特征其次是交互性。是指用戶能與虛擬環(huán)境中的物體相互作用，用戶可以操作這些物體。比如當(dāng)用戶操作環(huán)境中的任何物體時(shí)，用戶會(huì)直接感受到觸摸感，能夠感受到物體的大小、重量、體積，這種“互動(dòng)”與真實(shí)世界的交戶一模一樣。（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有構(gòu)想性。構(gòu)想性是指用戶融入到虛擬環(huán)境并依靠自己的認(rèn)知和感知能力來(lái)獲取新的知識(shí)，虛擬技術(shù)具有廣闊的想象空間，可以構(gòu)想不存在的環(huán)境，能夠提高感性和理性的思維。用戶在虛擬環(huán)境中可以根據(jù)自己的認(rèn)知發(fā)揮人本身的想象力和創(chuàng)造力，學(xué)會(huì)新的理論和知識(shí)。所以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)具有啟示和再創(chuàng)造的作用，是一個(gè)學(xué)習(xí)——?jiǎng)?chuàng)造——再學(xué)習(xí)——再創(chuàng)造的過(guò)程。

3虛擬技術(shù)的分類

由于VR所傾向的特征的存在差別，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又細(xì)分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成本相對(duì)較低，但是也有其缺點(diǎn)，因受到身邊真實(shí)環(huán)境的影響，它的沉浸性比較差，但是在這幾個(gè)系統(tǒng)中是普及最廣的。它需要一個(gè)虛擬環(huán)境產(chǎn)生器，用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)的屏幕或者投影器來(lái)觀察。我們常見(jiàn)的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)有：桌面游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML等。(2)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)需要用到高技術(shù)的設(shè)備，包括數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、頭盔等。這些設(shè)備有利于用戶完全沉浸在虛擬的世界。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所運(yùn)用的軟件、硬件體系結(jié)構(gòu)也比桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)更加靈活。我們常見(jiàn)的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)有：遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)、基于頭盔顯示器的系統(tǒng)。(3)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還有另外一個(gè)稱呼，叫作混合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶體驗(yàn)的時(shí)候呈現(xiàn)在眼前的是現(xiàn)實(shí)中的物體與虛擬環(huán)境中的物體的疊加和重合，在技術(shù)上為了達(dá)到精準(zhǔn)的重疊需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)位置跟蹤技術(shù)。(4)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提升到了一個(gè)更高的境界，它是由以上幾種類型結(jié)合而成的大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于更復(fù)雜任務(wù)的研究。它的基礎(chǔ)是分布交互模擬。由坦克仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接而成的SIMNET系統(tǒng)是目前最典型的例子。

4關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是由多領(lǐng)域多方面技術(shù)綜合而成的一項(xiàng)高科技領(lǐng)域技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)主要分為以下幾個(gè)：(1)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用需要發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性；如：分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR開(kāi)發(fā)平臺(tái)。(2)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，是利用軟件建立模型來(lái)建造虛擬環(huán)境，并對(duì)實(shí)際環(huán)境獲取三維的數(shù)據(jù)。需要研究在真實(shí)的環(huán)境中獲取三維數(shù)據(jù)的方法和虛擬的視覺(jué)建模技術(shù)等。(3)系統(tǒng)集成技術(shù)是由語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)與合成技術(shù)組合而成。它在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)里面發(fā)揮著不可替代的作用。(4)快速、高精度的三維跟蹤技術(shù)，其主要是在不影響圖形的質(zhì)量和復(fù)雜的前提下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的三維效果。(5)立體顯示和傳感技術(shù)，致力于提供給用戶沉浸感、真實(shí)感和清晰感，如精確的跟蹤技術(shù)、數(shù)據(jù)手套、頭盔式三維立體顯示器、力覺(jué)以及觸覺(jué)傳感器技術(shù)。[2]5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用有什么作用與意義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類的文明與發(fā)展帶來(lái)了一個(gè)新的時(shí)代，VR通過(guò)一種先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)逼真的遙控現(xiàn)場(chǎng)效果，利用用戶的身體感知進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，便于用戶操作和感受。虛擬現(xiàn)實(shí)的具體意義和作用表現(xiàn)在教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、娛樂(lè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)在教育上為增強(qiáng)人的認(rèn)識(shí)本領(lǐng)和學(xué)習(xí)能力提供了新的工具，虛擬現(xiàn)實(shí)可以建立一個(gè)大型的模擬圖書(shū)館，這個(gè)模擬的圖書(shū)館可以對(duì)之前消失的知識(shí)進(jìn)行復(fù)原，可以提供更加豐富的教學(xué)資源。醫(yī)學(xué)上的運(yùn)用包括解剖教學(xué)、模擬復(fù)雜的手術(shù)，VR在手術(shù)過(guò)程中提供了預(yù)測(cè)結(jié)果和相關(guān)信息；VR在遠(yuǎn)程醫(yī)療上也很有潛力，比如在偏遠(yuǎn)山區(qū)，醫(yī)生可以對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程治療。娛樂(lè)方面虛擬現(xiàn)實(shí)提供了顯示環(huán)境和多感知功能，是理想的視頻游戲工具；軍事上提供了模擬訓(xùn)練，模擬戰(zhàn)場(chǎng)；模擬真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境對(duì)軍隊(duì)進(jìn)行訓(xùn)練，有利于提高士兵的戰(zhàn)斗能力。正如其他的新興技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)也是許多相關(guān)領(lǐng)域的綜合運(yùn)用和相互交叉的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的對(duì)象不一，它所發(fā)揮的作用也不一樣。比如將概念或者構(gòu)思變得可以操作和直視，或者在各種復(fù)雜的虛擬環(huán)境中用戶可以自我感受各種各樣的環(huán)境和效果；所以我們可以了解到虛擬現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用能夠?yàn)槿藗兊纳顜?lái)便利，它的作用是不可替代的。

二虛擬現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和室內(nèi)設(shè)計(jì)的關(guān)系隨著近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，包括室內(nèi)虛擬設(shè)計(jì)的運(yùn)用。室內(nèi)設(shè)計(jì)以創(chuàng)造功能合理、舒適優(yōu)美、滿足人們物質(zhì)精神的室內(nèi)環(huán)境為目的，能反映項(xiàng)目所承載的歷史文脈、建筑風(fēng)格、環(huán)境氣氛。室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程包括前期的設(shè)計(jì)制圖、設(shè)計(jì)效果圖、設(shè)計(jì)模型、電腦三維設(shè)計(jì)，[3]主要是為了給委托方展現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用集中體現(xiàn)在其浸入感和交互性的特點(diǎn)，有利于將室內(nèi)設(shè)計(jì)的潛能充分發(fā)揮出來(lái)?，F(xiàn)在，很多設(shè)計(jì)師嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種表現(xiàn)手法納入室內(nèi)設(shè)計(jì)，這一趨勢(shì)反過(guò)來(lái)也有利于促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。（2）在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是有其必要性的A傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)有其不足和弊端傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師按照委托方的意愿設(shè)計(jì)出個(gè)人喜愛(ài)的風(fēng)格特點(diǎn)，室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)師通過(guò)在紙上展示自己的構(gòu)思和設(shè)計(jì)風(fēng)格和詳細(xì)的裝飾風(fēng)格，再根據(jù)委托方的要求進(jìn)行改進(jìn)和修改設(shè)計(jì)，最終是在紙上實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。這種方式也有其優(yōu)勢(shì)的，可以培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)師的思維邏輯性、手繪能力。但是也是有其局限性的，由于空間的限制，設(shè)計(jì)師并不能全面的細(xì)微的對(duì)每個(gè)地方進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，紙上表現(xiàn)的意圖和風(fēng)格也不能完全地傳達(dá)給委托方，這就形成了委托方對(duì)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)能力的落差，設(shè)計(jì)師不能全面直觀的向委托方傳達(dá)自己的想法和創(chuàng)新。這種修改再修改的循環(huán)也增長(zhǎng)了設(shè)計(jì)的成本和周期時(shí)長(zhǎng)。B虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用有很大的優(yōu)勢(shì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)展示一個(gè)三維的、互動(dòng)的、沉浸的、虛擬的室內(nèi)空間，傳達(dá)自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬的空間里面可以和委托方全面的介紹所有的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)構(gòu)思，委托方通過(guò)設(shè)計(jì)師展現(xiàn)的這個(gè)虛擬室內(nèi)空間，可以跟設(shè)計(jì)師交流，進(jìn)行各方面的修改。這有利于提高設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)本領(lǐng)，有利于委托方直觀的了解設(shè)計(jì)師的想法和設(shè)計(jì)，能更好地與設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)上的交流和溝通。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用已經(jīng)成為時(shí)代的趨勢(shì)，如今三維立體互動(dòng)的室內(nèi)虛擬空間和傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)圖紙相比較，其主要優(yōu)勢(shì)在于虛擬室內(nèi)是實(shí)際設(shè)計(jì)空間的全尺寸三維模型，它可以運(yùn)用鼠標(biāo)和其他交互設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)的漫游，通過(guò)直觀的視覺(jué)力對(duì)設(shè)計(jì)提出修改建議。這個(gè)室內(nèi)虛擬空間具有人性化，有直觀視覺(jué)效果，能提高設(shè)計(jì)的效率，降低成本。設(shè)計(jì)師通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能更好地展示一個(gè)直觀的、逼真的、美觀的室內(nèi)空間。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的作用室內(nèi)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要素主要包括空間要素、色彩要求、光影要求、千變?nèi)f化要素、綠化要素，室內(nèi)設(shè)計(jì)還需要考慮裝修的風(fēng)格設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)、室內(nèi)家具的擺放和搭配。室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師按照委托方的要求對(duì)室內(nèi)的各種裝飾進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)，再通過(guò)把二維的裝飾設(shè)計(jì)用三維立體的模型展示出來(lái)。室內(nèi)家具的擺放和搭配主要考慮人性化、空間感、色彩感。底特律的設(shè)計(jì)師Ignatius就嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入到他的設(shè)計(jì)流程中。他表示，在設(shè)計(jì)前期，使用Google公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行創(chuàng)作，除了更易于修改和嘗試自己的創(chuàng)意以外，還能借助虛擬現(xiàn)實(shí)無(wú)法比擬的臨場(chǎng)感，調(diào)動(dòng)自己的創(chuàng)作靈感。并且，在向客戶展示他創(chuàng)作構(gòu)想以及進(jìn)行溝通時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使客戶能夠更直觀地感受到設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作想法，溝通的難度大大降低了。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用可以很直觀地向委托方反映這些要素，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用主要有以下幾點(diǎn)：a虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用彌補(bǔ)了室內(nèi)設(shè)計(jì)中的不足，有利于增強(qiáng)設(shè)計(jì)雙方的互動(dòng)，能與客戶全方位地進(jìn)行交流有利于促進(jìn)方案的實(shí)施。b打破了時(shí)間和空間的限制，能夠使客戶直觀地貼近設(shè)計(jì)方案，相對(duì)于平面的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)設(shè)計(jì)師身臨其境，極大地提高了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新能力，能夠完整的表達(dá)設(shè)計(jì)的意圖。c提高了項(xiàng)目成本預(yù)算的精確度，避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中的不必要損失。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有真實(shí)性，和實(shí)施后的真實(shí)效果幾乎沒(méi)有偏差，因此幾乎能保證客戶的滿意，從而解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不全面不準(zhǔn)確的問(wèn)題。在一個(gè)地中海風(fēng)格的室內(nèi)設(shè)計(jì)案例中，設(shè)計(jì)師向客戶介紹了經(jīng)典地中海風(fēng)格的配色特點(diǎn)?？蛻敉ㄟ^(guò)效果圖大致了解了藍(lán)白色調(diào)的配色方案，但是還是無(wú)法想象施工后的居住感受。此時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的介入就很好的填補(bǔ)了這個(gè)缺口。Ignatius使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓客戶在項(xiàng)目尚未動(dòng)工前，就在虛擬三維空間中體驗(yàn)了他的設(shè)計(jì)意圖。最后項(xiàng)目施工一步到位，客戶沒(méi)有提出任何修改（圖1－5）。

三總結(jié)

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)各個(gè)方面的研究還有很大的空間。比如我們提到的室內(nèi)設(shè)計(jì)上的運(yùn)用，有其顯著的優(yōu)勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)所具有的特征決定了它本身獨(dú)特的作用，它在技術(shù)上的運(yùn)用包括醫(yī)學(xué)技術(shù)、房產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、娛樂(lè)游戲、軍事航天演習(xí)、建筑規(guī)劃等。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，它對(duì)軟件、硬件的要求比較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)其開(kāi)發(fā)和開(kāi)拓。[4]堅(jiān)信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)的很多領(lǐng)域上都會(huì)有技術(shù)上的重大突破。并在我們的生活和學(xué)習(xí)中能發(fā)揮重要的作用。

作者:蔣小汀 吳美玲 單位:沈陽(yáng)建筑大學(xué)

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