序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇虛擬現(xiàn)實技術(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)，帶來更深刻的閱讀感受。

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中圖分類號：TP39 文獻標(biāo)識碼：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發(fā)展階段。隨著它的出現(xiàn)，促使著電子CAN總線控制器測量獨立的單臺手工操作逐步向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)的方向發(fā)展。目前典型的GPIB系統(tǒng)它是由一臺PC機、一個GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達14臺儀器，電纜長度可達40米。

就目前來說，我國的GPIB技術(shù)可用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以方便地把多臺儀器組合起來，形成一個自動測量系統(tǒng)。GPIB測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令實際上很簡單，這主要應(yīng)用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應(yīng)用。

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

圖1測試框構(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說，該系統(tǒng)在軟件的大力控制下不僅實現(xiàn)了以往單臺虛擬儀器的測控功能，更重要的是它實現(xiàn)了測控系統(tǒng)的整個組態(tài)功能。在實際工作運行中，根據(jù)測控對象的實際需要可以進行組態(tài)選擇合適的自動測控系統(tǒng)功能。但是需要特別說明的是，在實際中應(yīng)該對不同物理量應(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機擔(dān)任，PXI-8156通過內(nèi)置PXI總線與PXI-L6071E Multifunction I/O相連，實施對象的模擬量或數(shù)字量采集。而實際中PXI-8156通過密封機箱內(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、計數(shù)器和I/O以及6071E等等儀器，組成高速集成虛擬儀器測控系統(tǒng)環(huán)境，能夠?qū)尤雽ο髮嵤┻h(yuǎn)程測控。PXI控制器與PC機以及與遠(yuǎn)程用戶均通過Internet連接，能夠?qū)崿F(xiàn)對任意組態(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

根據(jù)筆者的實際工作和工作經(jīng)驗，結(jié)合理論和實際，本文設(shè)計一種基于LABVIEW的GPIB虛擬儀器。

3.1設(shè)計案例所需組件

3.1.1 GPIB總線虛擬儀器所需要的軟件。用LABVIEW開發(fā)基于GPIB總線的虛擬儀器的軟件包括：LABVIEW開發(fā)平臺、GPIB接口卡驅(qū)動程序和儀器的LABVIEW驅(qū)動程序。在這里需要加以說明的是如果有儀器的LABVIEW驅(qū)動程序，創(chuàng)建虛擬儀器就更方便了。儀器的LABVIEW驅(qū)動程序負(fù)責(zé)儀器通信和控制的具體過程，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，這三部分分別是聽者、說者和控制器。在實際工作中，說者負(fù)責(zé)發(fā)出消息、數(shù)據(jù)或命令，聽者負(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，有些GPIB設(shè)備在不同的時候它可以扮演不同角色，有時充當(dāng)說者，有時充當(dāng)聽者，有時又可以作為控制器。

使用過的人都知道，GPIB接口它有一個特點，就是可以通過一個接口將多個GPIB設(shè)備連接在一起，同時完成多種不同物理量的測量。除此之外，GPIB的基地址一共有31個，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)備一般都會超過15個，對于普通的測量這就已經(jīng)足夠了。

而開發(fā)基于GPIB總線的虛擬儀器，一般需要有計算機、GPIB接口卡、GPIB連接電纜和帶有GPIB接口的測試儀器。測試儀器的類型及數(shù)量取決于實際的測試要求，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算機相連，各GPIB接口之間用GPIB連接電纜連接。

3.2 實驗軟件編程

當(dāng)下，一個完整的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；代碼窗口則是用來編輯圖形代碼以實現(xiàn)對控件行為和屬性的控制；圖標(biāo)和接口板則是用來實現(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VI的基礎(chǔ)上的，通過編程把適當(dāng)?shù)腉PIB命令通過兩個VI發(fā)送給儀器或者接收儀器返回的信息。

而虛擬儀器實驗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)儀器測量時各種參數(shù)的設(shè)定，同時也具有顯示測量當(dāng)前值的功能；數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)測量數(shù)據(jù)的實時顯示、測量數(shù)據(jù)以文本文件形式存儲到指定的文件中。

3.3 得出結(jié)論和總結(jié)

根據(jù)理論和實際，文章設(shè)計了一種基于GPIB總線的虛擬儀器的軟硬件及軟件編程。在設(shè)計開發(fā)過程中，采用了模塊化設(shè)計，通過編程把適當(dāng)?shù)腉PIB命令通過兩個VI發(fā)送給儀器或者接收儀器返回信息。從這個案例實踐中我們可以看出，GPIB總線的虛擬儀器在使用中比較方便。

參考文獻

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

篇（2）

這份報告站在全球市場的角度上詳細(xì)分析了虛擬現(xiàn)實市場的趨勢、發(fā)展動力和在未來有可能會遇到的挑戰(zhàn)。另外，它還對2015-2020年間虛擬現(xiàn)實技術(shù)的市場規(guī)模進行了預(yù)測。這份報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資料來源：；杜江，杜偉庭.“VR+新聞”：虛擬現(xiàn)實報道的嘗試，[J]青年記者，2016.

參考文獻

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

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[4]汪鑫.\析虛擬現(xiàn)實新聞的前景與困境[J].西部廣播電視，2016（7）.

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篇（4）

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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種新興的人機交互形式，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)生親臨真實情況的體驗。上世紀(jì)90年代初期，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已大量應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮、訓(xùn)練模擬、武器試驗等。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)練過程中往往出現(xiàn)的傷病情況較多?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)仿真模擬障礙訓(xùn)練，可以對訓(xùn)練進行科學(xué)的指導(dǎo)和教學(xué)，在系統(tǒng)中實現(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，有效地避免無謂的傷病，提高訓(xùn)練效果。

一、系統(tǒng)組成

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，需要滿足用戶與虛擬世界的自然交互，僅靠一臺計算機是無法完成的，對于虛擬世界的身體感覺也不是僅僅靠鍵盤和鼠標(biāo)就能夠達到的。參訓(xùn)人員在虛擬訓(xùn)練場上運動時，需要三維的訓(xùn)練環(huán)境、虛擬的聲音以及抓、拉、爬、攀等動作的觸感和力感的體驗，還需要智能化儀器的支撐，可以說各種硬件設(shè)備是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

整個仿真模擬系統(tǒng)由兩種生成模式去實現(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)，計算機建模，經(jīng)由高性能計算機處理輸出到視覺通道、聽覺通道、力覺通道反饋給訓(xùn)練人員，體驗如真實般的訓(xùn)練場景。另一種，則是由建模技術(shù)，對訓(xùn)練環(huán)境、個人訓(xùn)練情況和預(yù)演的訓(xùn)練技術(shù)動作建模，生成虛擬的訓(xùn)練畫面，從而幫助參訓(xùn)人員全面了解自身訓(xùn)練情況和需要改進的技術(shù)動作，以及改進方案。

二、系統(tǒng)功能

（一）訓(xùn)練情況再現(xiàn)。動作重現(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)練場上逼真的、較精確再現(xiàn)自身的訓(xùn)練動作。是對自身的一種直觀認(rèn)識，同時也可以形象化地幫助參訓(xùn)人員掌握動作要領(lǐng)和技術(shù)動作，同時減少了訓(xùn)練傷病。

（二）訓(xùn)練技術(shù)動作預(yù)演。創(chuàng)新技術(shù)動作和預(yù)演未知情況在提高訓(xùn)練效果上有很大的作用。通過障礙物的技術(shù)動作的改進和創(chuàng)新是提高訓(xùn)練成績的一大重要途徑，但是創(chuàng)新的動作的實際應(yīng)用可能會導(dǎo)致運動員出現(xiàn)傷病，通過虛擬現(xiàn)實技術(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)練對新學(xué)員進行教學(xué)，錄入教員對于障礙訓(xùn)練的語音和文字講解，配合虛擬訓(xùn)練畫面，可以使新學(xué)員直觀的印象，掌握技術(shù)動作要領(lǐng)，達到了訓(xùn)練前“熱身”的作用。

（四）訓(xùn)練效果圖示分析。形象直觀的虛擬畫面可以給參訓(xùn)人員直觀的映像，分析對比參訓(xùn)人員的訓(xùn)練動作和標(biāo)準(zhǔn)的模擬動作，給予相同的視點，同步對比每一個通過障礙物的動作，讓參訓(xùn)人員更快捷的找出自身痼癖動作和缺陷動作。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)進行對比，找出差異，對于改進參訓(xùn)人員的技術(shù)動作會有較好的指導(dǎo)意義。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真模型建立

（一）虛擬障礙訓(xùn)練可視化建模。模型是對現(xiàn)實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)境模型是對障礙訓(xùn)練環(huán)境采用物理、數(shù)學(xué)等表示方法進行表示的模型，提供訓(xùn)練環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。包括障礙訓(xùn)練場地貌幾何建模，障礙訓(xùn)練場地物幾何建模，參訓(xùn)人員行為建模等。

（二）聽覺建模技術(shù)。整個虛擬訓(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。聲音的來源可以是計算機合成的聲音信號也可以是采樣的真實聲音信號。目前的研究中，由于觸覺（力覺）反饋實現(xiàn)難度大，迄今為止還沒有能夠令用戶滿意的觸覺（力覺）反饋系統(tǒng)，所以虛擬聲音對于提高虛擬環(huán)境的逼真感就有很大的作用，增強臨場效果。

四、訓(xùn)練分析圖示

（一）數(shù)據(jù)圖示分析。數(shù)據(jù)的分析是一個重要的環(huán)節(jié)，是對于訓(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)練作對比，讓訓(xùn)練人員找到差異，改進自身訓(xùn)練動作。舉出一個簡單例子，通過錄入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對虛擬訓(xùn)練數(shù)據(jù)的對比分析，可以得出誤差，集合虛擬訓(xùn)練畫面和標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練畫面，讓參訓(xùn)人員直觀找到自己技術(shù)動作存在問題，然后解決技術(shù)動作缺陷，提高訓(xùn)練成績。

（二）重心軌跡分析。人體重心對于研究運動起著很重要的作用，尤其是跳躍動作，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。400米障礙訓(xùn)練中起跳點的正確選擇是決定成功通過障礙物的關(guān)鍵因素，也是提高成績的重要途徑，重心軌跡的分析可以幫助學(xué)員判斷自己的起跳點是否正確。同時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)練成績的一個重要因素，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：

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【摘　要】執(zhí)行海上測控任務(wù)期間，為確保測控通信設(shè)備的穩(wěn)定可靠，海上測控通信系統(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)前高密度海上測控訓(xùn)練的要求，通過信息化手段引進基于虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練模式，實現(xiàn)海上測控通信系統(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；測控通信系統(tǒng)

0　引言

高密度海上測控任務(wù)要求測控通信系統(tǒng)設(shè)備必須穩(wěn)定可靠，這就給傳統(tǒng)的測控通信訓(xùn)練模式帶來挑戰(zhàn)，以往測控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式采取以理論訓(xùn)練和實操訓(xùn)練相結(jié)合的方式進行，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)了大量的海上測控通信人才。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，在越來越多的領(lǐng)域采取虛擬訓(xùn)練的模式開展訓(xùn)練，其具有訓(xùn)練成本低、安全性高、不受時空限制且訓(xùn)練效果好等特點，通過訓(xùn)練模式轉(zhuǎn)變的研究，將有效推動通信系統(tǒng)訓(xùn)練效益。

1　海上測控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式綜述

海上測控通信系統(tǒng)訓(xùn)練模式包括個人自學(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，為海上測控通信系統(tǒng)人才培養(yǎng)、能力提升作出了重要貢獻。

1.1　個人自學(xué)

個人自學(xué)是根據(jù)個人訓(xùn)練的實際情況，依據(jù)年初制定的個人年度訓(xùn)練計劃開展專業(yè)訓(xùn)練的方式，其具有針對性強、效果有限的特點，側(cè)重于對設(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)骨干開展專業(yè)知識培訓(xùn)，包括理論授課、實操演示等，主要通過“以老帶新、互幫互學(xué)”等方式開展訓(xùn)練，其具有指導(dǎo)性強、重點突出等特點，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、廠所代職等工作進行，廠所培訓(xùn)能夠使崗位人員對設(shè)備的總體知識、設(shè)備性能、設(shè)備原理等進行深層次的學(xué)習(xí)和研究，對提升崗位人員執(zhí)掌設(shè)備能力和科研試驗?zāi)芰哂兄匾饔谩?/p>

1.4　授課講課

授課講課可分為新學(xué)員匯報講課、外訓(xùn)人員匯報講課、崗位專家授課、外請專家授課等。通過授課講課既可檢查人員知識掌握情況。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、檢驗參試設(shè)備工作狀態(tài)和技術(shù)性能，驗證軟硬件的可靠性、協(xié)調(diào)性，確保測控通信設(shè)備間的接口正確、可靠，可培養(yǎng)崗位人員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼炞黠L(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輔助訓(xùn)練，擴展訓(xùn)練模式，提高訓(xùn)練效率，優(yōu)化考核過程。

1.7　計算機模擬訓(xùn)練

計算機模擬能夠逼真地顯現(xiàn)現(xiàn)實中相關(guān)任務(wù)的過程，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。但目前的計算模擬訓(xùn)練存在交互性不強、環(huán)境不逼真、“身臨其境”感覺不明顯等問題，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，急需研究新的真實性較高、交互性較強、立體感較好的模擬訓(xùn)練模式。

2　虛擬現(xiàn)實仿真模擬訓(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、用虛擬界面代替實際裝備界面、與實際裝備視覺效果基本一致的“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；三是在實際平臺或裝備系統(tǒng)中嵌入專用于訓(xùn)練的信息支持軟件，從而構(gòu)成了實裝嵌入式訓(xùn)練模擬系統(tǒng)。無論上述哪一種訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，其所構(gòu)成的訓(xùn)練環(huán)境與真實環(huán)境相比都存在較大的差距，因此，“仿真度”問題一直困擾著模擬領(lǐng)域，對“構(gòu)造逼真訓(xùn)練環(huán)境”的追求長期存在并一直未能得到很好地解決。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可對研究對象和環(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)實系統(tǒng)的基本概念

虛擬現(xiàn)實（Vitual Reality，VR），又稱“靈境技術(shù)”，是綜合利用了計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人沉浸在計算機生成的虛擬環(huán)境中，通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建一種適人化的多維信息空間。

2.2　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特征

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是能夠充分發(fā)揮在由計算機和人構(gòu)成的系統(tǒng)中人的主觀能動性，即把人的感知能力、認(rèn)知能力和心理狀態(tài)在計算機系統(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“靈境技術(shù)三角形”加以描述，即“3個I（Immersion（沉浸）-Interaction（交互）-Imagination（構(gòu)想））”。

2.3　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本構(gòu)成

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一般分為桌面式、大屏幕式和頭盔式，按照系統(tǒng)構(gòu)成劃分可分為檢測模塊（檢測用戶的操作命令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境）、反饋模塊（接受來自傳感器模塊的信息，為用戶提供實時反饋）、傳感器模塊（接受來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（對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界產(chǎn)生作用）、3D模型庫（現(xiàn)實世界各組成部分的三維表示，并由此構(gòu)成對應(yīng)的虛擬環(huán)境）及建模模塊（獲取現(xiàn)實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)實訓(xùn)練模式特點

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

（1）提高訓(xùn)練環(huán)境的逼真度。通過虛擬現(xiàn)實的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，設(shè)立與任務(wù)實戰(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)練時間。通過計算機虛擬技術(shù)可迅速設(shè)置聯(lián)調(diào)演練和任務(wù)實戰(zhàn)場景，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)備動用頻繁極易造成設(shè)備故障損壞，從而增加海上測控任務(wù)風(fēng)險。在實際施訓(xùn)中，可通過模擬訓(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)進行訓(xùn)練時，系統(tǒng)可模擬各種實際情況，并對相關(guān)訓(xùn)練情況進行記錄、回放，以便于進一步掌握、了解訓(xùn)練中的得失，做好總結(jié)，提升能力。

3　測控通信系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練模式建設(shè)

虛擬現(xiàn)實仿真訓(xùn)練模式是引領(lǐng)未來測控通信系統(tǒng)訓(xùn)練的先進訓(xùn)練模式，對于提高測控通信系統(tǒng)訓(xùn)練效益具有重要意義，虛擬現(xiàn)實仿真訓(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)實仿真訓(xùn)練的目標(biāo)是由計算機生成虛擬世界，用戶可以與之進行視、聽、觸、嗅覺等全方位的交互，并且可實現(xiàn)實時響應(yīng)。因此除了高性能的計算機外，還需要相關(guān)的軟件。

通過專業(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)建的平臺營造虛擬環(huán)境；運用多種方法來保證三維場景的動態(tài)顯示；利用模板匹配、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實現(xiàn)運動的識別來交互；為保證環(huán)境的真實性，還需要使用I-Collide、PAPID、V-Clip等算法進行實時的碰撞檢測。

通過軟件和硬件將通信系統(tǒng)設(shè)備、接口、環(huán)境等通過計算機進行模擬仿真，增強通信環(huán)境的“逼真度”，為基于虛擬現(xiàn)實的訓(xùn)練模式提供場景、環(huán)境、反饋等支撐，實現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實的軟硬件支撐。

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)用于單人操作維護裝備，對于單人通信設(shè)備模擬操作訓(xùn)練具有得天獨厚的優(yōu)勢，可通過三維圖形生成系統(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。通過單人通信設(shè)備模擬訓(xùn)練實現(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、機房等各種環(huán)境下的通信狀態(tài)、場景，讓指揮員通過傳感器裝置觀察設(shè)備狀態(tài)及處置現(xiàn)狀，以便于逼真模擬與真實環(huán)境完全相似的環(huán)境，生動的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓(xùn)指揮員“沉浸”在“真實的”試驗任務(wù)環(huán)境中，開展任務(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）通過網(wǎng)絡(luò)開展異地同環(huán)境演練。通信系統(tǒng)最大特點是點多、線長、面廣，一個設(shè)備故障可能涉及到多個方向、多個測站，只有通過協(xié)同指揮、協(xié)同操作才能徹底排除故障，因此運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)分布式交互仿真并結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過模擬訓(xùn)練中心設(shè)置在不同測量站（船站）的指揮員的模擬系統(tǒng)終端，實現(xiàn)不同地域、相同環(huán)境的模擬訓(xùn)練，各測站之間的通信系統(tǒng)可通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上開展聯(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

隨著計算機信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來基于虛擬現(xiàn)實技術(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)建多維虛擬試驗任務(wù)環(huán)境，提高訓(xùn)練效益。在實際任務(wù)過程中，海上通信環(huán)境呈現(xiàn)陸、海、空、天、電等多維發(fā)展的趨勢，需要在復(fù)雜多變的環(huán)境中保持通信信息暢通，應(yīng)著重加強復(fù)雜環(huán)境下的多維訓(xùn)練。

（2）實施超實時模擬訓(xùn)練。這種訓(xùn)練是使受訓(xùn)對象在模擬環(huán)境中進行的一種比正常訓(xùn)練速度更快的訓(xùn)練。通常采用壓縮時間跨度，加快作業(yè)進程，提高訓(xùn)練強度的方式進行，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。通過將虛擬現(xiàn)實模擬訓(xùn)練與心理訓(xùn)練緊密結(jié)合后，進一步訓(xùn)練人員的心理承受能力和恢復(fù)能力，對于應(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

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

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［2］胡小強.虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2009.

［3］劉世斌,劉興彥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事上的研究[J].應(yīng)用與安全,2003（04）:604-607.

［4］洪炳镕,蔡則蘇,唐好選.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.

篇（6）

前言

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

1.虛擬現(xiàn)實的內(nèi)涵和特點

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

（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬現(xiàn)實， 在計算機上進行產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試， 甚至設(shè)計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設(shè)計、加工、裝配和操作， 而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復(fù)修改;還可將已開發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計算機里， 不但大大節(jié)省倉儲費用， 更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設(shè)計， 快速投入批量生產(chǎn)， 從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時間， 提高質(zhì)量、降低成本。

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

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設(shè)計與制造中應(yīng)用

（1）虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計。概念設(shè)計（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)計是指對產(chǎn)品起始的設(shè)計構(gòu)思，目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài)。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要階段，因為產(chǎn)品成本的60%～70%是概念設(shè)計決定的。虛擬概念設(shè)計使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為設(shè)計者提供基于語言識別和手勢跟蹤的輸入方式，設(shè)計者可隨時、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設(shè)計對象進行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，從而達到滿意的效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，使設(shè)計師的設(shè)計思路和設(shè)計表達更加清晰、形象、逼真，讓人更多了一種直觀的、親切的交互的感受。這樣的開發(fā)設(shè)計大大減少了投放市場的風(fēng)險性，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功。設(shè)計時可以針對不同用戶及愛好者的需求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。

（2）虛擬設(shè)計。虛擬設(shè)計（Virtual Design）就是設(shè)計人員設(shè)計一個虛擬的產(chǎn)品，來分析、研究、檢查所設(shè)計的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計要求，有問題及時修改，使產(chǎn)品設(shè)計更為完善，或者說虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。虛擬設(shè)計涉及到許多的學(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)計上，目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實的工程設(shè)計方法。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)實軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實軟件的環(huán)境中，完成虛擬產(chǎn)品的設(shè)計，用戶充分利用各種增強的效果設(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)實技術(shù)引入CAD 環(huán)境，這種設(shè)計環(huán)境中的對象不僅具有外形，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。對象之間相互作用時能反映出對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實時改變。設(shè)計者直接在虛擬環(huán)境中參與設(shè)計，采用虛擬設(shè)計可以對產(chǎn)品的外形設(shè)計、產(chǎn)品的布局設(shè)計、產(chǎn)品的運動和動力仿真設(shè)計，避免可能出現(xiàn)的干涉和其它不合理問題;同時可以檢查運動構(gòu)件工作時的運動協(xié)調(diào)關(guān)系。

（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。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)計之前，很容易地生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程進行建模、修改、分析及優(yōu)化。比如，通用電動車部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個完全數(shù)字化的機車樣機模型，并圍繞這個數(shù)字模型并行地進行產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造夾模具工裝設(shè)計和可維修性設(shè)計。此舉顯著降低了研制費用及生產(chǎn)成本，大大增強了全球競爭能力。由此可見，虛擬制造用虛擬樣機代替具體物理模型，對產(chǎn)品的全壽命周期進行展示、分析和測試，對存在問題的地方進行修改，提高產(chǎn)品一次試驗成功率，減少設(shè)計制造費用，縮短設(shè)計開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4.結(jié)束語

現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中獲得較為成熟的運用，但仍是初級階段?？梢灶A(yù)見得到，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計制作的各個環(huán)節(jié)中，為設(shè)計制造業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無限動力。

參考文獻：

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篇（7）

一、前言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當(dāng)今的熱門話題，它集合了多種先進技術(shù)要素，虛擬現(xiàn)實：是作為一種綜合計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機交互技術(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)展起來的計算機領(lǐng)域的新技術(shù)。它掀起了一場認(rèn)識世界和體驗世界方式的革命。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用日漸廣泛，涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計流程中的每一個步驟，包括虛擬樣機、體驗評價、設(shè)計方法流程、過程管理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計研究等多個方面。

二、虛擬產(chǎn)品設(shè)計的研究現(xiàn)狀

1.以虛擬原型為中心的研究

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

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

2.以虛擬評價體驗、人機交互為中心的研究

用戶體驗與評價是產(chǎn)品設(shè)計重要的一環(huán)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也將視角移向這個新領(lǐng)域。以虛擬評價體驗、人機交互為中心的研究將產(chǎn)品設(shè)計與用戶體驗有機的結(jié)合起來，兩者之間有效的互動。主要通過人機交互界面實現(xiàn)這一理念。

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

3.以虛擬產(chǎn)品設(shè)計方法流程、開發(fā)體系為中心的研究

傳統(tǒng)設(shè)計方法的各種弊病亟待解決，設(shè)計周期長、設(shè)計部和工程部缺乏交流、不能滿足消費者真實需求等?；谔摂M技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計方法流程有效地解決了這些問題，縮短產(chǎn)品全生命周期，減少產(chǎn)品開發(fā)時間，提高企業(yè)的競爭力。使設(shè)計師的設(shè)計思路得到了全面解放，是整個數(shù)字化設(shè)計流程順利進行的關(guān)鍵。

整個虛擬產(chǎn)品設(shè)計流程還有待智能化，仿真技術(shù)的深化成熟也是貫穿始終的一個問題，能讓設(shè)計師和用戶更投入地沉浸是關(guān)鍵。高額的技術(shù)成本也是一個短板。目前的虛擬現(xiàn)實技術(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.以過程管理為中心的研究

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

綜合過程管理體系的研究發(fā)現(xiàn)，此類系統(tǒng)缺乏針對設(shè)計師的設(shè)計思路的方面，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)化也面臨一些問題，兩者之間不能快速有效地同步。要想實現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的完整真實的展示，必須有一個系統(tǒng)平臺，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)計研究

建立基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化虛擬平臺有利于提高企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中的競爭力，幫助企業(yè)節(jié)約時間。在當(dāng)代，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化已是產(chǎn)品設(shè)計的大趨勢，也是解決傳統(tǒng)設(shè)計流程弊病的關(guān)鍵所在。它實現(xiàn)了設(shè)計師，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)平臺可以更系統(tǒng)地支配整個設(shè)計過程。

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

三、虛擬產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展新趨勢

1.產(chǎn)品設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變與改善

通過對虛擬產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的文獻研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實及其相關(guān)技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計的最大的改變就是使其設(shè)計方法與流程更加合理、有效及節(jié)約成本。針對設(shè)計師和開發(fā)方的角度所提出的一些設(shè)計方法流程系統(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)計成本與開發(fā)周期的節(jié)約

通過研究表明，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的新產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計有效地節(jié)約了成本縮短了周期，為企業(yè)的新產(chǎn)品推廣和市場擴張策略等提供了可靠地保障。直接或間接的促進了工業(yè)產(chǎn)品的淘汰更新速度，適應(yīng)了工業(yè)社會的發(fā)展趨勢。

3.用戶體驗與銷售模式的轉(zhuǎn)變

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究還將用戶作為一個重要的元素融入設(shè)計流程中，基于此項技術(shù)，設(shè)計師可以與使用者達到前所未有的互動，為用戶提供多方位的使用感受。也同時將銷售模式帶入了一個嶄新的時代。

4.展望與總結(jié)

由于我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)與同時期發(fā)達國家相比還有一定差距，不免存在以下問題，也是今后開展研究需要努力解決的：首先是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成本過高，其在產(chǎn)品設(shè)計中的應(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)實技術(shù)成熟到一定程度之后，我們將面臨怎樣一個高效、虛擬的設(shè)計模式，從設(shè)計師的設(shè)計方式到用戶的體驗方式甚至人們的生活方式都會發(fā)生顛覆性的改變，到時會出現(xiàn)新的一系列問題，比如已經(jīng)露出端倪的，人們之間的溝通日漸冷漠，過于迅速的產(chǎn)品換代等。

參考文獻

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）是一種以計算機技術(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態(tài)環(huán)境中發(fā)生實體行為的仿真性技術(shù)。這種技術(shù)的誕生突破了原來以視覺、聽覺為主的感知系統(tǒng)，用戶可以產(chǎn)生觸覺、味覺等感覺通道。它所涉及的核心技術(shù)，主要包括人工智能、計算機傳感技術(shù)、人機接口技術(shù)、計算機圖形學(xué)、實時計算機模擬技術(shù)等。自20世紀(jì)90年代此項技術(shù)成型以來，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，是各國家高新技術(shù)研究水平的體現(xiàn)。

21世紀(jì)以來，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)展趨勢來看，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難以找到出口。20世紀(jì)80年代佳片涌出的時代已經(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)又一個時期轉(zhuǎn)變核心因素。很多人也認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用給電影帶來了新的觀影體驗，新的電影時代即將到來。

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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電影藝術(shù)中的技術(shù)應(yīng)用方式是利用多臺攝影機，包括虛擬攝影機在擁有360°全景畫面和漫游不同場景的新媒介下來講述故事。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?！禠ost》短片擁有很強烈的游戲感，通過一些明顯的視覺元素將觀眾指引到故事的動作中心，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，影片動作的進行仿佛真的迷失了一般?！抖刈唷肥怯傻纤鼓嵬瞥龅囊徊繕?biāo)準(zhǔn)的360°全景電影，影片講述的是一對青梅竹馬的伙伴一起成長、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。觀眾可以在觀影過程中選擇男孩、女孩不同的成長視角，最后通過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：“通過擁抱新的技術(shù)，我發(fā)現(xiàn)自己又重新燃起了對動畫的熱愛”。確實，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電影短片的制作應(yīng)用已經(jīng)成型。

在電影長片中，虛擬現(xiàn)實技術(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》《阿凡達》《鋼鐵俠》《夏日大作戰(zhàn)》等?！栋⒎策_》中很多場景突出了“連接”技術(shù)，而這項技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。而在最新的《鋼鐵俠3》中，制作方花費大量資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行應(yīng)用，影片有一個橋段是托尼和佩珀在托尼的實驗室觀看能量云，觀眾在影院觀影時可以通過佩戴專業(yè)設(shè)備跟隨主角視角進入到能量云里，欣賞這新世界的美妙。由此看來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在長片電影中的應(yīng)用可以是其他游樂項目及主客觀視角的展現(xiàn)，帶來獨特的交互式觀影效果。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電影藝術(shù)中的缺陷

虛擬現(xiàn)實的出現(xiàn)也帶來了新的問題，你要怎樣來觀看故事？導(dǎo)演需要怎樣來講故事？那又要如何將表達的故事展現(xiàn)出來？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°的世界就是一個致命的難點，更何況要讓此項技術(shù)來講述一個精彩的故事，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)問題。雖然這種全新故事帶來了前所未有的沉浸式觀影體驗，但是長時間的觀影容易讓觀眾感到惡心反胃。有觀者經(jīng)過體驗VR電影后表示：“剛開始確實對這種新的電影技術(shù)帶來的全新視覺歡心不已，但隨著故事的進行，全景的視角讓人感到暈眩，開闊的視角容易導(dǎo)致對劇情的忽視”。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)的人群愿意購買、攜帶傳感設(shè)備外，甚少有人愿意購買這樣技術(shù)產(chǎn)品。而影院也表示，單場或少量影場可以專門配置VR設(shè)備，但是由于添置設(shè)備帶來的資金投入務(wù)必會導(dǎo)致票價的提升。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)在的電影環(huán)境普及與配置VR裝備還需要時間，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)容是一個耗時、復(fù)雜又昂貴的過程，不管是拍攝現(xiàn)實世界還是創(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)備的耗材也帶來了極大的資金增項。

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)制作從場景、拍攝開始，到演員的表演和剪輯方式都需要重新設(shè)計。VR科技公司盡最大的努力吸引電影制作者進入到VR電影的開發(fā)中來，而現(xiàn)實是由于現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實技術(shù)硬件的短板。就現(xiàn)有的影片反饋來看，視覺效果的提升舉步維艱，多數(shù)影片利用的是配合視覺特效工具與CG技術(shù)來達到VR的程度，很多電影制作專業(yè)人士則期待VR技術(shù)進步以后再投入到新電影產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。

3 對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展與展望

就現(xiàn)有的VR技術(shù)手段，在長片電影中的應(yīng)用還只局限于某個情景或元素的展現(xiàn)，完整的VR長片的制作并不現(xiàn)實。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，這都需要創(chuàng)作者主觀的牽引，如果影片完全由觀眾自主掌控，各種新的問題將隨之而來。

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，注定其只是一個過渡性模式。2015年，美國的Magic Leap公司表示“直接利用Magic Leap技術(shù)”實現(xiàn)拜托虛擬現(xiàn)實，必須借助設(shè)備而達到增強現(xiàn)實的功能，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)備帶來的有限視角與延時問題，如果研發(fā)成功，將如同人平時佩戴的眼鏡一般輕便。筆者認(rèn)為，這項技術(shù)將是VR技術(shù)的出口，而這項技術(shù)的突破也將改變?nèi)俺两接^影的方式。

電影對VR技術(shù)的應(yīng)用確能抓住觀影者的眼球，因為熱點能帶動關(guān)注。目前就VR技術(shù)在游戲產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用來看，游戲迷們對于此項技術(shù)對游戲帶來的新玩法表現(xiàn)出了十分的熱誠，同時也帶來了價值數(shù)十億美元的經(jīng)濟效應(yīng)。由此看來，每一個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，將帶來極大的經(jīng)濟效應(yīng)。

參考文獻：

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一、引言

教育技術(shù)的發(fā)展緊緊伴隨著技術(shù)進步的步伐發(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)到計算機技術(shù)再到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展路徑。例如美國早期的教育技術(shù)研究集中在視聽教育方面，對電視媒體比較關(guān)注。90年代以后，計算機逐漸普及應(yīng)用，教育技術(shù)相關(guān)的新詞語，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)實和數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，“遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教育平臺”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實驗”等新術(shù)語又不斷出現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術(shù)研究的舞臺上，呈現(xiàn)出新的發(fā)展局面。我國是教育大國，發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育已成為我國教育發(fā)展的一項戰(zhàn)略措施。近年來，在我國教育技術(shù)主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國電化教育》《中國遠(yuǎn)程教育》《開放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育》，對包括虛擬現(xiàn)實技術(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)文獻的基礎(chǔ)上，分別論述虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要的應(yīng)用特點、虛擬現(xiàn)實在教育技術(shù)中的應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)。

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

我國的遠(yuǎn)程教育經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進行函授教育；二是利用廣播和電視開展廣播電視教育；三是以信息為基礎(chǔ)開展的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。特別是20世紀(jì)90年代以來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)為代表的遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)和移動計算技術(shù)的發(fā)展，隨著多媒體、虛擬現(xiàn)實等新型媒體技術(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)實技術(shù)發(fā)揮著重要的作用?！疤摂M現(xiàn)實技術(shù)”是一種利用計算機為用戶生成模擬人物和場景的技術(shù)，該模擬的人物和場景非常相似于所對應(yīng)的現(xiàn)實世界人物和場景，使用戶能夠得到一種類似真實世界所能給與的感受和體驗。所以又稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以虛擬出“一個真實的世界”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)同時還具有鮮明的特色—3I特性：“沉浸(Immersion)”“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)首先追求的是能夠達到沉浸的“真實”體驗，能夠提供有效的人機“交互”，能夠為用戶提供一種甚至超越現(xiàn)實意境的“想象”空間。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計算技術(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)和社會學(xué)等相關(guān)知識。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現(xiàn)實世界，同時又具有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)實技術(shù)在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式

前一個時期，我國遠(yuǎn)程教育技術(shù)大多還是基于網(wǎng)頁的遠(yuǎn)程教育平臺，依靠文字和平面動畫提供在線的教育服務(wù)。由于教育者和學(xué)習(xí)者的時空相對分離而無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法提供人機交互環(huán)境，還由于只是通過視頻進行演示教學(xué)而無法提供真實的實驗教學(xué)環(huán)境，大大降低了學(xué)習(xí)的主動性，已無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實技術(shù)因其特有的多感知性、浸沒感、交互性和想象性等特點，在遠(yuǎn)程教育中具有強大優(yōu)勢和潛力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也在實踐探索之中。從目前情況看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的主要應(yīng)用可以分為兩個層面：一是簡單應(yīng)用，基本上是在教室教學(xué)資料中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作課件，將抽象問題和復(fù)雜問題直觀化、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。二是高級應(yīng)用，所謂高級是用虛擬現(xiàn)實技術(shù)專門制作特殊功能的系統(tǒng)，并在遠(yuǎn)程教育平臺上使用。這類高級的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用主要包括三個方面：一是虛擬訓(xùn)練場和虛擬實驗室。專門提供規(guī)模較大的分布式專業(yè)訓(xùn)練和實驗環(huán)境。例如軍事訓(xùn)練環(huán)境，運用軍事仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和分布計算技術(shù)，構(gòu)建真實的軍事對抗訓(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，可以通過建構(gòu)虛擬實驗室，使得許多現(xiàn)實的實驗室功能可以虛擬化。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)實技術(shù)的運用也逐漸成為了可能。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以建立實際動手設(shè)計環(huán)境，學(xué)生可以開展近乎真實的創(chuàng)新設(shè)計。如服裝設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計和科技產(chǎn)品設(shè)計。如果再能夠利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的機制，這樣的設(shè)計環(huán)境將會是非常有意義的。總之，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)人們可以虛擬出一個真實的校園環(huán)境或者構(gòu)建一個虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過實時渲染的分布式虛擬現(xiàn)實環(huán)境將會讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實空間中學(xué)習(xí)的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實時地進行三維交互、實時地參與教學(xué)活動、與教師進行溝通。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育應(yīng)該重點關(guān)注的問題

虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)運用于遠(yuǎn)程教育，應(yīng)該分別從技術(shù)和應(yīng)用兩個方面關(guān)注以下問題。從技術(shù)的角度，要重點關(guān)注虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的動態(tài)。要想理想地用計算機生成真實感很強的虛擬世界，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)為有五項關(guān)鍵技術(shù)正在積極突破。（一）動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)一般說環(huán)境建模比對象個體建模復(fù)雜，而動態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰(zhàn)。動態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實際環(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）實時三維圖形生成技術(shù)目前三維圖形技術(shù)盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實現(xiàn)“實時”生成仍然是挑戰(zhàn)。（三）立體顯示技術(shù)目前虛擬現(xiàn)實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)實還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，虛擬現(xiàn)實設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。（四）系統(tǒng)開發(fā)工具和運行平臺虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的開發(fā)比較復(fù)雜，效率和質(zhì)量保證也很困難，網(wǎng)絡(luò)化的運行平臺也很難滿足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點研究虛擬現(xiàn)實的有效開發(fā)工具和高效分布式運行平臺。（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、識別和合成技術(shù)等等。由于虛擬現(xiàn)實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用建模技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境。包括如何運用建模技術(shù)構(gòu)建與教學(xué)相關(guān)的對象和場景，如何構(gòu)建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)過程，如何設(shè)計人機交互環(huán)節(jié)等等。當(dāng)然熟練掌握虛擬現(xiàn)實技術(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)量的動漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現(xiàn)實教育作品的研發(fā)也是具有挑戰(zhàn)性的。

五、結(jié)語

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。虛擬現(xiàn)實技術(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)練場和虛擬實驗室、虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬創(chuàng)新設(shè)計環(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

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篇（10）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是多種技術(shù)的共同運用，借助了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬現(xiàn)實、多感知和自然技能；使用計算機圖形學(xué)與仿真技術(shù)結(jié)合模擬真實的環(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，實現(xiàn)包括視覺感知還有觸覺、聽覺、力覺、味覺和嗅覺等感知的模擬。使用戶能夠使用自然技能包括用戶自身的眼睛轉(zhuǎn)動、手部動作或者其他的行為動作，通過計算機識別這些動作并實時地反饋到人的五官，完成用戶與虛擬空間的互動。[1]虛擬現(xiàn)實技術(shù)中所需要研究的是利用計算機圖形學(xué)技術(shù)來建立實時的三維視覺效果，運用虛擬現(xiàn)實來增強科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究和開發(fā)，建立對虛擬世界的觀察界面。

一虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）1989年由美國的JarnLanier正式提出。最初運用在20世紀(jì)60年代的美國，主要集中在美國軍方對宇航員和飛機駕駛員的模擬訓(xùn)練。后來美國軍隊費用減少，這個技術(shù)逐漸在民間傳開。虛擬現(xiàn)實發(fā)展到現(xiàn)在為人熟知，受很多體驗者的喜愛，很大一部分原因是由于它可以運用計算機技術(shù)創(chuàng)造出一個與現(xiàn)實環(huán)境相仿的模擬環(huán)境，并且用戶可以親身體驗。比如美國開發(fā)了一個虛擬現(xiàn)實的游戲系統(tǒng)，這個游戲系統(tǒng)利用了人工智能技術(shù)，有效地增加了娛樂性、挑戰(zhàn)性和真實性。VR技術(shù)運用非常廣泛，其發(fā)揮的作用也不容忽視。比如虛擬現(xiàn)實技術(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)，從而提高今后的實踐能力。虛擬現(xiàn)實在娛樂方面的運用也很廣泛，芝加哥開放了世界上第一臺大型的，可以供多人使用的VR娛樂系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域的作用也很大，虛擬現(xiàn)實有利于提高設(shè)計和規(guī)劃的效率和質(zhì)量，因為利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計師可以把自己的設(shè)計變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，設(shè)計師還可以任意變換自己在房間的位置來全方位觀察設(shè)計的效果，這不僅為設(shè)計師節(jié)約了時間還節(jié)省了做模型的費用。

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)按其特點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)實模擬了人的聽覺、視覺、觸覺等感官器官，用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，并且運用這些感官在虛擬的環(huán)境中進行溝通和交流。虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造了一個虛擬的、真實的環(huán)境。（1）虛擬現(xiàn)實的首要特性是多感知性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成長最終應(yīng)到達一切人類所擁有的感知功能；這種多感知性包含了計算機自己的視覺感覺屬性之外，還有人在現(xiàn)實生活中所具有的聽覺、味覺和嗅覺等。（2）虛擬現(xiàn)實的主要特征是沉浸性。是指用戶存在于計算機生成的虛擬環(huán)境中的真實程度，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，使人難以分辨真假。這可以通過逼真的照明、變換場景中的視點以及虛擬環(huán)境中的音響效果來達到。使用戶在虛擬環(huán)境中觸摸到的、看到的、聽到的、感覺到的與真實環(huán)境感知到的完全一樣。（3）虛擬現(xiàn)實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，用戶會直接感受到觸摸感，能夠感受到物體的大小、重量、體積，這種“互動”與真實世界的交戶一模一樣。（4）虛擬現(xiàn)實技術(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)知和感知能力來獲取新的知識，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)會新的理論和知識。所以說虛擬現(xiàn)實具有啟示和再創(chuàng)造的作用，是一個學(xué)習(xí)——創(chuàng)造——再學(xué)習(xí)——再創(chuàng)造的過程。

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)實技術(shù)又細(xì)分為桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、沉浸的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。(1)桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)成本相對較低，但是也有其缺點，因受到身邊真實環(huán)境的影響，它的沉浸性比較差，但是在這幾個系統(tǒng)中是普及最廣的。它需要一個虛擬環(huán)境產(chǎn)生器，用戶通過計算機的屏幕或者投影器來觀察。我們常見的桌面虛擬現(xiàn)實有：桌面游戲、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML等。(2)沉浸式虛擬現(xiàn)實需要用到高技術(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)實系統(tǒng)所運用的軟件、硬件體系結(jié)構(gòu)也比桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更加靈活。我們常見的沉浸式虛擬現(xiàn)實有：遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)、基于頭盔顯示器的系統(tǒng)。(3)增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還有另外一個稱呼，叫作混合虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，用戶體驗的時候呈現(xiàn)在眼前的是現(xiàn)實中的物體與虛擬環(huán)境中的物體的疊加和重合，在技術(shù)上為了達到精準(zhǔn)的重疊需要利用虛擬現(xiàn)實位置跟蹤技術(shù)。(4)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提升到了一個更高的境界，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)實技術(shù)是由多領(lǐng)域多方面技術(shù)綜合而成的一項高科技領(lǐng)域技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)主要分為以下幾個：(1)系統(tǒng)開發(fā)工具應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)的開發(fā)和利用需要發(fā)揮人的主觀能動性；如：分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)、VR開發(fā)平臺。(2)動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，是利用軟件建立模型來建造虛擬環(huán)境，并對實際環(huán)境獲取三維的數(shù)據(jù)。需要研究在真實的環(huán)境中獲取三維數(shù)據(jù)的方法和虛擬的視覺建模技術(shù)等。(3)系統(tǒng)集成技術(shù)是由語音識別、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)雜的前提下實現(xiàn)實時的三維效果。(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、力覺以及觸覺傳感器技術(shù)。[2]5虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用有什么作用與意義虛擬現(xiàn)實技術(shù)為人類的文明與發(fā)展帶來了一個新的時代，VR通過一種先進的技術(shù)實現(xiàn)逼真的遙控現(xiàn)場效果，利用用戶的身體感知進行實時交互，便于用戶操作和感受。虛擬現(xiàn)實的具體意義和作用表現(xiàn)在教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、娛樂領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實在教育上為增強人的認(rèn)識本領(lǐng)和學(xué)習(xí)能力提供了新的工具，虛擬現(xiàn)實可以建立一個大型的模擬圖書館，這個模擬的圖書館可以對之前消失的知識進行復(fù)原，可以提供更加豐富的教學(xué)資源。醫(yī)學(xué)上的運用包括解剖教學(xué)、模擬復(fù)雜的手術(shù)，VR在手術(shù)過程中提供了預(yù)測結(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)生可以對患者進行遠(yuǎn)程治療。娛樂方面虛擬現(xiàn)實提供了顯示環(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；模擬真實的作戰(zhàn)環(huán)境對軍隊進行訓(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)實也是許多相關(guān)領(lǐng)域的綜合運用和相互交叉的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用的對象不一，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)實的運用能夠為人們的生活帶來便利，它的作用是不可替代的。

二虛擬現(xiàn)實在室內(nèi)設(shè)計的運用

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)和室內(nèi)設(shè)計的關(guān)系隨著近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，這項技術(shù)已經(jīng)逐漸運用在各個領(lǐng)域，包括室內(nèi)虛擬設(shè)計的運用。室內(nèi)設(shè)計以創(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)計的過程包括前期的設(shè)計制圖、設(shè)計效果圖、設(shè)計模型、電腦三維設(shè)計，[3]主要是為了給委托方展現(xiàn)設(shè)計師的設(shè)計方案。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的運用集中體現(xiàn)在其浸入感和交互性的特點，有利于將室內(nèi)設(shè)計的潛能充分發(fā)揮出來?，F(xiàn)在，很多設(shè)計師嘗試將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種表現(xiàn)手法納入室內(nèi)設(shè)計，這一趨勢反過來也有利于促進虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。（2）在室內(nèi)設(shè)計中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)是有其必要性的A傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計有其不足和弊端傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計中，設(shè)計師按照委托方的意愿設(shè)計出個人喜愛的風(fēng)格特點，室內(nèi)設(shè)計的過程中設(shè)計師通過在紙上展示自己的構(gòu)思和設(shè)計風(fēng)格和詳細(xì)的裝飾風(fēng)格，再根據(jù)委托方的要求進行改進和修改設(shè)計，最終是在紙上實現(xiàn)的設(shè)計方案。這種方式也有其優(yōu)勢的，可以培養(yǎng)和提高設(shè)計師的思維邏輯性、手繪能力。但是也是有其局限性的，由于空間的限制，設(shè)計師并不能全面的細(xì)微的對每個地方進行創(chuàng)意設(shè)計，紙上表現(xiàn)的意圖和風(fēng)格也不能完全地傳達給委托方，這就形成了委托方對設(shè)計師設(shè)計能力的落差，設(shè)計師不能全面直觀的向委托方傳達自己的想法和創(chuàng)新。這種修改再修改的循環(huán)也增長了設(shè)計的成本和周期時長。B虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的運用有很大的優(yōu)勢虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過展示一個三維的、互動的、沉浸的、虛擬的室內(nèi)空間，傳達自己的創(chuàng)意設(shè)計。設(shè)計師在這個虛擬的空間里面可以和委托方全面的介紹所有的設(shè)計意圖和設(shè)計構(gòu)思，委托方通過設(shè)計師展現(xiàn)的這個虛擬室內(nèi)空間，可以跟設(shè)計師交流，進行各方面的修改。這有利于提高設(shè)計師的設(shè)計本領(lǐng)，有利于委托方直觀的了解設(shè)計師的想法和設(shè)計，能更好地與設(shè)計師進行設(shè)計上的交流和溝通。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的運用已經(jīng)成為時代的趨勢，如今三維立體互動的室內(nèi)虛擬空間和傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計圖紙相比較，其主要優(yōu)勢在于虛擬室內(nèi)是實際設(shè)計空間的全尺寸三維模型，它可以運用鼠標(biāo)和其他交互設(shè)備進行室內(nèi)的漫游，通過直觀的視覺力對設(shè)計提出修改建議。這個室內(nèi)虛擬空間具有人性化，有直觀視覺效果，能提高設(shè)計的效率，降低成本。設(shè)計師通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)能更好地展示一個直觀的、逼真的、美觀的室內(nèi)空間。（3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的作用室內(nèi)設(shè)計的設(shè)計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)計還需要考慮裝修的風(fēng)格設(shè)計、室內(nèi)裝飾設(shè)計、室內(nèi)家具的擺放和搭配。室內(nèi)裝飾設(shè)計是設(shè)計師按照委托方的要求對室內(nèi)的各種裝飾進行前期的設(shè)計，再通過把二維的裝飾設(shè)計用三維立體的模型展示出來。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)計師Ignatius就嘗試將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入到他的設(shè)計流程中。他表示，在設(shè)計前期，使用Google公司開發(fā)的產(chǎn)品，在虛擬現(xiàn)實中進行創(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)實無法比擬的臨場感，調(diào)動自己的創(chuàng)作靈感。并且，在向客戶展示他創(chuàng)作構(gòu)想以及進行溝通時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)使客戶能夠更直觀地感受到設(shè)計師的創(chuàng)作想法，溝通的難度大大降低了。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計的運用可以很直觀地向委托方反映這些要素，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的作用主要有以下幾點：a虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用彌補了室內(nèi)設(shè)計中的不足，有利于增強設(shè)計雙方的互動，能與客戶全方位地進行交流有利于促進方案的實施。b打破了時間和空間的限制，能夠使客戶直觀地貼近設(shè)計方案，相對于平面的設(shè)計方案來說有很大的優(yōu)勢，同時設(shè)計師身臨其境，極大地提高了設(shè)計師的創(chuàng)新能力，能夠完整的表達設(shè)計的意圖。c提高了項目成本預(yù)算的精確度，避免了在設(shè)計過程中的不必要損失。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有真實性，和實施后的真實效果幾乎沒有偏差，因此幾乎能保證客戶的滿意，從而解決傳統(tǒng)設(shè)計中出現(xiàn)的不全面不準(zhǔn)確的問題。在一個地中海風(fēng)格的室內(nèi)設(shè)計案例中，設(shè)計師向客戶介紹了經(jīng)典地中海風(fēng)格的配色特點?？蛻敉ㄟ^效果圖大致了解了藍(lán)白色調(diào)的配色方案，但是還是無法想象施工后的居住感受。此時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介入就很好的填補了這個缺口。Ignatius使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓客戶在項目尚未動工前，就在虛擬三維空間中體驗了他的設(shè)計意圖。最后項目施工一步到位，客戶沒有提出任何修改（圖1－5）。

三總結(jié)

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)各個方面的研究還有很大的空間。比如我們提到的室內(nèi)設(shè)計上的運用，有其顯著的優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實所具有的特征決定了它本身獨特的作用，它在技術(shù)上的運用包括醫(yī)學(xué)技術(shù)、房產(chǎn)開發(fā)項目、娛樂游戲、軍事航天演習(xí)、建筑規(guī)劃等。但是虛擬現(xiàn)實技術(shù)還是一項新興產(chǎn)業(yè)，它對軟件、硬件的要求比較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員對其開發(fā)和開拓。[4]堅信虛擬現(xiàn)實技術(shù)在未來的很多領(lǐng)域上都會有技術(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:沈陽建筑大學(xué)

參考文獻:

[1]李敏.韓豐.虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述[TP].軟件導(dǎo)刊；2010.(6):142-144