绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇vr技术论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
2构建虚拟世界
虽然vrML文件比较小,用户在创建虚拟场景时,较为困难的是如何构建一个相对复杂的三维几何体。让困难加倍的是,一切都需要用户从几种最基本的几何体入手,因为VRML并没有提供更高级的几何造型。因此,这就需要一个颇为有效的VRML生成工具。一般情况下,三维虚拟世界的建立依据的是现有的商业CAD软件。比如,在具体实践中,我们可以提供最常用的VRML输出接口,而且具有即时修改和所见即所得的特点。我们用3Dmax与VRML相结合的方法来进行演示制作。构建成一个基于VRML的三维虚拟世界需要我们在操作过程中,制作与修改同时进行。具体流程如图1所示。构建虚拟世界的具体操作:
①在3Dmax环境下制作动画及三维模型。
对于那些比较复杂的机械零部件要先用AuCAD来建模,然后通过3Dmax制作动画。
②优化处理三维场景。
3Dmax语言提供的优化器用来优化三维场景。尽可能地减少常用模型的分段数,以减小文件所占的内存空间,当然前提是不影响实际效果。
③VRML文件的输出。
VRML文件的输出是通过3Dmax软件文件菜单下的输出实现的。
④加入VRML节点以实现动态功能控制。
基于没有经过任何组织3Dmax输出的VRML文件,只是一些相对独立的节点放到了一块,就没有办法对他们进行控制。所以,应该加入VRML节点。再用Group、Transform把它们按照层次组织起来,构成示意图;并通过Route语句、TouchSensor节点和TimeSensor实现鼠标来控制动画;利用Anchor节点实现VRML虚拟世界中不同视点之间的相互切换等,一般的实现过程如图2所示。
⑤优化处理VRML文件代码。
我们对VRML文件代码进行优化的同时,要考虑到目前Internet的浏览速度、网络资源等限制因素。比如减少后续编程及VRML文件大小可以利用VRML语言本身提供的语法特性减少重复定义和描述。要提高网页的浏览速度,用LOD节点定义复杂模型的不同细节减少复杂模型重现时多边形的数目;避免重复描述结构相同或者相似的构件,可以采用DEF/USE节点来处理。
3实现交互功能
真实性和实时交互性是三维虚拟世界的远程虚拟物理实验教学系统最重要的特点。VRML支持的交互功能共有两类:
①Script节点产生的交互。
VRML的Script节点是一种控制传感器和内插器的节点,用来改变和定义场景中对象的行为和外观、VRML与外部编程语言程序的实现、VRML的交互性。通过程序设计(Script节点)可以解决利用交互节点产生的交互对网络及服务器要求较高,产生的反应延时等问题。当Script初始化时,程序会调用Script节点中的Java,并将命令从Java传递到VRML,由VRML文件中域的定义在Java程序中使用。事件在VRML场景中被检测到并传递给Java,由Java作出反应,反向进行也是这种传递的一大亮点。通过Script节点可以开发一些实时性的、多线程的交互操作程序,也可以实现场景与数据库的实时交互。
目前各大高校的办学规模均在逐步扩大,多个校区并存的现象已成为现实,加之各个校区地理位置又较远,原有的教学资源就显然不能满足教学的需要,尤其是实验课存在的问题更为突出。教育部《关子全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出要充分利用现代信息技术开发虚拟工厂、虚拟实验。因此将vr技术和职业教育结合起来就成为必要。vr技术进人高职院校能有效地营造教学环境和实验环境,提高学生掌握知识技能的能力。本文阐述vr技术在高职教育中的应用。
1.vr的概念和特征
vr( virtual reality,虚拟现实)是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心理学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。
虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用vr技术创建的虚拟环境之中和真实环境是没有差别的。vr具有3个最突出的特性:沉浸性(illusion of immersion )、构想性(imagination)和交互性(interactivity )。
1)沉浸性(illusion of immersion)沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投人程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。
2)构想性(imagination)指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深化概念和萌发新意。因此说vr可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。
3)交互性(interactivity)人们可以通过使用专门的输人和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。
2.vr技术的优势
vr技术与传统的实验实训课比较,有以下的优势:
(1)投资少。相对于建设实验室或实训基地来说虚拟实验系统所需的投资要少得多,而利用vr技术对实验设备的更新,只要在原有的基础上改进和完善就可以完成。
(2)灵活性好。对于实验实训中难点和重点,在虚拟系统中可以反复演练,将细节放大,可以人为地进行记录和重现。
(3)效率高。利用vr技术开展的实验课,精确性高,突发事件发生地可能性小。
(4)消耗低。vr系统通常是以软件的形式在计算机上运行,能耗很低,设备维修率低,出现故障也容易解决。
3虚拟现实技术在职业教育中的应用
职业教育不仅要给学生传授文化知识,更重要的是让学生掌握专业技术和技能,强调学生的生产实践能力,培养学生的动手能力是职业教育的特色和重点。
(3)效率高。利用vr技术开展的实验课,精确性高,突发事件发生地可能性小。
(4)消耗低。vr系统通常是以软件的形式在计算机上运行,能耗很低,设备维修率低,出现故障也容易解决。
3虚拟现实技术在职业教育中的应用
职业教育不仅要给学生传授文化知识,更重要的是让学生掌握专业技术和技能,强调学生的生产实践能力,培养学生的动手能力是职业教育的特色和重点。
vr技术在教学中的应用表现在以下几个方面:
(1)虚拟实验室。利用vr技术可以构建各种虚拟实验室,缓解高职院校实验教学资源不足的问题,推动实验教学的现代化发展,可以使学生足不出户完成实验,却可以获得和真实环境下一样的实验体会,加深对实验教学内容的理解。虚拟实验室还可打破时间和空间的限制,例如学生可以进人犯罪现场,了解案发过程,这是其他的实验方法无法比拟的。虚拟实验既可以缩短时间,又可以获得直观、逼真的效果。
(2)虚拟实物。职业教学中的很多试验设备比较昂贵,更新换代又比较快,有些仪器又比较容易坏,这就增加了教学费用。利用虚拟技术就可以为学生制作“虚拟”设备。虚拟设备逼近客观事实,向学生揭示事物的本质。例如在机械制图教学中,很多机械元件不方便拆卸,利用虚拟实物,老师可以通过“移植”、“借用”等教学方式就很容易让学生看到现象和本质。
(3)模拟训练。利用vr技术结合多媒体技术可以构建虚拟的实习环境,在这个虚拟的环境中进行驾驶、维修等职业技能训练。在该环境中,学生可以反复练习,发现自己存在的问题,通过多次的训练,掌握正确的操作方法。
(4)虚拟过程。用vr的方法来展现一些现实生活中无法看到的变化过程。学生通过自己的实验来控制事物的变化过程,完成所学知识的构建。
4 vr技术在高职教育中的意义
在vr中,基于自然方式的交互作用和个别化的学习环境提高了学生的学习兴趣,学生既是一个观察者,又是一个积极的参与者。学生的各种感觉与虚拟的学习环境相互联系和作用,这就激发了学生的学习兴趣,增强了学习的效果。
在vr环境下,学习者的各个感官都在和虚拟的外部世界发生着作用,学生完全沉浸于虚拟现实创造的学习环境中。例如我们在讲网络中的数据传输时,可以利用vr来实现,学生可以设置数据的格式、数据流动的方向和交换的方式等,这样学生对网络的数据传输的理解会更深人。
【中图分类号】TU72-4;
1 引言
2016年4月1号,淘宝推出了全新的购物方式buy+,正式将虚拟现实技术推到了风口浪尖,也代表着虚拟现实技术也日臻成熟,VR(虚拟现实)技术,是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。VR(虚拟现实)技术主要通过计算机模拟环境生成动态的、实时的三维立体逼真图像同时能使其具有一切人所具有的感知。同时辅以触觉系统、音频系统级可视化现实设备等,完成人与虚拟环境进行硬件的交互、从而产生沉浸感。淘宝开始推广buy+,可见VR的硬件、软件技术已经达到了一定的成熟度,到了实际大规模应用的水平。这正式将VR技术引入到《建筑工程计价》课程提供了基础条件。
传统的教学方式,特别是在工程造价专业内,更多的是依赖与二维的图纸、书面的资料、图片及视频等工具,来展现工程的具体内容,伴随着VR(虚拟现实)技术的发展,虚拟现实特有的存在感、交互性、自主性、多感知性等特点,若将虚拟现实技术用于工程造价专业的教学当中,可以很好的把教学情境与教学目标结合起来。于此同时,任课教师能较直观的展现工程中的各个细部做法,学生也可以体会到逼真的工程环境内,使之对工程本身有着深刻的记忆。对于高职院校培养技术技能型的人才,具有巨大的势。因此,笔者认为对VR(虚拟现实)技术在教学中的应用改革研究是十分有必要的。
2 VR在《建筑工程计价》课程中的应用
《建筑工程计价》是高职学院工程造价专业的核心课程,主要培养学生的工程量清单、招标控制价和工程量清单报价的编制能力,施工图预算和工程结算等的编制能力。《建筑工程计价》作为专业的核心课程,是在《建筑识图与构造》、《建筑材料识别与应用》、《施工与管理》、《建筑结构基础》等专业基础课基础上来展开学习的,因此对学生的基本要求是有一定的识图能力,熟悉建筑基本构造,理解建筑各部分组成部分的作用;学生还需熟悉常规的建筑、装饰工程的施工与管理等到;
建筑工程计价课程,需要学生在掌握基础课程的基础上来学习的,比如前面的识图课程,就要求学生需要比较扎实的识图能力,还需要有较好的空间想象能力,才能把二维平面的图纸想象出建筑物的模型,这对刚刚学了建筑识图的同学来说还是有一定的难度。但随着VR(虚拟现实)技术引入课堂教学,就使对该部分的图纸的认识变的直观, VR(虚拟现实)技术则可以做到不受时间、空间、任务等限制,在课堂上创造出所需的建筑物的三维立体情境,供学生一个立体的、直观的感性建筑,从而使教学问题变得具体形象,二维图纸的抽象难以理解变为具体直观,有助于提高学生的学习兴趣及主动性。比如在建筑工程图纸中带型基础与独立基础之间的搭接,真正的理解图纸理解搭接部分的图形,比如在做一些古建筑或者仿古建筑时候,现实生活中已很少见,因此我们上课时候就会发现自己讲的感觉很抽象,但要是用虚拟现实技术给造出一个“古建筑”来,在讲一些专业术语和构件就显得比较直观和理解了。
《建筑工程计价》课程也要求学生对各种建筑材料的基本物理性质、材料的力学基本性质及耐久性等要有了解,各种常规材料的材质、规格、型号等等都需要了解,但在校学生由于缺少机会,能接触到各种材料,然上课也不可能带很多的实物来展示,更有甚者有些材料就不适于携带,因此多数的学生对材料更多的停留在理论的基础上。比如天然石材,大理石或者花岗岩,虽然学生能明白花岗岩和大理石之间的概念区别,但真给拿出一块石材,还是不能区分,通过虚拟现实技术的应用,将会彻底改变目前的这种教学效果,虚拟现实技术不仅能直观的展现各种材料的外观,还可以产生各种材料的触感,比如花岗岩,就可以在虚拟现实中收集成百的花岗岩石材,让学生来增加理解及记忆。
虚拟现实还可以进行各种工况的模拟,包括建筑工程工艺上的三维模拟,各种材料、结构及施工方案之间的模拟,学生能够获得身临其境的操作环境,可以实时的获得各种过程中想要的数据,还可以进行虚拟漫游技术,通过虚拟的场景来完成所学知识模型的一个构建。
《建筑工程计价》是通过识图、了解材料、施工工艺等基础上,开始进行工程量和价格的计算。我们在实际教学中,通过VR技术,场景展现每个工程量是如何施工、如何计算、如何考虑相关因素等到。比如我在挖土的时候,让同学们身临其境的去工地挖土现场,从场地平整,开挖放线,挖掘机械进场、放坡系数的取值和考虑因素、工作面的取值等,我想通过这样一个过程,能保证每个愿意学的同学都能牢记土方工程量的计算问题。其他亦是如此。
单价的计算也是如此,我可以通过虚拟现实,从原材料的生产、采购、运输、仓储、加工、使用整个过程中,让你了解我的价格的组成,使同学们能知其然和所以然。
虚拟现实有着各样的优势,但目前也还存在着一些问题:比如现在硬件设备已经达到一定的成熟度了,但还有很多功能不完善的地方,如设备比较笨重;使用后会头晕等到;软件的开发也还没大面积推广,可使用的软件还不够多;硬件设备的单价相对来说还较高,对大面积的使用还存在着一定的困难;能熟练使用虚拟现实技术的人员还不多等。
3 总结
虽然虚拟现实技术有着这样那样的不足,但应用VR技术得到的好处是显而易见的。技术的发展总有个过程,但到目前VR技术已经具备了一定的实际应用的能力了,因此,将虚拟现实技术应用到工程造价专业教学中会有着积极的效果和作用,不仅能提高学生的学习效果,同时使学生在无安全威胁的情况下有着一定的“现场工作”的工作经验,同时也是节省成本的一种有效的途径。虚拟现实技术的应用将会给高职院校的教育带来非常大的影响。
参考文献:
1. 虚拟现实技术及其在高校化工教学中的应用 鞠露 《化工管理》 2016年01月
1、行业背景
虚拟现实技术从模糊的概念到产品落地,并运用到军事、工业、地理与规划、房地产、文化等领域,已经可以被消费者体验到,但仍处于成长期,无论在技术、产品、内容、规范上都显得稚嫩。
整个VR产业链中主要包含:硬件设备、软件、内容、渠道、产品。目前国内行业主要以硬件产业为主,其次是内容产业。
全球VR设备主要以眼镜和头盔为主,中国发展规模较小,但是在全球范围内普遍存在的问题:1.佩戴使用体验不佳;2.内容匮乏;3.缺少统一规范。
对于VR行业,内容制作是现阶段的软肋,制作成本很高。平台、相机和软件都是全新的,由于视角原因,在镜头语言、拍摄、后期等与传统视频制作有较大差异。
2、市场需求
作为未来重要的技术平台,VR将跨领域协同促进其它产业的发展,如游戏、社交、教育等产生变革。无论是大机构还是创业者都在VR领域布局,腾讯、阿里巴巴和百度等巨头已经进入VR领域,暴风、爱奇艺及芒果TV等都在试水VR产品,投资机构、资本市场争先把钱投给VR公司,作为新的经济增长点,市场需求巨大。
3、培训定位
在市场需求一片蓝海的背景下,支持行业发展的技术人才炙手可热。培育市场需要的专业人才,为行业发展提供持续动力是教育培训的重大机遇。
由于VR行业还在成长发展阶段,技术、内容标准都未统一,没有规范。能在2-3年内引领技术发展、或者促进产业链闭环关键环节的企业将成为行业的引领者,所以培育未来市场所需人才应是教育培训的风向标。
以行业发展所需技术、产业链发展各环节所需技能为导向,培养具有竞争力的VR从业人员,甚至能影响VR产业链发展的核心人才是教育培训的目标。
4、岗位认知及技能要求
目前国内VR以硬件产业为主,其次是内容产业。不同产业对技能和知识的需求是不同的,对相应岗位及技能需求简单分析总结如下。
1).硬件设计与制作
我们在VR中看到的图像一般经历:光-镜头-传感器-图像处理-显示器这样的过程,硬件产品主要集中在眼镜和头盔。上游产品有电子元器件,屏幕,镜片等核心组件。
需要的专业知识包含:光学成像,电子电路设计,传感器设计,嵌入式电路设计,ARM开发流程,掌握C/C++/Java语言
2).软件处理
软件处理重点在于三维建模,场景识别,三维仿真,图像渲染。计算机利用传感器来感知,捕捉定位,利用场景模拟实现用户沉浸式的体验。
需要的专业知识包含:交互设计,SLAM/Open CV 建模,数字信号处理(DSP),传感器技术,3D引擎技术,3D建模技术(3D max Maya),脚本语言处理(Max script/unreal script),图像处理算法实现(Matlab)
对移动开发还需要熟悉Android开发流程。
5、培训方案
整个培训过程可划分为三个阶段,包含基础知识学习,操作技能训练,岗位任职能力强化。
1).基础知识阶段
传授行业相关的专业知识,熟悉行业及岗位需求,奠定专业背景知识。主要包括编程语言,VR概述。硬件方面(电子电路设计,光学成像,传感器设计),软件方面(交互设计,传感器技术,3D建模,脚本设计)
2).技能训练阶段
针对性的训练VR设计、制作过程中涉及的操作技能,主要是对核心软件的使用,系统开发的熟悉。
主要包括:硬件(嵌入式电路,ARM开发,硬件仿真),软件(三维场景建模,3D引擎应用,图像渲染)
3).岗位任职训练阶段
针对不同岗位需求,以项目为牵引有针对性的强化训练,综合运用专业知识和操作技能,完成从知识、技能培训到岗位能力的无缝过渡,达到结业即上岗的效果。
项目实训,以小组成员加入企业实际项目,熟悉项目开发流程,项目分工和完成任务形成产品。
6、评价考核
考核原则以激励学生掌握好岗位任职能力为目标。
1).基础知识主要以理论考核为主,根据课程知识点和岗位需求建立试题库,考核学员对基本知识的掌握;
2).操作技能以课堂考核和作业考核为主,主要检验学员对原理的运用,对软件的操作的熟悉,能否运用软件完成任务,提交作品。把各阶段技能需求分割为若干小的任务,便于学员学习和检验学习效果。
3).项目实训阶段以项目组要求作为考核,具体检验学员对所学综合运用,任务分工,团队合作等综合能力和素质的检验。
7、其它事项
1).建立企业共建机制,定期与一线企业,合作单位一线岗位工程人员和管理交流,了解行业发展动态,技术变化,岗位需求,更新教学内容,完善课程体系。
2).建立毕业学员跟踪系统,跟踪学员的发展变化,定期组织回访,了解实际工作需求和培训教学的距离,改进培训方案、教学模式,形成岗位零距离的培训系统。
3).实际教学中可以尝试师徒制或者项目制,对学员进行编组,分配成长指导老师,关注学员的整个培训成长,有针对性的及时指导,提高培训效果和岗位技能。
8、结束语
VR不仅是一项新技术,而且是互联网科技产业链发展同人们日益增加的娱乐需求相交的产物。VR将跨领域协同,促进其它产业的发展,目前已经在军事训练,游戏,旅游和社交领域初步应用。如此巨大的行业需求和人才缺口,给VR教育培训提供了广阔的空间。和VR目前的现状类似,教育培训也是在摸索尝试中前行,需要不断结合行业应用、岗位需求调整培训计划,使之培养的人才能适应需求,为推动VR产业发展提供人才资源。
参考文献:
中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0318-01
一、前言
VR-GIS技术是指虚拟现实技术与地理信息系统技术相结合的技术,包括与网络地理信息系统(WebGIS , ComGIS)相结合的技术。VR-GIS技术是上世纪90年代才开始的一种专门以地学信息科学为对象的虚拟现实技术。VR-GIS技术目前还不用数字化头盔、手套和衣服,它运用虚拟现实建模语言(VRML)技术,可以在PC机上进行,使费用大幅降低,所以它具有被广大用户接受的特点。本文主要对虚拟地理信息系统(VR-GIS)的构成及特征、关键技术进行了分析,并研究探讨了该技术在现代城市建设中的实践应用,总结了该技术的广阔应用前景。
二、 虚拟地理信息系统(VR-GIS)的构成及特征
VR和GIS两个技术的连接,主要是通过虚拟现实构模语言(VRML)转换文件格式,把GIS信息转到VR中表示。VR-GIS方法是基于一个耦合的系统,由一个GIS模块和VR模块组成。VR系统的构成模型见图1,用户操作虚拟环境时,主要使用传感装置,就能得到如二维实时显不等反馈信息。外部世界和系统使用传感装置可以形成反馈闭环,用户控制时,虚拟环境与用户的交互能够很大地影响外部世界。VR系统由6个模块组成,见图2。一是反馈模块,给用户提供实时反馈,接收传感器发出的模块信息;二是检测模块,用户发出操作命令后,检测到后通过传感器,在虚拟环境中使用;三是传感器模块,传感器一方面接收到用户的命令,然后运用到虚拟环境中;传感器在另一方面会将操作结果反馈信息传给用户;四是控制模块,控制传感器,并且作用在现实世界、虚拟环境和用户之间;五是建模模块,将现实世界用三维形式表现出来,构成虚拟环境。VR技术的特征:一是交互性。是指在模拟环境中,用户对物体的操作程度以及从环境中得到自然反馈的程度。比如,用户在现实世界中用手直接去抓取物体时,手有触觉,能够感受到物体重量,视觉中的物体会跟随手动的移动;二是存在感也称为临场感。是指在模拟环境中用户存在的真实程度。模拟环境如果想要达到理想程度,就要让用户难以分辨环境的真假;三是自主性。是指物体在虚拟环境中按照物理定律运动的程度。比如,受到力的作用,物体会翻倒或者移动;四是多感知性。是指计算机除了一般视觉感知,还有运动、触觉、力觉、听觉感知,甚至是嗅觉、味觉感知等虚拟现实具有人所具备的感知才能达到理想程度。
三、虚拟地理信息系统的关键技术
(1)系统集成技术。因为虚拟现实包含了许多模型与感知信息,所以集成技术在系统中至关重要。它主要包括了数据的管理模型和转换技术、同步信息技术、标定模型技术、合成与识别技术等。
(2)传感器和立体显示技术。传感器和立体显示技术主要运用在系统的交互能力上,但是目前的虚拟现实还达不到系统的需求。比如数据手套的缺点有使用不方便、低分辨率、较小作用范围、延退大等等;有待提高虚拟现实的跟踪范围与跟踪精度,三维显示技术也需要创新。
(3)动态环境的建模技术。虚拟现实的核心是建立虚拟环境,该项建模技术主要是为了获得真实环境的相关数据,按照应用要求,使用这些数据来建立虚拟模型使用CAD技术能够获取二维数据,同时也要使用非接触式技术建立起更多环境,结合在一起使用可以提高获取数据的效率。
(4)开发应用系统的工具。应用虚拟现实关键就在于找到适合的对象与场合,充分发挥出创造力与想象力。如果应用对象选择恰当的话,能够有效地提高效率、提高产品质量以及降低劳动的强度。开发虚拟现实的工具,要进一步研究创新。
(5)分布式VR-GIS技术。分布式VR-GIS必须运用到网络,虚拟环境和用户用网络连接,多人实时进行交互也需要网络。在虚拟现实环境中,用户和计算机进行交互,能够共享信息。主要模型结构分成复制式与集中式结构,而多协议模型包括了交互协议、仿真协议、动画协议、几何协议以及场景管理协议等。
四、现代城市建设中虚拟地理信息系统(VR-GIS)的实践应用
虚拟地理信息系统(VR-GIS)可以模拟景观结构、地貌构造、火山构造、地质构造以及地球构造等;也可以模拟大型的交通、城市工程结构。对三角洲演化形成的过程、冲击平原的过程、风化地貌以及河流地貌的进行虚拟实验。模拟试验海气交互、强对流天气、雷暴雨、龙卷风天气过程。地球系统的自然运动现象如火山爆发过程、地震的发生过程与机制、地壳运动过程都可以进行虚拟。对洪水灾害和救灾、学场森林火灾和救灾、垮坝灾害、雪灾、泥石流、滑坡、山崩、水土流失过程、荒漠化过程或土壤侵蚀过程进行虚拟。同时可以虚拟试验沼泽、湖泊、学场、森林生态系统,甚至是区域、城市、养殖农业生态系统的虚拟。对城市的可持续发展、区域的改造与规划进行虚拟。在现代数字城市系统中,虚拟地理信息系统所具有的观察立体细节的能力,可以跳转到不同的位置来检验开辟新观察的可能性。新的建筑物或其他设施的规划者能从他们的透视位置进行全面的立体观察,或者能从附近的建筑物看到他们所在的地方的虚拟建筑物。城市管理者能看见各层街道、建筑物和停车场上的实际地貌,估计附近地点可以容纳的建筑数目、拥塞情况、光线照射等情况。此外,他们能用GIS数据库显示分布的商业活动,例如学校或商店的定位、主要下水道以及无数的其他信息。紧急事件报警服务能使责任者立即获得他们将要处理区域的三维图像,在GIS数据库中适当地添加事件信息,就能看见那儿出现的建筑或道路交通拥挤。
五、结语
总之,随着计算机技术的快速发展,在众多平台上的相关服务都需要采用V R-GIS,VR技术在微机环境中的实现也成为了现实VR-GIS是实时有效、高度集成的可视化地形数据,系统需要管理大量数据,是复杂典型的地理数据集。VR-GTS能够观察到立体细节,并且能够跳转到开辟检验新观察的功能。VR-GIS能够显示商业活动以及实际地貌的分布,并且数据库可以随时添加三维数据,这样对于各种城市新规划、地域新改变都能及时反应到VR-GIS中,其应用前景非常广阔。
参考文献
[1] 冯德俊,张献州,张文君.虚拟现实技术在地理信息系统中的应用[J].四川测绘,2001, (02)
[2] 陈浩磊,邹湘军,陈燕,刘天湖.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线,2011,(01).
口吃矫正属于康复医学,因为口吃矫治过程是一个漫长的康复过程。在康复过程中,口吃者需要不断提升自我认知,适时地找到自己产生口吃的原因以及自我矫正口吃的方向,这样才能不断提高矫正效果。在传统口吃矫正中多采用教师示范、口吃者模仿,遇到难点以图例来简单示意,这种教学方法使很多口吃者难以听懂、学明白,这种传统授课方式不直观、呆板,完全靠“自悟”。
1 VR虚拟现实技术
VR(虚拟现实)又称“灵境”,它是由三维计算机图形学技术、在计算机中建立一个模拟真实世界效果的特殊环境,并通过各种传感器设备,使用户“沉浸”在这个虚拟环境中并进行操作和控制,以达到特殊的目的。VR具备3个特性即immersion(沉浸性)、interaction(交互性)和imagination(构想性),它为处在该环境下的用户提供包括视觉、听觉、触觉等多种直观而又自然的实时感知交互。
2 传统口吃康复治疗的局限
传统口吃康复治疗通常是矫正师与患者一对一形式的训练,存在诸多局限性:第一,教学图形不直观,在康复教学训练中,要经常使用的发声器官原理图平面挂图,由于受二维空间限制表现不直观、不清楚。第二,石膏模型道具沉重,移动不方便,这些模型大多制作简陋,静态呆板。第三,突破环境恐惧训练中,受时间、人员、场景、资金限制,训练环境多为学员自我扮演练习,难于达到真实场景训练效果,降低了康复效率。第四,由于视觉盲点,口吃者在训练时难于理解呼吸发声原理与错误的呼吸方式,以及错误的发声位置。
3 口吃康复治疗结合VR技术的必要性
世界卫生组织把口吃定义为一种言语节律障碍。在说话过程中个体确切知道他希望说什么,但是有时由于不随意的发音重复、延长或停顿(中断),而在表达思想时产生困难。口吃者长期以来形成的不良的发音模式,在大脑皮层中形成病理兴奋灶,要消除这个病理兴奋灶,就目前医学水平还不能靠手术和药物去消除它,只能通过长期的康复训练,强化口吃者的言语训练模式,来建立新的兴奋灶,从而达到口吃的康复治疗的目的。
在口吃康复治疗中,是基于不断通过言语训练提升口吃者的认知、情绪、言语行为不断康复的过程。VR口吃康复系统可以打破传统训练方式的局限性,它可以针对不同类型功能障碍的患者提供不同的言语虚拟训练服务平台,使口吃者以做游戏或完成趣味性任务的方式进行康复训练,以此调动患者的积极性。另外,VR康复系统能够通过数字影像将心理引导与生理治疗结合起来,通过音乐、画面、文字和语音提示等多感官形式给患者以正面的激励反馈,帮助口吃患者构建一个康复训练的虚拟平台。因此,将言语康复训练与VR技术相结合具有重要的应用价值。
4 VR虚拟技术在康复治疗中的优势
VR虚拟技术,在口吃矫正治疗中的应用,目前在同行业内尚未发现。它将对未来的口吃矫正方法和实践产生巨大的推动作用。
4.1 训练便利优势
VR虚拟现实技术,可以满足口吃者足不出户,完成呼吸发声训练。利用互联网、新数字媒体,如,iPad、手机等移动设备,下载该版APP客户端,用户不受时间、空间和教师条件的约束、在任家中接受言语训练。
4.2 训练直观优势
传统的口吃矫正训练多以书籍为主,书中在配以简单的插图说明,由于印刷技术及空间维度限制,呼吸发声口腔结构以及动态表达,都不能及时准确的表现各器官的结构以及直观的呼吸与发声的复杂关系。尤其是在口吃用户的讲话时的口吃症状的气息流畅度的表现通过3D动画仿真模拟出来的真实效果。让用户,更加直观真实的观察到器官结构与发声原理,从而使用户更深刻了解口吃的根源,理解自己在讲话时,发生怎样不该发生的错误。
4.3 矫正效果优势
不仅适合口吃用户独立体验训练,而且,可以由矫正老师授课时使用,也方便用于当面咨询时,讲解不易表达的训练内容,通过把难于理解的呼吸发声原理用3D动画表现,同时又具备交互式360度角度观看,寓教于乐,易学、易懂、易会、易唤起口吃用户训练的自信心和调整消除口吃者的自卑不良情绪,从而更大幅度提高口吃矫正的效果。
5 基于VR虚拟技术在口吃矫治康复中的应用
5.1 VR技术在认识发声器官中的应用
在VR三维可视化应用中,可以根据医用人体发声器官解剖结构图,比例关系,模拟出发声各器官,如,口腔、鼻腔、胸腔等结构相关细节。根据发声器官的生理结构,采用3D软件建模技术模拟三维仿真结构,清晰直观表现发声各器官结构及关系,通过VR系统,灵活生动的交互形式,沉浸式的体验方式呈现。
5.2 VR技术在呼吸发声训练中的应用
在口吃矫正中口吃者难于理解自己的难发、中阻、连发、痉挛原因,很难直观地看到自己的发音器官运动方式和发声位置的错误,所以可以通过3D虚拟仿真动画技术模拟口吃者常见的错误发声习惯。
通过三维动画虚拟表现出口吃者错误的呼吸发声动作,简单易懂地表现出气息与发声的复杂关系。当人不紧张时呼吸与发声的状态与流程,当人紧张时声带瞬间闭锁的状态;首音难发伴随痉挛的状态与流程;当顺利说话时中途突然卡住受阻的状态与流程;连发型口吃的状态与流程。
5.3 VR技术在模拟训练环境中的应用
通过3D建模,可以模拟出口吃者比较恐惧的讲话时的紧张环境,比如当众讲话演讲现场、领导办公室、课堂上的环境等虚拟环境,同时也可以通过设置添加观众或者与环境相匹配的人物,如单位领导、警察、老师等虚拟人物。口吃者用户在进入环境前可以根据自己训练的目的进行虚拟选择环境及人物。用户可以佩戴VR头盔,沉浸式体验到现场的演讲说话前的紧张气氛达到训练讲话的克服紧张情绪系统脱敏目的。并且,虚拟环境中的人物或环境气氛,会通过传感器,根据用户的声音流畅度、肢体语言表现等反馈,三维虚拟环境会出现模拟真实的现场反应,比如,当口吃者言语训练表达的非常流畅时,在场的观众会有热烈的鼓掌声。
6 结语
VR技术自身优势弥补了传统口吃康复治疗的不足与局限。针对口吃矫正中的视觉盲点问题通过三维可视化与虚拟动画模拟仿真完美体现。通过视觉、声音等传感器,将用数字虚拟场景还原讲话场景,使口吃者得到虚拟场景突破训练。VR技术在言语康复领域中结合临床应用研究能够在言语康复领域的数字化矫治水平起到推动作用。虽然。目前由于VR技术在语音识别方面还存在一定技术局限,人工智能与情感传感方面还不能达到完美交互,但随着信息技术的不断发展,在未来口吃患者很有可能所面对是一个接近人的智能机器人来进行口吃康复训练,让我们期待这一天尽早到来。
参考文献:
关键词:
视觉传达;毕业设计;VR虚拟
本科生、硕士生、博士生在毕业时,都要以毕业论文的形式递交在校期间的学习成果,视觉传达专业毕业生的成果展示是毕业设计和毕业设计展。毕业设计和毕业设计展都是检验视觉传达专业学生在校就读期间学习成果的量化标准,但现在一些院校的毕业设计和毕业设计展呈程式化发展,缺少创新。
一、视觉传达专业(平面设计方向)毕业设计现状
1.命题形式及其存在的问题
每年各高校在毕业设计命题上都绞尽脑汁,想方设法确定毕业设计的主题。命题主要有以下三种形式:第一,院校、导师自主命题;第二,学生根据自己实习期间接触的项目完成设计;第三,校企合作,学生按照企业要求完成设计。这三种形式虽然看似符合学校与市场的需求,但往往存在实践功能较弱的问题,平时课堂一般是虚拟项目或者比赛项目,实际的商业项目和课外实践方面较为薄弱,结果存在实用性方面的欠缺。学生的设计作品从艺术的角度看很不错,但从商业的实用价值和成本核算角度来看,并不符合企业和市场的要求。
2.完成形式传统而缺乏创新
作为一门具有较强实用性的课程,视觉传达设计对于平面设计有着较高的要求。视觉传达设计具有较强的实用性,包括广告设计、书籍装帧、商业插画和企业VI设计等课程,能够为学生今后的就业和工作提供直接的技术支持,出版行业、商场、传媒公司等都是视觉传达专业学生毕业之后发挥自身聪明才智的舞台。实用性在客观上决定了毕业设计主要以具体的设计作品对学生学到的知识加以展示,而毕业设计成果的具体表现形式受到专业课程的直接影响。因此,在毕业设计的过程中,学生需要从上文提到的几种课程中选择一种或几种进行作品创作,如,为企业设计一套具有较强针对性的VI,或者为商场设计整体的装修风格,等等。上述方案基本上可以成为本专业毕业生毕业设计的首选,而对当前我国市场经济环境下全国范围内高校视觉传达专业的毕业设计进行分析可以发现,基本也是这样的趋势。设计的本质在某种程度上说是创新,可是部分学生的毕业设计并没有体现出真正意义上的创新,仍然延续以往的设计思想和方案。有人认为,视觉传达专业的教学内容无非是包装、VI、书籍或者广告。在当下“互联网+”时代信息的开放性、传播的速度、对事件的影响范围都远远超过以往的背景下,我们尝试与其他专业跨界合作,如与手工艺产品专业合作,木雕、陶艺、玉饰、金属工艺、园艺等都可以涉及,教学方式也从单一的课堂教学改为工作室教学。
3.毕业设计成果展形式单一
每一年各艺术类高校的毕业季,艺术类院校的展览已经成为一种潮流,因为集中展现了大学生在四年学习过程中所积累的点点滴滴而广受社会各界的关注。一般情况下,毕业展都在各院校内部举办或者在各种展览馆举行。就视觉传达专业的毕业设计展览效果而言,从体量上看,视觉传达专业学生的作品比不上一些公共艺术和环艺、景观专业的作品。虽然视觉传达专业学生的毕业设计作品在材质的价值、作品的精细度上优于一些手工艺作品,但那些手工艺作品很有体量感,创意思路有趣、宽泛,作品精彩,也用上了最新的3D打印技术。在材质上,视觉传达专业学生仍然采用以纸质为媒介的设计,材料的使用远没有其他专业丰富和多样,展览形式也没有突破传统。
二、VR虚拟现实对毕业设计和毕业设计展的影响
虚拟现实是通过信息技术在电脑中模拟构成一个三维虚拟空间,并以此为基础为欣赏者提供听觉、视觉甚至触觉上的体验,人为营造一种身临其境的感受。VR技术的出现和推广,将和现在的移动智能终端一样,在客观上改变我们的生产、生活方式。随着VR设备的不断出现,尤其是VR眼镜的兴起,人们再次把焦点放在VR设计在现实生活中的应用上。大学的毕业设计展也可以借助VR虚拟现实做出数字化的毕业设计展形式,只要有网络,用户就可以在任意平台上观赏和浏览毕业设计成果,不受时间、空间、地域等方面的限制,并且更能充分展现专业的特性,视觉效果将更加突出。如果毕业设计展能够用VR的形式呈现出来,那么毕业设计形式也将发生改变,更加多元化和立体化。
结语
VR设计快速发展,除了相关技术在将来会大规模盛行,其配套定制也同样有着广阔的市场发展空间和潜力。VR设计不仅能够有效满足不同行业对于虚拟现实技术的应用需求,对于新媒体设计的影响也是十分深远的。在这种情况下,我们应把握机遇,将VR体现在教育中,在强化专业教育的基础上,做好迎接这一新的设计思潮的准备。
作者:黄繁 单位:昆明学院美术与艺术设计学院
一、引言
随着全球商业环境日趋复杂,跨国公司能否在未来的市场选择最恰当的战略方式,赢得先机,显得迫在眉睫。尽管核心能力理论近来在战略管理研究中广泛运用,但由于来自企业外部竞争环境的不断变化,企业获取持续竞争优势的基本模式已经为持续地获取一系列暂时竞争优势所取代。这样的环境下,企业的竞争优势很快地被不断更迭的技术创新所侵蚀。在这种背景下,动态能力理论作为该理论的继承,逐步形成并获得快速发展。本文以韩国三星公司为例,用动态能力理论分析其发展过程中所使用的一系列战略,以期为其他跨国公司的战略选择找到合适的出路。
二、动态能力理论综述
动态能力理论强调企业在动态变化的环境中探索其内外的竞争能力。它分析了一个企业在日新月异的环境中如何发挥企业自身的优势来应对环境的变化和挑战。Teece认为,动态能力就是感知并抓住机会的能力。在进一步研究的基础上,Teece、Pisano和Shuen认为,动态能力是企业整合、构建和重组,使其适应快速变化环境的能力。Luo认为动态能力由拥有能力、使用、分配能力和通过学习更新和获得新的能力组成。焦豪等在动态能力的综述中强调,在中国独特背景下,动态能力可以由环境洞察能力、变革更新能力、技术柔性能力、组织柔性能力四个方面组成。即企业以提供自身的利益价值来满足顾客需求,并洞察周遭环境,在变革更新动力的作用下做出快速的应对措施,通过技术柔性能力和组织柔性能力,配置与整合其价值链,最终取得企业所需要的资源和知识。近年来,动态能力的研究有了许多新的延伸,它涉及企业从感知机遇,到抓住机遇,一直到管理和面对新挑战的全过程。首先是感知和发现潜在的机遇和威胁,即商业环境中新的机会和挑战。再者是充分利用企业的资源和竞争优势获取机遇,对抗困难。最后通过一系列的战略方法来保持其竞争优势,达成企业的战略目标。JantunenA.等人通过调查200多家制造型企业和服务性组织,分析并发现了跨国公司动态能力与其国际化绩效的关系,从而提出动态能力是企业竞争优势的潜在来源。
三、跨国公司动态能力理论中影响战略选择的因素
1.对市场的认知跨国公司的动态能力和对市场的认知有密切联系,从而影响到了它的战略及其战略的实施。对机会的感知是与市场消费群体的文化密切相关的。对不同文化的认识可以导致对市场截然不同的判断和结论,从而决定了不同的战略。对市场的认知是一个知识的获取和全球学习的过程。跨国公司的市场战略包括进入战略、价格战略、公司的管理结构以及联盟,兼并等,没有对市场和消费者特性深入的认知就不可能制定有效的价格战略。而联盟、兼并的过程涉及新兴市场的国家政策、企业文化等因素,成功的联盟和兼并只有在掌握了充分的市场信息的基础上才能完成。
2.对环境的认知跨国公司动态能力是对环境的认识、调整和改变的能力。改变一个企业的产品结构、周期和生产布局是困难的决定。将开发的产品直接销售到各个市场是跨国公司开发市场常用的手法。但是由于不同市场的劳动力成本和支付能力存在较大差异,跨国公司不可能长期依赖全球化的产品。只有认识到这一点,改变其产品和市场战略,才能把握住机会,在不同市场的拓展中获得成功。
四、案例研究:韩国三星公司的战略选择
1.三星的战略选择
(1)多元化战略和拷版战略
1998年亚洲金融危机以前,三星公司将业务从米面磨坊拓展到电子、金融、机械、化学等多个领域,所采纳的就是多元化战略。美国学者Ansoff最早对多元化经营战略定义,并在《哈佛商业评论》发表的论文《多元化战略》中正式提出。1959年,E.Penrose多元化定义为企业既生产现有产品,又开发新产品,这些产品与原有产品在生产和营销中有很大的不同,包括了各种最终产品的增加,垂直一体化程度的增加,以及企业运营的生产领域数目的增加。1970年,Wrigley在博士论文《分部制与多元化中》提出以企业最主要产品的年销售额与企业的年销售总额之比即专业化率对多元化进行分类。当时的三星公司主要关注相关产品型,同时引入了一部分的不相关产品,极大地丰富了其销售的市场份额,获取了一定的利润。与此同时,三星公司的另一个战略也同步进行,即拷版战略,它是指一个企业所生产的产品技术、设计和零部件完全依赖外界的供给,该企业就像另一家企业的一个生产车间,只是依样画葫芦地进行组装而已。三星公司1969年进入家电和电子产业,当时的家电和电子产品市场,尤其是电视机迅速普及,而彩色电视机也已经成为炙手可热的产品。然而,由于三星电子在成立之初并不掌握最起码的电子技术,而那些掌握彩色电视机技术的外国公司不愿转让最先进的核心技术,只提供黑白电视机成套散件和组装技术,因此三星电子选定的第一项产品是已经进入衰退阶段且利润率不高的12英寸黑白电视机。由于低收入发展中国家依然存在对这种低档产品有需求的细分市场,加上韩国三星员工求知的文化氛围,在较短时间内就把技术学到手并以低成本进行生产,这让初出茅庐的三星电子公司受益不少。这一战略体现了当时条件下的市场、产品和技术的合适匹配。
(2)品牌战略和模仿战略
1997年,亚洲金融危机波及韩国,众多韩国公司艰难度日,三星公司业务全面告急。此时,三星集团及时启动“新经营”运动,抛弃以往一贯的二流产品形象转而专注高端市场。在美国,三星公司果断全面停止和世界上最大的连锁企业沃尔玛的合作,转而和Sears等迎合高层次消费者的专卖店合作,以提高品牌在美国和全球市场的形象,并确立三星独创的设计风格。走向国际的三星公司认真汲取其他公司高端产品的技术,在品牌战略得到肯定后,开始走模仿战略。根据自己所处的品牌地位以及现有的技术含量,在模仿的同时对产品的设计作出改进,使自己的产品与其他企业的同类产品有所不同,更适合大环境下某些特定市场的需要。20世纪初,三星在智能手机市场上不停地追击各个电子手机大牌。现在,它的市场份额甚至把苹果甩在了后面。以GalaxyS4为例,这些手机都拥有较大的显示屏和令人印象深刻的新功能。而这些成就归功于三星的模仿战略。作为一个典型的快速反应的模仿者,虽然三星公司曾因模仿苹果的设计而遭到苹果,但之后三星公司加快设计生产,根据市场反应大力推广成功的产品。之后,三星公司不再只提供便宜版的类苹果版手机,大屏手机、不同的功能、成功的营销以及消费者青睐的体验使其占据市场的很大份额。
(3)合作战略和技术战略
1998年金融危机的教训,使得三星公司牢记曾经吃过的亏。从多元化战略和拷版战略升级为品牌战略和模仿战略,三星公司逐步地把握电子行业的核心技术。在此之外,三星公司也逐步拓展其他技术领域,比如VR技术。VR又叫虚拟现实,是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术,把虚拟世界呈现在人们眼前。三星能自给自足的包括芯片、显示器、镜头、头显外壳与电池模组以及其他半导体。这些硬件优势与三星公司多年来在技术上狠抓不放,虚心求教,努力创新的原则息息相关。但仅仅有技术支撑还不够,还需要有软件的配套。这时,三星公司就着眼于合作战略。OculusVR是一家专门开发虚拟现实技术和产品的初创公司,拥有较高的软件技术。在两家公司的合作中,Oculus仍生产它的虚拟现实头盔产品专注于游戏类应用,因此它也非常需要三星的高像素密度的OLED显示屏。所以,Oculus允许三星使用其移动软件开发工具并协助开发用户界面。对于三星公司而言,它想尽快进入虚拟现实市场,但它不想像Oculus和索尼那样花大量的时间和资金,因此允许Oculus使用其下一代OLED显示屏。这种双赢的技术合作,不但为三星公司提供了更多的技术领域和市场份额,也将它的品牌又一次拔高了一层。
2.动态能力理论下三星公司的战略分析
(1)学习并涉足其他行业
三星原本作为一家经营鱼干、蔬菜、面粉和砂糖的小公司,却因战争受到重挫,损失了近一半的财产。由于当时的韩国生活用品主要依赖进口,三星的原材料供应也亮起了红灯,促使其转向生产领域,因此其目标也调整为服务全国。在这样的大背景下,三星公司开始摆脱起初的小产业,慢慢拓展到其他领域。1953年三星创立砂糖生产公司。1954年建立自产自销的羊毛公司。1969年正式成立三星电子公司为未来韩国的电子行业打下基础。之后又建立了韩国自己的化工厂。逐步地,韩国哪里原材料稀缺,三星公司就倾力向世界其他知名公司学习并建立相关产业,服务全国。三星公司以恢复韩国经济为目标,从原本的小公司变成涉足多个领域的韩国巨头公司,从原本的原材料生产到后来的日用产品生产,它采纳的正是多元化战略和拷版战略。而这些战略的选择和实施,也正是因为当时韩国动荡的社会环境。
(2)模仿并推动品牌国际化
动态能力真正能提升企业价值的重点在于复制与模仿。复制至少能为企业产生两种战略价值流,一是支撑在地理区域和产品线扩张方面的能力;二是这种复制还体现了企业内部学习与不断提升的基础。曾经的三星公司总是挂上低廉的代名词,在三星公司走上高端国际化品牌之路后,开始孜孜不倦地追求设计、技术等核心竞争力,而模仿就是它的敲门砖。以手机为例,2006年三星的Samsung'sX830就是典型的MP3造型。这个设计想法就是来自于当时流行在外的MP3。以MP3的外形和功能作为基点,再配上电话的功能推出了这款产品,目的就是让消费者能拥有当时最流行的手机。2008年,三星推出了SamsungCleo这款小巧玲珑的翻盖手机,配上新颖的全键盘模式,让这款手机风靡一时。一年后,同样的翻盖手机配上横屏翻盖,这样大胆而新奇的创意博得了许多求新人士的喜好……三星不断地在模仿中追求卓越,在模仿中追求创新,在创新后追求更新,使自己的品牌和技术永远先人一步。2011年,三星用自己全新的创意和5.3英寸的屏幕征服了整个手机界。这一次,三星公司用自己的设计和创意占领了市场,开始和苹果多争一杯羹。
(3)唯技术优先,谋互补合作
在三星普通电子产品市场饱和后,三星公司开始谋求其他出路以转型难以突破的现状。VR作为三星公司新的关注点之一,在经历了几年的技术研究后,三星的VR硬件和技术得到质的飞跃。但是对于这样一个大型跨国公司而言,VR毕竟是一个新的方向,有很多的不确定性,它不可能将其他产品的利润拿来再重新大量投资VR的研发。所以,对于VR软件的技术缺失,三星公司选择了互补合作的战略模式。这样的情况下,三星公司既可以紧紧抓住VR硬件核心技术,不落入外人手中,又可以对自己有利的伙伴进行挑选和匹配,形成一个组合,打下各大巨头互相争夺的VR市场。另外,在合作的过程中,三星公司可以向不同公司讨教他们或缺的相关VR技术,并应用于未来新的VR产品研发上,不断适应多变的市场,从中获利。
随着VR虚拟技术在VR游戏和VR视频领域的发展、技术上的不断创新和进步,教育领域中VR技术也得到了相应的发展。同样的伴随着信息技术的突飞猛进的节奏,加上教学媒体的更新换代,教育技术领域又出现了一个新型教学媒体,这就是虚拟现实技术,技术突破使得人们把更多的焦点放在教育领域中来,于是工业设计产品教育领域能有进一步提升。视觉产品艺术的发展结合VR虚拟技术的教学手段更能为学生迅速与醒目地传递教学信息。具体的要利用三维图形生成技术,多传感交互技术等。
一、虚拟现实技术特征
交互性、沉浸感和构想性是虚拟现实技术具有代表性的重要特征。这三个特征主要是从人的角度总结出来的,强调人在虚拟环境中起到的主导作用,借助一些硬件,例如:鼠标、键盘、头盔等外设备与虚拟环境融合,由此能使用户沉浸到虚拟环境中去,并发生交互作用;更多体现在由看到事物时看到的表面认知到更深入通过自身提炼总结输出的认知,并对其加深记忆,偏向于人需要自己的创造而形成的认知,进而深化概念和萌发新的创意。正是由于虚拟现实技术具有的三个特征,不仅应用于各行各业,对于教育领域,起到了一定显著的推动作用。
二、现代教育教学中存在的问题
(一)目前的教育体制方式限制学生的发展不管是高等教育还是中小学教育模式都是以教师为中心,虽然一直倡导以学生为主体,大部分实施起来都是学生被动地接受。关于产品设计专业上机软件的操作,一般的程序是教师先在电脑上操作演示、讲解一遍,学生参照老师的操作再操作一遍,学生在整个操作学习过程中没有独立思考的机会,更别说是调动学生的积极主动性。对于学产品设计的学生需要创造性来说是致命的打击。(二)教育模式不利于提高学生的操作能力对于上机操作课,或是手绘专业课,学生一般都是在老师的指导下进行学习操作,一个班的学生比较多,所以老师不能确保每个学生都能兼顾,由于时间、设备数量、场地、资金投入、人力资源等这些因素使得学生的操作能力得到提高受到限制。更别说在上课时提供逼真的实物给学生演示操作,让学生能够身临其境去感受要操作绘画物体的真实外型、材质、结构,所以在建模或者绘画时不能很好地表现其纹理和质感。
三、引入虚拟现实技术在教育领域内的必要性
虚拟现实技术的发展,能够为学生提供非常逼真、生动的学习场景,同时制造出一场师生共同参与的情境,让学生得到更好的体验,提高学生的创造力,更重要的是激发学生对工业设计专业的兴趣,有了兴趣,学生的学习积极性提高,就能突破教学的重点和难点。(一)在课堂教学中增加“立体物体”的展示在课堂上如果能经常用实物进行展示,有些模型费用比较高,实施起来比较困难,对于我们学工业设计专业的同学来说,大部分都是围绕产品进行授课,把实物做成三维模型,通过不同的角度和距离进行分解和拆分,充分了解它的的材质、功能、结构。(二)虚拟现实技术应用于实操培训中虚拟现实的代入感和交互感能使学生在虚拟的环境中充当角色,全神贯注地投入到学习环境中去,有利于学生了解产品生产的各个环节,从调研—设计—模型—实物的全过程。甚至可以快速地掌握具体的某一环节,并针对性地进行操作培训。(三)虚拟现实技术应用于远程教育中虚拟远程教育是通过运用互联网,集成声音、图像及其他多媒体三维空间的远程教育,多角度的逼真的学习环境不受地域的局限,能更好地交流学习。
四、VR技术在传统教育行业中的应用及发展趋势
(一)国外VR虚拟教学的现状分析美国在20世纪40年代时就开始在军用航空上对航空的士兵进行虚拟模拟练习,美国是最早开始利用虚拟技术在机器操作的用户界面、人对于事物的感知、设备的硬件和后台软件几个方向进行跨越式的尝试,并随之突破。随着技术的突破,逐渐在各行各业兴起。据报道,圣泽维尔学校(St.Xavier’sSchool)850名学生通过虚拟现实技术学习了关于太阳系的知识,受到学生们的喜欢,经历了虚拟现实的真实体验,让课程丰富多彩,更有视觉、触觉、等方面的感受,如身临其境一般。基于VR虚拟技术的课程在美国科格威尔大学开设,本课程的核心是为了让学生增强课堂上虚拟现实方面的感知,同时让学生能够快速掌握人机交互相关的设计知识,引导学生利用VR技术更好地学习专业知识。追溯到欧洲国家,英国虚拟技术在硬件和软件这一领域是有发言权的,占有领先的地位,其他发达的国家例如德国以及瑞典也开始对虚拟技术这一块进行了积极的探索和研究应用。(二)国内VR虚拟教学的现状分析我国虚拟技术的研究相对于国外发达国家还是有一定的距离,虽然发展相对来说比较缓慢,但是我国各个领域已经开始越来越重视这一块。在教学上的运用,也是很积极地建设虚拟场景模型,取得一定的成效:北京航空航天大学是我国最早开始研究虚拟现实技术的单位之一,他们研发的分布式虚拟环境,可以提供虚拟现实演示环境,支持三维动态的数据收集处理分析,提供虚拟现实需要的开发平台支撑,着重对虚拟技术环境中涉及到的物体物理表象特征和处理进行了研究,同时虚拟现实的视觉也提出了相关的实现方法,这对于工业设计需要实现在教学上虚拟现实的视觉性提供了可靠的条件。总得来说目前我国的VR产品体验待加强,切入教育领域公司少。
五、VR虚拟技术在工业设计产品领域的应用
对于工业设计这个专业的教学,我们可以利用VR虚拟技术的全景教学模式让学生有沉浸式学习感,提高课堂的学习兴趣和学习效率,可以开创全新的设计视觉展示模式,构建真实的产品环境,为学生带来产品使用环境的场景式体验。教师播放的教学视频demo来看,学生可以实现教学课堂360度的观看,戴上设备,增加体验,甚至可以实现情境再现。与此同时,也彻底打破受到空间地域以及设备的限制,从而有效地营造出一种跟随技术让学生全身心地投入到教学情境中来,学生专业知识的掌握、实际操作训练都能达到最优化。对于学校来说还降低了成本,使用上最先进的技术,能够为学生营造出无限大的虚拟教学环境,在很短的时间内就能提供给学生最好的最快捷的讯息和信息画面感。据资料的收集,目前国内院校还没有普遍地把VR技术运用到课堂上或者作为一种教学手段来开展教学,仅有几所大学例如清华大学、北京航天航空大学、上海交大等院校在校内初步建立了虚拟现实技术实验室,主要针对VR虚拟技术研究和开发。在课堂上运用VR技术之前,应该对学生提前介绍VR技术,便于学生更好地操作使用,使学生享受到工业设计专业课程内容的最佳效果。对于工业设计这个专业,不仅需要平面也需要对三维场景的学习,VR技术构建的三维场景,更能契合工业设计专业,亲身的学习体验明显会比一味的说教更有效果。更多的是为学生带来身体和心理上的突破和改变,随着VR技术的运用,情感化为主导的艺术类学生更加敏感对于学习上、精神上的体验和刺激,通过文字、图形、声音、影像以及动画等结合虚拟技术构成一个系统进行的教学,能够满足学生的这一需求。在工业设计专业这一领域能够使用虚拟现实技术,对于学生、教师和学校都是有利的。
六、结语
随着虚拟技术的发展,把其运用到工业设计的教学领域,不仅能改变传统的依靠书本、教师授课的形式,还能通过VR技术让课堂上的表现形式更形象化,学生掌握起来更容易简单,虽然技术还不是很娴熟,它的研究和发展还有待进一步的加强。技术发展到一定水平,成本随之降低,随之就会普及使用在课堂上,虚拟技术作为教学手段成为工业设计专业这一领域必要的信息化的趋势,在整个教育领域发挥至关重要的作用。
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【论文摘要】 目的 应用手术规划系统,探索虚拟现实技术在神经外科的应用价值和方法。方法 术前采集10例颅内深部病变患者的CT、MRI、CTA、MRA、DSA影像资料输入Dextroscope工作站进行图像融合处理和三维重建,在虚拟影像上观察病变与周围组织的空间关系,设计手术入路、模拟手术过程进行骨窗开颅、颅骨磨除及肿瘤切除,并与实际术中所见进行比较。结果 术中所见病变与周边重要神经血管结构的空间关系和病变解剖细节与术前模拟完全吻合,减少了手术时间。通过手术模拟,术者得以提前预演手术经过,为优化治疗方案创造了条件。结论 虚拟现实手术规划系统有助于术前诊断、制定详细的手术计划、预先评价手术难度,提高手术安全性。是医疗教学和训练的得力工具。
计算机图像处理技术的飞越,提供了日益清晰细致的医学影像,但不同成像技术在成像能力上对不同组织各具优势。虚拟现实(virtual reality, VR)的出现,为不同模式的影像资料融合成同一图像提供了平台,使各种成像技术取长补短,并通过后处理,在虚拟三维空间上呈现给人们一个可以交互互动的全息立体仿真环境。我科自2006年10月至12月间,运用Dextroscope 手术规划系统,对10例神经外科手术病例进行术前手术规划和模拟操作,体会如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料 本组共进行了10例术前手术规划和模拟,其中蝶骨嵴内侧型脑膜瘤、听神经瘤各2例,巨大嗅沟脑膜瘤、垂体瘤、眼动脉瘤、前交通动脉瘤、岩斜脑膜瘤、松果体区肿瘤各1例。
1.2 Dextroscope工作站(Dextroscope MK 10,新加坡Volume Interactions公司),包括主服务器和虚拟操作平台,软件版本RadioDexter 1.0。(1)术前完成患者各类影像资料的采集,可用DICOM3、TIFF和SGI Classic、Raw volume chunk或slices、Analyze AVW Volume或7.5 Image等多种格式的CT、MRI、MRA、CTA、DSA资料,数据都将会被转换为RadioDexter原始格式(mk)。扫描要求为无间隔、薄层、无重叠、不间断连续扫描。(2)加载数据到Radiodexter,通过预处理排除图像干扰,将各类图像的优势细节调试出来,导入Dextroscope VR环境,通过图像配准和融合,获得一个细节丰富、易于区分的三维立体图形。通过分割工具,可以将不同结构单独挑选出来全方位仔细观察,还可以调整透明度和分别着色后重新放回原位,使不同结构的分界更加直观。(3)通过佩戴立体眼镜和将双手伸入反射镜面背后操纵电磁示踪设备,术者有机会体验显微镜下真实操作环境,模拟手术入路和操作,直接切除病变并空间测量。所有操作动作均可被记录和反复回放,进行事后评估和演示教学。
1.3 实施手术 依据手术模拟确定的体表标志开颅,对照比较术前虚拟环境与真实手术入路中所见解剖标志和空间关系。
2 结 果
虚拟显示大脑皮层血管和引流静脉与术中所见完全吻合。虚拟眼动脉段动脉瘤朝向及瘤颈与前床突及视神经关系与实际相同,简化了术中周边探查步骤,从而顺利实施前床突磨除和动脉瘤夹闭(图1)。通过手术模拟,事先获知蝶骨嵴内侧型脑膜瘤对同侧颈内动脉和大脑中动脉的包裹情况,手术开始早期肿瘤得以迅速内减压缩小体积,然后动脉主干得以安全游离,肿瘤全切(图2)。其他病例术前手术模拟也为手术骨窗调整和病变周边细节解析提供了常规影像无法获得的信息,手术时间大为缩短。
虚拟现实技术已经面世多年,但由于早年硬件庞大昂贵,最初仅应用于军事及航天飞行训练领域。该技术使代价高昂的操作得以低成本的无限重复,特别为初级医务人员无法触及的领域提供了实践机会。医用Dextroscope系统运用VR技术实现了手术操作的真实模拟。最主要的特点是:(1)交互性:按操作者意图去执行并即刻反馈,尽量接近临床的真实过程。(2)虚拟性:通过计算机技术将不同影像技术进行整合,在一个数字模型中同时展示各自的优势,并根据需要在任意角度和平面分别或综合提供全息化的解剖信息。(3)可复性:由于不接触病人,虚拟手术操作可多次重复、修改和扩展[1~3]。
3 讨 论
本组病例的实际应用显示,VR系统构建的相关结构三维可视化模型,使操作者可以透过立体眼镜观察到三维立体图像,并且在近似日常操作环境的眼前30~40 cm处观察和直接操作3D虚拟对象,不仅真实模拟手眼协调操作,而且同步体验操作空间的透视纵深感。通过模拟,术者可以更为有效地利用各类影像信息,加深影像理解,更为直观地了解解剖关系,在手术进行前制定最优的手术计划,充分估计手术难点、制定对策并反复推演[4]。
我们同时也发现:首先图像导入后的处理过程需要熟悉,特别是三维数字模型中各个结构的分割处理,调试不当可能损失许多解剖细节。其次,影像解读仍然需要基于良好的生理和病理解剖知识的判断,比如嗅沟脑膜瘤病例,模拟显示肿瘤表面丰富的血管网,却无法区分实际伴行其间的大脑前动脉主干,需要临床医生根据解剖常识去判断。另外,软件对高亮信号结构的数据提取良好,对低暗信号病变,比如囊性变部分,图像分割时很难建立满意的三维模型。因此,融合较多不同成像方式影像建立的三维模型在结构区分上会更加清晰。
我们认为,Dextroscope VR系统的模拟影像与真实情况吻合度高,充分显示解剖细节和变异,操作界面友好。对于初学者,有助于无创诊断、模拟外科操作、教学和训练。对于有经验的临床医生,可以更好解读患者的解剖信息,预知解剖变异,使手术目标更加清晰,手术操作更加安全。
参考文献
[1]卜博,许百男,周定标,等. Dextroscope手术计划系统在颅脑手术中的应用及评估[J].中华神经外科杂志,2007,23:750.
1.虚拟现实技术的概念
VR技术就是虚拟现实技术,它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉,听觉,触觉等的感官功能。使人在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等等的方式进行实时交流,可以说这种技术的发展前景是非常的广阔的。
2.虚拟现实技术的特征介绍
①多感知性的特征,是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统,从人类理想的虚拟现实技术的发展来说,是希望能够给完全的模拟出现实中所有的感知,但因目前的技术掌握和传感技术的限制,仅仅只能模拟出以上视、力、触、运动、味、嗅等感知系统的。
②沉浸性又称浸没感或临场感,存在感等,具体是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然,以目前技术还没有达到最理想的程度。
③交互性就是指人在虚拟世界中,能够像在现实当中一样,可以通过对一些物体的抓取、使用等动作,感觉到所触碰的物体的重量,形状,色泽等一些人与物体之间的互动信息。
④构想性,即在虚拟的世界里面,将所想的物件所做的事情在虚拟世界呈现出来,这样做能达到什么样的效果,那样做又能达到什么样的效果,甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。
3. VR技术的应用范围
VR技术由诞生到现今已经历了几个年代,其应用范围也越来越广,如医学方面,可以提供给医生进行模拟手术,这样大大提供了现实中手术的成功几率,还有军事,科技,商业,建筑,娱乐,生活等等。
4. VR技术中涉及的相关技术
①立体视觉现实技术:人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官,所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。
②环境构建技术:在虚拟世界中,构件环境是一个重要的环节,要营造一个区域的环境,首先就要创造环境或建筑模块,然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示,从而形成一个虚拟的区域环境。
③真实感实时描绘技术:要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物,仅靠立体显示技术还是远远不够的,虚拟世界中必须存在真实感和实时感,简单来说就是实现一个物体的重量,质量,色泽,相对位置,遮挡关系等的技术。
④虚拟世界声音的实现技术:在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一,除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉,这种技术就是在虚拟世界中实现声音,这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。
5. VR技术中所涉及的硬件设备
①输入设备
与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类:一是基于自然的交互设备,用于虚拟世界的信息输入;另一种是三维定位跟踪设备,主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定,并输送到虚拟世界当中。
虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多,例如有数据手套,数据衣服,三维控制器,三维扫描仪等。
数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件,通过软件编程,可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作,也可以利用它的多模式性,用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现,为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段,目前的产品已经能够检测手指的弯曲,并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”,可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。
数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。
②输出设备
人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉,就必须实现现实世界中的多种感受,如是视、听、触、力、嗅、味等感官感觉,只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉,听觉和触觉罢了。
③VR构成设备
虚拟现实世界的构成,主要的设备就是计算机本身了,虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的,而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分,第一:高配置的个人计算机,专门用于普通的图形配置加速卡,实现于VR技术中的桌面式特征;第二:高性能图形工作站,就是一台高配置的图形处理计算机;第三:高度并行系统计算机;第四:分布式虚拟实现计算机等四个分类。
6. VR技术上的难点探讨
随着计算机的不断发展,人与计算机的互动性得到了非常好的提现。而这种技术则成为了VR技术建立的主要手段。但是实时现实始终一直阻挡这VR技术前进的一大难点之一,即时在理论上能够分析得到高度逼真、实时漫游的虚拟世界,但至少以目前的状况来说还达不到理论上的要求。这种理论性的技术是需要强大的硬件配置要求支撑的,比如说速度极快的图形工作计算机和三维图形加速卡等等设备,但以目前的设备来看即时最快的图形处理计算机也不能达到十分逼真的同事又是实时互动的虚拟世界。根本的原因就在于,因为引入了人与虚拟世界的互动,需要即时生成新的动态模型时,就不能达到实时的效果了,所以就不得不降低图形模块的清晰度来减少处理的时间,这样直接导致了虚拟世界的逼真在某程度上的减少,这就是所谓的景物复杂度的问题了。
图形模块的生成是虚拟世界中的重要瓶颈,虚拟世界的重要特性随着人的位置、方向的不断变更状态下感受虚拟世界的动态特性,简单来说,就是你移动一下位置和方向后所看到的即时生成的图形模块景象。有两种指标可以衡量用户沉浸在虚拟世界中的效果和程度。其一就是之前所说的动态特性;其二就是互动的延迟特性。自然动态图形的形成的帧数是30帧,至少也不能低于10帧,否则整体画面就会出现严重的不连续和调动的感觉。互动延迟是影响用户的另一个重要指标,如人在飞机上飞行时,位置的变换和方向的控制,这时系统应当即时产生相对的图形画面,期间的时间延迟应不大于0.1秒,最多也不能大于1/4秒。否则在长期的工作中,人会容易产生疲劳、烦躁或者恶心的感觉,严重地影响了“真实”的感觉。以上两种指标都以来计算机图形处理的速度。对于动态的模块图形生成而言,每帧的图形生成时间在30~50毫秒之间为较好;而对于互动性的延迟,除互动式输入及其处理时间外,其图形的生成速度也是重要的因素。而以上所叙述的因素都与图形处理的硬件组成有直接的相互关系,除此之外还有赖于应用技术的因素,如虚拟场景的复杂程度和图形模块生成所需的真实感等等。
7. VR技术在各国的研究情况
①VR技术在美国的研究现状
美国是虚拟现实技术研究的发源地,虚拟现实技术的诞生可以追溯到上世纪40年代。最初研究的虚拟现实技术只是用于美国军方对飞行驾驶员和宇航员的模拟训练。然而,随着冷战结束后美国军费大大的削减,虚拟现实技术就逐渐转为民用,目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
上个世纪80年代,美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现在美国宇航局已经建立了航空、卫星维护的模拟训练系统,空间站的模拟训练系统,并且已经建立了可供全国使用的模拟教育系统。北卡罗来纳大学的计算机专业就是进行虚拟显示技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在模拟现实技术领域中主要从事利用VRT建立未来办公室的研究,并努力设计一项基于模拟现实技术使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。
图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看,空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。
②VR技术在欧洲的研究现状
在欧洲,英国在VR开发的某些方面,特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现,VR应用的交点应集中在整体综合技术上,他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验,主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。
欧洲其它一些较发达的国家如:荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。
瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境,是一个基于Unix的,不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。
荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统,通过改进人机界面来改善现有模拟系统,以使用户完全介入模拟环境。
德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面,一是用于产品设计、降低成本,避免新产品开发的风险;二是产品演示,吸引客户争取定单;三是用于培训,在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会,整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。
③VR技术在日本的研究现状
日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。
在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面,称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统,用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来;日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置;东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面,他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统;东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统,用于克服当前显示和交互作用技术的局限性;日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器,只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻,装置就会在鼻尖处放出水果的香味,这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。
④国内虚拟现实技术研究现状
在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离,随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展,虚拟现实技术已经得到了相当的重视,引起我国各界人士的兴趣和关注,研究与应用VR,建立虚拟环境、虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目,国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。
北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一,其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境,可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等,并在以下方面取得进展:着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件,并提出有关算法及实现方法。
清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”,采用了QuickTime技术,实现大全景VR制;浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像,解决了表情的合成和唇动合成技术问题,并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。