虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件使用說(shuō)明書V10

1、第一章 系統(tǒng)概述1.1 系統(tǒng)介紹 “虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”是基于客戶服務(wù)器模式,其中服務(wù)器提供VR文件及支持資源客戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問(wèn)的文件，并通過(guò)本地平臺(tái)上的VR瀏覽器交互式訪問(wèn)該文件描述的虛擬境界。因?yàn)闉g覽器是本地平臺(tái)提供的，從而實(shí)現(xiàn)了和硬件平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。VR象HTML一樣，是一種ASCII碼描述語(yǔ)言，它是一套告訴瀏覽器如何創(chuàng)建一個(gè)三維世界并在其中航行的指令，這些指令由再現(xiàn)器解釋執(zhí)行，再現(xiàn)器是一個(gè)內(nèi)置于瀏覽器中或外部的程序。由于VR是一個(gè)三維造型和渲染的圖形描述性語(yǔ)言，復(fù)雜的3D術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)虛擬世界是高速的硬件和瀏覽器，又由于其交互性強(qiáng)和跨平臺(tái)性，使虛擬現(xiàn)實(shí)在Internet上有著

2、廣泛的應(yīng)用，例如遠(yuǎn)程教育、商業(yè)宣傳等等。為此本公司研發(fā)出“基于VR的虛擬模型軟件”,從用戶的角度來(lái)說(shuō)，基本上是HTML加上第三維，但從開發(fā)者角度來(lái)說(shuō)， VR環(huán)境的產(chǎn)生提供了一套完全的新標(biāo)準(zhǔn)，新過(guò)程以及新的Web 技術(shù)。交叉平臺(tái)和瀏覽器的兼容性是首先要解決的問(wèn)題。設(shè)計(jì)之前，必須明確指定目標(biāo)平臺(tái)（PC、 Mac、SGI的新O2等等）， CPU速度、可以運(yùn)行的帶寬以及最適合使用的VR瀏覽器。1.2系統(tǒng)功能概述1.建模“虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”的建造概念和其他工程建模概念相似，必須解決交流的問(wèn)題，畫出草圖并研究材質(zhì)的處理，生成模型、空間、化身，但必須考慮一些技術(shù)的限制，如，考慮到目標(biāo)平臺(tái)，決定在VR

3、文件中放入多少多邊圖形；預(yù)先考慮到虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件執(zhí)行的動(dòng)作，把相應(yīng)的目標(biāo)歸類，用于設(shè)定三維物體之間的相互聯(lián)系，建模與動(dòng)畫相互配合，如果歸類正確合適，就會(huì)縮小生成動(dòng)畫效果之后文件的體積。虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)中必須考慮加入重力和碰撞的效果，以使虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景和生活中的相似。建模者需要生成代理幾何模塊（一系列的調(diào)用指令），其作用在于是瀏覽器在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中只需監(jiān)測(cè)一個(gè)很小的子目標(biāo)，而無(wú)須計(jì)算虛擬場(chǎng)景中所有目標(biāo)的重力和碰撞效果，最大限度的減少瀏覽器的工作量，并改善VR的演示效果。 VR文件對(duì)自由曲面描述方式一直是基于polygon，文件中描述了曲面上各個(gè)點(diǎn)在場(chǎng)景中的位置，故而文件中產(chǎn)生了大量的數(shù)字

4、，致使文件體積龐大， NURBS是一種在3D模型空間中，用曲線和曲面表示物體輪廓和形狀的方法，簡(jiǎn)化了對(duì)復(fù)雜曲面的描述，“虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)加入了NURBS的描述語(yǔ)句，使得三維模型文件變得很小，另外， VR文件格式支持Zip壓縮，也使模型文件體積進(jìn)一步縮小，減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，卻不影響瀏覽效果。2.生成行為并設(shè)定功能“虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”的交互性很強(qiáng)，用戶可以通過(guò)化身（用戶在虛擬空間的代表）與其他的用戶化身“面對(duì)面”交流和溝通，真正實(shí)現(xiàn)WWW上的多人環(huán)境，而它的實(shí)現(xiàn)需要編制復(fù)雜的行為。VR制作的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)能在所有的瀏覽器上運(yùn)行。一種方法是使用動(dòng)畫，動(dòng)畫可以使VR世界

5、更加逼真，許多制作程序都需要用大量的時(shí)間檢測(cè)節(jié)點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫，但同時(shí)也占用大量的CPU工作時(shí)間，減少時(shí)間檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量并在其不執(zhí)行實(shí)時(shí)工作時(shí)關(guān)閉是提高VR文件運(yùn)行性能的通用方法。另一種方法是通過(guò)語(yǔ)言編制復(fù)雜的行為， “虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”互動(dòng)性很強(qiáng)，除了包括內(nèi)部的屬性，更支持Java、 ECMAScript（JavaScript）、 VRScript，甚至CGI等的接口，以便建立真3D虛擬社區(qū)。3.其他功能特點(diǎn)：(1) 文件管理功能(2) 文件編輯功能(3) 具有預(yù)覽功能(4) 方便快捷的材質(zhì)編輯功能(5) 方便下載VR資源 1.3 技術(shù)環(huán)境1. 硬件環(huán)境n CPU：P4 3.0 G以上；

6、n 內(nèi)存：1GB以上；n 硬盤：硬盤80G；2. 軟件環(huán)境n 數(shù)據(jù)庫(kù)： Oracle 10g XE。n 應(yīng)用服務(wù)器：Tomcat 5.5應(yīng)用服務(wù)器軟件。n FrameWork版本：4.0n 操作系統(tǒng)： Windows XP 第二章 系統(tǒng)功能說(shuō)明2.1 登錄界面如下圖2-1所示，雙擊“虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件”的快捷方式，啟動(dòng)程序。圖2-1 快捷方式進(jìn)入登錄窗體，如下圖2-2所示。圖 2-2 登錄窗口輸入相關(guān)的用戶，及密碼和驗(yàn)證碼后，點(diǎn)擊確定按鈕，即可進(jìn)入系統(tǒng)主界面。其中用戶為用戶姓名 全拼，初始密碼為六個(gè)一，建議用戶登錄后修改自己的密碼。進(jìn)入虛擬模型軟件主界面。如圖2-3所示。2.2 系統(tǒng)主界

7、面輸入正確的用戶名和密碼之后，并單擊“開始”-“高級(jí)仿真”命令，出現(xiàn)狀況如下圖2-3所示的仿真界面。圖2-3 虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件主界面右擊仿真導(dǎo)航器的DACHILUNmodel1.prt，選擇“新建仿真”，如下圖2-4所示，單擊確定，出現(xiàn)下圖2-5所示；再單擊確定。圖2-4 新建模型圖2-5 創(chuàng)建解算方案將齒輪設(shè)為顯示部件，單擊“材料屬性”，選材如圖2-6所示：圖2-7 指派材料界面單擊“3D四面體網(wǎng)格”對(duì)齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如下圖；單擊確定后，即可顯示網(wǎng)格。如圖2-8所示。圖2-8 3D四面體網(wǎng)格右擊仿真導(dǎo)航器的DACHILUNmodel1_fem1.fem，選擇“顯示仿真-DACHIL

8、UNmodel1_sim1.sim”，如圖2-9所示。圖2-9 顯示仿真模型右擊“Constraints”，選擇“固定約束”，步驟如圖2-10所示： 圖2-10 固定約束右擊“l(fā)oads”,選擇“力”，輸入數(shù)據(jù)，并選擇受力的齒面，如圖；單擊“確定”后，如圖2-11所示： 圖2-11矢量校準(zhǔn)圖2-12 求解界面單擊“解算”，如圖，并確定，知道出現(xiàn)如下圖：并關(guān)閉上面3個(gè)圖框。如圖2-13所示。圖2-13 解算界面選擇“后處理導(dǎo)航器”中的“位移-節(jié)點(diǎn)的”、“旋轉(zhuǎn)-節(jié)點(diǎn)的”、“應(yīng)力-基本的”、“應(yīng)力-單元節(jié)點(diǎn)”分別出現(xiàn)下圖（從上到下），完成齒輪的有限元分析。如圖2-14所示。圖2-14 模型處理有限元

9、分析圖2-15 模型處理有限元分析圖2-16 壓力單元節(jié)點(diǎn)分析進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊，新建仿真，隱藏?zé)o關(guān)組件,，如下圖2-17所示：圖2-17 運(yùn)動(dòng)仿真單擊【連桿】，創(chuàng)建如下固定連桿:圖2-18 固定連接桿模型單擊【連桿】，創(chuàng)建以下非固定連桿：如圖2-19所示。圖2-19 連桿模型單擊【運(yùn)動(dòng)副】，選擇旋轉(zhuǎn)副，創(chuàng)建如下運(yùn)動(dòng)副：圖2-20 旋轉(zhuǎn)副界面單擊【齒輪】，創(chuàng)建兩個(gè)齒輪副：圖2-21所示。圖2-21 齒輪副配置界面確定輸入端軸的初速度，如下圖2-22所示：圖2-22 輸入端軸的初速度設(shè)定進(jìn)行解算方案，如下圖：圖2-23 預(yù)算方案進(jìn)行求解，單擊【動(dòng)畫】，觀察齒輪運(yùn)動(dòng)狀況如下圖2-24所示：圖2-24

10、 動(dòng)畫界面9、建立圖表如下圖2-25所示圖2-25 虛擬模型動(dòng)態(tài)圖第三章 注意事項(xiàng)熟悉WWW的人都知道，受HTML的限制，網(wǎng)頁(yè)只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算 JAVA語(yǔ)言能夠?yàn)榫W(wǎng)頁(yè)增色不少， 但也僅僅停留在平面設(shè)計(jì)階段，而且實(shí)現(xiàn)環(huán)境與瀏覽者的動(dòng)態(tài)交互是非常繁瑣的。于是VR應(yīng)運(yùn)而生。尤其是VR 2.0標(biāo)準(zhǔn)，被稱為第二代Web語(yǔ)言，它改變了WWW上單調(diào)、交互性差的弱點(diǎn)，將人的行為作為瀏覽的主題，所有的表現(xiàn)都隨操作者行為的改變而改變。 VR創(chuàng)造的是一個(gè)可進(jìn)入、可參與的世界。你可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動(dòng)、逼真的三維立體世界，你可以在里面自由的遨游；你可以將網(wǎng)絡(luò)上流行的MUD游戲轉(zhuǎn)換為立體圖形世界； 你可

11、以將你公司的主頁(yè)改編成三維主頁(yè)，讓瀏覽者領(lǐng)略到你公司的實(shí)貌，而不僅僅是簡(jiǎn)單的文本、表格. VR是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)范由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定義，MIME類型為 x-world/x-VR，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)。VR1.0只能創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，你可以在它們之間移動(dòng)，來(lái)測(cè)覽三維世界。 VR1.0是基于SGI公司的OpenInventor的文件格式，也是它的一個(gè)子集，是一種流行的3D圖形的格式，并可鏈接到一般的WWW頁(yè)。VR1.0的立體鏈接，即構(gòu)成了VR的世界。 可以看出，用VR1.0很容易做出三維物體，這也正是VR1.0的基本目的所在。另外，有些廠家將VR1.0進(jìn)行了擴(kuò)展，使其可以實(shí)現(xiàn)一

12、些動(dòng)畫功能和交互性，但只能在Live3D 的環(huán)境下運(yùn)行。由于VR1.0的種種限制，VR2.0的產(chǎn)生也就是不可避免的。VR1.0只能創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物。因此雖然能用WML1.0來(lái)建立用戶的虛擬代表，它們卻不能做其他任何事情。但是，VR2.0能夠改變這一點(diǎn)，它增加了行為，可以讓物體旋轉(zhuǎn)、行走、滾動(dòng)、改變顏色和大小。 比較起來(lái)，VR2.0比VR1.0有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其巨大的改變，正如當(dāng)年Microsoft公司的Window95比之Windows3.0的進(jìn)步。 虛擬現(xiàn)實(shí)VR系統(tǒng)開發(fā)軟件在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛，但是有一些特別的注意事項(xiàng)值得我們注意。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過(guò)程注意事項(xiàng)： 1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)

13、計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過(guò)程性描述，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對(duì)用戶的情況(包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個(gè)性、種族背景等)有所了解，才能設(shè)計(jì)出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的假想(簡(jiǎn)稱系統(tǒng)假想)設(shè)計(jì)用戶模型，最終使之與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象(系統(tǒng)的外部特征)相吻合，用戶才能對(duì)系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語(yǔ)法和語(yǔ)義信息。總之，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計(jì)出好的人機(jī)界面。2確定為完成此系統(tǒng)功能人和計(jì)算機(jī)應(yīng)分別完成的任務(wù)任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)對(duì)原有處于手工或半手工狀

14、態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過(guò)研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說(shuō)明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)。逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對(duì)每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識(shí)別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對(duì)象以及與對(duì)象關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。3 考慮界面設(shè)計(jì)中的典型問(wèn)題設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶求助機(jī)制、錯(cuò)誤信息處理和命令方式四個(gè)方面。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨最多的問(wèn)題，除了響應(yīng)時(shí)間的絕對(duì)長(zhǎng)短外，用戶對(duì)不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意，若過(guò)于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南