三維虛擬仿真技術(shù)

三維虛擬仿真技術(shù)第1篇“虛擬仿真”又稱(chēng)“虛擬現(xiàn)實(shí)”或“靈境技術(shù)”,是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比,虛擬仿真在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。虛擬仿真的技術(shù)核心,是通過(guò)計(jì)算機(jī)將現(xiàn)實(shí)物體或環(huán)境以數(shù)字模型的方式展現(xiàn)出來(lái)。其中“虛擬”指的是通過(guò)計(jì)算機(jī)生成,而“仿真”又稱(chēng)“現(xiàn)實(shí)”,泛指在物理意義上存在于世界的任何事物或環(huán)境,它可以是可實(shí)現(xiàn)的,也可以是難以實(shí)現(xiàn)的或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此,通過(guò)數(shù)字技術(shù)的還原,再以屏幕或投射方式顯示出來(lái),人們?cè)谄渲锌赏ㄟ^(guò)各種裝置操作、觀察與感受等體驗(yàn),以此達(dá)到特殊目的。因此,在整個(gè)過(guò)程中,人依舊是產(chǎn)品主宰者。二、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀早在上世紀(jì)60年代初,人們就將立體聲與三維立體顯示技術(shù)結(jié)合在計(jì)算機(jī)中。80年代由科學(xué)家在以前的基礎(chǔ)上將視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等感官利用模擬器的方式通過(guò)計(jì)算機(jī)的三維空間表現(xiàn)出來(lái),創(chuàng)造真正的“身臨其境”,英文稱(chēng)此技術(shù)為“VirtualReality”簡(jiǎn)稱(chēng)“VR”。虛擬仿真在國(guó)外發(fā)展十分成熟,以美國(guó)為代表的西方國(guó)家對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用居于世界領(lǐng)先水平。中國(guó)由于起步較晚,除軍事和一部分高端工業(yè)會(huì)用到虛擬仿真之外,很多領(lǐng)域仍處在摸索階段。近些年,偶爾出現(xiàn)類(lèi)似“曼恒數(shù)字”“水晶石數(shù)碼”這類(lèi)專(zhuān)門(mén)研究虛擬仿真技術(shù)的公司,但還比較初級(jí),主要以游戲或培訓(xùn)教育為主,并沒(méi)有將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。充利用虛擬仿真為人類(lèi)造福,不僅是計(jì)算機(jī)工作者的首要任務(wù),同時(shí)也是三維動(dòng)畫(huà)制作人員必須掌握的延伸技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)流行的虛擬仿真軟件主要有:“unity3D”“VirtualRealityPlatform”兩款軟件。前者是由UnityTechnologies開(kāi)發(fā)的多功能三維動(dòng)畫(huà)互動(dòng)平臺(tái)工具,是一個(gè)全面整合的專(zhuān)業(yè)游戲平臺(tái)。軟件主要運(yùn)行在Windows系統(tǒng)下,產(chǎn)品可以在Windows、iPhone、Windowsphone8和Android平臺(tái)上使用,是一款針對(duì)于專(zhuān)業(yè)人群使用的綜合性軟件。后者“VirtualRealityPlatform”簡(jiǎn)稱(chēng)“VRP”,是一款由中視典數(shù)字科技有限公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直接面向三維美工的一款虛擬現(xiàn)實(shí)軟件,是目前中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域市場(chǎng)占有率最高的一款虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。在制作上,首先用三維軟件制作虛擬環(huán)境中所需的物體及建筑的仿真模型,然后導(dǎo)入unity3D或VRP等仿真軟件進(jìn)行編程處理,讓動(dòng)畫(huà)與環(huán)境氛圍盡量符合真實(shí)物理?xiàng)l件,并適當(dāng)添加人機(jī)互動(dòng)方面的運(yùn)算。最終在3D顯示器或投影儀上通過(guò)人機(jī)交互的形式展現(xiàn)出來(lái),用最直接的手段傳播相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。三、技術(shù)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的互動(dòng)性和逼真性,給很多行業(yè)門(mén)類(lèi)帶來(lái)了革命性升級(jí)。游戲從最初二維游戲到時(shí)下流行的網(wǎng)絡(luò)三維游戲,可以說(shuō)游戲是與人類(lèi)產(chǎn)生最直接交互行為的產(chǎn)物,而隨著科技的發(fā)展,游戲的逼真度和沉浸感也在逐漸加強(qiáng),虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)必然會(huì)對(duì)未來(lái)的游戲產(chǎn)業(yè)做出巨大貢在醫(yī)學(xué)方面,可以建立人體模型,學(xué)生逐一了解人體模型內(nèi)部的器官構(gòu)造,這要比采用教科書(shū)的方式有效得多。另外,在真正手術(shù)之前,如果先在虛擬現(xiàn)實(shí)下模擬手術(shù),則會(huì)大大提高手術(shù)成功率。我國(guó)嫦娥三號(hào)登月計(jì)劃在實(shí)施之前,多次通過(guò)虛擬技術(shù)模擬登月場(chǎng)面,為登月計(jì)劃的成功奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)國(guó)防部早在20世紀(jì)80年代就一直致力于虛擬戰(zhàn)場(chǎng)的研究,以提高多兵種協(xié)同作戰(zhàn)的能力。4.房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。隨著房地產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇,傳統(tǒng)的展示手段如平面圖、沙盤(pán)、樣板房等已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足消費(fèi)者的需要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為了集合廣告、動(dòng)畫(huà)、效果圖、網(wǎng)絡(luò)多媒體于一身的新型展銷(xiāo)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)被世界上一些大型企業(yè)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)企業(yè)提高開(kāi)發(fā)效率,加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集、分析、處理能力,減少?zèng)Q策失誤,為降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)起到了重要的作用。各行各業(yè)都有一定的危險(xiǎn)性,定期演練是極為有效的防患方式,虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)為應(yīng)急演練提供了一種全新的開(kāi)展模式,將事故現(xiàn)場(chǎng)模擬到虛擬場(chǎng)景中去,人為的制造各種事故情況,組織參演人員做出正確響應(yīng)。這樣不僅可以大大節(jié)約投入成本,還能打破時(shí)間空間的限制,方便計(jì)劃的實(shí)施。通過(guò)虛擬培訓(xùn),不但可以加速學(xué)員對(duì)產(chǎn)品知識(shí)的掌握,提高從業(yè)人員的實(shí)際操作能力,大大降低公司的教學(xué)、培訓(xùn)成本。最主要的是,虛擬培訓(xùn)顛覆了原有枯燥死板的教學(xué)培訓(xùn)模式。虛擬商品三維展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文第2篇[摘要]針對(duì)目前電子商務(wù)中網(wǎng)絡(luò)商品展示方面的不足，對(duì)虛擬三維模型進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一個(gè)適合網(wǎng)絡(luò)商品三維展示的模型，研究了三維商品模型及網(wǎng)絡(luò)化展示的關(guān)鍵技術(shù)。[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)VRML三維展示目前，電子商務(wù)網(wǎng)站商品的展示是通過(guò)文字和二維圖像方式進(jìn)行，客戶不能像在實(shí)體店里一樣對(duì)商品進(jìn)行多角度的觀察和了解，這在很大程度上阻礙了網(wǎng)上交易的實(shí)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的對(duì)象。通過(guò)VRML可實(shí)現(xiàn)在電子商務(wù)網(wǎng)站中對(duì)商品的三維展示，給消費(fèi)者提供了自由的觀察空間和互操作性，激發(fā)客戶的購(gòu)買(mǎi)欲望，提高成二、商品三維模型建模VRML(VirtualRealityModelingLanguage，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言)是一種用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型或虛擬三維世界的場(chǎng)景建模語(yǔ)言。作為第二代Web語(yǔ)言的VRML，突破了網(wǎng)頁(yè)的平面結(jié)構(gòu)，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。2.三維建模通過(guò)VRML建模語(yǔ)言創(chuàng)建出虛擬商品模型。根據(jù)商品的特征，用基本幾何節(jié)點(diǎn)IndexedLineSet節(jié)點(diǎn)、IndexedFaceSet節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合擠出Extrusion節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)商品的三維幾何模型。對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的商品，還可使用原型機(jī)制實(shí)現(xiàn)各部分模型的創(chuàng)建和拼接。對(duì)于電子商務(wù)網(wǎng)站中，復(fù)雜而多變的商品模型，較有效的處理方法還是使用專(zhuān)業(yè)的三維設(shè)計(jì)軟件，如Rhino、3DMAX、Pro/ENGINEER、AUTOCAD等。首先，使用三維設(shè)計(jì)軟件將商品的三維模型設(shè)計(jì)出來(lái);然后，將三維模型導(dǎo)出為VRML的文件。例如，在3DMAX中設(shè)計(jì)完三維模型后，執(zhí)行文件菜單下的“導(dǎo)出”菜單項(xiàng)命令，在導(dǎo)出的文件選擇為VRML(.wr1)即可。三、三維展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)1.展示系統(tǒng)的生成流首先，通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件制作出商品的.三維模型;然后，將三維模型導(dǎo)出為VRML文件，并調(diào)整商品的外觀效果;最后，完成VRML腳本在網(wǎng)頁(yè)中的嵌入，完成虛擬商務(wù)的發(fā)布。當(dāng)用戶在客戶端瀏覽含有三維商品的網(wǎng)頁(yè)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)下載一個(gè)VRML播放器，如CosmoPlayer，并在客戶端安裝運(yùn)行。此后，用戶即可看到三維虛擬商品，并可通過(guò)VRML瀏覽器提供的操作按鈕與三維商品2.展示系統(tǒng)的構(gòu)成(1)客戶端子系統(tǒng)包括Web瀏覽器和VRML瀏覽器插件兩部分。Web瀏覽器完成對(duì)網(wǎng)頁(yè)的解釋和執(zhí)行，將結(jié)果現(xiàn)實(shí)給用戶;VRML插件完成對(duì)VRML文件的語(yǔ)法分析、解釋和執(zhí)行，完成三維場(chǎng)景的生成和顯示。使得用戶能夠在二維網(wǎng)頁(yè)中實(shí)現(xiàn)三維商品查看和操作。(2)服務(wù)器端子系統(tǒng)包括模型的VRML文件、商品的查詢、管理和發(fā)布，以及VRML瀏覽器插件的下載。其中，VRML文件由三維設(shè)計(jì)軟件生成的商品模型導(dǎo)出得到，并根據(jù)實(shí)際顯示效果進(jìn)行調(diào)整，包括燈光、材質(zhì)、路由等處理。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)完成商品相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。商品的查詢、管理和發(fā)布功能，則由動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)模塊完成。針對(duì)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)上商品的展示缺乏真實(shí)感這一問(wèn)題，展開(kāi)對(duì)虛擬三維商品模型在網(wǎng)絡(luò)中的展示技術(shù)的研究。通過(guò)三維軟件對(duì)商品進(jìn)行建模，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)中的VRML技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維商品模型在網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)布。既克服了二維展示的缺陷，又發(fā)揮了三維交互展示的效果。該方法具有良好的展示效果，對(duì)第二代WEB下的電子商務(wù)應(yīng)用有很好的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn):[1]段新昱:虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)與VRML編程[M].北京:高等教育出版社，虛擬三維場(chǎng)景下渲染技術(shù)的研究第3篇1.1三維的概念三維是指在平面二維系中又加入了一個(gè)方向向量構(gòu)成的空間系。所謂三維，按大眾理論來(lái)講，只是人為規(guī)定的互相交錯(cuò)（垂直是一個(gè)很有特性的理解）的三個(gè)方向，用這個(gè)三維坐標(biāo)，看起來(lái)可以把整個(gè)世界任意一點(diǎn)的位置確定下來(lái)。原來(lái)，三維是為了確定位置。三維既是坐標(biāo)軸的三個(gè)軸，即x軸、y軸、z軸，其中x表示左右空間，y表示上下空間，z表示前后空間，這樣就形成了人的視覺(jué)立體感，三維動(dòng)畫(huà)就是由三維制作軟件制作出來(lái)的立體動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)再發(fā)展的趨勢(shì)。所謂的三維空間是指我們所處的空間，可以理解為有前后--上下--左右如果把時(shí)間當(dāng)作一種物質(zhì)存在的話再加上時(shí)間就是四維空間了。但是不難理解為，你可以在時(shí)間里任意往來(lái)回到過(guò)去，只是應(yīng)該理解為"剛才"和"現(xiàn)在"是不同的物質(zhì)存在，可是你不可能回到"剛才"和"過(guò)去"。三維是由二維組成的，二維即只存在兩個(gè)方向的交錯(cuò)，將一個(gè)二維和一個(gè)一維疊合在一起就得到了三維。三維具有立體性，但我們俗語(yǔ)常說(shuō)的前后，左右，上下都只是相對(duì)于觀察的視點(diǎn)來(lái)說(shuō)。沒(méi)有絕對(duì)的前后，三維技術(shù)主要多運(yùn)用于動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)，我國(guó)三維動(dòng)畫(huà)主要有《探索地球村》（據(jù)說(shuō)是中國(guó)第一部三維動(dòng)畫(huà)），1.2三維地圖2004年11月，阿拉丁在全球創(chuàng)造性地提出三維仿真城市的概念，并推出全球首個(gè)三維仿真網(wǎng)絡(luò)城市-E都市杭州。公司從創(chuàng)辦之日起，憑借全球領(lǐng)先的三維仿真技術(shù)和工藝、一流的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)和文化、巨額的風(fēng)險(xiǎn)資通過(guò)三維實(shí)景模擬的表現(xiàn)方式，E都市網(wǎng)站無(wú)縫集成了城市電子地圖、三維電子黃頁(yè)、生活資訊、電子政務(wù)、同城電子商務(wù)、同城交友、虛擬社區(qū)等服務(wù)內(nèi)容。該平臺(tái)是以一種全新的人性化WEB界面表現(xiàn)，為城市百姓的生活、工作、旅游、出行參考、網(wǎng)上辦事、網(wǎng)上創(chuàng)業(yè)等活動(dòng)提供便捷的解決方案；為城市政府機(jī)關(guān)、事業(yè)單位、商家企業(yè)提供面向市民宣傳互動(dòng)的快速通道，從而更方便地實(shí)現(xiàn)電子政務(wù)、地圖查詢、黃頁(yè)查詢、電子商務(wù)、推廣宣傳等社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。E都市的建立和發(fā)展，開(kāi)拓了全球WEBGIS行業(yè)應(yīng)用的新方法和新思路，催生了一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，E都市模式已經(jīng)成為事實(shí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。作為中國(guó)目前最大的虛擬仿真電子地圖，E都市為普通人提供最優(yōu)秀的電子地圖和本地搜索服務(wù)；為眾多商家提供出了企業(yè)標(biāo)注、地圖廣告、定位廣告、商務(wù)地圖、API地圖租賃等多種產(chǎn)品服務(wù)；同時(shí)為3000多家合作網(wǎng)站提供了優(yōu)質(zhì)的三維位置地理信息服務(wù)。2渲染技術(shù)原理渲染，英文為Render，也有的把它稱(chēng)為著色，但我更習(xí)慣把Shade稱(chēng)為著色，把Render稱(chēng)為渲染。因?yàn)镽ender和Shade值兩個(gè)詞在三維軟件中是截然不同的兩個(gè)概念，雖然它們的功能很相似，但卻有不同。Shade是一種顯示方案，一般出現(xiàn)在三維軟件的主要窗口中，和三維模型的線框圖一樣起到輔助觀察模型的作用。很明顯，著色模式比線框模式更容易讓我們理解模型的結(jié)構(gòu)，但它只是簡(jiǎn)單的顯示而已，數(shù)字圖像中把它稱(chēng)為明暗著色法。在像Maya這樣的高級(jí)三維軟件中，還可以用Shade顯示出簡(jiǎn)單的燈光效果、陰影效果和表面紋理效果，當(dāng)然，高質(zhì)量的著色效果是需要專(zhuān)業(yè)三維圖形顯示卡來(lái)支持的，它可以加速和優(yōu)化三維圖形的顯示。但無(wú)論怎樣優(yōu)化，它都無(wú)法把顯示出來(lái)的三維圖形變成高質(zhì)量的圖像，這時(shí)因?yàn)镾hade采用的是一種實(shí)時(shí)顯示技術(shù)，硬件的速度限制它無(wú)法實(shí)時(shí)地反饋出場(chǎng)景中的反射、折射等光線追蹤效果。而現(xiàn)實(shí)工作中我們往往要把模型或者場(chǎng)景輸出成圖像文件、視頻信號(hào)或者電影膠片，這就必須經(jīng)過(guò)2.1.1渲染單元渲染管線也稱(chēng)為渲染流水線，是顯示芯片內(nèi)部處理圖形信號(hào)相互獨(dú)立的的并行處理單元。在某種程度上可以把渲染管線比喻為工廠里面常見(jiàn)的各種生產(chǎn)流水線，工廠里的生產(chǎn)流水線是為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和效率，而渲染管線則是提高顯卡的工作能力和效率。渲染管線的數(shù)量是決定顯示芯片性能和檔次的最重要的參數(shù)之一，在相同的顯卡核心頻率下，更多的渲染管線也就意味著更大的像素填充率和紋理填充率，從顯卡的渲染管線數(shù)量上可以大致判斷出顯卡的性能高低檔次。但顯卡性能并不僅僅只是取決于渲染管線的數(shù)量，同時(shí)還取決于顯示核心架構(gòu)、渲染管線的的執(zhí)行效率、頂點(diǎn)著色單元的數(shù)量以及顯卡的核心頻率和顯存頻率等等方面。一般來(lái)說(shuō)在相同的顯示核心架構(gòu)下，渲染管線越多也就意味著性能越高，例如16×1架構(gòu)的GeForce6800GT其性能要強(qiáng)于12×1架構(gòu)的GeForce6800，就象工廠里的采用相同技術(shù)的2條生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)能力和效率要強(qiáng)于1條生產(chǎn)流水線那樣；而在不同的顯示核心架構(gòu)下，渲染管線的數(shù)量多就并不意味著性能更好，例如4×2架構(gòu)的GeForce2GTS其性能就不如2×2架構(gòu)的GeForce4MX440，就象工廠里的采用了先進(jìn)技術(shù)的1條流水線的生產(chǎn)能力和效率反而還要強(qiáng)于只采用了老技術(shù)的2條生產(chǎn)流水線那樣。2.1.2像素渲染像素渲染可在功能上取代傳統(tǒng)的多紋理階段，它位于光柵化階段之后。它從光柵器、頂點(diǎn)渲染器、應(yīng)用程序、紋理貼圖幾處獲取數(shù)據(jù)。像素渲染器的計(jì)算結(jié)果可以寫(xiě)入一個(gè)渲染目標(biāo)，然后將該渲染目標(biāo)設(shè)置為后續(xù)渲染的輸入紋理，這種技術(shù)稱(chēng)為渲染到目標(biāo)。像素渲染器通常輸出一個(gè)float4類(lèi)型的值。如果像素渲染器同時(shí)對(duì)幾個(gè)渲染目標(biāo)進(jìn)行渲染，則最多可以輸出4個(gè)float4值，這種技術(shù)稱(chēng)為多渲染目標(biāo)。2.1.3頂點(diǎn)渲染頂點(diǎn)渲染可在功能上取代傳統(tǒng)的變換與光照階段，它位于鑲嵌階段之后，剔除與裁剪階段之前。鑲嵌階段結(jié)束后，便將一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞給頂點(diǎn)渲染器，頂點(diǎn)可能包含位置、紋理坐標(biāo)、頂點(diǎn)顏色、法線等數(shù)據(jù)。頂點(diǎn)渲染器不能創(chuàng)建或刪除頂點(diǎn)，它處理結(jié)束后至少要輸出頂點(diǎn)中的位置數(shù)據(jù)。2.1.4渲染紋理色彩是光的一種特性，我們通常看到的色彩是光作用于眼睛的結(jié)果。但光線照射到物體上的時(shí)候，物體會(huì)吸收一些光色，同時(shí)也會(huì)漫反射一些光色，這些漫反射出來(lái)的光色到達(dá)我們的的眼睛之后，就決定物體看起來(lái)是什么顏色，這種顏色在繪畫(huà)中稱(chēng)為“固有色”。這些被漫反射出來(lái)的光色除了會(huì)影響我們的視覺(jué)之外，還會(huì)影響它周?chē)奈矬w，這就是光能傳遞。當(dāng)然，影響的范圍不會(huì)像我們的視覺(jué)范圍那么大，它要遵循光能衰減的原理。另外，有很多資料把RADIOSITY翻譯成“熱輻射”，其實(shí)這也蠻貼切的，因?yàn)槲矬w在反射光色的時(shí)候，光色就是以輻射的形式發(fā)散出去的，所以，它周?chē)奈矬w才會(huì)出現(xiàn)“染色”現(xiàn)象。三維虛擬仿真技術(shù)第4篇1三維虛擬環(huán)境框架虛擬環(huán)境的開(kāi)發(fā)涉及了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)、人工智能、高性能計(jì)算技術(shù)、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理等技術(shù),還涉及社會(huì)學(xué)、美學(xué)、氣象、通信、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科,復(fù)雜程度可想而知。虛擬現(xiàn)實(shí)要達(dá)到實(shí)現(xiàn)自然實(shí)時(shí)交互和逼真的多種感覺(jué)的要求,其組成主要應(yīng)包括幾方面:虛擬環(huán)境生成系統(tǒng),產(chǎn)生實(shí)時(shí)的圖像;用以確定參與者位置和動(dòng)作的定位跟蹤系統(tǒng);提供虛擬空間多用戶協(xié)同交互功能的網(wǎng)絡(luò)接口;含有CAVE、PowerWall、立體顯示設(shè)備的沉浸式顯示系統(tǒng);提供立體聲源和判定空間位置的音效系統(tǒng);提供參與者感知力與壓力的反饋的觸覺(jué)和力反饋系統(tǒng)。虛擬環(huán)境[2]框架的功能主要體現(xiàn)在:首先支持對(duì)象的屬性和交互的訂購(gòu)發(fā)布,同時(shí)提供回調(diào)和事件的通知機(jī)制,支持HLA的各種時(shí)間管理策略,從而達(dá)到在全部聯(lián)邦范圍內(nèi)的對(duì)象可以根據(jù)已給定的時(shí)序和消息傳遞關(guān)系來(lái)工作;其次是提供與各種對(duì)象定位、創(chuàng)建、刪除等相關(guān)的服務(wù),并且分類(lèi)、統(tǒng)一組織管理不同功能和不同性質(zhì)的仿真實(shí)體,即是對(duì)虛擬場(chǎng)景的結(jié)構(gòu)和組織管理;最后還可以通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)和回調(diào)函數(shù)機(jī)制和場(chǎng)景對(duì)象組織、仿真對(duì)象管理功能集成,沉浸式人機(jī)交互設(shè)備和接口的集成。根據(jù)軟件模塊[3]的分層結(jié)構(gòu),我們把系統(tǒng)分為三個(gè)層次,如圖2所示,即用戶界面層、交互層和數(shù)據(jù)服務(wù),虛擬環(huán)境和仿真管理層。界面層提供的用戶界面輸入可以接收用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)請(qǐng)求,然后經(jīng)環(huán)境和仿真層的相關(guān)轉(zhuǎn)換成為對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)層的訪問(wèn)請(qǐng)求,然后數(shù)據(jù)服務(wù)層將其處理后通過(guò)中間層傳送給界面層進(jìn)行最終的輸出。實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的基礎(chǔ)是三維圖形引擎?，F(xiàn)在,開(kāi)發(fā)者較多使用可以提供功能強(qiáng)大模塊的較為流行的繪制引擎,例如OpenGVS、CG2公司的Vtree和Multigen公司的Vega等,但是它們也存在很多不足:商業(yè)引擎開(kāi)發(fā)缺乏靈活性,因?yàn)槠湟话愣疾惶峁┑讓娱_(kāi)發(fā)接口,從而限制功能的擴(kuò)展;商業(yè)引擎無(wú)法渲染出較為逼真的場(chǎng)景效果,浪費(fèi)GPU的處理能力從而影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性;由于其功能繁多,產(chǎn)生冗余代碼也多,影響其運(yùn)行效率。介于以上圖形引擎的諸多不足,OpenSceneGraph(OSG)作為虛擬場(chǎng)景圖形引擎,是一個(gè)跨平臺(tái)的、開(kāi)放源碼的、高效的三維圖形引擎,目前應(yīng)用于高性能圖形設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,例如虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、仿真、科學(xué)可視化等。OSG不僅提供基于OpenGL的面向?qū)ο蟮目蚣?還有加快圖形應(yīng)用開(kāi)發(fā)的附加功能模塊和可擴(kuò)展接2基于情景上下文的虛擬交互隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人機(jī)交互在其中所占有的重要地位,虛擬環(huán)境和其參與者的人機(jī)交互作用賦予了新的內(nèi)涵。沉浸式虛擬環(huán)境[4,5]讓用戶有一種“身臨其境”的感覺(jué),這也正是用戶與對(duì)象之間進(jìn)行交互的過(guò)程,其歸根結(jié)底要解決如何操作和改造虛擬環(huán)境中的對(duì)象。2.1語(yǔ)義對(duì)象與交互行為“信息透鏡”概念指的是界面對(duì)象通過(guò)視圖的不同縮放比例來(lái)顯示相對(duì)應(yīng)的外觀信息,這是Jazz在可伸縮用戶界面中提出的早期語(yǔ)義對(duì)象的概念;再如“按需提供細(xì)節(jié)(themantraofdetail.on.demand)”的技術(shù)[6]是BenShneiderman在信息可視化系統(tǒng)中提出的。語(yǔ)義對(duì)象的定義可以從實(shí)現(xiàn)面向語(yǔ)義的高層交互隱喻的目標(biāo)這個(gè)角度來(lái)詮釋,一個(gè)語(yǔ)義對(duì)象由交互構(gòu)件(interactioncomponent)、圖形構(gòu)件(graphicscomponent)、規(guī)則構(gòu)件(rulecomponent)、和應(yīng)用構(gòu)件(applicationcomponent)行為構(gòu)件(behaviorcomponen0構(gòu)成.在虛擬環(huán)境中的虛擬對(duì)象,它的語(yǔ)義一般包括一系列行為狀態(tài)和規(guī)則事件。換句話說(shuō),存在于虛擬環(huán)境中為用戶所感知的對(duì)象或者物體(包含其交互上下文的語(yǔ)義信息和外觀幾何信息)按照相應(yīng)的規(guī)則反饋和相應(yīng)所發(fā)生的交互事件,繼而完成相應(yīng)任務(wù)。通過(guò)我們分析觀察的上文所提及的事件,在人機(jī)交互中多由用戶所觸發(fā),一般分為虛擬場(chǎng)景中用戶化身的位置變化即化身位置感應(yīng)(PositionRps)和用戶在虛擬對(duì)象[7]上進(jìn)行各種交互操作的用戶手勢(shì)操作(GestOpt)。語(yǔ)義模型可以很好的解決場(chǎng)景圖處理不好交互語(yǔ)義的問(wèn)題,它是具有特定應(yīng)用含義和組織形式的場(chǎng)景構(gòu)成模式,達(dá)到易于操作處理用戶界面的目的。在實(shí)際操作中,我們一般會(huì)遇到的例如對(duì)象在化身可操作范圍內(nèi)時(shí)處于“可操作”狀態(tài),離開(kāi)操作范圍后變?yōu)椤安豢刹僮鳌睜顟B(tài),或者鼠標(biāo)的各項(xiàng)操作和三維手勢(shì)等。1)規(guī)則構(gòu)件[8]:在我們的現(xiàn)實(shí)世界里,有很多操作都會(huì)有特定的先后順序,比如先倒水再喝水,在虛擬世界中我們把它看作是是否響應(yīng)事件和如何響應(yīng)事件,規(guī)則構(gòu)件則表達(dá)了虛擬對(duì)象的交互規(guī)則和約束。另外,在現(xiàn)實(shí)世界里某些對(duì)象具有特定的供給屬性,比方說(shuō)人可以在水里游泳卻不可以在陸地上,這就說(shuō)明了水具有可以游泳的供給,而陸地不具備,所以規(guī)則構(gòu)件還含有某些特定的供給屬性,這也同時(shí)決定了某些對(duì)象的交互特2)圖形構(gòu)件:在某些情況下,當(dāng)我們需要對(duì)圖形構(gòu)件進(jìn)行更進(jìn)一步的抽象來(lái)實(shí)現(xiàn)高層交互語(yǔ)義時(shí),接收的輸入內(nèi)容含有復(fù)雜的交互行為指令,這時(shí)圖形構(gòu)件就發(fā)揮了作用。它包含了虛擬對(duì)象的諸如紋理、顏色、材質(zhì)、形狀等屬性、語(yǔ)音信息以及動(dòng)態(tài)特征等,方便同一層次中的交互行為。3)應(yīng)用構(gòu)件:當(dāng)用戶和虛擬環(huán)境發(fā)生交互時(shí),當(dāng)圖形構(gòu)件提供相應(yīng)的視聽(tīng)覺(jué)方面的線索于反饋時(shí),應(yīng)用構(gòu)件表達(dá)與之相關(guān)的應(yīng)用任務(wù),并由交互構(gòu)件觸發(fā)執(zhí)行。4)交互構(gòu)件:交互構(gòu)件可以處理基本的交互事件如點(diǎn)擊和拖拽等,還可以處理完成給復(fù)雜的例如三維手勢(shì)的交互性操作。它主要做了處理接收和交互分發(fā)的工作,處理接收轉(zhuǎn)化用戶的交互操作以及語(yǔ)義對(duì)象能夠相應(yīng)的交互事件,將其發(fā)送給行為構(gòu)件來(lái)執(zhí)行。為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互操作,分析和推理交互事件通過(guò)調(diào)用規(guī)則構(gòu)件5)行為構(gòu)件:行為構(gòu)件反應(yīng)了虛擬環(huán)境中相應(yīng)對(duì)象的各種行為,在人機(jī)交互的過(guò)程當(dāng)中,通過(guò)調(diào)用圖形構(gòu)件的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行對(duì)象的行為。這些行為描述了語(yǔ)義對(duì)象對(duì)對(duì)象狀態(tài)變化和語(yǔ)義對(duì)象對(duì)用戶交互動(dòng)作的響應(yīng)。行為構(gòu)件接收交互構(gòu)件所發(fā)來(lái)的查詢命令,將反饋狀態(tài)的信息發(fā)送給交互構(gòu)件,交互構(gòu)件因此來(lái)分析判斷最終決定執(zhí)行何種交互行為。語(yǔ)義對(duì)象體系結(jié)構(gòu)[9]中的各個(gè)構(gòu)件之間通過(guò)查詢規(guī)則狀態(tài)、反饋對(duì)象的行為規(guī)則及狀態(tài)或者功能調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的通信,實(shí)現(xiàn)從輸入“事件”到輸出“反饋”的流程。在虛擬環(huán)境中,通過(guò)加入交互語(yǔ)義IS=來(lái)識(shí)別虛擬對(duì)象需要執(zhí)行的交互任務(wù)。交互對(duì)象為Object,用謂詞邏輯演算表達(dá)式來(lái)描述的觸發(fā)交互行為的規(guī)則為rule,參與者和相應(yīng)的交互對(duì)象所產(chǎn)生的動(dòng)作為action,交互結(jié)果即所執(zhí)行的交互任務(wù)為task,交互產(chǎn)后后的多感知通道級(jí)視聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等的反饋為feedback。綜上所述,我們通過(guò)一張圖來(lái)說(shuō)明語(yǔ)義對(duì)象解析和響應(yīng)交互事件的過(guò)程:首先,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析整合,用戶的實(shí)際操作封裝成交互事件傳遞給正在交互的虛擬對(duì)象;其次,語(yǔ)義動(dòng)作的生成,通過(guò)查詢?cè)撎摂M對(duì)象的語(yǔ)義規(guī)則然后將交互事件附上特定的語(yǔ)義屬性;最后,系統(tǒng)判斷做動(dòng)作反饋還是進(jìn)行導(dǎo)航,還是選擇、操作或者控制任務(wù),如果是反饋,則包括紋理、材質(zhì)或顏色等可視化表達(dá)信息和旋轉(zhuǎn)平移等幾何變換。如何讓用戶根據(jù)實(shí)際感知來(lái)和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互?通過(guò)人機(jī)接口系統(tǒng)將虛擬環(huán)境中的壓力、音響、圖像等信息傳送到這個(gè)封閉回路系統(tǒng)中的重要角色用戶的感官,并及時(shí)的將用戶的行為反應(yīng)通過(guò)傳感器進(jìn)行測(cè)試來(lái)調(diào)所以,隨著技術(shù)的日益完善,人已不再是被動(dòng)的接受者于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相對(duì)立,而是一個(gè)不可或缺的關(guān)鍵角色,這種觀念引導(dǎo)著更加和諧的人與虛擬環(huán)境的關(guān)系,也讓人機(jī)交互更加的人性化、真實(shí)化。3結(jié)束語(yǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)主要通過(guò)使用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備生成虛擬環(huán)境,并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其中的實(shí)體進(jìn)行控制和交互操作。操作者能夠很好地融入到虛擬環(huán)境中,達(dá)到一種身臨其境的感覺(jué)。它是集傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真、人工智能、人機(jī)接口等多種高科技為一體的人機(jī)交互技術(shù)。作為一種高級(jí)的人機(jī)交互技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)的研究主要圍繞著提高系統(tǒng)的構(gòu)想性、沉浸感、交互性來(lái)進(jìn)行。隨著對(duì)人類(lèi)感知系統(tǒng)的不斷深入研究,三維圖形技術(shù)和多傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)作為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù),廣泛的應(yīng)用于很多領(lǐng)域,例如娛樂(lè)、訓(xùn)練、產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)、教育、醫(yī)療、遙控操作等。虛擬現(xiàn)實(shí)研究的熱點(diǎn)也是重要的研究領(lǐng)域?yàn)樘摂M環(huán)境,它是通過(guò)計(jì)算機(jī)生成聽(tīng)、視、觸覺(jué)等感覺(jué)作用于用戶,使用戶產(chǎn)生“身臨其境”感覺(jué)的交互式視景仿真系統(tǒng)。該文所構(gòu)建的仿真虛擬環(huán)境的沉浸感還不足,可以通過(guò)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的傳感器技術(shù)、人工智能等技術(shù)來(lái)加強(qiáng),考慮逐步增加其它交互通道。參考文獻(xiàn)[1]王曉偉.虛擬環(huán)境及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,1994,16(4):60-63.[2]王紅兵.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)——回顧與展望[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2001,37(1).[3]薛曉明,敬萬(wàn)鈞,劉錦德.虛擬環(huán)境交互技術(shù)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2001(S2):549-552.[4]雷超,戴國(guó)忠.三維交互體系結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2001,38(5):557-562.[5]李自力.虛擬現(xiàn)實(shí)中基于圖形與圖象的混合建模技術(shù)[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào),2001(1)..[6]劉賢梅.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2002(2).[7]王煒,包衛(wèi)東.虛擬仿真系統(tǒng)導(dǎo)論[M].長(zhǎng)沙:國(guó)防大學(xué)出版社,2007.[8]吳旭光,楊慧珍,王新民.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005三維虛擬仿真技術(shù)第5篇中圖分類(lèi)號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2011)03(a)-0000-00長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)人機(jī)裝備的操作訓(xùn)練一般依賴于實(shí)裝開(kāi)展，受到場(chǎng)地、人員、裝備維護(hù)保養(yǎng)的限制，具有效率低、代價(jià)高、訓(xùn)練內(nèi)容片面的弊端。利用虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)人機(jī)操作訓(xùn)練，能夠有效克服實(shí)裝訓(xùn)練中存在的問(wèn)題，且經(jīng)濟(jì)、智能、可重用，具有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)人機(jī)虛擬仿真三維交互模型作為用戶訓(xùn)練中的直接操作對(duì)象，對(duì)整個(gè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，必須具備逼真的外觀形象和強(qiáng)大的交互功能，其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)涉及到計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)和結(jié)合機(jī)制問(wèn)題。采用Pro/E、3DSMAX及Cult3D軟件相結(jié)合的形式，利用三者之間的兼容性進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是解決上述問(wèn)題的有效途徑[1-4]。在分別運(yùn)用Pro/E和3DSMAX對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)精確建模和動(dòng)畫(huà)模擬的基礎(chǔ)上，借助Cult3D進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)模型的交互功能，能夠有效確保無(wú)人機(jī)虛擬仿真三維交互模型的逼真度、沉浸感和可控性，對(duì)提高無(wú)人機(jī)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練實(shí)效具有重要意義。1無(wú)人機(jī)三維實(shí)體模型的建立由于Cult3D本身沒(méi)有仿真建模功能，3DSMAX難以實(shí)現(xiàn)精確三維建模，故無(wú)人機(jī)三維實(shí)體仿真模型需借助Pro/E軟件來(lái)建立[5]。Pro/E是美國(guó)PIE公司推出的一款CAD/CAM/CAE集成解決方案，是目前應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)仿真設(shè)計(jì)軟件之一。它采用設(shè)置特征參數(shù)的建模方式，使用參數(shù)來(lái)描述零部件的形狀、尺寸和屬性，所建三維模型的精度較高。圖1所示為基于Pro/E軟件建立的無(wú)人機(jī)某零件三維模型。考慮到在無(wú)人機(jī)操作訓(xùn)練中，涉及大量的零部件的拆卸組裝以及配合運(yùn)動(dòng)過(guò)程，無(wú)人機(jī)三維實(shí)體模型的建立采用拼接法，即先建立各個(gè)零部件的獨(dú)立模型，再組裝成整體，具體過(guò)程為：首先，對(duì)無(wú)人機(jī)所含零部件進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)和尺寸測(cè)量，并予以標(biāo)識(shí)；其次，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和測(cè)量參數(shù)，使用Pro/MOLDESIGN模塊創(chuàng)建各個(gè)零部件的三維模型，并予以修改和完善。所建立的單個(gè)零件模型要進(jìn)行規(guī)范的命名編號(hào)，以方便后期的合成組裝；再利用Pro/ASSEMBLY模塊將所有零部件進(jìn)行組裝，形成無(wú)人機(jī)整體模型；最后將Pro/E生成的*.prt文件導(dǎo)出為*.stl格式文件。圖1基于Pro/E軟件建立的無(wú)人機(jī)某零件三維模型2無(wú)人機(jī)模型的渲染和動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)3DSMAX是Autodesk公司推出的一款三維動(dòng)態(tài)仿真軟件[6]，具有強(qiáng)大的材質(zhì)編輯功能，能細(xì)膩模擬實(shí)物的質(zhì)地和紋理，在合理的燈光效果下可以渲染出逼真的視覺(jué)效果，給用戶帶來(lái)強(qiáng)烈的沉浸感。3DSMAX的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵幀參數(shù)實(shí)現(xiàn)，操作方便簡(jiǎn)潔，且?guī)缀跞魏螀?shù)都可作為關(guān)鍵幀參數(shù)，能夠生成多種復(fù)雜動(dòng)畫(huà)[7]。3DSMAX與Pro/E相兼容，能夠?qū)ζ渖傻臒o(wú)人機(jī)三維模型進(jìn)行渲染加工和動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，從而彌補(bǔ)Pro/E軟件的不足。圖2所示為基于3DSMAX軟件制作的無(wú)人機(jī)裝配三維動(dòng)態(tài)模型。（b）無(wú)人機(jī)裝配圖2圖2基于3DSMAX建立的無(wú)人機(jī)裝配三維動(dòng)態(tài)模型利用3DSMAX對(duì)無(wú)人機(jī)三維模型進(jìn)行渲染和動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的具體步驟為：首先，將Pro/E導(dǎo)出的*.stl文件導(dǎo)入3DSMAX，對(duì)各個(gè)無(wú)人機(jī)零部件模型進(jìn)行材質(zhì)編輯、燈光效果設(shè)置。零部件模型使用實(shí)物照片進(jìn)行貼圖，并采用Ommi和Sky燈光作為背景燈光，力求渲染效果的逼真自然；其次，按照操作訓(xùn)練需求制作無(wú)人機(jī)模型動(dòng)畫(huà)。按照具體操作步驟將動(dòng)畫(huà)分解成若干階段，在每個(gè)階段規(guī)劃零部件的運(yùn)行時(shí)間和順序，確保運(yùn)動(dòng)3無(wú)人機(jī)模型交互控制的設(shè)計(jì)Cult3D是由瑞典Cycore公司設(shè)計(jì)制作的一款三維虛擬仿真控制軟件，其基于“事件規(guī)劃窗口”的流程設(shè)計(jì)方式和圖形化編程模式，使得對(duì)三維模型復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的交互設(shè)計(jì)變得十分簡(jiǎn)單[8]。此外，Cult3D還提供了JavaAPI接口，用戶可以通過(guò)JAVA編程實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大、更復(fù)雜的控制功能。Cult3D與3DSMAX相兼容，能夠?qū)ζ渖傻臒o(wú)人機(jī)三維動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行交互功能設(shè)置，生成無(wú)人機(jī)虛擬仿真三維交互控制模型。借助Cult3DExport插件，在3DSMAX環(huán)境下將無(wú)人機(jī)三維動(dòng)畫(huà)模型導(dǎo)出為*.c3d文件，再將*.c3d文件導(dǎo)入Cult3DDesigner中，即可進(jìn)行模型交互功能的設(shè)計(jì)制作，具體步驟為：首先，將所需的模型對(duì)象從“場(chǎng)景圖表”（參見(jiàn)圖3）中的拖入“事件規(guī)劃窗口”，并在“演示窗口”中設(shè)置好用戶視角；圖3Cult3D的“場(chǎng)景圖表”其次，將“世界啟動(dòng)”和“計(jì)時(shí)器”圖標(biāo)拖入“事件規(guī)劃窗口”，并通過(guò)“計(jì)時(shí)器時(shí)間線編輯窗口”設(shè)置模型動(dòng)畫(huà)的運(yùn)行時(shí)序。設(shè)置模型運(yùn)動(dòng)時(shí)序是極為重要的步驟，要與3DSMAX中設(shè)置的動(dòng)畫(huà)時(shí)間相兼容，否則將出現(xiàn)模型運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)亂。制作過(guò)程中，用戶可通過(guò)“演示窗口”對(duì)所設(shè)計(jì)的虛擬交互模型進(jìn)行預(yù)覽，查找錯(cuò)誤并修正；然后，再將“點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵”圖標(biāo)拖入“事件規(guī)劃窗口”，對(duì)模型對(duì)象運(yùn)動(dòng)的交互觸發(fā)進(jìn)行設(shè)置，直至訓(xùn)練操作運(yùn)行完畢。最后，利用“文件發(fā)布對(duì)話框”將制作好的方案導(dǎo)出為*.co文件，作為虛擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的無(wú)人機(jī)虛擬仿真三維交互控制模型素材。4結(jié)語(yǔ)利用Pro/E、3DSMAX及Cult3D軟件對(duì)無(wú)人機(jī)分別進(jìn)行三維實(shí)體建模、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、交互控制設(shè)計(jì)，最后生成了逼真的、可控的無(wú)人機(jī)虛擬仿真三維交互控制模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的三維運(yùn)動(dòng)仿真，操作訓(xùn)練模擬，大大提高了無(wú)人機(jī)虛擬仿真訓(xùn)練的可行性和實(shí)際效用。參考文獻(xiàn)[1]申蔚,夏立文.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京:北京希望電子出版社,2002.[2]周曉琪.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.三維全景技術(shù)——360°虛擬現(xiàn)實(shí)第6篇三維全景技術(shù)及其應(yīng)用全景也稱(chēng)為全景攝影或虛擬實(shí)景,是基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。是把相機(jī)環(huán)360°拍攝的一組照片拼接成一個(gè)全景圖像,用一個(gè)專(zhuān)用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示,讓使用者能用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向,可左可右、可近可遠(yuǎn)觀看物體或場(chǎng)景。三維全景技術(shù)是一種桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),并不是真正意義上的3D圖形技術(shù)。三維全景技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):一是實(shí)地拍攝,有照片級(jí)的真實(shí)感,是真實(shí)場(chǎng)景的三維展現(xiàn)。二是有一定的交互性,用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)選擇自己的視角,任意放大和縮小,如親臨現(xiàn)場(chǎng)般環(huán)視、俯瞰和仰視。三是不需要單獨(dú)下載插件,一個(gè)小小的JAVA程序,自動(dòng)下載后就可以在網(wǎng)上觀看全景照片,或者使用QuickTime播放器直接觀看。并且,全景圖片文件采用先進(jìn)的圖像壓縮與還原算法,文件較小,一般只有100～150K,利于網(wǎng)絡(luò)傳輸。四是素材的準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單,制作容易,適于普通用戶。三維全景技術(shù)主要用于展示。例如,采用三維全景技術(shù)建立虛擬藝術(shù)館,讓學(xué)生還可通過(guò)計(jì)算機(jī)參觀各個(gè)展館,每一個(gè)參觀點(diǎn)都可以在空間360°范圍內(nèi)觀察,對(duì)于感興趣的藝術(shù)品,還可以將它拿起來(lái)仔細(xì)觀看。在教育教學(xué)領(lǐng)域,主要有以下兩方面的應(yīng)用:(1)校園風(fēng)光、校園文化、數(shù)字博物館、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(如歷史、考古、醫(yī)學(xué)、生物等)等的對(duì)外展示。例如,鄭州輕工業(yè)學(xué)院將三維全景虛擬校園展示制作系統(tǒng)軟件的效果先一步應(yīng)用于數(shù)字校園建設(shè),將校園的特色做成一個(gè)美輪美奐的虛擬漫游,使每一位瀏覽者都能身臨其境地感受到學(xué)校的各種特色和教學(xué)環(huán)境。(2)構(gòu)建文物、生物標(biāo)本、地貌、教學(xué)模型、產(chǎn)品、模具等的360°造型,用于教學(xué)等。例如,復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院將寶貴的人體基礎(chǔ)標(biāo)本資源用三維全景技術(shù)來(lái)保存,用于教學(xué)和展示。在“第十二屆全國(guó)小學(xué)信息技術(shù)與課程整合觀摩展示會(huì)”中,數(shù)學(xué)課《觀察物體》的授課教師就沒(méi)有制作常規(guī)的課件,而是讓學(xué)生直接在網(wǎng)上操作“清明上河圖”的全景圖,更好地實(shí)現(xiàn)了自主探究學(xué)習(xí),得到了很好的教學(xué)效果,同時(shí)也得到了在場(chǎng)教師和評(píng)委的廣泛好評(píng)。但目前網(wǎng)上這類(lèi)集中提供全景圖的網(wǎng)站很少,筆者只了解到全景環(huán)視網(wǎng)的全景圖庫(kù)(/picbank/catalog.asp)和中國(guó)全景網(wǎng)(/chinese.htm)提供一些建筑、風(fēng)景之類(lèi)的全景圖。一些和教學(xué)尤其是中小學(xué)密切相關(guān)的全景圖在網(wǎng)上只能零散地找到一些,并且需要教師有較高的信息素養(yǎng)和檢索能力。因此,如果教師能夠自己開(kāi)發(fā)切合教學(xué)內(nèi)容的全景圖,將更方便于教學(xué)。下面筆者就介紹如何運(yùn)用三維全景制作工具簡(jiǎn)單、高效、低成本地開(kāi)發(fā)適合教學(xué)內(nèi)容需要的全景三維全景圖課件的制作三維全景圖的制作工具有:臺(tái)灣Ulead公司的COOL360、上海杰圖軟件技術(shù)有限公司推出的一整套全景制作解決方案、Apple公司的全景視頻產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)解決方案QuickTimeVR、IBM公司出品的HotMedia軟件等。2.三維全景圖課件制作基本步驟(1)拍攝素材照片,準(zhǔn)備文字介紹信息。如果是用傳統(tǒng)光學(xué)像機(jī)拍攝的照片,就應(yīng)當(dāng)先轉(zhuǎn)換為數(shù)碼照片。(2)使用圖像處理軟件對(duì)照片進(jìn)行加工處理,調(diào)整亮度、對(duì)比度、色彩飽和度。(3)使用全景制作工具制作三維全景。(4)進(jìn)行預(yù)覽和網(wǎng)上發(fā)布。分別將處理好的圖片用軟件處理,預(yù)先生成作品進(jìn)行預(yù)覽,如果不符合要求則進(jìn)行修改,直到符合要求。然后保存好文件,再嵌入到網(wǎng)頁(yè)中。3.三維全景圖教學(xué)示例開(kāi)發(fā)虛擬儀器展示是比較典型的對(duì)象全景,主要是讓用戶旋轉(zhuǎn)、交互地觀看儀器。我們可以為儀器創(chuàng)作配以解說(shuō)詞和文字說(shuō)明的三維旋轉(zhuǎn)體圖片,讓學(xué)生在虛擬的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)虛擬儀器進(jìn)行隨意地旋轉(zhuǎn)和任何視覺(jué)角度的觀察,以便學(xué)生詳盡了解儀器的構(gòu)造、功能和使用方法,同時(shí)達(dá)到預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的目的。更重要的是,教師和學(xué)生在三維全景技術(shù)創(chuàng)造的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,可以沉浸其中,全身心地投入教與學(xué),既生動(dòng)了課堂教學(xué),又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與積極性。這里以上海杰圖軟件技術(shù)有限公司的造型師的演示版2.0為開(kāi)發(fā)工具,介紹一下計(jì)算機(jī)CPU和羅技無(wú)線鼠標(biāo)360°全景展示的制作方法。最終效果如右上圖所示:(1)準(zhǔn)備好一套環(huán)繞計(jì)算機(jī)CPU和羅技無(wú)線鼠標(biāo)對(duì)象360°拍攝的實(shí)物照片,這里分別準(zhǔn)備了9張,置于同一目錄下。最好用圖像處理軟件加工一下,調(diào)節(jié)照片的基本參數(shù),如亮度,飽和度和對(duì)比度。本教學(xué)示例中的照片拍攝比較簡(jiǎn)單,只是為了示范對(duì)象全景制作。作為真正的作品或課件,應(yīng)當(dāng)在拍攝上多下工夫。為使拍攝照片減少抖動(dòng),最好使用專(zhuān)業(yè)三腳架配合拍攝,另外使用專(zhuān)門(mén)拍攝物品的360°旋轉(zhuǎn)臺(tái),此設(shè)備有刻度,可使被拍攝物品的中心點(diǎn)保持一致,便于完整有序地拍攝全景實(shí)物照片。(2)用杰圖造型師軟件。該軟件提供了3種導(dǎo)入圖像方式:打開(kāi)現(xiàn)有的圖像文件、從影像文件中抓取圖像和通過(guò)數(shù)碼攝像機(jī)捕捉圖像。(3)從菜單“文件”中選擇“打開(kāi)圖形文件”,打開(kāi)相應(yīng)的對(duì)話框。瀏覽準(zhǔn)備好的素材圖像文件,將它們按順序添加到右側(cè)窗格列表中,單擊“確定”按鈕。(4)在出現(xiàn)的對(duì)話框中,可調(diào)整和裁剪圖像。在左側(cè)窗格中定義圖像區(qū)域,通過(guò)四方向箭頭來(lái)縮放區(qū)域。右側(cè)列出素材圖像的縮略圖,可選中后,根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn),可單擊“逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°”或“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°”,確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后,單擊“確定”按鈕。(5)進(jìn)入圖像參數(shù)設(shè)置窗口,調(diào)節(jié)圖像?？商砑踊騽h除文件,改變文件順序,還有一項(xiàng)比較重要的工作是圖像對(duì)齊。該軟件提供兩種對(duì)齊模式:一種是點(diǎn)對(duì)齊,這種方式是先在各幅圖像上定義一個(gè)光標(biāo)點(diǎn),再移動(dòng)各幅圖像,使各幅圖像的特征點(diǎn)均準(zhǔn)確對(duì)到光標(biāo)點(diǎn)上。另一種是評(píng)議對(duì)齊,先確定一幅基準(zhǔn)圖,該圖完全不透明且不可動(dòng),拖動(dòng)鼠標(biāo)或使用鍵盤(pán)將其他圖移到與基準(zhǔn)圖對(duì)齊的最佳位置。(6)選擇菜單“輸出”中的“預(yù)覽360°虛擬物體”預(yù)覽效果,如果不滿意,可繼續(xù)調(diào)節(jié)。(7)確認(rèn)合格后,選擇菜單“輸出”中的“輸出360°虛擬物體”,打開(kāi)對(duì)話框,設(shè)置輸出參數(shù)。除文件名外,可采用默(8)單擊“保存”按鈕,生成360°虛擬物體的網(wǎng)頁(yè)文件。虛擬現(xiàn)實(shí)中三維顯示技術(shù)探究第7篇關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí),三維現(xiàn)實(shí),真實(shí)感,人機(jī)交互一、引言虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)構(gòu)建真實(shí)感強(qiáng)、接近自然的人物及場(chǎng)景模型,支持人機(jī)交互,同時(shí)產(chǎn)生和現(xiàn)實(shí)社會(huì)中類(lèi)似的反饋信息,從而幫助人們獲得真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的關(guān)鍵所在,它主要綜合了傳感技術(shù)、圖像處理、三維圖形、人機(jī)交互等多方面的技術(shù),在“合理虛擬現(xiàn)實(shí)”、“夸張?zhí)摂M現(xiàn)實(shí)”、“虛幻虛擬現(xiàn)實(shí)”等多種應(yīng)用場(chǎng)合有著廣泛的應(yīng)用,可以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。而影響虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的一個(gè)重要因素就是顯示技術(shù),因?yàn)轱@示技術(shù)直接影響到交互系統(tǒng)的整體效果,文中對(duì)此展開(kāi)了討二、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)影響因素一般情況下,典型的虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)主要包括:計(jì)算機(jī)硬件、虛擬交互程序、輸入輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)五個(gè)部分,下面只針對(duì)影響顯示技術(shù)的重要影響因素進(jìn)行討論。1.計(jì)算機(jī)硬件在虛擬現(xiàn)實(shí)交互式系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)硬件是基礎(chǔ),尤其是顯示硬件;計(jì)算機(jī)硬件全面提供虛擬交互畫(huà)面以及交互功能的實(shí)現(xiàn),同時(shí)支持復(fù)雜的場(chǎng)景對(duì)象繪制以及數(shù)據(jù)計(jì)算。計(jì)算機(jī)硬件質(zhì)量的高低差異將直接影響到交互式系統(tǒng)的顯示效果和性能。2.虛擬交互程序虛擬交互程序是虛擬交互系統(tǒng)的核心,它定義了虛擬交互場(chǎng)景,包括各種人物模型、場(chǎng)景對(duì)象以及模型的的幾何模型、運(yùn)動(dòng)模型;同時(shí)交互程式定義了人機(jī)交互及響應(yīng)模式,也定義了運(yùn)行時(shí)的顯示效果。三、三維圖形處理技術(shù)三維圖形處理技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算可視化操作的基礎(chǔ),它主要涵蓋了圖形輸入、圖形表示、圖形變換、紋理貼圖、圖像輸出等內(nèi)容。1.三維幾何建模在虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)中,往往包括大量的場(chǎng)景對(duì)象以及人物模型,而這些虛擬對(duì)象模型是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。針對(duì)虛擬對(duì)象進(jìn)行建模主要包括三維聽(tīng)覺(jué)建模、視覺(jué)建模兩個(gè)方面,其中視覺(jué)建模的主要內(nèi)容是三維幾何建模,也是構(gòu)建虛擬場(chǎng)景的基礎(chǔ)。三維幾何建模的工作內(nèi)容是通過(guò)三維建模軟件來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界中的物體,而三維建模軟件通常使用大量的細(xì)化的三角形來(lái)描述物體的表面,同時(shí)支持精確的坐標(biāo)表示,還可以使用貼圖來(lái)表示物體表面的紋理和樣式,從而增加物體的真實(shí)感。這種使用基于三維坐標(biāo)系的方式來(lái)構(gòu)建物體三維模型的過(guò)程就是三維幾何建模。幾何建模的主要內(nèi)容是完成物體在幾何層面的結(jié)構(gòu)表示,保護(hù)基本的圖形數(shù)據(jù)及其表示結(jié)構(gòu)。三維幾何建從最初的線框模型發(fā)展到曲面模型,再到后來(lái)的實(shí)體模型。2.真實(shí)感圖形顯示技術(shù)真實(shí)感圖形繪制與顯示技術(shù)最早起步于20實(shí)際70年代,而隨著計(jì)算機(jī)硬件以及光柵器的出現(xiàn),提高了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的真實(shí)感效果。在真實(shí)感顯示技術(shù)中,主要包括光照計(jì)算、紋理映射。但是僅僅使用簡(jiǎn)單的光照計(jì)算模型,并不能得到較好的圖像顯示效果,主要是因?yàn)樗鲆暳藞?chǎng)景中光線傳播對(duì)各個(gè)場(chǎng)景對(duì)象的影響,這樣就使得場(chǎng)景畫(huà)面過(guò)于呆滯,忽視了光線追蹤的光影效果。四、三維顯示技術(shù)1.三維顯示技術(shù)變革隨著光柵顯示器件性能的提升,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在CRT顯示設(shè)備上顯示三維的立體圖像,但是需要經(jīng)過(guò)透視變換之后并且經(jīng)過(guò)真實(shí)感光照計(jì)算才行。但是這種圖像是經(jīng)過(guò)投影變換處理過(guò)的,實(shí)際上圖像還是二維的圖像,只是投影到了二維平面,因此只能稱(chēng)之為“偽三維圖像”,一旦場(chǎng)景中對(duì)象的幾何形狀復(fù)雜或者深度遮擋要求較高時(shí),這種顯示效果就不那么理想了。而目前,這種偽三維圖像處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,而隨著技術(shù)的創(chuàng)新和變革,出現(xiàn)了真正的三維立體顯示技術(shù),即3D技術(shù)。這種3D技術(shù)是基于體視圖形技術(shù),它通過(guò)將左右眼的透視圖像表示成具備一定視差的“圖像對(duì)”,然后借助于立體眼鏡來(lái)查看,從而促使“圖像對(duì)”對(duì)應(yīng)左右眼的圖像在空間上融合,產(chǎn)生立體視圖,這樣就恢復(fù)了原來(lái)的立體效果。2.三維顯示技術(shù)分類(lèi)目前來(lái)說(shuō),三維現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)顯示效果和實(shí)現(xiàn)原理可以劃分為:偽三維圖像處理、3D技術(shù)、三維圖像處理。3.立體顯示技術(shù)投影原理立體顯示技術(shù)主要應(yīng)用了體視圖變換,這種投影方式主要是把人的雙眼各看做是一個(gè)點(diǎn),生成兩幅不同視差的透視圖像,即體視圖;左眼對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)稱(chēng)左視圖,位于右眼的視圖稱(chēng)為右視圖。在進(jìn)行觀察投影時(shí),如果左眼可以看到左邊的的視圖,右眼看到右視圖,將這兩個(gè)視圖融合在一起形成立體視圖。根據(jù)投影平面的不同的位置不同,立體視圖分為水平面立體視圖和正立面立體視圖。由于在觀察水平面視圖時(shí),圖像似乎是“躍然而起”;在觀察正立面視圖時(shí),可以將視覺(jué)延伸到場(chǎng)景畫(huà)面的深處,從而產(chǎn)生良好的深度感,這樣立體畫(huà)面的趕緊4.三維圖像處理技術(shù)雖然目前偽三維圖像處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,但是有理由相信真正的三維圖像處理技術(shù)必將取代這種偽三維圖像處理技術(shù),而這種技術(shù)有望出現(xiàn)在3D瀏覽器應(yīng)用領(lǐng)域。3D瀏覽器可以提供立體的網(wǎng)頁(yè)瀏覽方式,可以讓用戶體念全方位的資源搜索服務(wù),改善用戶體念。它可以讓用戶選擇立體的中心面網(wǎng)頁(yè)鏈接,讓新的網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)后處于立方體的右側(cè),并不會(huì)打擾正在瀏覽的頁(yè)面。五、結(jié)語(yǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型技術(shù),主要用于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景仿真,在軍事、游戲動(dòng)漫等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,涉及層面廣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是三維現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維建模技術(shù),也是主要的研究方向,研究和探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),在科學(xué)研究、模擬仿真、軍事訓(xùn)練等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1]李晶.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用探索[J].裝備制造.2010(04)[2]許云,曲雙為,尹雅琪.面向未來(lái)的技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論).2011(05)[3]李菲.虛擬仿真中基于粒子系統(tǒng)的碰撞檢測(cè)算法研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)2012[4]付帥.X3D環(huán)境下的工控界面構(gòu)件封裝技術(shù)研究[D].武漢工程大學(xué)2012三維虛擬仿真技術(shù)第8篇地理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)是人們將計(jì)算機(jī)引入與地理相關(guān)的學(xué)科后出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及,GIS技術(shù)也逐漸成熟。虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality,簡(jiǎn)稱(chēng)VR),又稱(chēng)靈境技術(shù),其特征是沉浸性、交互性和多感知性,是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的不斷深入,在GIS中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為當(dāng)前近幾年,數(shù)字校園作為整個(gè)數(shù)字城市的重要組成部分,越來(lái)越受到人們的關(guān)注。而虛擬校園GIS是數(shù)字校園的基礎(chǔ)和平臺(tái)。因此,通過(guò)VR-GIS為基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)展虛擬校園GIS及相關(guān)課題的研究適應(yīng)了信息社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì),具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[2]。虛擬漫游是在一個(gè)以逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)為一體的仿真虛擬空間,用戶可以借助一定的裝備在虛擬環(huán)境中從任意角度對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行觀察,從而產(chǎn)生身臨其境的真實(shí)感覺(jué)[3]。1虛擬漫游的實(shí)現(xiàn)虛擬漫游的實(shí)現(xiàn)一般可分為兩個(gè)部分:場(chǎng)景建模與場(chǎng)景漫游。場(chǎng)景建模是將所要仿真的場(chǎng)景與對(duì)象通過(guò)數(shù)學(xué)方法表達(dá)成存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維圖形對(duì)象的集合,包括模型的建立,紋理的獲取和處理等。漫游是在所建立的場(chǎng)景的基礎(chǔ)上,利用漫游平臺(tái)提供的直觀的編程環(huán)境,通過(guò)適當(dāng)漫游算法,碰撞檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景漫游。本文對(duì)目前主要的幾種實(shí)現(xiàn)工具進(jìn)行分類(lèi)討論,介紹不同工具的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù),并舉例說(shuō)明:1.1基于OpenGL與VisualC++6.0虛擬漫游技術(shù)開(kāi)放式圖形庫(kù)(OpenGraphiclibrary)簡(jiǎn)稱(chēng)OpenGL,是美國(guó)SGI公司推出的開(kāi)放式三維圖形軟件接口工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),它通過(guò)集成強(qiáng)大的可視化函數(shù)和其他大量的渲染、紋理影像、特殊效果,使其能繪制三維物體,生成三維場(chǎng)景。要實(shí)現(xiàn)虛擬漫游,必須有驅(qū)動(dòng)工具。目前,國(guó)內(nèi)有許多專(zhuān)業(yè)的實(shí)時(shí)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)工具。但也可以結(jié)合可視化編程工具如VC為平臺(tái),利用OpenGL建立三維場(chǎng)景,調(diào)用3dsMAX建模的建筑模型,實(shí)現(xiàn)虛擬漫游。OpenGL自身可以繪制比較簡(jiǎn)單或大場(chǎng)景的三維物體?？梢酝ㄟ^(guò)OpenGL提供的基本二維圖形的方法及三維圖形的函數(shù)庫(kù)等方法來(lái)建模型,如采用三角形網(wǎng)格表達(dá)地形景觀對(duì)象,然后采用紋理映射技術(shù)來(lái)增強(qiáng)視覺(jué)效果。同時(shí)對(duì)復(fù)雜地物可以采用專(zhuān)用的3dsMAX建模工具。而在建好的OpenGL場(chǎng)景中調(diào)用這些復(fù)雜模型就可以了。美國(guó)的Richards.S和Wright.J等人結(jié)合VC++在其著作《OpenGL超級(jí)寶典》中給出一個(gè)通用的方法[4]:…IntGetString(char*);讀入字符串VoidReadChunk(tchunk*);讀入下一個(gè)塊VoidProcessNextChunk(t3DModel*pModel,tChunk*);處理塊VoidProcessNextChunk(t3DModel*pModel,t3DObject*pObject,tChunk*)處理物體塊VoidProcessNextMaterialchunk(t3DModel*pModel,tChunk*);處理材質(zhì)塊VoidReadColorChunk(tMateriInfo*pMaterial,tChunk*pChunk);讀入顏色VoidReadVertices(t3Dobject*pObject,tChunk*)讀入object的頂點(diǎn)…也可以通過(guò)轉(zhuǎn)換工具將模型轉(zhuǎn)換成OpenGL格式的文件,如View3ds是把3dsMAX制作的3ds格式的三維模型轉(zhuǎn)換成OpenGL格式的較好的軟件。1.2基于VRML與Java虛擬漫游技術(shù)VRML可以運(yùn)行在多種平臺(tái)之上,能夠更好地為虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境服務(wù)。它提供對(duì)三維世界及其內(nèi)部基本對(duì)象的描述?？梢越Y(jié)合3dsMAX強(qiáng)大的三維建模功能來(lái)建模。但VRML自身的交互能力并不是很強(qiáng),要想創(chuàng)造出復(fù)雜的交互式的三維場(chǎng)景,它必須和其它的語(yǔ)言相結(jié)合。而Java是非常適合于開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言,將VRML和JavaSAI腳本編程接口相結(jié)合,可以提供給用戶和VRML場(chǎng)景之間更加豐富、便捷的人機(jī)交要實(shí)現(xiàn)用戶和場(chǎng)景的基本的交互功能,就要利用Java與VRML的結(jié)合以構(gòu)建一個(gè)生動(dòng)的、交互式的虛擬世界。通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn):使用JSAI實(shí)現(xiàn)VRMI和使用EAI控制VRML。VRML的語(yǔ)法雖然并不復(fù)雜,但對(duì)一個(gè)大規(guī)模場(chǎng)景來(lái)說(shuō),其代碼量是相當(dāng)可觀的。為減少文件體積,加快瀏覽速度。在創(chuàng)建場(chǎng)景的同時(shí)必須要考慮對(duì)場(chǎng)景的優(yōu)化這個(gè)關(guān)鍵技術(shù),采用LOD的方法可以實(shí)現(xiàn)。以校園建筑為例其基本的LOD模型層次可分為[5]:LOD1:以建筑物的簡(jiǎn)單外形,如包圍盒,作為建筑物的第1個(gè)LOD層,只指定表面材質(zhì)或采用小紋理重復(fù)。LOD2:以建筑物的三維模型附加表面材質(zhì)作為建筑物的第2個(gè)LOD層。LOD3:以建筑物的三維附加重復(fù)小紋理作為建筑物的第3個(gè)LOD層。LOD4:以建筑物的詳細(xì)外形作為建筑物的第4個(gè)LOD層。在充分利用LOD技術(shù)的同時(shí),也要綜合地應(yīng)用多種方法。如對(duì)象的重用;使用原型;用gzip壓縮文件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化;有節(jié)制地使用碰撞檢測(cè)等[6]。1.3基于VRmap或IMAGIS虛擬漫游技術(shù)VRmap或IMAGIS都是國(guó)產(chǎn)的優(yōu)秀的三維GIS軟件,其中VRMap是北京靈圖軟件技術(shù)有限公司擁有的完全自主知識(shí)版權(quán)的核心技術(shù),是國(guó)際領(lǐng)先的三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件,提供從底層引擎到專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的全面解決方案;由武漢適普軟件有限公司發(fā)行的IMAGIS國(guó)產(chǎn)3DGIS軟件性能好、價(jià)格適中,是一套復(fù)合型的GIS平臺(tái)。本文僅對(duì)IAMGIS進(jìn)行論述。在模型建立后,用戶可以利用三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)(IMAGIS3DBrowser)建立一個(gè)三維校園的場(chǎng)景,將所建立的校園三維模型以及相對(duì)應(yīng)的數(shù)字高程模型加入該場(chǎng)景中。以河南理工大學(xué)虛擬校園漫游系統(tǒng)為例,其漫游實(shí)現(xiàn)方法主要步驟如下:(1)設(shè)置新創(chuàng)建場(chǎng)景名稱(chēng)并確認(rèn)存放路徑。(2)調(diào)入DEM,調(diào)整采樣方式。(3)疊加正射影像,支持多種圖形圖像格式。(5)添加建筑物模型文件,完成場(chǎng)景的生成。(6)在場(chǎng)景中創(chuàng)建編輯飛行路線及查詢[7]。1.4基于MultiGenCreator與Vega虛擬漫游技術(shù)建模工具M(jìn)ultiGenCreator和開(kāi)發(fā)工具Vega為Paradigm公司提供了一套功能強(qiáng)大的虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具。其中MultiGenCreator是一個(gè)實(shí)時(shí)建模和圖形數(shù)據(jù)庫(kù)生成工具。Vega是應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境平臺(tái)。在MultiGenCreator對(duì)于建筑模型建模的過(guò)程中,除了使用強(qiáng)大的MultiGen自帶的工具,如類(lèi)似于函數(shù)調(diào)用的createexternalreference,可調(diào)用一個(gè)已經(jīng)做好的模型以外,還可以使用其他輔助工具建模,如AutoCAD等。最后進(jìn)行模型整理和紋理映射。場(chǎng)景模型建模完成后,對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)漫游。Vega提供了兩種系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。一是使用Vega的lynx圖形用戶界面配置系統(tǒng),二是運(yùn)用Vega提供的API函數(shù)(C語(yǔ)言)進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。在虛擬漫游的校園GIS中,必須實(shí)時(shí),準(zhǔn)確地判斷虛擬物體之間是否發(fā)生了碰撞,這樣才能用戶感覺(jué)到虛擬對(duì)象是真實(shí)存在的。通過(guò)Vega的Lyxn工具,基本可以不用編寫(xiě)代碼而實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)功能。該方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),但對(duì)于自定義的運(yùn)動(dòng)模型起不到實(shí)質(zhì)的作用。而采用常用的基于視線的碰撞檢測(cè)可以達(dá)到良好的效果,其檢測(cè)過(guò)程包括[8]:(1)設(shè)視點(diǎn)為V(即虛擬人的頭部位置)。(2)取視線上沿運(yùn)動(dòng)方向距離為d的點(diǎn)M。(3)連接V和M形成線段。(4)判斷為無(wú)碰撞,計(jì)算碰撞距離。2結(jié)束語(yǔ)著重討論了目前漫游校園GIS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。對(duì)各種不同的方法進(jìn)行分類(lèi),闡述了建模和漫游這兩個(gè)主要過(guò)程,并列舉實(shí)例說(shuō)明其關(guān)鍵技術(shù)與方法。不同方法和技術(shù)有著不同的優(yōu)點(diǎn),其適應(yīng)領(lǐng)域范圍也有所不同,如VRmap與IMAGIS,作為一個(gè)集成性開(kāi)發(fā)平臺(tái),它們提供了從數(shù)據(jù)處理,建模到漫游系統(tǒng)構(gòu)建一系列工具,適用于大景觀如三維城市,旅游系統(tǒng)等;而VRML與Java相結(jié)合適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,VRML文件數(shù)據(jù)量小,具有降低傳輸量的優(yōu)點(diǎn)與Java平臺(tái)無(wú)關(guān)性,交互性強(qiáng)的特點(diǎn)使用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)瀏覽訪問(wèn)虛擬三維場(chǎng)景,這是其他開(kāi)發(fā)工具所不具備的優(yōu)點(diǎn)。而VegaPrime是專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和VR等領(lǐng)域,特別是在戰(zhàn)場(chǎng)、武器仿真方面。同時(shí),各種工具的使用也不是相互孤立的,如MultiGenCreator和3dsmax做為通用的專(zhuān)業(yè)建模工具,可以將創(chuàng)建的復(fù)雜模型轉(zhuǎn)換為適當(dāng)格式后,被其他開(kāi)發(fā)工具調(diào)用。在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展中,VRmap和IMAGIS是國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的三維GIS平臺(tái)軟件,在國(guó)內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域GIS開(kāi)發(fā)中逐漸成為主流工具,并受到國(guó)外的青睞。OpenGL做為開(kāi)放性三維圖形軟件接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),無(wú)論是在圖形與動(dòng)畫(huà)制做,VR技術(shù)還是可視化應(yīng)用中都起到重要的作用,并將更深入、更廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。摘要：目前地理信息系統(tǒng)(GIS)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)相結(jié)合是研究的熱點(diǎn)之一,利用三維技術(shù)在校園GIS中實(shí)現(xiàn)虛擬漫游能使用戶通過(guò)交互的方式,以不同角度對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行全方位漫游及分析查詢。對(duì)現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行分類(lèi),并分析討論了它們的基本特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。最后分析總結(jié)并簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：三維技術(shù),虛擬漫游,校園GIS參考文獻(xiàn)[1]TheVirtualRealityModelingLanguageInternationalStandard[S].ISO/IEC14772,1997.[2]徐峰,陳智敏.虛擬校園三維仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007(4).[3]曾芬芳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2002.[4]RichardsS,WrightJ,等.OpenGL超級(jí)寶典[M].蕭湘工作室,譯.北京:人民郵電出社,200:600-612.[5]孫博玲,劉子強(qiáng),等.校園漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].應(yīng)用科技,2004(5).[6]王洪,朱清新.用VRML實(shí)現(xiàn)虛擬校園的實(shí)時(shí)漫游[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2004,24(12):141-142.[7]向中林,王潤(rùn)懷.IMAGIS下虛擬校園漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006(4).虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中三維建模技術(shù)研究第9篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)世界,為用戶提供身臨其境的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)感官模擬技術(shù),因其具有感知性、沉浸性、交互性和構(gòu)想性的特點(diǎn)[1],近年發(fā)展迅速,如今已被廣泛應(yīng)用于建筑項(xiàng)目的視景演示,城市規(guī)劃,文物保護(hù),飛行和駕駛訓(xùn)練模擬,軍事武器研發(fā)、試驗(yàn),虛擬動(dòng)漫游戲,遠(yuǎn)程教育以及醫(yī)學(xué)手術(shù)等領(lǐng)域[2]。基于實(shí)景的三維場(chǎng)景建模技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)研究的基礎(chǔ),是國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。美國(guó)北卡羅來(lái)那大學(xué)(UNC)計(jì)算機(jī)系在分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真有國(guó)際領(lǐng)先成果[3]。日本在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面處于領(lǐng)先地位[4]。和國(guó)外相比,國(guó)內(nèi)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的研究起步較晚,不過(guò)近年來(lái),已經(jīng)取得了一定的成績(jī),比如浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)的桌面型“虛擬故宮”實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)[5];北京新奧特成功開(kāi)發(fā)了虛擬演播室系統(tǒng)等項(xiàng)目[6]均是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例。二、虛擬現(xiàn)實(shí)三維建模的主要內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,作為其技術(shù)基礎(chǔ)的虛擬三維空間場(chǎng)景的建模,越來(lái)越多的受到人們的關(guān)注和重視。本文以校園場(chǎng)景為建模對(duì)象來(lái)加以討論。首先,對(duì)校園內(nèi)各個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)字化處理,結(jié)合數(shù)字化處理結(jié)果,利用3Dmax技術(shù)進(jìn)行建模和貼圖處理,然后借助于Virtools平臺(tái)進(jìn)行模型和貼圖信息的整合處理,從而形成虛擬三、虛擬現(xiàn)實(shí)三維場(chǎng)景建模方法及流程本文以校園場(chǎng)景為例著重討論三維場(chǎng)景的建模過(guò)程,結(jié)合校園場(chǎng)景的地形和建筑特點(diǎn),將三維模型結(jié)構(gòu)劃分為三大部分,如圖1所示。根據(jù)圖1的劃分,將校園場(chǎng)景的三維模型轉(zhuǎn)化為對(duì)圖1中三大結(jié)構(gòu)的三維建模,從而對(duì)這三大結(jié)構(gòu)的三維場(chǎng)景建模方法及流程進(jìn)行討論。數(shù)據(jù)采集是虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模中的重要環(huán)節(jié)之一,同時(shí)也是一項(xiàng)任務(wù)量十分繁重的工作。數(shù)據(jù)采集的結(jié)果將直接影響虛擬三維場(chǎng)景模型的逼真度和沉浸感[9],如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集能最大限度的保證建模的逼真度是本文研究的重要問(wèn)題之一。本文結(jié)合圖1中的模型結(jié)構(gòu),針對(duì)每部分模型的特點(diǎn),采用不同的方法對(duì)各部分模型結(jié)構(gòu)分類(lèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。(1)建筑物模型教學(xué)樓、宿舍樓等這類(lèi)建筑物是校園場(chǎng)景中的主體,這些主體對(duì)象建模質(zhì)量的好壞關(guān)系到整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的好壞,如何更真實(shí)更逼真的反應(yīng)這些主體對(duì)象,是整個(gè)系統(tǒng)建模的關(guān)鍵之處,因此,對(duì)這些對(duì)象建模時(shí),需要掌握較為準(zhǔn)確的尺寸信息,包括各個(gè)建筑物自身的比例以及相互之間的比例情況,那么,這些場(chǎng)景對(duì)象的數(shù)據(jù)采集主要是來(lái)自學(xué)校施工單位提供的建筑圖紙并輔以人工測(cè)量的數(shù)據(jù),這樣最大限度的保證建筑模型在框架和結(jié)構(gòu)上和實(shí)景有相似的比例,最大限度的為后面的建模的逼真度提供保障。(2)不規(guī)則物模型樹(shù)木、草坪這類(lèi)不規(guī)則的物體雖然不是校園的主體,但是正是因?yàn)橛辛诉@些不規(guī)則物,才能更真實(shí)的呈現(xiàn)和校園地形環(huán)境相符合的特點(diǎn),同時(shí)也更近一步提高了校園場(chǎng)景主體的虛擬逼真度,因此,對(duì)這類(lèi)不規(guī)則物的數(shù)據(jù)采集采用的是近距離的拍攝,通過(guò)拍攝來(lái)獲取二維圖片,從而進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集。(3)遠(yuǎn)景模型在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,離開(kāi)了遠(yuǎn)景會(huì)顯得不夠真實(shí)和逼真,因此,遠(yuǎn)景模型的建設(shè)也必不可少。由于遠(yuǎn)景離主體距離較遠(yuǎn),在建模時(shí)對(duì)尺寸的要求不高,比如天空和山脈,作為場(chǎng)景的一部分出現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中時(shí),對(duì)其尺寸的精確度要求不高,只需要呈現(xiàn)一種視覺(jué)上的協(xié)調(diào)效果,因此,對(duì)遠(yuǎn)景數(shù)據(jù)的獲取相對(duì)容易。對(duì)于不同類(lèi)型的模型采用不同的數(shù)據(jù)采集方法,大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率,節(jié)省了數(shù)據(jù)采集的時(shí)間,同時(shí)也兼顧了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建模的逼真性要求。2、紋理處理紋理處理是場(chǎng)境建模中的另一個(gè)重要環(huán)節(jié),紋理處理的效果也會(huì)直接影響場(chǎng)景模型的逼真度。本文結(jié)合圖1中的模型結(jié)構(gòu)圖,引入紋理處理的技術(shù),分類(lèi)對(duì)模型采用不同的紋理處理方式。(1)建筑物的紋理處理學(xué)校的教學(xué)樓、宿舍和食堂這類(lèi)建筑物的表面不是一個(gè)簡(jiǎn)單的形狀,為了讓虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的這類(lèi)建筑物模型看起來(lái)更加逼真,需要通過(guò)紋理映射的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些建筑物表面諸如房屋結(jié)構(gòu)、門(mén)窗等這些模型,同時(shí)還要調(diào)節(jié)紋理光線的明暗度,對(duì)紋理進(jìn)行拼接和鈍化處理等。(2)不規(guī)則物的紋理處理校園中的樹(shù)木、草坪、路燈等這些不規(guī)則物體是夠成虛擬校園場(chǎng)景的必要組成部分,這些不規(guī)則物體的逼真度也很大程度上反映出虛擬校園三維場(chǎng)景的逼真度。由于不規(guī)則物的數(shù)據(jù)獲取主要來(lái)源于相機(jī)拍攝的圖片,因此在拍攝照片時(shí)應(yīng)盡可能多的獲取場(chǎng)景信息,然后使用專(zhuān)業(yè)軟件,比如phtoshop軟件,對(duì)紋理的亮度、對(duì)比度、色調(diào)和密度等進(jìn)行統(tǒng)一編輯和處理。另外,在對(duì)不規(guī)則物體的紋理處理中采用了拼接技術(shù),大大簡(jiǎn)化了處理的難度,提高了工作效率。比如使用紋理拼接技術(shù)在處理草坪時(shí),使用用幾種草坪的小紋理模型就可以映射出一片草坪模型。(3)遠(yuǎn)景模型的紋理處理本文中涉及到的遠(yuǎn)景模型最典型的是天空,其特點(diǎn)是與視點(diǎn)的距離遠(yuǎn),在模型中重在體現(xiàn)視覺(jué)效果。對(duì)天空的處理,可以采用紋理變換的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)移動(dòng)的云彩效果,增加視覺(jué)上的動(dòng)感和沉浸感。將不同的紋理處理方法分類(lèi)應(yīng)用于不同類(lèi)型的模型結(jié)構(gòu)中,提高了建模的效率,增強(qiáng)了建模的效果。三維虛擬仿真技術(shù)第10篇關(guān)鍵詞：三維虛擬技術(shù)；自動(dòng)變速器課程；可視化目前，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。自動(dòng)變速器因其操作的便利性以及使用的舒適性，在現(xiàn)代汽車(chē)配置中顯示出檔次，在車(chē)輛中占用的比例也越來(lái)越高。自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，集機(jī)、電、液技術(shù)于一體，包含液力變矩器、行星齒輪組、電氣控制部分、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。機(jī)械部分包含了離合器、制動(dòng)器、活塞機(jī)構(gòu)等，而其中的油路尤為復(fù)雜，使得拆裝難度加大，導(dǎo)致教師在授課過(guò)程中講述原理及應(yīng)用時(shí)捉襟見(jiàn)肘，在一定程度上影響課堂教學(xué)效果。將三維虛擬技術(shù)廣泛范圍應(yīng)用于汽車(chē)的設(shè)計(jì)裝配中，極大地提高了生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率。本文則將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)變速器檢測(cè)與維修課程的日常教學(xué)中，以增強(qiáng)可視化效果。一、目前存在的問(wèn)題1.拆裝過(guò)程演示困難目前自動(dòng)變速器檢測(cè)與維修教學(xué)中，普遍是教師先示范。因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)眾多，導(dǎo)致示范的過(guò)程中很多學(xué)生看不清楚。因此，在拆裝過(guò)程當(dāng)中由于操作的不規(guī)范或操作不得要領(lǐng)導(dǎo)致設(shè)備損壞，造成教學(xué)上設(shè)備的浪費(fèi)；或者學(xué)生通過(guò)查詢維修手冊(cè)進(jìn)行拆裝，形成了一道難以逾越的藩墻。例如，自動(dòng)變速器拆裝部分順序是這樣描述：首先取下B2、K2、K1、K32，拆下后端蓋及輸出軸固定螺栓，然后取出輸出軸、花鍵轂、太2.原理演示不直觀自動(dòng)變速器是集機(jī)電液一體的合成體，其結(jié)構(gòu)原理相對(duì)復(fù)雜，學(xué)生無(wú)法多視圖地觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更難以理解其中的原理，因此，將其中的原理表達(dá)清楚比較困難。以自動(dòng)變速器中的K2離合器為例，現(xiàn)在很多教學(xué)采用的是靜態(tài)的圖片演示或二維圖片動(dòng)畫(huà)，內(nèi)容不夠形象。二、實(shí)施方法針對(duì)零部件和模型等表達(dá)不夠清晰的問(wèn)題，我們引入三維虛擬技術(shù)。1.零部件模型建立對(duì)自動(dòng)變速器零部件進(jìn)行建模是最關(guān)鍵的一步。本例中大部分零部件采用簡(jiǎn)單測(cè)繪技術(shù)重構(gòu)，再導(dǎo)入SolidWorks中。變速器模型主要由以下部分組成：（1）行星齒輪組。行星齒輪組主要用來(lái)改變速度比和力矩的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)離合器制動(dòng)器等對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)，來(lái)獲得不同的速比和輸出轉(zhuǎn)速的方向。其中的大部分齒輪是斜齒輪，但是對(duì)斜齒輪的測(cè)量有一定的難度，如果知道斜齒輪的基本參數(shù)測(cè)量也是可以得到順利解決的。（2）制動(dòng)器和離合器。制動(dòng)器和離合器是變速器中用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同擋位的零部件。其中01M等采用的結(jié)構(gòu)基本都是摩擦片和鋼片的組合，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。（3）滑閥箱。這是變速器的控制部分，是切換油路的執(zhí)行元件，里面包含各種液控閥和電磁閥。（4）油泵。其作用是為變速箱變矩器提供液壓油，其中結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)吸油和壓油兩個(gè)動(dòng)作來(lái)完成。2.三維虛擬裝配采用SolidWorks里面的各種功能，如爆炸視圖，動(dòng)畫(huà)仿真，視圖渲染等三維虛擬技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)中的各種目標(biāo)。以K2的活塞為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明三維虛擬技術(shù)在自動(dòng)變速器檢測(cè)維修教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。即可以利用其中爆炸圖的功能，做出動(dòng)畫(huà)來(lái)說(shuō)明其中的拆裝順序步驟；可以通過(guò)三維虛擬技術(shù)來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理圖，如工作時(shí)，活塞在液壓油由1-油孔進(jìn)入，由K2殼體和活塞形成空腔，進(jìn)而推動(dòng)3-活塞往下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行動(dòng)作結(jié)束時(shí)，活塞在4-回位彈簧作用下回位。（如圖1）三、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)三維虛擬技術(shù)可以多視角地觀察每個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)，甚至可以通過(guò)剖視圖來(lái)看清內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)形象直觀地說(shuō)明拆卸和安裝；同時(shí)，可以擴(kuò)充到汽車(chē)檢測(cè)維修其他部分的機(jī)械拆裝維修教學(xué)，進(jìn)而提高教學(xué)和維修入門(mén)的效率。參考文獻(xiàn)：[1]陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造：下冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[2]郭龍.基于π演算的汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)智能主體VR系統(tǒng)的研究[D].天津：天津大學(xué)，2009.三維虛擬仿真技術(shù)第11篇關(guān)鍵詞：虛擬校園,建模,漫游動(dòng)畫(huà),交互虛擬現(xiàn)實(shí)是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬一個(gè)三維空間的虛擬世界,為使用者創(chuàng)建一個(gè)具有身臨其境感覺(jué)的環(huán)境。三維虛擬校園正是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)