web3d技术论文范文
时间：2023-02-21 13:09:19
web3d技术论文范文第1篇
Web3D技术与传统的三维动画技术的主要区别在于:
1)网络传输的是模型文件，其传输量远小于视频图像;
2)由渲染引擎对模型进行实时渲染并动态显示;
3)具有无限的交互性。Web3D的实现技术主要分为三部分，即建模技术、显示技术和三维场景中的交互技术［1］。三维模型的实时建模与动态显示技术是Web3D技术的基础，该技术可以分为两类:
1)基于几何模型的实时建模与动态显示;
2)基于图像的实时建模与动态显示。交互技术是Web3D技术的关键，Web3D软件能够直接实现常用的交互功能，复杂的交互功能则可以通过编程实现。
2常用的Web3D技术
2．1Cult3D
Cult3D是一种基于Java内核的Web3D技术，由瑞典的Cy-core公司开发，用户可以将第三方开发的Java类嵌入其中，极大地增强了Cult3D的交互性和扩展性。为了提高开发效率，Cult3D的操作简单直观，开发环境十分人性化和条理化。Cult3D包括Cult3DExporterPlug-in，Cult3DDesigner和Cult3DViewerPlug-in三个程序模块。Cult3DExporterPlug-in用于将3DSMAX，MAYA等三维设计软件制作的三维模型转换为Cult3DDesigner支持的格式。Cult3DDesigner用于为模型加入交互功能，如缩放、移动、旋转等，导出后嵌入到网页或其他应用程序当中。Cult3DViewerPlug-in是显示插件，安装该插件后，用户即可在网上浏览采用Cult3D技术制作的三维模型，并进行实时交互操作。
2．2ViewpointViewpoint
是一种基于XML构架的Web3D技术，由美国的Viewpoint公司开发，它能够十分方便地与数据库和浏览器进行通信，因此得到了广泛的应用。用户仅需安装一个免费的插件，即可在网上浏览采用Viewpoint技术制作的三维模型，并进行实时交互操作。与Cult3D技术不同的是，Viewpoint自己制作三维模型，而不是导入其他软件制作的三维模型。Viewpoint模型的三维多边形网格结构具有可伸缩性和流传输性。可伸缩性即采用Viewpoint技术开发的Web3D模型能够自动地依据用户电脑的性能和网络速度调整模型的精度及相关技术参数，以确保用户获得最佳的体验;得益于这种特性，一个高精度的Web3D模型就能够满足用户对不同精度的需求，同时还可以大大减少设计者的开发工作量。流传输性允许用户在下载模型数据的同时浏览Web3D模型，并与之交互。基于这两种优越的特性，Viewpoint技术得到了广泛的应用。
2．3Java3DJava3D
是Java语言在三维图形领域的应用编程接口(API)，由美国的SUN公司(2010年被Oracle公司收购)推出，利用Ja-va3D提供的API，可以快速开发基于网页的三维动画、各种计算机辅助教学软件和三维游戏等。采用Java3D开发Web3D程序时，开发者仅需调用这些API进行编程，而客户端只需要安装标准的Java虚拟机即可浏览，而无需安装额外的插件。Java3D把OpenGL和DirectX等底层3D技术封装在Java3DAPI中，提供了一个高层的面向对象的编程模型，从而使3D技术不再繁琐，并且可以加入到J2SE，J2EE的整套架构中，这些特性使得Java3D技术具有强大的扩展性。Java3D作为Java语言的扩展，具有平台无关性，即“一次书写，随处运行”;采用Java3D开发的Web3D程序可以访问所有的Java类，因此能够很好地与In-ternet集成。Java3D支持运行时装载器，因而能够兼容多种文件格式，包括各种厂商的自定义格式。
2．4X3D
X3D(Extensible3D)是新一代的Web3D国际标准，由Web3D协会(Web3DConsortium)于2003年，它在VRML97的基础上发展进化而来，更加成熟和完善。X3D整合了正在发展的XML，Java，流技术等先进技术，包括更强大、更高效的3D计算能力、模型渲染质量和网络传输速度。X3D采用XML(ExtensibleMarkupLanguage)———可扩展标记语言描述三维实体及其行为，XML是平台无关的并且得到了广泛的支持和应用，XML具有显著的技术优势:拥有自定义的标记语言来描述结构数据、易于编程者和计算机理解;具有有效的数据约束等。X3D的组件化体系结构使其具有良好的可扩展性和可定制性，它可以根据市场应用和服务的需求添加组件以扩展其功能，并且可以定制一系列标准扩展组件以满足特定应用的要求。X3D支持开发广播/嵌入式应用，可以用于从手机到超级计算机的各种设备。
3Web3D技术在土木工程专业教学中的应用
土木工程专业的主干课程包括混凝土结构、钢结构、高层建筑结构、建筑结构抗震等，这些课程的实践性很强，且构造要求很多，从而导致学生难学、教师难教。因此，如何帮助学生加深对教学内容的理解，提高学习效率，提升教学质量，长期以来一直都是土木工程专业教学改革的热点。将这些课程中涉及的各种结构组成，尤其是一些节点构造制作成Web3D模型，用户可以任意缩放、移动、旋转模型，实现360°全景浏览，还能够对模型中各种构件的显示或隐藏进行控制。如此让学生直观且互动地学习，有助于解决教学中的重点难点问题，从而提高教学效果。下面以采用Cult3D制作钢结构节点构造模型为例说明Web3D模型的制作方法及流程。
1)三维模型的建立和输出。在AutoCAD中建立三维模型，导入3DSMAX中进行渲染，最后由3DSMAX输出为Cult3DDesig-ner可以接受的．c3d文件格式。
2)为三维模型加入交互功能。在Cult3DDesigner中加入各种触发事件和动作控制，以实现三维模型的交互功能。3)三维模型的导出和。将完成的三维模型输出为．co文件格式，嵌入到网页当中。
4结语
随着信息技术的高速发展，Web3D技术更加成熟和实用，应用Web3D技术开发网络互动三维模型，有助于解决教学中的重点难点问题，从而提高教学效果。土木工程专业实践性强，教学难度大，Web3D技术在土木工程专业教学中表现出独特的优势和潜力，拥有广阔的应用前景。
web3d技术论文范文第2篇
论文摘要:针对传统教学媒体，提出了在现代教学中的应用web3d技术的方法，介绍了web3d技术的基本概念及在教学中的应用。该技术在未来教学领域中具有重要的现实意义。
前 言
近年来，大量现代化的媒体形式在教学中予以应用，对教学方法、教学形式的作用和影响也日益显著，现代教学媒体已成为传播教育信息的重要工具。80年代初，计算机开始较广泛应用于辅助教学，cai概念也逐渐为人所熟识。今天，网络技术、虚拟现实技术的出现和应用则将为今后的教学形式带来前所未有的冲击。
虚拟现实（virtual reality，简称vr）技术是一种逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的高级人机交互技术，是当前现代教育技术中的前沿技术。将虚拟现实技术应用于教学，能够使学生由知识的被动接受者变成了虚拟环境中的参与者，可以调动学生的学习积极性，带给学生体验式学习的愉悦经历。因此，虚拟现实技术在高等学校教学，尤其是实践教学环节中具有广阔的应用前景。
web3d技术简介
web3d技术是虚拟现实技术中的一种，通过使用这些技术可以开发出应用在网络页面中，达到照片级渲染效果的虚拟场景，实现相应的动画效果，并可根据浏览者输入的指令及时反馈信息，达到人机交互的目的。web3d还可以简单地被看成是web技术和3d技术相结合的产物，网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。通过应用web3d技术，用户可以在网上浏览以三维形式表现的物体，并对其进行交互性操作以体验身临其境的奇妙感受。
web3d技术在教学中的应用
传统的媒体教学方式多以文字、图片、声音或视频资料出现，学生只是一味被动的接受，而利用web3d技术构造的虚拟环境在呈献知识信息的方式方法上却有着独特的优势，它可以在广泛的科目领域提供无限的虚拟现实的体验，从而迅速引起学生的学习兴趣，加速和巩固学生学习知识的过程。采用这种方法可以大大提高人们的想像力、激发受教育者的学习兴趣，从而获得十分显著的学习效果。它的优点主要表现在以下几个方面：
1.在信息展示方式上打破时间与空间的限制
利用web3d虚拟技术，可以彻底打破时间与空间的限制，为学生提供逼真、生动的感性学习材料，帮助学生解决学习中的知识难点。例如在学习建筑工程时，通过web3d技术，学生可以自由地在虚拟建筑物中进行游历，了解各种建筑设计的特色，甚至通过特定的web3d功能可以透视建筑物的内部结构，或由学生亲身体会模拟搭建各类建筑的过程。这些体验都是学生感兴趣，而在传统课堂教学中却往往无法实现的。
2.弥补教学条件的不足
在现有的教学环节中，由于学生上课的时间、空间环境，无法对所有的实践性环节进行实际操作，大部分情况下由教师演示，或直接观看过程录象。一些实验设备由于价格昂贵，数量较少，学生也无法展开全面的使用或根本不能进行操作，而利用web3d技术构建的虚拟实验环境和虚拟实验设备恰好可以弥补这些方面的不足。学生足不出户便可以做各种各样的虚拟实验，获得与真实实验一样的体验，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。例如在指导学生学习机械手臂运动的课程中，利用web3d构建机械手臂的三维模型，为网络浏览器可以浏览的网页格式，通过在网页中加入相应的javascirpt脚本语言，以使该模型具有交互功能。学生通过调节机械手臂的每一零部件的运动参数，即可获得即时的模型运动反馈信息。这样，学生可以直接观察到机械手臂中每一个零部件的运动方式，直观的理解每一个调节参数的作用，从而对整个机械手臂的机构运动有了感性的认识。
3.节省大量教学成本
在许多试验和操作性环节中，需要为学生提供大量的实验设备及耗材，这无疑增添了教学成本，而web3d技术的应用则将可以这些方面的成本降到最低。通过计算机上模拟试验过程，不需要通过对设备实物的操作，尤其是在需要耗材的实验中，可以省去购买耗材的成本。学生可以在设计好的虚拟环境中作多次试验，既不会产生机器的耗损，也不消耗任何材料，这不但节省了成本，也可以使学生获得更多的实验次数，有利于加深学生学习的印象和学习效果。例如在数控加工中心的训练中，要求学生对金属毛坯材料进行车、铣等加工操作，在真实的加工环境中，需要使用真实的铸铁毛坯工件，学生实验结束后，这些材料就无法再次使用了，而且若出现操作上失误，还会相应的增加材料使用量，从而造成浪费。如果采用虚拟加工，学生对计算机生成的三维毛坯工件在计算机屏幕上进行加工，既不必担心学生因误操作加工产生废料，也可以让学生对虚拟加工中心进行多次操作以加深对学习内容的理解。
4.避免真实实验中的危险环节
在真实的实验环节中，存在各种危险隐患，因此对于这种类型的实验环节在传统教学中多数以演示为主，学生无法直接参与，因而不能形成对该实验的感性认识。通过使用web3d技术进行虚拟实验则打破了这种瓶颈，学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的或对人体有危害的实验，而不用考虑会造成伤害。这样不但使学生对这些学习内容有了感性的认识，也提高了学生对于这些内容的兴趣，增加了学生学习的深度与广度。
结束语
web3d虚拟技术为学生提供生动、逼真的学习环境，对教学在时间和空间上进行了扩展，具有强大的交互功能，可以让学生与研究对象进行三维交互，不仅能够让学习者感受一种身临其境的感觉，还使学习者成为虚拟环境中的参与者，对调动学习者的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能起到了积极的作用。将web3d技术应用于高校教学是必然趋势，必将在提高教育技术水平、改造实验环境和优化教学过程、培养具有创新意识和创新能力的人才等方面发挥重要作用。
参考文献
[1]陈丹，web3d技术在网络教学中的应用研究，教育信息化，2006.(3).
[2]郭磊,鞠盈盈,安静，基于cult3d的陶瓷产品网络定制系统关键技术，中国陶瓷，2008(7).
web3d技术论文范文第3篇
原文
引言
Flash日益成为主流的网上多媒体形式，越来越多的人尝试使用Flash来设计整个网站。虽然互联网上已经出现了许多用Flash设计的精彩网站，但是目前国内使用Flash和后台数据库结合的技术来开发电子商务网站的应用还比较少。并且目前绝大部分电子商务网站的产品展示只仅仅停留在文字和二维图片上，消费者不能从多角度，全方位接触产品。在本次毕业设计中作者本着探索的精神尝试结合现今热门的FLASH和WEB3D技术为有意于建立自己电子商务网站的公司提供一个基于后台数据库的多媒体电子商务交易网站的解决方案。使其能在网上建立自己的个性化商业网站，商品信息，为消费者提供服务，凭借Internet接触更广泛的客户，延伸和扩大销售渠道，树立良好的企业形象。
第一章电子商务和电子商务系统的概念
1.1电子商务
1.1.1电子商务的基本概念
所谓“电子商务”就其本质而言仍然是“商务”，其核心仍然是商品的交换，与传统商务活动的差别主要体现在商务活动的形式和手段上。电子商务顾名思义主要是指以电子技术为手段的商务活动，它可以分成两种类型：
广义电于商务：泛指企业利用电子手段实现的商务及运作管理的整个过程，是各参与方通过电子方式而不是直接物理交换或直接物理接触方式来完成的任何业务交易。
狭义电子商务：是指通过Internet或电子数据交换（EDI）进行的交易活动，从这一点出发，也有人将电子商务称为IC（InternetCommerce）。目前，电子商务则主要指狭义的电子商务。
1.1.2电子商务的基本特征
（1）缩短生产商和消费者的距离，使交易双方面临的商业机会扩大。电子商务条件下，供应商及消费者面临更多的机会。从市场角度看，Internet实际是一个虚拟的交易市场，在此市场中参与交易的成员能够覆盖整个世界，由于市场空间增大了，企业能够拥有的客户越多，其商业机会也越多。
......
目录
第一章电子商务和电子商务系统的概念
第二章Flash技术介绍
第三章WEB3D和Cult3D技术介绍
第四章Flash&Web3D电子商务网站实现
第五章开发中使用的关键技术
第六章性能测试与分析
第七章结束语
参考资料
1.《电子商务实用教程》祁明主编高等教育出版社
2.《深入Flash5编程》5D多媒体北京科海集团公司
3.《Flash5撼动网页宝典》赵英杰著科学出版社
4.《FlashActionScript语法参考辞典》郑伯鸿著中国铁道出版社
5.《Flash5高级用户手册》卢骁著机械工业出版社
6.《PHP&MySQL商业网站架设实务》吴佳谚著中国铁道出版社
7.《PHP4.x与电子商务网站开发实战》周浩著人民邮电出版社
......
简单介绍
web3d技术论文范文第4篇
关键词：虚拟现实；VRML技术；全景；X3D
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)32-1223-02
Impact on the Development of Virtual Reality Technology to a Number of Factors Analysis
HU Yang
(Qiannan National Teachers College of Computer Science and Technology, Duyun 558000, China)
Abstract: The book on virtual reality technology through the development of the analysis, the impact of virtual reality development of a number of factors, and the future of virtual reality has made the development of thinking and forecasting.
Key words: virtual reality; VRML technology; panoramic view; X3D
1 虚拟现实发展现状
VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一种建模语言，用来在Web环境中描述三维物体及其行为，从而在网络环境中构建虚拟场景。VRML以Internet为应用平台，作为构筑虚拟现实应用的基本构架，具有分布式、三维全景、交互性、多媒体集成、境界逼真等特性。传统的文字、平面和三维技术带来的信息表达式已经难以满足多媒体和互联网技术的飞速发展，以虚拟现实为特征的网络3D技术的广泛应用和发展势在必行。VRML被称为第二代网络程序设计语言，是网络3D的核心技术。
虚拟现实技术已成为计算机领域中继多媒体技术、Internet网络技术之后关注及研究、开发与应用的热点，也是目前发展最快的一项多学科综合技术。从去年开始，为了我们当地的数字化民族博物馆的建设，开始研究VRML。之后对毕业生毕业设计的课题辅导也选了一个VRML的设计应用。刚开始时候收集了很多VRML的资料。给我的感觉是，大量的文章似乎在说明VRML已经广泛应用于我们的各行各业，网页浏览业已进入3D时代，所以当时我研究的时候也很是激动。但深入之后,却发现绝大多数文章停留在研究、初探、浅析等阶段，这些同志往往把应用范围搞得很大，例如：VRML在军事领域、教育领域、建筑工程、数字化博物馆方面的应用等等。让人误以为国内VRML很火似的，殊不知，除了一些篇幅很长的论文外，却很少有成功、漂亮的VRML作品，数字化博物馆的成功案例也不多见。从事VRML的公司也没有见到。随着应用的深入，本人似乎窥探到了一些VRML方面的问题，现在把这些观点献给喜爱VRML同行或朋友，大家一起参与，给VRML一个准确地评价。不足之处，敬请指正。
2 影响虚拟现实技术发展的若干问题分析
2.1 虚拟现实技术的软件开发环境和语言上没有统一的标准
VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。 1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0草案。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0第一版。它在 VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。1997年12月VRML作为国际标准正式， 1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。 VRML规范支持纹理映射、全景背景、雾、视频、音频、对象运动、和碰撞检测――一切用于建立虚拟世界的所具有的东西。 但是VRML并没有得到预期的推广运用，不过这不是VRML的错，要知道当时拨号上网的14.4k 的modems都还末普遍。VRML是几乎没有得到压缩的脚本代码，加上庞大的纹理贴图等数据，要在当时的互连网上传输简直是场噩梦。1998年，VRML组织把自己改名为Web3D组织，同时制订了一个新的标准：Extensible 3D (X3D)，到了2000年春天，Web3D组织完成了VRML到X3D的转换。X3D整合正在发展的XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。
Flash能够在今天大行其道是因为它是唯一的，JAVA在各平台得到运用也因他是唯一的。没有标准，3D在Web上的实现过程显得如此混乱。 另外插件的问题也是一个困绕。几乎每个厂商开发的标准都需要自己插件的支持，这些插件从几百K到几兆不等，在带宽不理想的条件下必然限制了一部分人的使用热情。不妨让我们浏览一下目前这些在web3D中划地自治的各路诸侯们：VRML/X3D;VEGA;VIRTOOLS;Viewpoint;Cult3D;JAVA3D;QUEST3D;OPENGL/DIRECTX3D。
尽管出现了如此之多的解决方案，难道让我们每个人都跳上了Web3D的列车了吗？其实不然，由于每一个方案都有自己的长处、短处，它们都力图使自己的方案成为标准，但却使得我们在选择开发环境与语言上无所适从。
2.2 软件开发环境的困难与障碍
在上述开发环境软件中，并没有一款很好的可视化软件支持VRML的可视化编辑，多数的软件需要注册激活，甚至有些软件无法在32位计算机上正常运行。VRML程序的编写体制还不是很成熟，没有很好的可视化编辑软件支持，使得VRML程序的开发十分缓慢。例如在VRML97设计中，运用Transform节点嵌套坐标系时，这一点得到了充分的体现。但无法可视化移动节点的坐标，实现该操作需要大量的手工数据计算以及调整。
3D Max虽然支持可视化建模，支持导入、导出VRML文件。但是经过该软件编辑后的VRML文件冗余变得很大，多了很多不必要的代码。要命的是，VRML文件的体积很大，动辄几十K上百K的。而VRML的所有编辑器中，都没有一款很好的能够优化和简化代码的插件支持。3D Max虽然对建模带来了便利，但是代码优化的工作量也增大了，而且基本上都是手工操作，操作过程的繁琐可想而知。
另外， VRML仅仅是一种用于描述基于互联网的虚拟三维场景的规范，其提供的交互性对于开发复杂的应用稍嫌不足，而交互技术恰恰是虚拟网络技术的关键。其次，场景描述信息与交互信息共存在同一VRML文件中也不便开发者使用。
2.3 目前国内的网络带宽也严重制约VRML的发展
VRML文件的体积太大，不适合国内的网络现状。我国是全世界网民最多的国家，网络资源紧张，目前大多数网民的带宽都在2M左右。以往用JAVA或者ASP编写的网页代码总体体积不过几十KB，但是要制作一个大型的VRML场景，加上完整的贴图修饰，音乐元素等，文件体积以MB为单位，就算对代码作了优化，效果也不太理想。这对当前网络资源是一个很大的挑战。
2.4 确少大公司的支持也是制约VRML发展的因素
最近MICROSOFT公司宣布，基于安全的理由，它不再支持JAVA，其最新的操作系统Window s XP也没有内建JAVA虚拟机。如果在Windows XP使用VRML的新标准X3D、以及能实现复杂三维图形开发、具有效好交互性的JAVA 3D时，必须安装JAVA虚拟机、JAVA运行环境等。其它Web3D软件也必须在客户端安装浏览器插件，才能实现对VRML作品的浏览。确少大公司的支持，无疑使本来就孱弱的VRML雪上加霜。
3 对VRML未来的展望
VRML的路在何方？这个问题一直在我脑海盘旋！在回答这个问题之前，我们先来探讨下面两个方面的问题。
3.1 VRML vs 全景VRML vs flash
目前的全景技术越来越火，国内基于全景技术的软件开发公司越来越多。一批批汽车、室内环境设计等广告网站，通过全景技术（全景实际上只是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，通过全景软件、播放器的处理成为三维全景）全方位的展现产品的各个方面，取得了良好的广告效果。还有就是flash等平面软件，他也提供了越来越多的功能，所以我们不仅要问，难道全景、flash将取代VRML？但是我觉得，VRML和全景，flash是不能比的，这不是水平谁好谁差的问题，而是他们针对是不同的对象，就像不同产品针对的不同细分市场一样的，如果要全方位的展现产品、景点之类的当然是全景好。还有，你要做一个的高中物理多媒体课件当然是flash或者authorware好，如果有一个老师本来想用flash作他的物理课件，但是学了VRML后，就尝试用VRML来做，但做出来的东西效果肯定比不上用flash，由此得出VRML不如flash，这是可笑的。试想如果做一个很复杂的机器的培训系统，其中最重要一块就是让学员能够对机器进行虚拟拆装，从而可以了解其结构和原理，这全景和flash可以吗？唯有VRML。
3.2 X3D真的是VRML的未来吗
正如前面提到的在1998年，VRML组织把自己改名为Web3D组织，同时制订了一个新的标准: Extensible 3D（X3D），到了2000年春天，Web3D组织完成了VRML到X3D的转换。X3D到底给VRML带来了什么？我们先来看看X3D的简介：
在X3D之前，市场上出现了为数众多的互联网3D图形软件，这些图形软件遵循各自的技术规格，让用户感到无所适从和难以忍受。Web3D联盟的新一代国际标准X3D有望结束这种混乱的局面，X3D所具有的高度可扩展性可使开发人员根据自己的需求来扩展其功能。同时 X3D整合正在发展的可扩展标记语言（Extensible Markup Language ，简称XML） 、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。 X3D被定义为可交互操作，可扩展，跨平台的网络3D内容标准。可以断言X3D必将为互联网3D图形的发展提供一个广阔的发展前景，X3D 是 VRML的继承。X3D还提供了以往VRML 97标准所不具备的十几种新功能。
限于篇幅原因，有关X3D的介绍在这里就不再赘述。我仅对我使用X3D谈谈自己的几点看法。
1) X3D-EDIT场景编缉器还不是一款真正意义上的可视化编缉器。虽然通过它的Process-XSL（工具栏XSL按钮最右边一个）可实现与IE互联，但得到的是转化的html文档，依然不能够实现可视化编缉。
2) 在IE上浏览.3D文件，依然需要BS插件的支持。
3) 缺少有价值的、实用性较强的X3D书籍与资料。大多数资料都在大谈其功能如何如何，但就是缺乏如何实现的关键性技术代码。号称全国最大的购书网（当当）上，也只能搜索到一、二本有关X3D的书籍。
4) X3D虽然整合了XML、JAVA，较好的实现了可移植性、平台性与交互性。但微软对它们的支持可以用太不仁道来说明。真不知道微软这个软件巨头是如何想的，要知道，国内90%的电脑在使用windows xp。并且，由于缺乏相应的技术支持，在它们整合的应用上，依然难有突破。
5) 对X3D的开发人员来说，需要有较强的综合知识能力。很多是基于Java、DirectX、OpenGL、XML等等技术的网络应用，所以要学好，涉及的技术是相当多的，相信仅仅凭个人的摸索是远远不够的，也是难以适应快速社会的要求。
以上这些因素或许就是在www上未能看到较多X3D成功案例的原因吧！
其实，X3D实质上还是一个正在发展的标准，X3D Specification Working Group 正在努力的完善。但X3D相对VRML来讲，在规范和语法方面都有了很大的改进，虽然不能说完全解决了VRML所存在的缺陷，但是在VRML的基础上有了很大的提高。更简单的节点集，更快的渲染速度，更适合网络的传输。特别是它采用XML的编码形式，使它在可移植性、页面整合性、工具支持以及结构化主面取得较大的突破。我们有理由相信该技术必定能将Web推向一个新的纪元。
4 总结
VRML之路充满坎坷，但Web三维化是必然的趋势。就像几年前人们无法想像得到网络对我们的生活产生如此巨大的影响。虚拟现实技术是未来网络的进一步延伸，它充满交互性和能动性。未来的购物很有可能代替现在大家进超市购物的习惯，你只需要进入用虚拟现实技术建立的虚拟超市网站，点击相关物品分类，便可来到相应的物品架前，选择你想要的商品，再通过信用卡付款的方式，一个按键，虚拟超市的工作人员便可以将你选购的物品直接送到你的家中。更如以后的虚拟聊天室，不再是一个人坐在电脑前看着电脑屏幕打字，而是戴上虚拟感应装置（用于声音感应的耳罩、用于图像感应的眼罩和用于肢体感觉感应的插线等）后，直接身临其境的进入虚拟聊天室与相隔千里的好友进行交流。虚拟教学的发展也将如此，到时候为学生和老师们只需要配备一套虚拟感应设备，不用出门都可以完成从小学到大学的所有课程。虚拟现实技术的发展都将为人类的生活带来很大的便利。
以上的遐想不会是遥不可及的梦，因为很多遥不可及的梦已经被我们实现了。
参考文献：
[1] 刘怡,张洪定,崔欣.虚拟现实VRML程序设计[M].天津:南开大学出版社,2007:1-50.
[2] 汪志达,叶伟.VRML虚拟现实网页设计[M].北京:清华大学出版社,2006:1-148.
web3d技术论文范文第5篇
【关键词】虚拟现实技术；共词分析；教育；SATI
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2017）02-0032-05
前 言
随着计算机技术的不断发展，虚拟现实技术（以下简称“VR技术”）已经进入了军事、医学、娱乐、教育等多个方面，并且在这些领域发挥着极其重要的作用。VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中去。其不仅涉及计算机技术，还与多种学科密切相关，比如通信、数学、力学、光学、热学、声学、生理学、美学、心理学等，是一门多种学科交叉、多种技术集合的前沿研究领域。[1]
近年来，我国学者也开始对VR技术展开积极的研究，各种研究成果出现了井喷式增长。为此，笔者对VR技术在教育中的研究成果进行了梳理，以分析出VR技术在教育中的研究现状及趋势。本文借助SATI文献题录信息统计分析工具，用科学计量的研究方法对2000-2016年9月在中国知网上发表的关于VR技术和教育相关的重要文献进行了定量和定性的分析，以可视化的形式呈现国内VR技术在教育中的研究现状，从而在此基础上探讨其发展趋势及研究的不足之处。
研究方法与资料筛选
本文主要采用文献信息y计分析的技术方法进行综述。国内外关于文献数据统计与分析的辅助工具已有很多，比如国外的Bibexcel、Ucinet、Citespace等，这些软件都主要针对Web of Science（WoS）等国外数据库平台开发，需要专门的数据输入格式，对国内期刊全文数据库题录数据不能直接处理。考虑到这个原因，笔者选择了由国内刘启元开发的SATI软件对文献题录信息进行处理，利用一般计量分析、共词分析、聚类分析等数据分析方法，挖掘和呈现出文献信息的可视化数据结果。[2]
为确保文献的代表性和学术性，笔者将CNKI数据库来源定位在CSSCI及核心期刊两个子库，以“虚拟现实技术”或“增强现实技术”并含“教育”或“教学”为主题词，时间跨度为2000-2016年9月进行检索，通过逐篇浏览剔除会议报道、征文公告等，最终筛选出439篇文献作为样本。
文献特征分析
1. 文献的时间特征
某学科领域论文的时间分布在一定程度上可以反映出该领域学术研究的进展速度和理论水平。[3]从时间分布上看，2010年是VR技术在我国教育领域研究的重要时间结点，这一年研究成果达到一个峰值，共有45篇文献。CNKI中第一篇关于VR技术在教育中的研究论文是1994年李蕾编译的《影响美国未来的发展趋势》，主要介绍了美国未来学家马文・卡特伦发表的一份有关美国未来发展趋势的长篇报告，报告中关于未来教育的发展趋势提到了VR技术。[4]随后2006年开始我国学者对VR技术在教育中的研究有所增加，但是纵观2000-2016年9月论文数目分布情况，发现国内发表的研究成果时间分布发散。由此可见，相关研究进展较慢、研究水平较低，处于研究的起步阶段。
2. 文献载体和主体特征
某研究领域的主要刊物和研究队伍状况同样可以在一定程度上反映出该领域学术研究的进展水平。通过SATI将样本的“文献来源”字段进行抽取并频次统计，得出刊发相关研究文献数量最多的主要有《实验技术与管理》（36篇）《中国电化教育》（32篇）《现代教育技术》（30篇）《实验室研究与探索》（25篇）《电化教育研究》（18篇）《系统仿真学报》（14篇）《中国远程教育》（10篇）等，其他较多期刊发表数目都在1～4篇之间。有关VR技术在教育中的研究文献分布不集中，体现出了此研究成果还不成熟。
将样本的“机构”字段抽取并统计频次，相关研究团队及学术机构主要集中在国内较高水平的师范类及综合类大学，且主要分布在教育技术和计算机相关院系。其中，华东师范大学发表了4篇相关研究论文，其他研究主体都为1～2篇，且大部分研究主体之间的位置分散，表明这些研究机构之间的合作不显著，没有形成具有竞争力的核心研究团队。
高频关键词共词分析
1. 高频关键词确定及共词矩阵构建
共词分析一般只需要文献中的高频关键词即可。经过Excel统计处理得到1117个关键词，共1907频次。参照Donohue于1975年提出的低频与高频词分界临界值计算公式[5]，将本研究高低频关键词阈值定为7次，共筛选了29个高频关键词（见表1），约占总频次的30%。
在高频关键词的基础上，构建共词矩阵是进行科学计量分析的关键环节。笔者运用SATI软件生成了一个行列数为29的高频关键词相异矩阵（见表2）。
2. 主题聚类分析
为进一步探索高频关键词之间的关系，笔者将相异矩阵导入到SPSS中对关键词进行Ward法系统聚类分析，本研究的聚类图如图1所示。
根据聚类分析图，可以将VR技术在教育中的研究热点分为五个类团。
（1）VR技术在教学领域的关键技术研究
此类文献重点阐述了VR技术在教学中应用的关键技术和实现途径。文献中大多会涉及3D MAX、VRML、Virtools、三维建模、数据手套等技术。例如：徐超等在《虚拟实验教学可视化设计关键技术研究》一文中着重对虚拟实验教学可视化设计的场景优化和X3D动态交互过程两个关键技术进行分析，并给出一个典型的应用案例。[6]吕蕾等人提出了一种基于数据手套的静态手势识别方法，从而提高了手势识别的正确率和效率，保证了用户和虚拟环境交互的实时性。[7]
（2）VR技术在实验教学中的应用研究
相关文献主要集中在2009-2015年，具体分析了传统实验教学的局限性及虚拟实验的优势和所面临的挑战。大部分学者认为将VR技术应用到实验教学中是一个有益的尝试，可以在一定程度上弥补传统实验教学的不足。其中，黄荣怀从虚拟实验用户可信度水平的视角，提出了包含模拟性实验、探究性实验以及实证性实验三个层次的虚拟实验PDR 层次模型，并用实例阐释了三个层次的实验类型。[8]燕浩鹏在《虚拟现实技术在旅游实验教学体系中的应用》一文中介绍了VR技术在旅游实验教学中能够构建虚拟知识学习系统、虚拟实验教学系统和虚拟训练教学系统，具有完善教学模式、丰富教学手段、突破风险成本时间限制、实现教考结合等优点。[9]由此可见，VR技术已经成为实验教学的一个重要研究领域。
（3）VR技术在职业教育中的应用研究
这方面的研究从时间上来看跨度比较大，2001-2016年都有研究者关注。文献研究了VR技术在职业教育中的应用类型、方式、特点、优势及应用过程中存在的问题，并且提出了构建虚拟平台、虚拟学习社区等策略，以期促进职业教育的教学改革。其中，许爱军等认为VR技术在职业教育中应用的问题主要有：技术有限与现实有差距；学生自主性过强，教师难以监控；师生情感交流缺失；降低技能训练效果等。[10]黄新平等应用VR技术创建的虚拟实验教学平台为学习者提供一个逼真、形象和可重复操作的虚拟环境，在低投入、无风险的情况下实现了较好的医学职业技能教学效果，为医学职业教育的实验教学提供了一个新的教学模式。[11]
（4）VR技术与教学效果的研究
如何提高教学效果一直是教育I域的重要议题。由于VR技术及网络技术的发展，应用这些技术实现教育信息化、提高教学质量成为该领域的一个研究热点。童宇阳列举了3D打印技术在中小学学科教学中的应用案例，并且指出3D打印技术目前面临的局限性。[12]张力研究了应用VR技术提高网络教学质量，通过阐述相关理论、主流技术、针对性实验对比研究和实际教学应用分析，论证了VR技术与网络教学相互促进的发展趋势。[13]
（5）VR技术与远程教育的研究
VR技术与远程教育的结合标志着教育信息化进入了一个新纪元。顾至欣研究了虚拟现实环境中远程学习行为的影响因素。其通过实证研究发现，虚拟现实学习系统的有用性、易用性和愉悦性感知均影响远程学习者的使用意愿和学习行为，最终提出了促进虚拟现实环境中的远程学习的建议，对于进一步将VR技术运用到远程教育中去具有比较大的建设性。[14]刘琳等在《基于情感计算和Web3D技术的现代远程教学模型》一文中提出了一个基于情感计算和Web 3D技术的现代远程教学系统模型，旨在解决现代远程教学系统中情感交流和人机交互匮乏的问题。[15]随着网络技术与计算机技术的不断发展，利用VR技术去解决远程教育中的一些问题将是该领域的一个研究方向。
结论与思考
本研究依据高频关键词共词分析理论，运用聚类分析的方法，对近16年间国内关于VR技术在教育中的研究热点和趋势进行了可视化分析，结果发现相关研究仍处于初级阶段，大部分研究纵深度和系统性不够。但可以看出国内学者已经开始逐步关注将VR技术引入到教学中来。目前，国内研究者主要关注五个方面的问题：VR技术在教学领域的关键技术研究、在实验教学和职业教育的应用研究以及与远程教育、教学效果的相关研究。随着VR技术的不断发展，笔者认为，将这一新型技术应用到教育领域中去的本质，不在于如何增加一种新的媒体技术，而在于结合这一新型技术创造更好的教学方式，这将是VR技术应用到教育中的难点和重点。相信随着研究的不断深入，VR技术在教育领域中会发挥更大的作用。
注：姚凌江为本文通讯作者。
参考文献
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web3d技术论文范文第6篇
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web3d技术论文范文第7篇
论文 关键词 ：虚拟现实 动态网站 b／s模式 网络 系统结构
论文摘要 ：针对虚拟现实技 术的 发展 和 当前微机组装的实习现状 ，提出“动 态网站+数据库 +虚拟现实”的技 术万棠．设计基于 b／s模 式的网络 系统结构模型，该系统更新 、维护方便 ，有良好的通用性和可扩展 性．
虚拟现实 (virtual reality简称 vr)技术是近几年迅速发展起来的一种新 的人机接口技术，是一项以 计算 机技术为核心，综合视、听、触觉为一体，模仿现实三维空间的再现技术，利用虚拟现实技术，在计算机上可以逼真地模拟 自然 真实环境．随着计算机网络技术和计算机图形学 的不断发展，结合 vr技术，打破了传统的基于 web的二维平 面交互模式，实现了基 于 web3d三维空间交互模式 的第二代 web技术(多媒体 +虚拟现实+internet)．虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、 体育 训练、娱乐游戏等诸多领域．目前，虚拟现实技术已应用于课堂教学，作为教学媒体对远程教学已产生深远的影响．
微机组装是高校计算机专业的一门应用及实用性较强的专业课程，学生在掌握微机原理和了解当前计算机硬件发展最新技术的情况下，自己动手组装计算机．高校大都开设这门课程，而大多数都是使用已经淘汰的计算机，远远落后于实际计算机硬件的发展．由于硬件条件的限制，使得理论与实际相脱节．而且，认识计算机结构，频繁地拆装计算机，硬件的损坏程度很大，实验代价太高。针对以上问题，本研究尝试将动态网站数据库技术和虚拟现实技术应用于虚拟微机组装系统的开发中，提出了一种基于 web数据库技术，结合网络技术和虚拟现实技术口 的网络虚拟微机组装系统的结构模型，综合发挥各种开发工具的优势，设计研究基于虚拟现实技术的网络装机系统 ，为广大高校学生、电脑爱好者 、电脑经营者提供了一个很好的学习业务推广平台，也是今后远程 教育 的发展和趋势．
1 系统结构
本系统是一个基于网络的共享虚拟微机组装系统 ．使用者可以通过人机界面对虚拟环境中的硬件设备进行组装．系统展示的主要功能：计算机硬件设备展示 、安装过程演示、组装实验，并可 以实现多个实验者协同工作，共同完成实验．
如图 1所示 ，该系统的流程分为 3层，自下而上分别为数据库管理层、应用层和交互层．其中，交互层为使用者浏览界面，有关数据计算和数据处理在应用层，web服务器负责接收远程或本地的 http请求，根据请求从数据服务器获取相关资源 ，然后将结果转换成 htmi 语言形式 ，生成 web页面送到浏览器端．
数据库管理层：负责底层数据库的 日常管理，包括资源的入库、修改、删除、属性设置等相关管理功能． 应用层 ：是整个系统的后台管理层．包括文件查询模块、在线管理模块和用户管理模块等．根据使用者的实际需要进行相应的操作．
交互层：是系统各功能模块的可视化显示 ，使用者通过浏览器与服务器相连，完成各种操作．本系统采用 3层完全独立的结构模型，防止了对数据库的非法操作 ，系统安全性高．任何数据资源的更新或程序的升级都是由服务器端完成的，不影响客户端操作， 系统维护和升级 十分方便．对于客户端只需安装浏览器即可使用．
2 系统开发及运行环境
系统在 windows2000环 境下开发完成，采用sql sever数据库 、apache服务器和 php等作为网络开发工具 ，利用caxa实体设计和 muhigencreator 建模工具 、vrmi 技术及相关图像处理软件．客户端需安装 ie 5．0以上版本浏览器 ，还需安装 相 应 的 vrml 浏 览 器 插 件 (如：bs—contactvrml，c0smo一2．1．1-eng，cortvrml等)．
2．1 虚拟现实技术
虚拟现实技术具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特点，虚拟现实技术是本系统实现的关键．vega是 目前流行的一个虚拟现实应用程序开发环境，随 vega发行的还有一个 lynx图形用户界面程序．硬件模型使用与 vega相关的三维建模工具 creator实现．使用 vega开发虚拟现实应用程序的主要流程如图 2所示．
主要过程如下 ：
1)建模．建模是建立虚拟场景中的地形及各种物体的三维数字模型，这些模型使creator建模工具，建立虚拟场景中物体的三维数字模型，经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的地形和物体．建模任务由creator软件实现，能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求．
2)用 lynx建立应用程序定义文件。建模形成三维数字模型后，使用 lynx实用程序定义文件(adf)．adf文件描述了用于虚拟现实应用程序中的模型文件、运动模型及其路径、特殊效果、环境效果等，使用lynx程序可大大节省编程人员的工作量．
3)编程．在 c、c++或 vc++语言平台上，利用 vega的 api和软件库，调入已建立的 adf文件及三维数字模型，对程序进行初始化，编程响应用户输入并动态地改变程序的运行，最终完成虚拟现实应用程序的编制．
4)编译运行．应用程序编译成功后，调试运行该应用程序，最后系统集成．
2．2 动态网站数据库技术
整个系统的开发采用 目前公认的开发动态网站最佳组合，即 php+apache+mysql组合技 术，该技术具有较高的性价比．
1)建立数据库．利用 mysqi 建立数据库，对数据库的操作，可以使用 php my admin管理器，该管理器具有与标准的 windows资源管理器相似的界面与操作方式，可以方便地进行数据库的创建与管理．
2)完成数据库间的交互．数据库与 web相连，转换成 web页．php4支持 mysql数据库，不需要外部支持库就可以实现对 mysql的全部操作，利用 php4调用相关的数据库管理函数，从而实现web与 mysql数据库之间的交互．
3)数据库的管理与维护．利用 dream weaver制作数据库管理页面，并且提供远程维护功能，用户可以通过浏览器登陆数据库管理页面，对数据库进行管理和维护，提高了系统维护的灵活性，为本系统的随时更新提供方便．
3 应用测试实例
学生以学号登陆后，即进入实验系统．首先 ，从元件模型库中选择相应的硬件，如主板、内存、硬盘、鼠标、键盘等．然后 ，进行硬件的插接．将内存条插入主板，插接时若报警 ，则内存条选取有误；若发现所选内存条为 ddr 内存条 ，而 主板插槽 口需 要sdr内存条与之匹配那么，重新选取内存条后继续上一步操作；系统仍报警，是内存条方向不匹配则旋转内存条至适当方向后 ，再插入主板内存插槽中．图 3显示已将 内存条摆放到正确位置，即将插入主板时的状态．
硬盘数据线与电源线的插接，将数据线和电源线的方向调整正确后 ，硬盘即插接成功，如 图 4所示．主机箱内还有光驱网卡、显卡等硬件的插接，这里不再一一赘述．至于外设，现在大部分是 usb接口的外部设备．同样可能遇到方 向需要调整的情况 ，将插 口调整好后 ，连接主机箱相应 的插槽即可．这样 ，将所有硬件连接好 ，一台 计算 机组装成功．
基于 vr技术的虚拟微机组装 系统，在高校实验教学中得到良好的应用效果．为学生提供了一个自由实验的平台，增强了学生做实验的自主性 ，不再受实验室忙、设备少的约束 ，进一步提高了学生的学习积极性、主动性和创造性．对于高校实验室管理来说，也节省了实验准备时间，降低了实验成本，使实验室管理和开放更加 现代 化、人性化．在设备不断更新的基础上，使得实验紧跟时代的 发展 ，有助于学生了解最新的硬件发展情况．此系统也可以应用于计算机销售市场，具有很好的应用前景．
4 结语
本研究给出了基于 vr技术的虚拟微机组装系统的设计结构模型以及应用测试实例，据此亦可以设计出其他学科的 网络 虚拟实验系统．相信不久的将来，随着 vr技术的发展，结合人工智能、神经网络等学科，vr技术将应用于更广的范围，交互式的、人性化的网络虚拟平台，将成为实验教学与应用性学习的主流。
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web3d技术论文范文第8篇
【论文摘要将虚拟仿真技术引进教学领域后对传统教学手段产生了强烈冲击。本文针对航空电子装备教学中如何应用虚拟仿真技术给出了应用方法和心得。
1.引言
自 20世纪 9O年代以来,以计算机仿真技术 、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的“虚拟仿真实验室”开始在世界各地出现,并逐步渗透到教学领域。作为一种新型的实验教学手段,虚拟仿真教学对传统的教学手段产生了强烈冲击,并引发了教学领域一系列深刻的变化。种种迹象表明,虚拟仿真教学将是今后实验教学改革的一个重要发展方向。本文结合多年来在航空电子装备教学中应用虚拟仿真技术的经验,探索在航空电子装备教学软件中应用虚拟仿真技术的方法和心得。
2.虚拟仿真技术简介
虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。
2.1虚拟现实技术
虚拟现实技术就是利用三维建模技术,构建一个和现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟三维场景,并能响应用户的输进,根据用户的不同动作做出相应的反应。虚拟现实的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形 天生技术、立体显示和传感器技术等。虚拟现实技术主要侧重于对真实物体物理特征的仿真,也称为视景仿真,它主要用于产品设计和展示、贸易广告、游戏设计等。
在航空电子装备教学中,大量用 到对装备的外观 、结构 、组成 、连接 、机安装位置的展示 ,传统教学大都采用实物展示 的方法 。近年来随着大量航空电子装备 的更新换代,因受经 费、场地及使用寿命等因素的限制 ,传统教学方法 已远远不能满足要求 ,而采 用虚拟现实技术的展示方法则 以其廉价 、无场地限制和效果 良好得以广泛应用。
目前有大量成熟的软件平台可以进行视景仿 真的开发,主流平台Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虚拟现实数据库 OPENFLIGHT已经成为 了产业标准 ,在军事 、航空航天等领域应用都 比较成熟 。在航空 电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作为视景仿 真开发的技术平台 ,解决物理模型的创建、场景显示等新题目。该平台可以达到照片级 的视景仿真效果 .同时采用嵌进 OPENGL技术来解决物理模型 的交互新题目。
2.2系统仿真技术
系统仿真技术是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科 .它通过建立实际系统 的数学模 型 ,利用计算机运算来达到对被仿真系统的分析、探究、设计等目的。系统仿真技术主要侧重于对真实系统的内在机理、运动方式 的仿真,也称为行为仿真。系统仿真技术最初主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大实际系统试验难以实现等少数领域,后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要产业部分,并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。 在航空电子装备教学中,对装备工作原理的讲解既是重点也是难点。传统教学方法主要通过教员的讲述,配合一些静态的图形帮助学员理解 .教学效果主要依靠于教员的授课水平和技巧 。近年来.我们尝试将系统仿 真技术应用到航空电子装备教学中,根据被仿真装备的工作原理,建立系统的数学模型,并根据装备的不同工作状态,对模型进行动态运行.结合虚拟现实技术实现的逼真场景.较好地模拟实际装备的工作情况。利用该技术开发、研制的教学软件不但可供教员教学使用.也可供学员自学,并达到了较好的教学效果。
目前,有很多成熟的系统仿真开发平台软件.如 Simulink、SystemView等,这些软件以其功能强大和使用方便、易用性受到广大用户欢迎.但价格较为昂贵,且大多未提供对外的仿真数据接口.仿真系统应用的灵活性、扩展性和可变性受到很多限制。当然也可自行开发适用 的仿真开发平台软件。在航空电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用的是自行开发的系统仿真平台软件。
3.虚拟仿真技术在航空电子装备教学中的应用方法和步骤
3.1建立仿真模型
这里所说的仿真模型既包括反映航空电子装备外观、结构的三维物理模型 ,也包括揭示其内在工作机理及行为的数 学模 型。对三维物理模型的建立,主要依据装备本身的物理状态,其原则就是在尽量减小面数的同时进步逼真度。对系统数学模型的建立,则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化,本着够用为度的原则 ,以尽量减小运算量。建立数学模型时 ,还应考虑到系统运行时的参数调整。
3.2创建仿真装备的虚拟场景并驱动
对于虚拟场景的驱动,根据使用方式的不同采用了不同的方式假如进行的仅是装备外观、结构的展示,可使用EON进行动作的编辑和驱动;假如需要对装备进行虚拟操纵仿真,则使用 GLStudio软件先进行操纵面板、虚拟仪表的编辑和制作,然后再利用 Vega Prime驱动以实现更复杂的交互操纵。
3.3系统集成
系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式将其有机的整合在一起,使之成为_个完整的 、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台如 VB、vc++等。由于上述虚拟现实驱动软件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 软件开发平台的运行插件,因此,系统集成变得十分方便。编写程序时,只需考虑软件功能的布置,注重程序间的兼容性即可。
系统集成时,还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来,即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台,和视景仿真处于不同的系统进程中.因此这种驱动是通过两进程间的实时通讯来完成的。这里还需要考虑进程间的同步新题目。
4.结语
web3d技术论文范文第9篇
科研与教学是高等学校的两个重要职能。高等学校一方面通过科学研究探索真理、发展知识,构成了社会发展的思想库;一方面通过教学挖掘和开发人的潜在能力,为社会发展积累有知识和创造性的人力资本[1]。当前我国高校教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研,高校教师的主要精力放在课题的申报、经费的申请、论文的发表、专著的出版以及奖励的获得上,而对于自己的教学本职工作,则相对关注不够,不愿意探讨教学方法、成果、教学业绩的得失。这些问题存在的原因固然有多种因素,但就其根源来讲,还在于缺乏教学和科研相互融合的结合点。
1科研创新平台的构建思想
著名教育家钱伟长先生指出:大学必须拆除教学与科研之间的高墙,教学没有科研做底蕴,就是一种没有观点的教育;没有灵魂的教育。教学和科研存在着互动关系,互为基础。一方面,科研为教学提供科研课题,教师通过课题研究可以掌握学科发展的前沿,有助于教师在教学时以最新的学科发展和学术成果丰富教学内容,促进了教学思想、教学内容的更新。学生可以通过参与课题学习到专业知识和了解软件
开发的整个流程,并提高大学生的综合素质。另一方面,教学对教师的知识结构改善有着重要优化的作用,可以促进师资队伍自身素质的提高,参加科研的教师能在教学中夯实自身的理论基础,在科研工作中有更宽广的思路。实际上,单单是课程的组织本身就具有产生新学科的功能,当代一些交叉学科的产生,并非都是来自生产领域,也不都是来自科研机构,而常常是来自高等学校的课程组织形态[2]。
如何将科研和教学有机的融合在一起,必须寻找两者的结合点。本文的观点是以大学生科研创新平台为依托,建立“课题项目团队”,促进科研和教学的有机融合,提高教学质量和大学生的综合素质。大学生科研创新平台的中心为科研和教学,主体为教师和学生。“教师应联系本学科领域的最新动态进行教学,使学生了解本学科的发展动态,激发他们解决学术问题和实际问题的兴趣[3]。”所以教师在完成科研课题的同时,可以将科研课题分解作为教学的示例。科研课题代表着本专业的前沿知识,将其作为教学示例可以激发学生的学习热情。学生通过参加“课题项目团队”不仅可以熟悉软件开发流程及基本知识,还可以了解到本专业的最新动态,扩展自身的视野。如图1所示 。
图1大学生科研创新平台
2方案的实施
2.1大学生创新平台
科技创新平台的宗旨主要是促进科研与教学互动,达到提高大学生的综合素质的目的。使学生能够把课内学到的知识应用到实际当中,在实际动手操作的过程中深刻的理解理论知识,同时培养团结协作、努力拼搏、刻苦钻研的创新精神。
科研项目的来源由两部分组成,一部分是由教师申报部级、省级和校级课题,教师通过申报课题可以更进一步的了解专业动态,拓宽自身的视野;另外一部分是由学院出资和企业赞助共同创建大学生创新基金,由学生可根据自己的情况和兴趣爱好申报课题,学生通过申报课题,可以不但可以提高学生的专业水平,还可以培养学生查询资料、写作及语言表达能力,达到培养学生的创新能力和提高综合素质。
每个科研课题要组建课题项目团队,团队由教师、学生组成。教师负责课题的难点攻关及指导学生进行课题的研究。学生参与到课题的整个过程,并协
助完成项目的开发或实验。在科研过程中,教师的科学思维方法、创新思维习惯等科学素养对学生的科学素质的培养起着潜移默化的影响。这种影响是非文字化的,但其作用是巨大的。从事科研的教师,一般来说,探索性较强,不迷信权威,敢于质疑。这些素质在教学过程中体现为不迷信教材,善于提出开放性的问题,引导学生积极思考并参与讨论。
教师教学的过程中,可以将科研课题根据课程的知识点进行细化,以课题为切入点引导学生进行理论知识学习。同时科研课题中的某些功能模块做为课程设计的内容,再将课程设计的内容中所含的知识点拆分成小实验或课堂实例。这样,每个知识点由一个大的项目串接起来,不再成为孤立的知识点,课堂教学的内容也不再枯燥,能够激发学生的学习热情,学习的效果能够明显的提高。
2.2课题项目团队
团队包括指导教师团队和学生团队,教师团队相当于公司的项目总监,学生团队相当于公司的软件开发部门。学生团队由几个小组组成,高年级学生担当项目经理或小组长,低年级(大一、大二)担当低级程序员或软件工程师角色。“课题项目团队”的结构如图2所示 。每个学生在团队中扮演一个公司员工的角色。学生通过直接扮演项目开发组中的成员角色,角色包括:项目经理、技术经理、配置管理员、软件工程师、测试工程师等,来了解在软件项目开发团队中的角色、过程、规范和执行方法,以及在团队合作中沟通能力的重要性,养成良好的职业习惯。表1是团队职责说明。指导教师重点指导高年级学生,必要时兼顾对低年级学生的技术指导。高年级学生具有指导低年级学生的责任和义务。
每个课题的开发严格按照项目开发流程进行,包括项目立项、计划、需求分析、设计、编码、测试和交付的全过程,让学生熟悉软件工程在企业中的具体应用方法。课题组角色的划分是根据学生的知识和能力的不同进行划分。学生在团队担任的角色随着能力的提高是动态变化的。不同的工作角色要求的知识有所不同,要求承担此工作的学生要具备相应的知识。因此所对应课程的设置也会有所不同。主要课程设置如表2所示。大一学生刚接触此专业,通过教师和高年级学生的指导了解软件工程的特性及相关的知识,在课题组承担一些辅的工作如:写文档等,这样有利新生快速的融入到软件开发的环境中,提高他们的学习热情。经过一年的初步学习后,大二的学生可以承担课题的开发工作,在中级阶段的4种角色可以进行互换,使学生能够熟悉不同角色的工作。在此期间,学生要学习与软件开发相关的专业课程。经理的角色一般由大三的学生胜任,主要学习项目管理及软件体系结构相关的知识。
3成果
软件人才的素质包括专业素质和非专业素质两个方面[4]。在专业素质方面,软件人才需要扎实的知识基础、良好的能力结构等。但是软件人才只具备专业素质还是不够的,还要具备非专业素质,譬如:个人的责任心、道德感、团队精神、沟通能力、组织能力等,该素质在软件生产中日益重要,以成为软件高素质人才的必备条件,并在进行软件开发、管理过程中直接影响工作完成的效果和质量。
经过几年的教学实验,学生的综合素质得到了很大的提高。经统计分析,参加课题项目团队的同学的成绩在全班的前列。图3是课题组学生与其他学生平均成绩的对比。从表中可以看出,一年级,无论是公共课还是专业基础课,课题组学生的平均成绩要略好
图3课题组学生与其他学生平均成绩对比
于其他学生的平均成绩,但是差别不是很大。原因是大一学生刚接触此专业,新鲜感和学习热情都比较高,所以成绩都比较好。
到了二年级和三年级,课题组学生的平均成绩要远高于其他学生的平均成绩。并且课题组学生的成绩基本稳定,而其他学生的平均成绩呈逐年下滑的趋势。造成这各结果的原因是其他学生对专业的新鲜感消失并且学习热情下降所至。
学生不但提高学生的综合素质,并且能够很好的完成科研课题。2009年,各课题组参加了“安利杯”软件设计大赛,取得不错的成绩,“基于Web3D的交互式虚拟水稻模型”获得特等奖,“交互式离散数学教学系统”、“花卉环境监测自动化控制系统”获得一等奖,“基于UCGUI的嵌入式设备图形解决方案简介文档”、“编程语言学习系统”获得二等奖,“课件智能生成和平台系统”获得三等奖。其中“基于Web3D的交互式虚拟水稻模型”和“花卉环境监测自动化控制系统”项目组同学全部为试点班的学生,其他获奖项目中试点班的学生占50%以上,并全为骨干成员。课题组的学生不但很好的掌握了专业知识,其非专业素质也得到了很大的提升,我院大四学生在北京基地实训时,课题组成员被企业优先录用,并受到企业的赞誉。
参考文献:
[1] 郭祥群,洪艺敏. 融教学科研为一体,提升本科教学的质量[J]. 高等理科教育,2003(增刊1):5-7.
[2] 王伟廉. 试论高校教学对科研的促进作用[J]. 高等教育研究,2001(1):49-52.
[3] 潘懋元,王伟廉. 高等教育学[M]. 福州:福建教育出版社,1995:253.
[4] 甄国红. 应用型本科专业课程结构体系的构建:以市场营销专业为例[J]. 黑龙江高教研究,2008(11):172-174.
Applying Research and Innovation Platform to Promote the Organic Integration of Research and Teaching
DENG Hong, QIU Xiao-hong, PENG Ying-qiong
(College of Software, Jiangxi Agriculture University, Nanchang 330045, China)
Abstract: We analyzes the software engineering professional status of teaching and practice, and according to the characteristics of software engineering professionals, proposes the establishment of research and innovation to create a platform and establish a subject-project team that can effectively promote the organic integration of research and teaching, improve teaching quality and overall quality of university students, while improving teaching and research initiative.
web3d技术论文范文第10篇
关键词：3ds Max；Unity 3D；虚拟现实；虚拟校园；三维建模
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0218-04
Based on the 3ds Max and Unity 3D Design and Implementation of a Three-dimensional Virtual Campus System
YU Zhen-yu1，2， YANG Kun1，2
（1. School of Information Science and Technology， Yunnan Normal University， Kunming 650500， China； 2. GIS Technology Engineering Research Centre for West-China Resources and Environment of Educational Ministry， Kunming 650500， China）
Abstract： Virtual Tour technology is virtual reality technology branch， virtual campus is a specific application of this technology. Three-dimensional virtual campus roaming system can give those who experience an immersive realism to simulate realistic environments， provide users with convenience， but also for schools to demonstrate their presence provides an effective method. The design is based on virtual reality technology， the use of 3ds Max modeling， rely Unity 3D structures scene， and ultimately a three-dimensional virtual campus system of Yunnan Normal University main campus.
Key words： 3ds Max； Unity 3d；virtual reality； virtual campus； three-dimensional modeling
1 概述
在信息化技术不断发展的今天，众多领域均通过计算机应用为用户的使用提供便捷。虚拟现实技术是众多计算机应用中被使用最为广泛的技术之一，它已逐渐从幕后走到台前，从实验室的研究项目走向实际应用，遍及各个领域，虚拟现实技术已成为计算机应用行业的研究重点[1]。随着“数字地球”的提出，将虚拟现实技术应用到日常生活势在必行。其中，虚拟校园是“数字地球”建立于学习与生活中较为直观的体现，它运用图像处理技术和计算机图形学相结合的三维可视化图形图像并在屏幕上显示，实现了人机交互的功能，为师生、家长提供了极大的方便，具有宣传学校、提高知名度的作用[2]。
2虚拟现实技术的国内外研究动态
2. 1国外研究现状
美国是虚拟现实技术的发源地[3]，目前其研究水平遥遥领先于世界各国。美国圣何塞州立大学已在虚拟世界平台“第二人生”（ 世界上最受青睐的三维虚拟平台之一）上建立了虚拟校园[4]。英国、日本、德国等国家对于虚拟现实技术的研究也处于领先地位[5]。德国某大学为使学生便于查询和研究，联合研制出基于三维GIS的城市模拟系统。日本发达的动漫，联合先进的虚拟现实技术，于2014年12月设立全球首所“虚拟学校” [6]，可让受心理问题困扰的学生在家中化身虚拟人物，利用手机摇杆自由学习和交流。
2. 2国内研究现状
我国的虚拟现实技术起步于20世纪80年代，最早在高校中研究，与一些发达国家还有一定差距。近年，我国已将虚拟现实技术列为国家重点研究项目[7]，许多重点院校及实验室也加入其中，清华大学、厦门大学、浙江大学等学校相继推出了三维虚拟校园系统。北京林业大学、武汉生物工程学院等院校通过实现虚拟校园的形式有：单纯图片式， 360度全景拍摄、交互式三维仿真[8]。大多数已实现的虚拟校园是采用平面地图和部分实景拍摄整合而成，使用者对这样的系统比较被动，场景不真实，过于机械化，难于实现智能化的人机交互。若采用360度全景拍摄存在的问题是场景并非连续，依然无法克服缺乏互动感的缺陷。然而通过制作三维场景模拟校园并实现漫游，这样无疑虚拟再现了真实场景，便于体验者参观校园，欣赏美景。
3 虚拟现实技术相关软件
传统的人机交互往往停留在二维空间上，虽可实现功能，但用户感受性差，且与真实环境出入较大，难以实现较好的人机交互和智能化。此系统主要使用的软件有3ds Max、Unity 3D和Photoshop等，开发环境如表1所示。
3ds Max是主要的三维建模工具，在三维虚拟校园中，整体场景和每个建筑的效果直接影响用户使用的逼真度。Unity 3D是一种基于开源.net，即的组件化的游戏引擎，具有开发效率高、运行稳定、用户界面良好等特点[9]，其内置的API函数与开发工具Visual Studio结合能够高效地开发出仿真系统。
4系统总体框架设计
4.1技术路线
通过校园地理信息的数据采集与整理，使用三维建模软件进行精细建模，进而对三维模型进行处理，再根据实景规划将模型导入系统，并生成虚拟校园漫游功能。在系统中加入光照效果、玻璃镜面的反射效果、碰撞测试、飞行鸟瞰等效果，并附加建筑物属性[10]，按要求设计漫游系统中各种三维物体能够进行方便的操作，再对漫游方式进行设定和规划[11]。在Unity 3D中用C#设计用户交互界面，基于SQL Server数据库构建虚拟校园系统数据库，再连接数字校园系统数据库实现数据共享 [12]。具体技术路线如图1所示：
4.2系统的总体设计
为利于系统的开发、维护、部署和扩展，本设计基于“分而治之”的思想采用三层架构模式（数据访问层、表示层、业务逻辑层）开发-。其中，数据访问层采用SQL Server2008实现查询功能。表示层为界面外观设计，效果如图2所示。业务逻辑层则为系统的逻辑建构，系统健壮性是决定系统成败的关键，高内聚、低耦合为最终目标，由此对于输入、输出功能的有效性验证工作是必不可少的[10]。
4.3 功能模块设计
无论做怎样充分的准备，最终目标都是要使系统“活”起来，这便需要加入控制脚本实现相应功能[11]。
4.3.1查询功能
查询功能的实现有两种：使用Unity 3D内置的小型数据存储PlayerPrefs；使用外部数据库。对于数据访问需求不大的情况建议使用PlayerPrefs，它通常用于手机客户端的数据存储访问。而本设计采用的是连接SQL Server 2008，其实现如图3所示。
实现查询功能是将数据库查询的结果通过函数返回值的形式传到脚本变量，然后通过变量的调用显示到屏幕。这里需用到Find（）方法，在使用中要注意：Find（）方法是通过遍历本场景中所有Game Object而实现查找的，由于Update（）与Awake（）这类方法每帧都要执行，如果Find（）方法大量使用在这两个函数中，则会导致运行卡顿，极大占用系统资源，且存在很大崩溃的风险。
4.3.2路径查询功能
路径查询功能的实现有多种方法，例如NavMesh、A*、GameObject、发送射线等。本设计采用的便是NavMesh与发送射线的方法。使用Unity 3D的NavMesh进行路径查询，设置相对繁杂，但脚本调用相对容易，且路径查询过程中不易出现主角与建筑碰撞导致无法行走的情况。先将场景中能够路径查询的区域用NavMesh烘焙，再用相同方法烘焙不可查询的区域[9]，如图4所示。最后添加NavMeshAgent组件在需要路径查询的主角上启动查询，编写脚本后添加到路径查询的主角，脚本调用agent.SetDestination（）函数即可实现。
4.3.3小地图功能
使用KGFMapSystem[5] 插件实现小地图标志，效果如图5所示。小地图周围的四个按钮可实现放大、缩小、最大化、锁定方向等功能。
图5 小地图
4.4数据采集处理
在校园整体布局设计中，建筑的位置摆放，花草树木的种植范围以及地势的高低起伏是直接影响作品效果的因素，本文以云南师范大学呈贡校区真实场景为例，采用Google GetScreen软件进行截图拼接，获取相应位置的卫星影像，并进行研究区裁剪，结果如图6所示。在建模过程中，为够更好的还原模型真实感，需在研究区大量采集真实图像，经过处理，附加于模型，使其渲染效果逼真。
4.5三维建模
三维建模的方法有多种，本设计使用的是二维图形建模和多边形建模。该类方法较好地提高整体建模效率，且可修改性高，便于后期维护。建模完成后，通过STL检查对模型多余的线和面进行删除，减少数据冗余。
5系统
系统制作完成后需才可实现共享，目前Unity 3D已支持常见设备格式，本系统了网页、客户端和Android版。
将构建虚拟校园漫游系统三维模型场景所需的素材导入工程项目Assets目录下并打包。调整Unity 3D的配置，从菜单栏选择 Edit->Project Settings->Player，进行设置，如图9所示。
6结论与展望
三维虚拟校园对学校建设具有辅助作用，也适应了信息社会发展的趋势，具有重要的理论、现实意义与价值。三维虚拟校园系统对学校对外宣传、招生就业、学校面貌的展现具有非常重要的作用，是校园信息化平台建设的重要组成部分。
本系统以清华大学及厦门大学三维虚拟校园系统为参考，结合云南师范大学虚拟校园建设的实际需求，利用3ds Max建立虚拟校园场景，通过Unity 3D进行。用户可通过多平台进行校园浏览和人机交互，为后续的虚拟校园建设工作打下了坚实的基础。对于本设计中，草地、花台等细微模型，及深入的空间分析、冲突检测等，有待完善和提高。
参考文献：
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[2] 刘柱. 基于Unity Web3D虚拟校园的设计和实现[D].大连：大连理工大学，2014
[3]马瑞. 基于Unity3D的多平台三维虚拟数字校园的设计与实现[J]. 蚌埠学院学报，2014（2）：13-16.
[4] 吴庆双，王楠. 安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究[J]. 重庆文理学院学报：自然科学版，2012，1（1）：62-67.
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[9] 刘柱，刘瑾. 虚拟校园的设计和实现[C]//中国高等教育学会教育信息化分会.中国高等教育学会教育信息化分会第十二次学术年会论文集.中国高等教育学会教育信息化分会：，2014：11.
[10] Nicolas Imbert，Frederic Vignat，Charlee Kaewrat，Poonpong Boonbrahm. Adding Physical Properties to 3D Models in Augmented Reality for Realistic Interactions Experiments[J]. Procedia Computer Science，2013，25（1）：11.