现实技术论文范文

时间:2023-02-26 22:15:08

现实技术论文

现实技术论文范文第1篇

关键词:概念设计虚拟现实技术产品市场

一、产品概念设计与市场

概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见,产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现,概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”,让学生进行座椅的开发设计。步骤是,首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理,并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事,从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为,在民间曾有这样一个说法,就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上,取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后,就断了药,从此不再吃药,这也意味着孩子走向健康。所以,将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时,用折断了的钥匙做椅架为主题,由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略),于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然,产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化,设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中,产品概念的构思是丰富的,人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

完成概念设计只是第一步,能不能进行第二步Detaildesign,第三步Manufacturingdesign,甚至投放市场为开发商或企业带来效益等,这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距,是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中,只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中,如何减少做“分母”的被动,扩大见效益的百分比,仍是最关键的,是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求,目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计,就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析,其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是,产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而,设计表达在信息时代已是多元化的展示形式,计算机辅助工业设计的发展,尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用,已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品,让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受,这样开发设计的产品与传统相比,就大大减少了投放市场的风险性,也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产,提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程,保证产品开发一次性成功,加快开发进程,甚至使设计者和用户融为一体,设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality,VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境,是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动,观察周围的景物,还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象,听到的是虚拟环境中的音响,感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力,从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod,MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod,IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像,将获取的景物图像,通过图像处理技术,按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上,用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外,还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct,VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物,是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真,设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的,因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程,使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中,如采用头脑风暴法进行方案创意时,可以将体验设计思想更好地融于其中,也就是更多地关注产品使用者的感受,而非产品本身。比如,针对不同用户及爱好者的要求,在不同的虚拟环境中,让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时,充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议,邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见,观察设计和修改过程,直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争,设计厂家不能坐等用户找上门订购产品,而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告,再与计算机网络技术结合起来,使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品,并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时,还可以通过Email对产品提出意见和建议,让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力,为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望,通过网上游览,将信息反馈到各商家,商家则会主动争先与厂家联系,网上定货,使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争,各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力,这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究,1999,6

2熊曼辰等数字化与概念化工业设计ICME2000论文集

3孙守迁等计算机辅助概念设计研究现状和发展趋势中国机械工程,1999(10)

现实技术论文范文第2篇

动画作为艺术的一种表现形式,它具有特殊的文化内涵。动画艺术来源于生活,但它的艺术表现形式却又远远高于生活。动画创作中想象力和创新性是关键,动画中创造性大都是如何来体现的呢?它靠技术,然而在当前社会迅速发展的影响下,很多新型技术都进行了革新和研发,也伴随着动画行业的发展迎来一个灿烂的春天,并且在表现形式上呈现出多元化。很多动画作品不但在商业上获得了极大成功,而且其民族性、国际性、艺术性上也体现的淋漓尽致。所以说新技术的革新是动画艺术的发展趋势。

二、虚拟现实技术与动画艺术的融合之路

动画在当前社会的发展中,在形式上很多情况不能满足商业或艺术上的要求,这就要求动画技术进行革新以满足其需求。然而,虚拟现实技术就应运而生了,虚拟现实技术使动画艺术在表现形式上更广,甚至促进新兴行业的产生。例如,虚拟三维仿真动画游戏,建筑漫游交互可视化,模拟军事、工业制作互动领域。

三、模拟真实环境,实时仿真交互

模拟真实环境主要是应用在商业中,早在加拿大,就已经投入运用了,即,在商业会议中,会议中的人员都不会到场,而是在家拿出手机或是电脑,进入一个虚拟的办公环境中,大家都坐下来开会就好了。这样就大大节省了资源。在虚拟的环境中每个模型的外形,进行真实的拟合,然后通过数据转换成三维模型。比如,蓝天白云花草树木的模拟、虚拟现实主题公园真实模拟、真实的建筑场景等。

四、动画艺术与虚拟现实技术的发展

动画艺术的设计可以挖掘传统文化中的元素。传统文化经过几千年的沉淀,所留下来的优秀文化大多是符合大众口味,都有其独特的艺术形式,吸引着各自的爱好群体。虚拟现实技术随着科技的发展,也日益健壮,把动画艺术融入到虚拟现实当中,其视感、触觉可谓大为观止。建筑行业中,为了把握市场趋势,果断启用最新技术把握住了商机。虚拟现实技术甚至成了当今房地产行业综合实力的象征与标志;工业生产中,虚拟现实技术给其带来了便捷,提高了效率,更是减少了损失;在军事模拟动画中,给战士充足的现场感觉,提升了培训质量。

五、结语

虽然虚拟现实对于大部分人来说还很陌生,但是这个行业正以火箭般的速度快速发展,游戏、动漫、体验馆等各个领域都出现了一些成功的商业案例,制作VR游戏的追梦客、发掘VR动漫潜力的旨尖动漫、以及位于九州万达的9D体验馆,都在以自己的行动,将虚拟现实的魅力展示给更多的人.

现实技术论文范文第3篇

概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:

1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见,产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现,概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”,让学生进行座椅的开发设计。步骤是,首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理,并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事,从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为,在民间曾有这样一个说法,就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上,取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后,就断了药,从此不再吃药,这也意味着孩子走向健康。所以,将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时,用折断了的钥匙做椅架为主题,由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略),于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然,产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化,设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中,产品概念的构思是丰富的,人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

概念设计只是第一步,能不能进行第二步Detaildesign,第三步Manufacturingdesign,甚至投放市场为开发商或企业带来效益等,这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距,是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中,只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中,如何减少做“分母”的被动,扩大见效益的百分比,仍是最关键的,是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求,目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计,就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析,其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是,产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而,设计表达在信息时代已是多元化的展示形式,计算机辅助工业设计的发展,尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用,已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品,让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受,这样开发设计的产品与传统相比,就大大减少了投放市场的风险性,也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产,提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程,保证产品开发一次性成功,加快开发进程,甚至使设计者和用户融为一体,设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality,VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境,是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动,观察周围的景物,还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象,听到的是虚拟环境中的音响,感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力,从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod,MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod,IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像,将获取的景物图像,通过图像处理技术,按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上,用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外,还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct,VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物,是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真,设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的,因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程,使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中,如采用头脑风暴法进行方案创意时,可以将体验设计思想更好地融于其中,也就是更多地关注产品使用者的感受,而非产品本身。比如,针对不同用户及爱好者的要求,在不同的虚拟环境中,让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时,充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议,邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见,观察设计和修改过程,直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争,设计厂家不能坐等用户找上门订购产品,而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告,再与计算机网络技术结合起来,使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品,并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时,还可以通过Email对产品提出意见和建议,让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力,为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望,通过网上游览,将信息反馈到各商家,商家则会主动争先与厂家联系,网上定货,使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争,各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力,这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究,1999,6

2熊曼辰等数字化与概念化工业设计ICME2000论文集

3孙守迁等计算机辅助概念设计研究现状和发展趋势中国机械工程,1999(10)

现实技术论文范文第4篇

虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境,人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面,使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化,它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。

为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境,必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象:不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似,而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。

目前,相关软件发展迅速、种类较多,其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。

1.1模型构建软件

MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件,广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景,可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。

1.2支持视景生成的语言——OpenGL

应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境,其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。OpenGI可按函数库的形式被C语言调用,也可以被窗口系统直接调用。OpenGI是使用专用图形处理软件接口,该接口目前由几百个过程函数组成,用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。

()penGI指令的模型是客户/服务器模式,即一个程序(客户)提供指令,该指令由OpenGI解释并处理,它直接执行3D及2D图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z~Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持双缓冲技术,该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制,使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。

1.3视景漫游软件

Vega是MultiGen--Paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台,由Lynx图形化用户接口和Vega库组成。利用Vega库函数可在Lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式,可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。

2地质构造情况的模拟

对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要,如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差,或图形表现不直观易懂,则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故,造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布,使矿井的规划设计更加直观方便。

综合国内外现状,三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。

MultiGenCreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式,使用GIS软件Arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(TIN),然后转成USGSDEM格式,将其导入Creator就可以生成煤层曲面。然后,通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。

3地形地貌及地物的模拟

地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图,可以用扫描数字化的方法得到平面数据,按照图上的标注得到高程数据;如果已有该区域的电子地图,则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据;如果没有上述数据源,则需要由野外测量获得。

地形生成与地质曲面生成过程类似,先用ArcInfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化,把图上标注的高程值输入到属性表中,生成不规则三角网(TIN),然后转成USGSDEM格式将其导入Creator生成三维地形。

对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的建立,先用Auto—CAD进行数字化,得到其平面位置。将得到的*.def文件导入Creator,并与地形匹配。如果建筑物比较规则,则直接将其底面按照高度拉伸为立体,如果建筑物造型比较复杂,则需要分成规则的几部分进行构建。

4矿山井下巷道建模

目前,矿山信息主要是通过CAD格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息,利用CAD中的三维多线段重新描绘巷道,同时将高程信息赋予每个节点,实现巷道的单线显示,井筒和巷道设计要布置合理,尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造,尽量减少矿井建设和生产地面的影响。

使用MultiGenCreator进行设计,用圆柱体表示井简,用半圆型截面的柱体表示岩巷,然后进行模拟生产,以发现生产中可能遇到的问题,对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产,从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素,选择合理的方案。

5虚拟巷道系统的建立

虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示,建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达,用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察,并可通过网络进行各种交互。

5.1矿井巷道的建模

矿井中各种实体大多是三维实体,其表面为不规则曲面,且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形,可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围,要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上三维实体模型,可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中构建三维矿井巷道模型,首先应进行简单的坐标转换,这是因为MuhiGenCreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。MultiGenCreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系,是以MuhiGenCreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心,基底坐标为XOZ面,y表示高程。其坐标长度以米为单位,标准角度以弧度为单位。因此,为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致,应将原来矿井三维实体的(,Y,:)坐标转换为MuhiGenCreator坐标系中的(,Y,Z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大,而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响,因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。

5.2虚拟巷道场景的绘制

对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型,可用ElevationGrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系X()Z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述,阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了栅格行和列之间的空间。Height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度,基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应;colorPerVertex域指定为TRUE或FAISE,表示color域中指定的颜色是用到ElevationGrid节点的每个顶点上(TRUE),还是应用到每个四边形上(FAISE);此外,通过建立solid域值,所有的海拔栅格都可以当作实体。

对于由不同的三角面构成的复杂地表模型,则需要用MUITIGENCREATO提供的万能几何节点IndexedFaceSet来创建,它有coord与coordlndex两个域,与IndexedFaceSet节点中的两个域类似,前者提供了一个节点,列出了构造面几种所有面的坐标。Coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引,并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中,要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。

6结语

应用虚拟现实技术,生成一个逼真的矿山虚拟环境(VirtualEnvironment)。这样在矿山设计或研究阶段,科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山,按照设计给定的工艺方法和参数,选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控,发现问题进行实时修正。设计结束后,设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之,虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。

参考文献:

[1]古德生.金属矿山深部开采中的科学问题[A].香山科学会议第175次学术讨论会[c].北京:2001.

[2]乔林,费广正等.OpenGI程序设计[M].北京:科学出版社,2002:130~134.

[3]齐安文等.三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题.《中国矿业》.2001(5):10.

[4张瑞新、任延祥.虚拟现实技术及采矿工程中的应用.《中国矿业大学学报》,1998(3):27

[5]李青等.虚拟现实技术及矿井工业广场的可控可视化研究.《计算机仿真》,1998(2):19.论文关键词:虚拟现实技术矿山软件虚拟矿山

现实技术论文范文第5篇

AR技术发展迅速,目前已经出现多种用于虚拟现实系统开发的工具包,比如ARToolKit、Coin3D和MRPlatform等,ARToolKit开发工具是目前应用于虚拟现实开发比较广泛的。但是虚拟现实技术更多的是停留在实验室阶段,现实生活中并未广泛使用,总结一下开发难点主要有以下几个方面:

1.1物体成像

由于虚拟现实技术需要将真实世界与虚拟世界结合起来,常常需要带一些头戴或手持设备,这些设备上的摄像机的摄像角度与眼睛的位置存在偏差,因此虚拟物体的定位在真实视场中的定位和显示角度也会存在偏差,且很难调整。

1.2定位系统

户外应用是虚拟现实技术的一个重要方向,我们可以依靠虚拟现实设备进行定位,解决迷路问题,但是在较差的天气中,民用GPS存在较大误差,由于现有许多户外的系统中的校正算法需要大量的输入和繁琐的校正步骤,因此不适合商业化应用。

1.3数据传输

虚拟显示应用中,需要做大量的数据处理,我们系统能力都要受制于数据传送的速度,因此由于带宽的限制会影响虚拟现实应用的使用效果。

2增强现实技术未来应用展望

2.1户外学习

在实际教学过程中,大量科学课程的学习需要走出课堂,或是在大自然中或是在博物馆中。移动增强现实技术能够使学生在户外或是博物馆中进行个性化自主学习,获得更多信息从而达到开阔视野的目的。

2.2参观漫游

哥伦比亚大学Feiner研究小组已经研制出一套基于增强现实系统开发的户外校园漫游机,借助该套增强现实应用,用户漫游在校园中可以了解相关建筑物的详细信息,未来增强现实系统将应用到名胜古迹的参观中,当体验者漫步在名胜古迹环境中,就可以了解到古代建筑的相关信息。

2.3军事信息

南澳大利亚大学基于增强现实技术开发了一套虚拟军事仿真器,基于该系统可以让户外用户看到虚拟的军事设施,北卡罗来纳大学目前正在采用磁传感器和视觉跟踪技术进行混合跟踪方面的研究工作,开发了一套增强现实系统未来增强现实技术将被更广泛的应用于军事战斗中。

2.4展览展示系统

增强现实系统的一个重要应用是基于虚拟和真实的混合看到过去或未来的人物或事件。在车展中,汽车生产商可以基于增强现实技术给广大群众呈现出下一代概念车,或是推出一款新车的模型,详细描述汽车的各种属性以及对应参数;参观文物古迹的游客可以穿戴虚拟现实设备观赏在计算机技术生成下的古迹原貌,给参观者更好的视听感受。

3总结

综上所述,与国外相比,国内自主设计研发的增强现实系统还不是很成熟,国内学者大多是观点描述性研究和分析探讨研究,随着时间的推移,增强现实技术的发展正呈加速趋势,无论是技术领域还是教育领域都已经开始密切关注增强现实技术带来的教育变化,其必将在教育领域中大展身手,使得教育研究者们所倡导的泛在学习的梦想逐步成为现实。

现实技术论文范文第6篇

计算机现在是运用的比较普遍的一种表现方式,有三维表现和虚拟动漫的表现形式,而现在我们运用计算机表现的形式是3D多,现在基于人们的文化修养和审美意识提高,在室内设计方面的表现手法选择性越来越多,有时候同样方案和同样的设计,但是表现手法不一样,就会给客户不一样体验和效果。而基于这种计算机和传统手法相结合的虚拟表现手法就有很大的优势,可以更加直观充分的展现给客户看了。

二、虚现实在室内设计的运用和发展目的

室内设计发展至今,已经有多种表现形式了,那么虚拟表现在室内设计中有一下几个功能和目的:

1、充分的帮助设计师讲解设计理念

在室内设计这专业出现之前,室内装修都是以业主根据自己的欣赏水平和想象来施工的,这种方式只能以亲自在现场知道工人去施工,所以也就没有施工图啊,设计方案之说,装修功能也只局限于人类的居住需求。随着社会发展才分工出设计师行业,也就有了方案和平面图包括效果图,伴随着设计师和客户交流也越来越多。但是在交流中客户和设计师都有对方案的理解,那么就能使设计师更好的修改方案,也就能和施工人员对接施工,但是这种施工固然能解决设计问题,也能更好的和施工人员交流,但是还不能满足设计师和客户之间的交流,在这个发展过程中虚拟现实运用很好的弥补了室内设计的不足,能使设计师的方案更直接的和客户交流对接,当然更加丰富了室内设计的表现手法。

2、在室内设计中优势

近年来,虚拟设计在室内设计中作为一个独立体系正在快速的发展,三维立体在虚拟现实中相比于传统手绘中的优势在于实际设计空间的真实尺寸体现。这种设计更加直观的表达出设计师的效果,更加人性化和专业化,在设计过程中更加快捷、直观、逼真。

3、灵感创作的来源

计算机更能反映空间的真实性,虚拟在空间的创作中,能把各种模型组合有利于激发设计师的创作潜能和再创作的灵感。在计算机创造中,各种模型有趣的组合,能使设计师找到源自大自然的设计,一切的设计来自大自然万物,它能使设计师在面对计算机时消除疲劳,避免单调的工作,使设计师有更多的时间来找创作作品的灵感。

4、合理的展示平面布局

计算机处理数据的强大功能,室内设计的数据一般通过计算机数据处理得来的,像室内的平面图的尺寸、标注等都可以用计算机处理得来的。传统方式则需要设计师发费大量的人力物力来计算,而且没有计算机那样精准。现在计算机的处理大大节省了时间和人力成本。

三、虚拟现实技术在运用中的不足

1、时间成本更高

以往通过传统方式手绘来与客户交流,直接可以描绘出客户的想法,而虚拟现实的制作方式则相对来说时间周期更长,也更加不好修改,在表现方式越来越多的情况下,手绘通常时间比较节省,而电脑制作的效果图相对来说也比较短,而使用的虚拟现实技术来表现方案时,通常比较漫长的,而且也不容易修改,因此虚拟技术在现实运用中的时间成本比较高。

2、价格成本偏高

虚拟技术与传统方式相比较的价格偏高由多方面的成本因素的,首先虚拟技术是一门新型的信息技术,是伴随着科技发展的成果,目前掌握这门技术的人员不是很多,这是作为一门技术表现的方式,其次是因为虚拟技术在现实操作中时间成本相对来说比较高,而且对计算机的硬件要求比较高,这也无形中增加了运行成本,因此虚拟现实运用在实际运行中有着多方面的制约因素。

3、技术人才的匮乏

目前我国教育还没有大量培养掌握这门技术的人才,而科技在前进,所以人才的匮乏不足也制约着虚拟现实技术的发展。

四、结束语

虚拟现实技术在室内设计行业中,随着科技水平的提高和人才技术的掌握,运用层面更加广阔,针对室内设计运行的问题,找到一种良好的解决方案,可以加速室内设计行业的发展,能使设计师更加直观的与客户交流,解决目前室内设计行业中遇到的问题,也可以提高室内设计行业的科技水平,为整个设计行业提供强大的技术支撑保障。

现实技术论文范文第7篇

虚拟现实技术(VirtualReality,简称VR)是综合了计算机三维图形技术,感观反馈、立体声、语音输入输出以及广角立体显示技术等,创造出为使用者提供身临其境的三维世界,并且进行感观交互的人工环境。近年来,虚拟现实技术以其提供听觉、触觉、视觉等感观模拟的特点广泛应用于各个领域,发展迅猛。虚拟现实技术的特点:

(1)环境模拟

利用计算机模型产生实时三维图形,根据使用者所需工作环境或实验场所的空间方位及时间参数等数据模型,可以设计出很逼真的模拟图像,同时结合立体显示技术呈现给使用者完美的模拟系统,需要注意的是空间或环境变化时显示刷新频率对于使用者感观的影响。

(2)感观反馈

可以通过立体声效果实现声音方位和远近的改变,通过带有震动触点的道具模拟触觉感应,以此来实现虚拟系统中听觉触觉的反馈效果。

(3)人机互动

通过语音识别系统或者计算机进行语音或命令输入。虚拟现实技术的以上特点完全适用于煤矿安全生产培训系统,通过计算机3D技术模拟出煤矿生产环境,用户以第一视角进入,可以熟悉工作环境、训练各种工作技能,应对突况等。

(4)三维动画效果

场景制作完成后需要使用AdobePremierePro将音效和动画进行合成和剪辑,还需要使用转场效果及特效来达到逼真效果。

2煤矿安全培训系统总体架构

矿井作业模拟系统由计算机控制系统来操控整个系统,用户登陆后通过计算机控制系统连接运动控制接口,可以通过启用采掘模块进行采掘模拟训练;通过启用风险识别模块训练工人判断、识别和处理危险的能力;通过互救、逃生训练锻炼工人自救和相互救助的意识。同时用户还可以通过传感器控制感受第一视觉漫游矿井,熟悉矿井生产环境和生产设备,这对于新员工来说非常必要,可以通过模拟系统尽快熟悉工作环境。

3模型构建

模型构建主要以创建不规范生产操作、重大生产事故示例和安全事故应急预案演练模型为主,使用户可以通过模拟系统达到亲身体验的目的,培训系统主要采用3DSMAX建模和渲染。其中大型设备采用多边形建模技术,以先精模后简模为原则,建模前需要根据设备的实际尺寸确定模型的比例,根据设备运行参数设置模型运动轨迹和参数;小型设备则使用图片处理软件和贴图技术进行处理,多采用纹理贴图以提高仿真度。井下巷道模型应该按照实际巷道的尺寸、复杂程度和矿井生产图纸来构建三维模型,力求模型比例与实际生产环境相符合,为了保证安全培训系统的可扩展性,按照由简单到复杂递进的顺序依次创建,形成系统的巷道模型库,应对生产环境随时扩展的可能性。场景建模主要是根据实际巷道环境创建包括电缆、机电设备、管道和支架等辅助设备,主要采用贴图技术,使场景模型更加逼真。利用特效编辑器生成烟雾,利用灯光设置达到瓦斯爆炸效果,后续连锁反应会涉及到物理模块及反应堆力学技术。人物模型的建立极为关键,人物造型是否逼真直接反映了模拟系统的仿真质量。在进行人物建模时首先进行外形创建,以实际生产的不同工种为原型进行分角色设计,人物运动效果要注重细节,如对安全事故发生时人物的反应和动作要进行动作采集并进行数据分析,作为突发事故时人物反应的分析资料。人机交互则利用VIrtools实现。

4结语

煤矿安全培训系统与虚拟现实技术的结合可以说为提高煤矿安全生产、增强工作人员处理矿井危机的能力具有重要意义,类似的系统在很多煤炭集团都得到了广泛的应用,效果也非常显著,相信其在不久的将来会发挥更为重要的作用。

现实技术论文范文第8篇

关键词:虚拟现实技术土木工程可视化计算

一、引言

随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加入,建设项目的规模越来越大、结构形式日益复杂,对土木工程学科管理的科学性、精确性要求越来越高。实现土木工程的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木建筑工程项目管理现代化的要求和本领域的研究热点。虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是综合性与集成性极强的高新技术,在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。土木工程中的虚拟现实技术涉及土木工程领域的各个学科,已显示出一定的实用性,技术潜力十分巨大,应用前景非常广阔[1]。

二、虚拟现实技术及其特点

虚拟现实技术,又称灵境技术,是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,大大推进了计算机技术的发展。VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间转化为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供一种高级的人机接口。利用VR技术所产生的局部世界是人造和虚构的,并非是真实的,但当用户进入这一局部世界时,在感觉上与现实世界却是基本相同的。因此,虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。它以模拟方式为使用者创造了一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参与者可直接参与和探索虚拟对象所处环境的作用和变化,仿佛置身于现实世界中。一个身临其境的虚拟环境系统是由包括计算机图形学、图象处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语音处理与音像技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等不同功能、不同层次的具有相当规模的子系统所构成的大型综合集成环境。所以,虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术。虚拟现实技术具备以下三个方面的特性。

1.沉浸性

虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。

2.交互性

虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互,使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

3.多感知性

由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。

三、虚拟现实技术在土木工程中的应用

1.虚拟现实技术在土木工程中的应用前景

在土木工程中,长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容,如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑,用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景,以传递大量的信息。但这一种信息处理与传递方式受到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响,交流起来非常困难。

VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。用虚拟现实既能表示真实的世界,也可以表示虚拟的世界。表示真实世界时,可以突破物理空间和时间的约束,做到能“超越现实”;在表示虚拟世界时,又能使其中的虚拟物体表示出三维逼真感,以达到身临其境的感受,最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的三维信息空间”。VR技术为用户提供了一种新型的人机接口,它利用计算机生成交互式三维环境,不仅使参与者能够感受到景物或模型的逼真存在,并且对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。

2.虚拟现实技术在土木工程中的应用领域

由于具有上述的优势特征,虚拟现实技术在土木工程中得到了广泛的应用,并且具有广阔的应用前景。现阶段,虚拟现实技术在土木工程中的应用主要有以下几个方面[2]。

(1)在虚拟施工过程和施工结构计算中的应用[3]

在实际工程施工中,复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的问题,前者难点关键就在于施工现场的结构构件及机械设备间的空间关系的表达;后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。

基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术,在虚拟的环境中,建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型(虚拟模型),形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多,起重机的布置位置、高度,缆风绳着力点的选择,构件堆场的位置,起重机的开行路线,构件起吊路线等,都是施工方案设计必须考虑的问题。若对这些问题考虑得不够,则工程施工的进度、成本等都会受到影响,甚至导致安全事故的发生。

建筑结构施工前往往要对施工方案进行受力状态复核。如在大跨空间结构施工中,不仅要考虑施工过程的安全性、可行性,还要考虑结构本身在施工过程中安全性、可靠性。某展览中心,钢结构屋盖支承在钢桅杆上,桅杆两端为锥形,与下部混凝土结构铰结。为了减小钢桁架的变形,更为了维持结构的稳定,在钢屋盖桅杆和混凝土之间,采用了一系列的斜拉索(前索、背索、稳定索)和撑杆,形成一个稳定的结构体系。在钢结构的施工中,不同的支撑方案、不同的拼接方案,在结构的不同部位会引起不同的效应,而随着连接杆件的安装,这些施工阶段的应力将残余在结构部位上,并影响到最终的结构受力安全性;并在结构就位过程中,有可能失稳和变形。这就需要进行施工过程的精确分析。用虚拟现实技术可以对不同的方案,在短时间内做大量的分析,从而保证施工方案最优化。

(2)在工程项目招标投标中的应用

建筑业是我国的支柱产业,建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作,业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内,如何使业主和评标的专家很好地了解招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此,承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时,也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标,往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作[4]。

借助虚拟仿真系统,把不能预演的施工过程和方法表现出来,不仅节省了时间和建设投资,而且不用项目经理的现场答辩,方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。

(3)在可视化计算领域的应用

可视化计算将是今后一个重要的发展方向。在科研中,人们会遇到大量数据,为从中得出有价值的规律和结论,需要对庞大的数据量进行认真分析。对科学计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示,可通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化,实现参数化及可视化计算,虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。

在运用有限元法进行结构分析时,利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小,用不同颜色表示出不同的等力面;也可以任意变换角度,从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能,实时修改各种数据,以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化,概念更易于理解。把可视化计算技术应用于超大型复杂结构的设计、工程控制和结构分析中,将增强计算软件的前后置处理能力。例如,在桥梁工程控制和结构分析的可视化计算中,倒退(拆)分析结构倒拆动态演示、结构理想施工线型显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、前进分桥结构拼装动态演示、施工预告图形显示、主梁内力图显示、危险截面应力分布图显示等等。更重要的是能借助图形或图像来进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据,同时能实时动态演示和控制设计和施工的过程。

四、结语

虚拟现实技术在不断发展,专用于计算机图形和多媒体信息处理的高性能DSP芯片可使处理能力提高上百倍,三维图形算法和参数化建模算法等可使虚拟现实技术更加成熟。目前,虚拟现实技术还有很多不完善的地方,尤其在土木工程的研究方面,我们应努力建设虚拟现实技术实验室,开发有价值的虚拟现实工程系统,使其在工程设计、施工、管理和可视化计算等方面得到更广泛的应用。

参考文献

[1]张跃.土木工程中的虚拟现实技术[N].科技日报.1997年6月23日.

[2]沈金良.虚拟现实技术在工程设计中的应用[J].科技交流,2004,(3).

[3]谢行浩.建筑工程系统仿真[M].北京:科学出版社,2001.25-37.

现实技术论文范文第9篇

1.虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实技术有沉浸感、交互性、想象力等三大基本特征。

(1)沉浸感:沉浸感可理解为浸入性,虚拟现实技术的发展已经可以使人“沉浸”在计算机模拟出来的虚拟环境中而不分真假,让使用者感觉已经成为了虚拟世界中的一部分,从而使用者从被动的观察者成为主动的参与者。理想的虚拟环境是可以达到让使用者难分真假的程度,由于目前科学技术发展的局限性,虚拟现实系统研究与应用比较成熟的只有视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸和嗅觉沉浸。

(2)交互性:交互性主要指使用者操作虚拟物体和从虚拟环境中得到反馈信息的程度。交互性是虚拟现实技术同传统多媒体技术差别最大的地方,强调人机交互的自然性,如植物的摇动、水系的流动、鸟虫的鸣叫等。当学生在虚拟环境中抓住一个实体,其感受都与自然环境中一致或者极为相似。但交互性的有效性和实时性就需要回馈设备等强大的硬件系统和特殊设备支持了。

(3)想象力:虚拟现实技术具有十分开放的构想性。使用者沉浸在虚拟的环境中,除了体验真实的自然感觉,还可以想象一些客观不存在的超越自然的环境。虚拟现实技术可以提供这种丰富想象空间的特点,能够使学习者增加兴趣,提高学习效率。

2.虚拟现实的软件系统

想要实现虚拟现实必须硬件和软件相互配合,软件系统是实现VR技术的关键。

(1)Virtools:是一款功能强大,整合丰富的产品,它能将各种复杂的3D模型,2D图片及声音文字很好地整合在一起,开发具备丰富行为模块的3D虚拟环境,已经运用于多种3D产品当中。

(2)VR-Platform:这款软件比较方便,可以在配置不是特别高的计算机上使用,运行流畅,但同时效果也有一定的损失,能够满足基本的3D浸入和360度视角观察。

(3)Quest3D:该款极具实用性的产品,有着良好的交互性,支持导入文件的格式非常多,音频视频都可以灵活方便的加载,Quest3D可以满足大多数编辑者的应用需求,利用它可以比较方便地创建出复杂的图形程序。

(4)EONStudio:在处理已经建模的3D模型时这款软件较为方便,可轻易在导入的模型上加入设计的动作。

(5)Converse3D:是一款比较成熟的整合软件,在兼容性方面比较突出,运用起来高效并稳定。

(6)WireFusion:这款软件在web3D中应用较多,不需要用户独立的编程,而采用简单的拖放式操作,就可以轻松地建立动态的web3D网页。

(7)CityMaker:是国内自主研发软件,很有专业的针对性,在建立虚拟建筑和虚拟城市方面有很强的应用能力,是一款面向规划与建筑行业的专用软件。当然,各种软件复杂多样,设计目的不同所以倾向性也各有不同。当前,适合园林植物景观设计教学的有Virtools、EONStudio、WireFusion软件。但是,大多数软件使用费用较高,并且专业方向不明显,与行业的结合不够紧密,使用时经常需要二次开发(如天正CAD、中望CAD)。

二、VR技术在“园林植物景观设计”教学中的应用

VR技术应用于“园林植物景观设计”教学是科学技术发展所产生的新形式。区别于传统教学,VR技术的优势非常明显。在VR技术应用现实系统中,按照项目分析、方案设计、施工图设计等教学流程完成“园林植物景观设计”课程作业。

1.项目分析阶段

在“园林植物景观设计”虚拟项目教学中,许多学生常常无法亲临项目现场进行实地考察,可以采用VR技术进行场地分析、环境评判,并通过网络平台,进入到虚拟项目的场地内部,全面了解项目的周边环境,包括气候条件、地质条件、交通状况、人流分布、水系分布、土壤条件、植物资源、历史文化等现状特征。

2.方案设计阶段

在方案设计阶段,学生需要将一些景观节点定位定量地表达出来,包括植物配置平面图、立面图、剖面图及局部效果图。采用VR技术使学生能够进入虚拟的场地空间中,直接摆放、移动、组合各种园林植物,反复调整植物种类、位置、数量,综合对比不同植物组合的景观效果和空间形态,较大程度弥补了传统教学中学生对植物空间与环境无法进行综合感知的缺陷,进一步激发学生的创作灵感。

3.施工图设计阶段

在该阶段,可采用VR技术对植物种植模式和植物空间组合进行高度仿真,模拟植物的栽植位置、植株大小及材料种类,最终完成植物种植总平面、体现高程和剖面的竖向组合图、植物与各种景观要素搭配立面图等,其间反复调整植株数量和树木株行距获取最佳的生态效益和景观效果,可以直观地展示出植物群落的景观特征和空间形态。

三、虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中应用的难点

1.程序设计难点

园林植物景观设计是风景园林本科生的重点学习内容。随着季节的变化,四季中同一地点植物也会有着完全不同的景观效果,所以如何编写基于VR技术的程序,体现出植物景观的时效性,也就成为VR技术应用的难点。

(1)将植物群落四季交替的数据信息输入VRML的场景数据库中,当学生需要观察不同季节植物景观特征时,实时改变场景信息即可。但数据的获取较难,可以在教学中利用OnyxComputing公司的TreeProfessional,这款插件有一定的树木参数库可以利用。

(2)动画技术比较成熟,四季的情景很容易模拟,但运用在VR技术时缺点极为明显。动画每帧的顺序都是固定的,编辑好的,这样就大大降低了VR技术实时调整的交互性,同时动画无法提供操作人自然的物理互动,所以浸入性也大打折扣。

2.硬件支持难点

各种植物三维模型是由许多面组成的,达到理想的虚拟效果需要计算机有很强的运算能力。一株枝叶丰富的景观树模型大概需要几千个面,如果仿真一个很大的植物种植场景,可能产生上千万,上亿的面,对于计算机硬件的压力是十分巨大的。

3.教学推广难点

虚拟现实技术的应用需要较高专业水平和较强的计算机技术应用能力,而目前一些高校同时具备专业能力和计算机技术水平的教师较少,严重制约了虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中的应用与发展步伐。

四、讨论与建议

虚拟现实技术是一门新兴学科。将VR技术运用在植物景观设计项目分析、方案设计、施工图设计等教学阶段中,学生可以切实感受到植物的空间开合、群落的动态演替及四季景观的时序变化,使教学更加立体化、数字化、精确化、直观化,让枯燥的学习富有乐趣。在“园林植物景观设计”教学中推广VR技术,需要一个完整的虚拟现实系统,满足对园林植物、建筑小品、水体、地形、道路、铺装等景观要素进行三维模型的数据处理,并通过可视化界面技术构建园林植物景观虚拟环境,同时利用传感技术采集在游览植物景观场景过程中产生的视感、听感、触感和嗅感信息。但由于硬件技术、学校规模、师资水平的制约,VR技术在高校“园林植物景观设计”课程教学中几乎没有应用的范例。当前,计算机硬件、软件系统发展基本满足VR技术应用于“园林植物景观设计”课程教学,保证了采集类型的全面性和感知的多样性,并对采集到的感觉信息建立感知动态数据库,构建出人机互动的平台,促进了课程教学方法和植物景观设计本质的革新。

现实技术论文范文第10篇

1.1、VR技术的特征

虚拟现实技术有沉浸感、交互性、想象力等3大基本特征。一个典型的VR系统,主要由专业图形处理软件、硬件系统(包括VR和VR软件,数据库)、输入和输出设备等部件组成。交互性是指通过输入和输出设备的用户,在虚拟环境中对象的范围是可操作的以及与自然环境的反馈程度,它的用户和虚拟环境之间接近虚拟环境中的交互方式是自然可取的。身临其境的参与感,也被称为是虚拟现实技术最重要的特征点,用户利用交互设备和自己的知觉系统,接触到虚拟现实环境中的真实程度。园林景观设计中VR技术的运用产生了巨大的影响,虚拟现实技术正在改变传统规划设计方法的许多方面。一方面,为创造景观虚拟现实技术提供了一种新的艺术表现手段:另一方面,它使景观规划设计方法和观念发生改变。计算机网络技术与虚拟现实技术相结合实现网络虚拟化,让更多的市民通过网络可以看到和听到设计师的作品,理解设计意图,参与景观规划设计。

1.2、园林景观设计中VR技术的关键技术

支持图形建模的软件工具有很多,由于3DSMAX对VRML有较好的支持功能,因此对园林景观设计师而言,3DSMAX是较为合适的建模软件。它不仅支持VRML程序的输出,同时还可以在VRML程序中通过选择摄像机在三维场景中进行导航设置,在场景中指定活动控件和感应器,丰富实时浏览的内容。所以,对于熟悉3DSMAX的园林设计师来说,VRML是一个很好的选择。景观设计中视景建模是虚拟现实的基础,也是园林设计的关键,要使参与者有沉浸感,必须创建真实的虚拟世界。园林场景的建立主要由AutoCAD和3DSMAX来完成,场景平面图在AutoCAD中处理完后导入3DSMAX中,进行园林模型的构建,然后将这些元素进行整合,整合后的地形模型上再加入如建筑物、小品、植物等充实虚拟环境,最后得到设计者理想的园林场景。三维图形的生成技术较为成熟,目前关键是如何实现实时生成设计中虚拟场景数据量较大的问题,典型的大规模场景,难以达到实时制的技术要求。为此,需要配置高性能计算机,为达到实时目的,至少要在保证图形质量和复杂程度的前提下提高刷新频率,这是影响该技术发展的瓶颈问题。设计师在园林设计方案过程中,需要有功能强大的交互技术作为支持,方便实时更换移动场景中的要素模型,以便于审视和比较设计方案的合理性;VR技术是交互、系统集成、管理模型识别和合成技术等多个技术的综合运用,如何将这些技术合理地运用,最大化地展示设计作品的功能理念是园林景观设计应用VR技术的关键。

2、园林景观设计中应用VR技术的意义

2.1、VR技术使景观设计意图直观呈现

园林景观设计要求设计师对空间形象思维要有一个整体的把握,既要考虑公众的要求,又要满足场景功能需要,同时达到与周边环境的相互协调,所以设计过程是一系列的创新过程。如何将规划、设计、施工、维护等工作合理地结合起来,即对项目施工前后所要呈现的效果有一个清晰、明确的方案和思路。VR技术应用在园林景观设计中,可减轻设计人员的劳动强度、缩短设计周期、提高设计准确性和工程质量要求。通常情况下,设计者会通过沙盘、三维效果图、漫游动画等方式展示设计效果,供决策者、设计者、工程人员以及公众理解和感受。以上的传统展示方式都各有其不同的优缺点,但有一个缺点是共同的,即不能以人的视点深入其中,得到全方位的观察设计效果,而运用VR技术则可以很好地做到这一点。使用VR技术后,决策者、设计者、工程人员以及公众可从任意角度,实时互动真实地看到设计效果,身临其境地掌握周围环境和理解设计师的设计意图,这是传统手段所不能达到的。

2.2、VR技术辅助激发设计师创作灵感

园林景观设计中,公众有时无法亲临项目现场进行实地考察,可以采用VR技术进行场地环境分析评判,并通过网络平台进入到虚拟项目的场地内部,全面了解项目的周边环境,包括气候条件、地质条件、交通状况、人流分布、水系分布、土壤条件、植物资源等现状特征。在方案设计阶段,设计者需要将一些景观节点定位定量地表达出来,包括植物配置平面图、立面图、剖面图及局部效果图。采用VR技术使设计者能够进入虚拟的环境空间内,直接摆放、移动、组合各种园林植物、小品,反复调整植物种类位置数量,综合对比不同植物组合的景观效果和空间形态,较大程度弥补了传统平面设计中对植物空间与环境无法进行综合感知的缺陷,进一步激发设计师的创作灵感。在该阶段,可采用VR技术对植物种植模式和植物空间组合进行高度仿真,模拟植物的栽植位置、植株大小及材料种类,最终完成植物种植总平面体现高程和剖面的竖向组合图、植物与各种景观要素搭配立面图等,其间反复调整植株数量和树木株行距获取最佳的生态效益和景观效果,可以直观地展示出植物群落的景观特征和空间形态。

2.3、园林景观设计中运用VR技术是必然趋势

园林景观中常用的设计要素,如植物、地形、水体等都是不规则的形体,用计算机的模型表示会非常复杂。例如,一棵树有成千上万片树叶,做成模型后需要用到的面数量庞大,这对于普通民用计算机来说,实现流畅的VR效果是不可能的。因此,VR技术在园林造景中的应用研究仍处于起步阶段。当前,计算机的运行速度不能满足完全建模情况下园林景观的虚拟现实,那么只能使用贴图(MAP)的方式来模拟其中的植物。使用一张处理好的树木照片,就能在VR中用一个面来表现一棵树,虽然在真实度方面会有一定的损失,但相对于完全建模所需的上百万个面来说,这样操作能减少工作强度。随着季节的变化,四季中同一地点的植物也会有完全不同的景观效果,所以,如何编写基于VR技术的程序,体现出植物景观的时效性,也就成为VR技术应用发展的方向。将植物群落四季交替的数据信息输入VR的场景数据库中,当公众需要观察不同季节植物景观特征时,实时改变场景信息即可。从20世纪80年代提出VR技术应用在园林景观设计中的创新理念,到现在虚拟现实技术得到了很大的发展。与传统风景园林设计思维相比,VR技术突破了传统维度限制的虚拟风景园林,应该是一种相对全面的设计表达系统。未来应用VR技术辅助园林景观设计是发展的必然趋势,现代科技能够将风景园林的物质功能与信息功能分别赋以不同的载体,使一些风景园林的存在形式发生质的飞跃。

3、讨论

园林景观设计中VR技术的应用,为设计者和公众提供了观察自然景观形态特征的强烈支持。它可以激发公众与多维化信息环境的互动,设计师可以直观阐述对项目案例的感性与理性认识,从而激发公众产生共鸣和认同。VR技术运用在植物景观设计的项目分析、方案设计、施工图设计等阶段中,可以使决策者或公众切实感受到植物的空间布局、群落的动态演替及四季景观的时序变化,使设计作品更加立体化、数字化、精准及直观化,让单调的项目案例富有意境、内涵和乐趣。虽然VR技术在城市规划、建筑设计等领域发展得相对比较成熟,但由于园林景观设计要素的多变性与复杂性,为VR技术在该领域的应用推广造成诸多瓶颈。随着多维信息环境交互技术的迅猛发展,未来有理由相信VR技术必将引领园林景观设计的发展之路。

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