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概念設計是工業設計領域中的一個重要方面。國外大公司的產品設計部門包括:1)(Conceptdesign)概念設計;2)(Detaildesign)詳細設計;3)(Manufacturingdesign)制造設計。由此可見，產品的概念設計的主導地位和重要性。

1概念設計的內涵

概念的設想是創造性思維的一種體現，概念產品是一種理想化的物質形式。下面以概念設計教學實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學生進行座椅的開發設計。步驟是，首先向學生講述心理學中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學名著故事，從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產品上。因為，在民間曾有這樣一個說法，就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上，取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后，就斷了藥，從此不再吃藥，這也意味著孩子走向健康。所以，將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產品上來為健康做設計時，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學生創意出現了形形的座椅開發設計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設計。其應用場合為療養院、醫院、不能自理的老人家庭等。

這是傳統的產品概念設計。當然，產品的類型不止是這種無障礙設計思想指導下的專用座椅。產品即人之觀念的物化，設計是一種思維行為。在這種思維創造活動中，產品概念的構思是豐富的，人的創作智慧是無窮的。概念產品的類型更是多種多樣。

2概念設計與產品市場

完成概念設計只是第一步，能不能進行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發商或企業帶來效益等，這是個風險問題。設計師的概念設計畢竟與難以預料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距，是以往概念設計者的難題。在開發設計的許許多多產品中，只要一百件產品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中，如何減少做“分母”的被動，擴大見效益的百分比，仍是最關鍵的，是公司管理決策人士和設計師共同努力的方向。

3虛擬現實技術促使概念設計的市場化

為了更好地接近產品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預言法”的概念設計，就是將所要開發的產品置于一定的人、時、地、事和物中進行觀察、預測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設計表達展示給人們。于是，產品在設計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設計表達在信息時代已是多元化的展示形式，計算機輔助工業設計的發展，尤其是虛擬現實技術在產品概念設計中的應用，已使設計師的設計思路和設計表達如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預言法”設計出的產品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發設計的產品與傳統相比，就大大減少了投放市場的風險性，也為企業決策人尋找商機、判斷概念產品能否進一步開發生產，提供更好的依據。虛擬現實技術能模擬整個產品開發過程，保證產品開發一次性成功，加快開發進程，甚至使設計者和用戶融為一體，設計出滿足市場需要的產品。

二、虛擬現實技術與虛擬產品

1虛擬現實系統(VirtualReality，VR)

虛擬現實系統又稱為虛擬現實環境，是指計算機生成的一個實時三維環境。使用者可以在這環境中“自由地”運動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設備與虛擬物體進行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環境所反饋的作用力，從而讓使用者產生一種身臨其境的感覺。產生虛擬現實環境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)這種方法產生虛擬環境的步驟為:

①用放置在不同地點的多個攝像機將某環境或事物記錄下來;

②利用計算機的視頻技術抽取出環境或事物的三維模型;

③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數據標度攝像頭分離對象建立模型嵌入顏色交互回放。

2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用攝像頭連續掃描周圍空間來獲取某一區域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術，按坐標映射到圖形工作站的虛擬全景屏上，用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環境。

2虛擬現實系統的常用設備及要求

虛擬現實系統常用設備有:三維鼠標(也稱鳥標)、數據手套、數據衣、頭盔顯示器、立體聲耳機等。對虛擬現實系統的要求除了應具有高性能的計算機系統(包括軟、硬件)外，還必須有下列關鍵技術提供強有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產生力學反饋。

3虛擬產品(VirtualProduct，VP)

虛擬產品是虛擬現實技術應用于產品設計的產物，是一個數字化的產品。它具有真實產品所必須具有的特征。通過對產品實時的仿真，設計人員或用戶就能夠像使用真實產品一樣使用虛擬產品。由于產品的設計過程是數字化的，因此節省了傳統方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗模型、外觀模型和生產模型等)的時間和物質。在計算機中由于對設計的產品進行反復設計、分析、干涉檢查、模具設計等過程，使設計繪圖的工作量比傳統的繪圖工作量大大減少。

三、虛擬現實技術在概念設計中應用前景

在概念設計中，如采用頭腦風暴法進行方案創意時，可以將體驗設計思想更好地融于其中，也就是更多地關注產品使用者的感受，而非產品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環境中，讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產品的造型、色彩、裝飾風格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產品在虛擬環境中的“真實”情況。甚至還可根據用戶的建議，邀請部分用戶直接與設計者一起對模型提出修改意見，觀察設計和修改過程，直至大多數人滿意為止。

為了適應激烈的市場競爭，設計廠家不能坐等用戶找上門訂購產品，而應該主動把自己廠家的產品推向市場。利用虛擬現實技術做出虛擬產品的動畫廣告，再與計算機網絡技術結合起來，使用戶能夠通過網絡來游覽設計廠家的設計產品，并能直接在虛擬環境中對產品的功能、結構、外形、色彩等方面進行實時交互、了解、觀察;同時，還可以通過Email對產品提出意見和建議，讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設計的產品。這樣可提高設計廠家的競爭力，為設計廠家謀得更多的市場份額。

若用戶對廠家設計的產品引起購買的欲望，通過網上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯系，網上定貨，使廠家的產品提前占領市場。由于激烈的全球市場競爭，各國都投入了大量的資金對虛擬現實技術及其在工業設計領域中的應用進行深入地研究。將研究的成果及時轉化為生產力，這是產品迅速占領市場的關鍵。

參考文獻

1陳軍等虛擬現實中虛擬景象產生的技術初探計算機應用研究，1999，6

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隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發展，絡教育的出現改變了傳統的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現實技術作為一門新的技術，它在教育領域的發展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現實技術特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業教育中的應用。

一、虛擬現實技術

多媒體技術與網絡技術的發展為現代教育手段的現代化帶來了新的機遇和挑戰。隨著計算機技術的快速發展，現代教育技術的應用已不再是停留在音像技術課堂中應用的常規模式層次上．而是朝著多媒體化、網絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發展，特別是基于計算機仿真技術的虛擬教學形式，是一種最新出現的教學模式，具有廣闊的發展前景，代表了教育的未來和發展的方向。

1．1虛擬現實技術概念

虛擬現實(VirtualReality，簡稱VR)，又稱為靈境技術，畢業論文它匯集了數字圖象處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術，以及人體行為學等多項天技術．是計算機技術的綜合應用。具體地說，就是采川以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用，相互影響，從而產生如同真實環境的感受和體驗。盡管該環境并不真實存在，但它作為一個逼真的三維環境．仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環境中的虛擬物體產生了類似于對現實物體的存存意識或幻覺，從而使得用戶在計算機所創建的維虛擬環境中處于一種全身心投入的狀態。

1．2虛擬現實系統的構成

一個虛擬現實系統由以下幾部分組成：

(1)虛擬環境。它由虛擬環境發生器所產生，且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互，這種交互的結果是使用者有全身心進入這一環境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環境中的物體的形、動作、聲音等進行轉換，使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息，讓虛擬環境有所察覺。

(4)人。虛擬現實實質上是一內含反饋的閉環系統，只有人的存在才能使這一反饋環路有效成立。碩士論文所以人是VR系統中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環境的存在．又通過作用器件去影響虛擬環境，使其作出相應的變化。

(5)虛擬環境發生器。它能產生使用者所需要的虛擬環境，且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產生的虛擬環境作出相應的修改。

1．3虛擬現實技術基本特征

(1)沉浸性。虛擬現實技術是根據人類的視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數據手套等交互設備，便可將自己置身于虛擬環境中，成為虛擬環境中的一員。使用者與虛擬環境中的各種對象的相互作用，就如同在現實世界中的一樣。當使用者移動頭部時。虛擬環境中的圖像也實時地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動而運動，而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現實系統中的人機交互是一種近乎自然的交互．使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能．就能對虛擬環境中的對象進行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。

1．4虛擬現實系統的類型

虛擬現實技術按其功能，可分為以下幾種類型：

(1)沉浸式虛擬現實系統

沉浸式虛擬現實系統是利用頭盔顯示器、數據手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設備復雜而且昂貴，難以在教育行業普及推廣。

(2)桌面式虛擬現實系統

桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景．用戶通過鍵盤、鼠標等簡單的設備與虛擬場景進行交互。這種系統由于用戶坐在顯示器前，通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互，往往會受到周圍環境的影響，難以做到完全投入．但是結構簡單、成本較低，易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現實系統

分布式虛擬系統是多個用戶通過網絡共享一個虛擬空間，共同參與虛擬活動。

(4)增強現實性虛擬現實系統

增強現實性的虛擬現實系統不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受，也就是增強現實中無法感知的感受。

1．5虛擬現實造型語言VRML

VRML(VirtualRealityModelingLanguage1即虛擬現實建模語言，是一項和多媒體通訊、因特網、虛擬現實等領域相關的，在Intemet上營造虛擬環境的技術。它用來在網絡上創建可導航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標點的數據來描述三維物體的，因為這樣會有很大的數據量．在Intemet上傳輸會遇到很多困難．VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景．就像我們的編程語言。比如，一個立方體的描述文本是：Box(size3.03.03.0)。VRML就是一種描述語言標準，規定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時，需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說，文本描述是嵌在WEB頁面中，在瀏覽器請求相應頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數據傳送到本地后，瀏覽器對它進行解釋計算，動態地生成虛擬場景。比如，描述球形的文本，瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說，就是用文本信息描述三維場景．在Intemet網上傳輸，在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景．解釋生成的標準規范即是VRML規范。

VRML文件主要包括四個主要成分：VRML文件頭、原型、造型節點、腳本和路由。在這四個要素中．醫學論文只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器該文件符合的規范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創建帶有指定名稱、接口和整體的新節點類型。一旦成功地定義了原型，它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節點是VRML中的基本建造模塊．它構成了VRML文件的主體部分，正是由于造型節點定義而產生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節點的外殼，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作．然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應用程序，一個典型的腳本是由Java或javascript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息．一旦在兩個節點之間創建了一個路由．第一個節點可以順著路由傳遞消息給第二個節點，這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目：注釋、節點和域值、定義的節點名、使用的節點名等。

設計VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本，它類似于程序設計，這種方法簡單方便．但不是很直觀．對設計者的空間想象能力要求也較高，設計的效率不高。現在有很多的可視化的VRML設計工具，如CosmoWorld和WebWorld等．這些工具將VRML的標準節點都做成可視的組件，用戶設計時，只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了．而且設計的效果在設計時就可以看到。設計完畢后，系統自動將這些可視的虛擬場景生成標準的VRML描述文本，這樣，這些文本傳送到用戶的瀏覽器后．便會在用戶的屏幕上重現這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響．得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Intemet上最有發展前景的新興技術。VRML在各方面都展現出了強大的應用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領域的WEB站點中，它可廣泛用于學習情景創設上，以增加學習內容的形象性和趣味性。例如：創建網上三維圖書館，它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實，匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應的虛擬圖書。另外，使用VRML做模擬訓練是一種可行性極高的措施，它不僅可以減少某些情況下現實空間中操作的難度和危險。

更為重要的是它可以使訓練造價得到大幅度降低，這樣就使得在教育方面的應用成為可能。由于這種模擬系統具有高度的真實性，所以并不會因為沒有真實系統介入而造成較差的訓練效果。現在虛擬校園、虛擬考場也已經陸續地出現在網絡中，這些新興的教育形式必將因其優越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。

二、虛擬現實技術在計算機專業教育中的應用

2．1虛擬現實技術在輔助課堂教學中的應用

眾所周知，計算機課程實踐性很強，在書本上體現難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結構和講解計算機組裝的過程時，書本的文字難以讓學習者了解組件結構和組裝的過程。利用虛擬現實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現形式有機地結合，設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內容，滿足學習者從各個角度觀察和學習，仿佛身臨其境，更好地理解學習的內容。

制作VRML課件的基本思路是：

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫．并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關節點，建立虛擬運動空間。實現課件多媒體功能。

(3)優化VRML場景，即在構建場景的過程中，利用VRML提供的高級造型技術適當優化程序。

(4)VRML文件的輸出，將已創建的空間場景輸出為．wrl形式的文件。

例如，設計VRML課件來實現網上虛擬計算機組件結構和組裝的輔助教學。

首先，在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型．增強感性認識，并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRMLScript的動畫鏈接．虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網頁的方法，使學習者既能在網頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字．又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學習者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同．感受到虛擬世界的美妙。然后，通過文字和圖片向學習者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著，通過VRML的動畫節點控制和VRMLScript的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果，然后按照六個安裝步驟：第一，機箱、主板的安裝；第二，風扇、內存的安裝；第三，光驅、軟驅、硬盤的安裝；第四，聲卡、顯卡的安裝；第五，電源的安裝；

第六。顯示器、鍵盤、鼠標的安裝，組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。

在學習的過程中，只要點擊相應的按鈕，就可以按相應的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅和軟驅后，點擊光驅的開、關鍵，光盤托會自動拖出和送入，點擊軟驅的按鈕，軟盤會自動取出．使學習者能動態地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。

通過VRMLScript語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如．當你點擊軟驅上的按鈕，會發出聲音并彈出一張軟盤；當你點擊光驅按鈕時，盤盒會自動地彈縮并發出逼真的聲音。為了方便學習。還可以實現注釋信息，當學習者的鼠標碰到硬件設備時。在對象的旁邊會出現一個注釋信息，說明該對象名稱。

又如，在《數據結構》課程中，對于常用的數據結構的算法思想．由于其抽象程度高。使得學生很難理解。我們也可以通過虛擬技術將其制作成課件進行教學。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現出來。例如，遞歸算法是學生比較難理解的，因為其算法是靠隱形調用堆棧來實現，而通過虛擬技術可以將堆棧內部情況的變化動態、直觀、形象地表現出來，這樣學生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時，可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現。方便教師的教學和學生的理解。

總之，通過制作課件來輔助課堂的教學，能為學習者提供生動、逼真的感性學習材料，使抽象的學習直觀化、形象化，幫助學習者解決學習中的重點和難點，提高學習者的積極性。

2．2虛擬現實技術在計算機實驗中的應用

由虛擬現實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統，包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實再現。也可以是虛擬構想的實驗室。例如，在城域網和廣域網的網絡建設過程中，不必真正把網絡構建起來就可以親身體驗，猶如進行現場的操作。在數字電路的課程實驗中，可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的，而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中，可以虛擬商務環境，讓學生進入這個虛擬環境。身臨其境地體驗現場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統不可避免地會對原有的操作系統產生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統的安裝試驗就十分的方便了。工作總結使用虛擬機的軟件VMware可以創建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創建的虛擬機有自己的CPU、內存、硬盤、光驅，在這個虛擬機上，可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統環境中進行操作，熟悉操作和新技術，達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統的環境下安裝另一個操作系統，而不會對當前的操作系統產生影響。

虛擬現實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬．通過虛擬系統便可以直接地觀察到這一假設所產生的結果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網絡設備設計、電路設計等方面的學習探索，設計出新型的網絡設備和電子器件．從而激發學生的創造性思維，培養學生的創造能力。:

通過虛擬的實驗室進行實驗，既可以縮短實驗的時間，又可以獲得直觀、真實的效果，還能對那些不可見的結構原理和不可重組的精密設備進行仿真實訓，避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且，虛擬實驗具有先進性和共享性，易擴充．易于改變教學項目，減少設備投入經費，使教學內容在虛擬的環境中不斷更新．使實驗實踐及時跟上技術的發展。但是在采用虛擬實驗進行教學的過程中，并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗，缺少“實物感”，正如在網上看書與拿真實的書看時，會覺得真實的書更實在。在網絡實驗中，用到的網絡設備像路由器、交換機等種類、型號都很多，在虛擬實驗中．學生很難見到這些設備，如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此，在具體實施中，應該虛實進行結合。有目的地安排一些實驗在真實環境中操作，這樣，他們會對實驗的設備有親身的體會，更能加深實驗的印象，提高實驗的效果。

三、結束語

虛擬現實技術在計算機教育領域發展的潛力是巨大的，只有親身去經歷、親身去體驗去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有質的不同。虛擬現實技術能形象、生動、逼真地表現教學內容，有效地營造一個發展的教學環境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性，達到優化教學過程、提高教學質量的目的，從而解決傳統教學方式無法解決的問題。隨著計算機網絡技術的飛速發展，基于WEB的虛擬現實遠程教育具有廣泛的應用前景，必將成為21世紀教育的主流。

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邊防部隊計算機通信實踐中采用虛擬現實技術可全面提升部隊信息化工作效率，使工作人員整體技術水平不斷增強，更新以往滯后的管理工作模式與日常辦公手段，符合目前計算機通信應用的現實需要，可保證邊防部隊計算機通信應用的整體安全。引入虛擬現實技術至計算機通信領域，還可進一步完善計算機通信體制，預防計算機通信形成更大的漏洞、提升邊防部隊計算機系統服務器的綜合應用率，節省硬件設施的成本投入、縮減系統能耗成本。通過將各類計算機通信系統的整合處理使之在單獨服務器之中進行運行，還可全面提升計算機通信整體安全工作水平。

3計算機通信中虛擬現實技術應用

3.1硬件組成

采用Vmware虛擬機通過橋接模式進行連接，該處理方式之下，便要求用戶通過手工操作配置虛擬系統IP地址并設定子網掩碼。同時，還要令其同宿主系統同處在相同的網段之中，方能完成兩者間的通信應用。另外，倘若該虛擬系統處在局域網之中單獨的主機系統內，則用戶便可通過手工方式進行網絡通訊協議的配置，進而可通過局域網網關或是路由器完成網絡登錄訪問。另外，應用虛擬現實技術還要擁有屬于自身的硬盤、光驅以及網卡等必要硬件設施，完成計算機通信信息資源的實時全面共享。還可對其完成分區操作、進行格式化處理。采用的傳輸模式應是全雙工或者半雙工，工作溫度則要控制在零攝氏度至四十攝氏度、支持網管，對網絡地址進行科學的規劃，唯有如此方能保證網絡系統的順暢有序運行，全面提升通信系統自動化工作水平。

3.2VPN確保通信系統安全

虛擬現實技術應用階段中，采用量子秘鑰模式的VPN技術，可確保計算機通信應用的可靠安全，提升網絡信息傳輸效率。倘若在計算機通信階段中引發泄露現象，則此泄露出來的信息也僅僅是量子信息各個分塊之中的一個單元，并不會對整體量子秘鑰的可靠安全形成較大程度的影響。同時，針對竊聽人的相關信息也并非全面的，可能有所增加或縮減，為此竊聽人獲取數據資源欠缺準確性。這樣一來可全面預防秘鑰竊聽現象，確保VPN網絡信息的完整與安全。另外，該系統模式還體現了抗攻擊性特征，可全面提升分配秘鑰的處理效率，通過相空間重構方式，并借助混沌系統以確保量子秘鑰的可靠安全，提升虛擬現實技術的綜合安全性。

3.3完成目標定位、進行虛擬化平臺管理

計算機通信中需要借助GIS虛擬現實技術，將GPS設施用作移動終端進行導航與定位，發揮數字地圖處理功能，以完成動態的電子圖件傳輸，令人們可借助系統全面明確現場具體狀況。該過程之中需要首先將項目圖件、信息導入至系統內，變化為圖形與相應的GIS格式，透過自動化處理以及手工方法掌握GPS有關位置信息，并利用網絡系統設施傳播，以細致全面的記錄邊防現場管理狀況。計算機通信應用過程中采取虛擬現實技術完成有序管控，并借助語音應答、多媒體系統、數據庫系統以及鏡像功能取代人工作業，使邊防部隊計算機通信系統之中的人資管理職能有效的劃分出來。借助計算機系統的更強大的存儲功能可存儲海量信息，并設定統一模式，透過遠程監控系統召開視頻會議、進行遠距離的查哨，借助微波通信完成自動化的報警處理，并透過具備抵御干擾影響以及輻射作用的高清晰視頻快速傳遞邊防現場具體圖像信息，完成快速的數據收集以及視頻傳輸，透過虛擬現實技術使得工作路程更加優化，以加快整體工作業務的處理進度。

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2.1三維模型初步發展

風景園林設計與其他的建筑工程設計存在較的區別，對環境變化有著更高的靈敏度要求，所以要求設計人員在進行設計之前就對周圍環境有一個較為全面的概念。在虛擬現實技術出現之前，為了滿足上述的設計要求，設計人員采用的是建立沙盤進行分析，然而嚴謹性不足，將人的主觀感受與設計理念分隔開來使得風景園林設計方案存在先天的不足。虛擬現實技術是在計算機技術的基礎上，創建三維模型，將人的主觀感受與設計理念緊緊相連，三維模型的核心技術原理就是數學幾何表達形式，由多個單面組成，單面數量與所模擬的實物體態復雜性成正比例關系，如：風景園林設計當中常涉及到的石頭與假山等，體態復雜性非常高，運用計算機技術進行模擬的難度也較大。當前，我國的虛擬現實技術在三維模型方面取得了初步的進展，理論上可以實現對體態復雜的實物的外觀模擬，只是由于單面數量較多，所需的模擬時間較長，隨著計算技術的發展，三維模型勢必會得到更高程度的完善。

2.2圖形語言與虛擬場景的進步

虛擬現實技術圖形語言與虛擬場景的實現主要是基于VRML以及3DSMAX兩種技術，這也是現代計算機技術發展的產物。VRML通過虛擬技術以圖形語言的方式描繪出風景園林的建成效果，搭建虛擬世界，設計人員可在這個虛擬世界當中發現原有設計方案的不足并加以改進，轉變設計理念，與傳統的手工繪圖方法相比較，具有更高的嚴謹性。而3DSMAX比VRML技術更為先進，輸入與輸出的轉換更為方便，通過攝像頭還可以實現虛擬場景內的導航效果，瀏覽內容更加豐富，根據人體的感受對風景園林設計的具體參數進行變更，落實到細節方面，促使風景園林設計在美感與調理兩個方面實現更加完美的平衡。此外，由于風景園林最大的存在意義在于其觀賞性，寒暑更迭，四季變換，園林內的主體色彩也會發生巨大的變化，圖形語言與虛擬場景的進步實現了以四季的變換為標準進行色彩編輯的想法，強化風景園林設計的美感特性。

3.虛擬現實技術在風景園林設計中的應用前景

3.1進一步突破二維模式的形式禁錮

虛擬現實技術在風景園林設計中的實際應用時間并不長，目前仍處于上升的階段，有待完善。受傳統設計方法與理念的制約，三維模型雖然取得了初步的發展，但是未能完全突破二維模式的形式禁錮，設計信息不夠豐富。鑒于此，風景園林在運用虛擬現實技術進行設計的時候，需要進一步提升數據顯示的多維性特征，虛擬的范圍不應該僅僅局限于空間的變化與色彩的編輯，更應該向聲音、感官等面發展，實現全方位的虛擬，使設計信息更加豐富。二維模式的形式被時代淘汰已經是大勢所趨的方向了，風景園林設計在信息技術的支撐下應當進一步突破二維模式的形式禁錮，向著三維模型的方向發展。

3.2促使物質性信息載體更加多元化

風景園林具有明顯的物質性，內部用以裝飾的景物非常復雜，傳統的設計方法使其更顯單一性，而虛擬現實技術則具有高度的信息性，多元化特征明顯，以三維模型、圖形語言、虛擬場景等為途徑，使單一的物質性呈現更加多元化的形態，使設計人員的設計理念得到更好的展示平臺，充分利用VRML以及3DSMAX技術，落實于色彩的編輯、空間的規劃、聲音的虛擬等環節，完善設計方案，保證風景園林在建成之后能夠給予游人更加豐富的美感體驗，進一步完善虛擬效果。

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1.2、園林景觀設計中VR技術的關鍵技術

支持圖形建模的軟件工具有很多，由于3DSMAX對VRML有較好的支持功能，因此對園林景觀設計師而言，3DSMAX是較為合適的建模軟件。它不僅支持VRML程序的輸出，同時還可以在VRML程序中通過選擇攝像機在三維場景中進行導航設置，在場景中指定活動控件和感應器，豐富實時瀏覽的內容。所以，對于熟悉3DSMAX的園林設計師來說，VRML是一個很好的選擇。景觀設計中視景建模是虛擬現實的基礎，也是園林設計的關鍵，要使參與者有沉浸感，必須創建真實的虛擬世界。園林場景的建立主要由AutoCAD和3DSMAX來完成，場景平面圖在AutoCAD中處理完后導入3DSMAX中，進行園林模型的構建，然后將這些元素進行整合，整合后的地形模型上再加入如建筑物、小品、植物等充實虛擬環境，最后得到設計者理想的園林場景。三維圖形的生成技術較為成熟，目前關鍵是如何實現實時生成設計中虛擬場景數據量較大的問題，典型的大規模場景，難以達到實時制的技術要求。為此，需要配置高性能計算機，為達到實時目的，至少要在保證圖形質量和復雜程度的前提下提高刷新頻率，這是影響該技術發展的瓶頸問題。設計師在園林設計方案過程中，需要有功能強大的交互技術作為支持，方便實時更換移動場景中的要素模型，以便于審視和比較設計方案的合理性；VR技術是交互、系統集成、管理模型識別和合成技術等多個技術的綜合運用，如何將這些技術合理地運用，最大化地展示設計作品的功能理念是園林景觀設計應用VR技術的關鍵。

2、園林景觀設計中應用VR技術的意義

2.1、VR技術使景觀設計意圖直觀呈現

園林景觀設計要求設計師對空間形象思維要有一個整體的把握，既要考慮公眾的要求，又要滿足場景功能需要，同時達到與周邊環境的相互協調，所以設計過程是一系列的創新過程。如何將規劃、設計、施工、維護等工作合理地結合起來，即對項目施工前后所要呈現的效果有一個清晰、明確的方案和思路。VR技術應用在園林景觀設計中，可減輕設計人員的勞動強度、縮短設計周期、提高設計準確性和工程質量要求。通常情況下，設計者會通過沙盤、三維效果圖、漫游動畫等方式展示設計效果，供決策者、設計者、工程人員以及公眾理解和感受。以上的傳統展示方式都各有其不同的優缺點，但有一個缺點是共同的，即不能以人的視點深入其中，得到全方位的觀察設計效果，而運用VR技術則可以很好地做到這一點。使用VR技術后，決策者、設計者、工程人員以及公眾可從任意角度，實時互動真實地看到設計效果，身臨其境地掌握周圍環境和理解設計師的設計意圖，這是傳統手段所不能達到的。

2.2、VR技術輔助激發設計師創作靈感

園林景觀設計中，公眾有時無法親臨項目現場進行實地考察，可以采用VR技術進行場地環境分析評判，并通過網絡平臺進入到虛擬項目的場地內部，全面了解項目的周邊環境，包括氣候條件、地質條件、交通狀況、人流分布、水系分布、土壤條件、植物資源等現狀特征。在方案設計階段，設計者需要將一些景觀節點定位定量地表達出來，包括植物配置平面圖、立面圖、剖面圖及局部效果圖。采用VR技術使設計者能夠進入虛擬的環境空間內，直接擺放、移動、組合各種園林植物、小品，反復調整植物種類位置數量，綜合對比不同植物組合的景觀效果和空間形態，較大程度彌補了傳統平面設計中對植物空間與環境無法進行綜合感知的缺陷，進一步激發設計師的創作靈感。在該階段，可采用VR技術對植物種植模式和植物空間組合進行高度仿真，模擬植物的栽植位置、植株大小及材料種類，最終完成植物種植總平面體現高程和剖面的豎向組合圖、植物與各種景觀要素搭配立面圖等，其間反復調整植株數量和樹木株行距獲取最佳的生態效益和景觀效果，可以直觀地展示出植物群落的景觀特征和空間形態。

2.3、園林景觀設計中運用VR技術是必然趨勢

園林景觀中常用的設計要素，如植物、地形、水體等都是不規則的形體，用計算機的模型表示會非常復雜。例如，一棵樹有成千上萬片樹葉，做成模型后需要用到的面數量龐大，這對于普通民用計算機來說，實現流暢的VR效果是不可能的。因此，VR技術在園林造景中的應用研究仍處于起步階段。當前，計算機的運行速度不能滿足完全建模情況下園林景觀的虛擬現實，那么只能使用貼圖(MAP)的方式來模擬其中的植物。使用一張處理好的樹木照片，就能在VR中用一個面來表現一棵樹，雖然在真實度方面會有一定的損失，但相對于完全建模所需的上百萬個面來說，這樣操作能減少工作強度。隨著季節的變化，四季中同一地點的植物也會有完全不同的景觀效果，所以，如何編寫基于VR技術的程序，體現出植物景觀的時效性，也就成為VR技術應用發展的方向。將植物群落四季交替的數據信息輸入VR的場景數據庫中，當公眾需要觀察不同季節植物景觀特征時，實時改變場景信息即可。從20世紀80年代提出VR技術應用在園林景觀設計中的創新理念，到現在虛擬現實技術得到了很大的發展。與傳統風景園林設計思維相比，VR技術突破了傳統維度限制的虛擬風景園林，應該是一種相對全面的設計表達系統。未來應用VR技術輔助園林景觀設計是發展的必然趨勢，現代科技能夠將風景園林的物質功能與信息功能分別賦以不同的載體，使一些風景園林的存在形式發生質的飛躍。

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隨著社會經濟的發展科技的進步，在高速發展的經濟時代的今天，人們對目前生活具有極大的便利性追求，網絡信息充斥著各個角落，帶給了我們極大的便利性，傳統的靜態的產品展示極大阻礙了人們的視線。傳統的展示方式，已經讓人們產生了審美的疲勞，已經不能夠滿足當代產品展示的基本需求，不能夠體現產品的展示獨特性、創新性和藝術性。使得人們只有親自去購買現場才能夠了解和體驗產品屬性。產品虛擬展示設計可以利用計算機技術營造出一個仿真的虛幻的壞境，設計者可以通過漫游動畫、三維效果圖等方法來展示產品設計效果，讓決策者、設計者以及消費者來感受、認識、理解和評價。傳統展示方法有一個類似的缺點，就是不能以人的視角深入其中，得不到全方面的設計效果和觀察，而應用虛擬現實可以很好的做到這些。消費者可以從不同角度，實時真實互動地看到產品設計效果，虛擬展示是一種交互體驗性、便利性相結合的新型展示手段，極大的滿足了經濟信息時代人們的需求。

（一）虛擬現實技術可以自由、人性化的互動式體驗

目前，在市場銷售活動中，家電產品的展示比較廣泛的應用展示方式仍然是實物展示。但家電產品不同于其他的產品，促成消費者購買家電的眾多要素中品牌口碑、技術領先、產品功能、安全性能、外觀設計、產品質量、綠色環保、節能效果前8項指標使其無法全面的開放式的展示，一般消費者在觀察及選購的時候自由度較低，不能夠獲得最佳的體驗感。而基于虛擬現實技術的小家電產品虛擬展示方式更注重消費者體驗，更關注提升用戶的自由感知。在虛擬家電產品展示中，虛擬現實技術引入家電產品展示效果更加逼真，消費者可以根據需要放大細節，變換視角，實時修改顏色、造型、材質，從而挑選自己喜歡的款式進行交互式體驗等，同時還可以通過網絡與其他在線的消費者交流經驗，從而可以在愉快輕松的體驗中產生購買的欲望、堅定購買信心。消費者還可以及時與設計者進行溝通、探討設計中存在的問題，進行協同化、協作化交流，這也是傳統的實物展示和網絡靜態的圖片展示無法比擬的，這也是較多消費者較喜愛的演示方式。基于虛擬現實技術的展示設計帶來新奇、人性化且自由的互動式體驗方法也有助于發掘潛在消費者。

（二）連續、直觀的視覺效果

在目前較為常見的家電產品實物展示方式中，消費者受外在的條件影響很大程度上受到限制，以圖片、文字或Flash多媒體技術往往只能提供家電產品的平面圖，給消費者的信息量有限，與實物相比也有一定的差距，而且缺乏互動性。家電產品展示中應用虛擬技術，以虛擬的三維模型為家電展示的表現形式，不僅僅能全方位地展現家電產品，而且還能對它任意縮小、旋轉，、放大獲得多角度、多方位、連續性的展示。虛擬現實技術對產品可以進行實時渲染，具有傳統的靜態的展示不可比擬的優勢，互動性體驗的瀏覽方法使其比多媒體的展示方式更為先進。應用虛擬現實展示形式，不僅能夠展示出家電產品外形的各個面面，再加上消費者通過人性化的互動性操作，對家電產品進行深入觀察，能夠有更全面的了解，使購買機率增加，從而為商家帶來更多利潤。

（三）提升家電產品的營銷性能

為了爭得消費市場份額，銷售商競爭非常激烈。他們不斷探討最新的零售手段，以尋求銷售額增加的新辦法。最有效的銷售方式就是展示。從有銷售業開始，銷售者怎樣向消費者展示家電產品就是一件非常值得探究的事情。可以說家電產品虛擬展示是最目的最直接的提升家電產品的銷售量。

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虛擬現實(VirtualReality)是通過多媒體技術與仿真技術相結合，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環境，用戶以自然的方式對虛擬環境中的對象進行體驗和交互。然而當前的電子商務大多是基于Web的，要在其中普及由視覺頭盔和數字手套等設備構成的力反饋式交互虛擬現0實是極其困難的(一是技術原因，二是資金原因)。但是以鍵盤、鼠標和顯示器等常規輸入輸出設備在客戶機瀏覽器中構成交互環境的網絡虛擬現實技術卻日趨成熟和完善，這些以Web3D技術為基礎的網絡虛擬現實技術同樣以模擬自然、體驗逼真和交互極強為目標，在相當程度上高效、經濟地實現了虛擬現實系統的目標。

由于網絡虛擬現實技術的出現，不僅促進了虛擬現實技術的普及應用，而且也給電子商務帶來了新的應用空間，有效地提高了電子商務的質量。因此，充分認識虛擬現實技術在電子商務中的重要性、研究網絡虛擬現實技術的特點及其應用規律，從而進一步促進電子商務的發展，已成為當前電子商務中的一個重要課題。

2虛擬現實在電子商務中的作用

2.1虛擬現實技術的特點。

臨場感:用戶感覺到沉浸于在瀏覽器中所呈現的虛擬環境中。

多感知性:用戶能以視覺、聽覺等多種形式感知信息。

交互性:用戶能以接近自然的習慣，用常規的輸入、輸出設備對虛擬環境中的物體或場景進行操作和得到反饋。

真實性:虛擬環境中的物體運動接近符合物理定律。

高效率:虛擬環境中三維空間的建立和顯示不過分依賴客戶機的硬件性能并可實時渲染，所需傳輸的數據量小且可流式傳輸。

2.2虛擬現實在電子商務中的作用。由于網絡虛擬現實技術的上述特點，它在電子商務中正起著獨特的作用:

真實感強:縮小網上購物與真實購物環境間的差別，是一個接近現實場景的虛擬智能購物商城。

激發購買熱情:網上產品展示的目的不僅僅是展示產品，而更重要的是通過讓客戶更多地了解產品而提高產品的購買率。通過網絡虛擬現實技術可將用戶在購買過程中產生的假設進行虛擬，呈現相應的結果或效果。這樣有利于激發用戶的購買熱情。

拓展電子商務的內涵:INTERNET作為有效的商業信息的交通通道被廣為接受，網絡虛擬現實技術的應用使電子商務的內涵被大大地拓寬和延伸了。

3網絡虛擬現實技術

目前網絡虛擬現實技術大多是基于Web3D[1][2][3]技術的，而Web3D技術主要由實時3D建模和動態顯示兩部分組成。通常實時3D建模和動態顯示分為兩種類型，一種是基于幾何模型，另一種是基于圖像。這兩種技術方案各有其特點，前者可方便地建立以任意角度進行觀察的3D空間，但計算量大，因而對硬件要求較高，對復雜模型的建模過程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實現實時建模，開發成本低，計算量小且效果逼真，但數據量較大。

各種網絡虛擬現實技術為了能在網絡這一特殊環境下不斷發展，都不僅具有鮮明的技術特點，而且也都盡量揚長避短，形成了各自的技術風格，這也為我們在電子商務中針對不同展示內容選用最為合適的網絡虛擬現實技術打下了良好的基礎。有鑒于此，研究和對比分析各種主流網絡虛擬現實技術是十分必要的。

3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虛擬現實建模語言)[4]是專門用于在網上建立虛擬現實的設計語言，它采用基于幾何模型的實時建模和動態顯示方法。VRML可以用于建立真實世界的場景模型，也可建立虛構的三維空間。VRML提供了所謂的6+1度瀏覽，即沿三軸方向移動場景和旋轉場景，同時還可以建立與其他3D空間的超鏈接。

VRML文件是文本文件，它可以用文本編輯器編寫生成，其文件擴展名是.wrl。由于VRML語言語法規則較為復雜和嚴格，靠人工編寫VRML文件工作量極大，因此一些三維建模工具(如3DSMAX)以可視化方式建立3D空間并自動生成VRML文件，提高了開發效率，但這樣生成的VRML文件數據量比人工編寫的文件大得多。

VRML適用于構造虛擬三維環境，而對于表達現實世界的真實場景和物體則略感不足。

3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司開發的數字圖像影視技術規范，它包含多種媒體數據的壓縮/解壓縮技術。QuickTimeVR是其中一種新的媒體數據格式。它包含了對象影視(ObjectMovie)、全景影視(PanoramicMovie)和多節點影像(Multi-NodeScene)等幾種形式，其文件擴展名是.mov。

由于過去QuickTime是Mac系列機上的數字視頻規范，因而制作QuickTimeVR的開發工具大多在Mac機上運行，缺少PC機Windows上的開發工具，而現在已出現了許多Windows上的QuickTimeVR的專業開發工具，如VRToolBox等，使得開發用于電子商務的QuickTimeVR影視更為便捷和高效。

3.3Cult3D是Cycore公司基于Java開發的網絡虛擬現實技術，它具有獨特的渲染方式，可動態顯示極高質量的圖像且不依賴3D加速卡等硬件，所產生的文件(.co)數據量小且可保留建模工具中所建立的貼圖，并可以在3D物體上設計各種交互和添加聲音，特別適合于在網絡上表達3D對象。

Cult3D技術本身并無創建3D模型的能力，它依靠專門的3D建模工具軟件來建立3D模型，并通過安裝在這些軟件中的插件導出所需的3D模型。支持這一功能的3D建模軟件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能設計軟件Cult3DDesigner中為3D對象設計動作和交互并輸出用于網絡的壓縮文件。

Cult3D技術的弱點是不易表達360°的全景虛擬環境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的網絡虛擬現實技術，其正式名稱是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技術。由于Viewpoint開發的虛擬現實文件數據量小、可流式下載、動態顯示圖像質量好以及可實時交互控制改變紋理貼圖，因此被廣泛用于在網上表達3D對象。Viewpoint技術可以根據網絡條件狀況自動調整顯示3D對象的細節和播放幀率，因此它對網絡帶寬適應能力較強。

通常開發Viewpoint的虛擬現實文件是從3DSMAX中導出ASE文件，在Viewpoint的核心應用程序ViewpointSceneBuilder中導入ASE文件，并對相應3D場景的有關元素(如:材質、動畫、交互動作和場景定義信息)進行編輯和設計，最終輸出可在瀏覽器中播放的Viewpoint數據文件(.mts和.mtx)。

3.5Flash是Macromedia公司開發的矢量動畫技術。Flas采用網上流式播放技術，在安裝了Flash播放器的瀏覽器中可以流暢地播放Flas。在Flash中制作動畫時，不僅可在開發環境中繪制矢量對象，而且還可以導入外部矢量圖形文件、位圖圖像文件、多種格式的聲音文件甚至還可編輯視頻文件。Flash現在被廣泛用于開發網絡交互矢量動畫，然而用它也可進行網絡虛擬現實的開發。

用Flash開發虛擬現實數據文件，主要是采用其腳本語言ActionScript控制交互，進而控制通過導入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3D對象或全景虛擬環境。由于用ActionScript進行虛擬現實交互控制的靈活性較大，因此所開發的虛擬現實數據文件也具有較強的個性，同時因為Flash并非專門用于開發虛擬現實的，所以開發時的步驟較為復雜些。

4虛擬現實在電子商務應用的實例分析

4.1電子商務模型的建立。網絡虛擬場景的建立和圖形工作站中的場景的建立有著很大的區別，它首先強調的是模型的簡單化，這是由虛擬現實的實時性要求決定的。在響應速度和場景的真實性發生沖突時，應犧牲一定的真實性，只要能在視覺上達到基本真實即可。因此，常用一些簡單的框架來代替復雜模型，但為了保證一定的真實性，可采用貼圖的方式來彌補視覺上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫軟件進行手工繪制、另一種是對建筑物的各個觀察面進行拍照，然后用掃描儀掃描成相關貼圖材質。第一種方法的顏色可限定在256色內，其壓縮的比例較大，貼圖文件較小，生成的場景文件也較小，適合網上傳遞和實時性的要求。后一種方法視覺效果好，但文件的壓縮比例較小，貼圖文件較大，生成的場景大，在網上傳遞和實時性方面不如前一種方法好。無論用哪一種方法都需考慮貼圖的分辨率和尺寸，為了便于下載和渲染，在質量和大小允許的情況下，一幅貼圖限為320×240(或240×320)像素、分辨率為72dpi，用JPEG壓縮(采用最高壓縮比)后約為20K字節。

根據以上所述的貼圖制作方法，虛擬場景中的對象模型可分為以下幾類:①由簡單幾何體組成的簡單模型:該類模型常用作遠處物品的替身，在LOD方法中采用;②賦予手繪貼圖的模型;③賦予照片材質的模型;④賦予手繪和照片混合材質的模型;⑤具有全部細節的精致模型。

4.2電子商務交互查詢功能的建立。為電子商務模型加入交互和查詢功能可采用兩種方法:通過編程加入相應的交互和查詢功能，利用VRML的輔助工具來完成交互和查詢功能的加入[5]。后一種方法比較適合普通的用戶。

Kinetix制作了特殊的VRML輸出嵌入程序，可以輸出場景，包括幾何、材質、動畫制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML輔助工具來規定場景的交互元素。運行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安裝VRML嵌入程序。

通過VRML嵌入程序，可設置以下輔助工具:

Anchor:可將某一實體作為熱點，當被點擊時取出網上所指定的文件。若為VRML場景文件，則該場景被下載顯示。若為其他類型文件，由瀏覽器決定如何處理;

TouchSensor:對從指定設備的輸入產生相應的事件，這些事件表示用戶是否指向特定幾何體，同時也表示用戶何時何處按下定位設備的按鈕;

ProxSensor:接近感知器，指定當用戶進入、離開或在立方體的區域內移動時產生的事件;

TimeSensor:在時間變化是發出事件，可用來控制動畫，也可用于某一時刻進行某項活動，或于某一時間間隔中產生事件;

NavInfo:描述有關觀察者和觀察模式的物理特性;

Background:設定場景的背景;

Fog:設置霧化的效果;

Sound:設定聲音片段的有效范圍，以產生隨距離改變的音響效果;

Billboard:是某一對象隨用戶一起旋轉，以使之始終面向用戶;

LOD:允許瀏覽器在物體表示的不同層次細節間自動切換;

Inline:可在文件中引入外部文件的場景，避免重復制作。

通過以上輔助工具，就可制作出電子商務場景及其交互和查詢功能。

4.3多分辨率漸進傳輸。服務器接收了用戶端的請求后，通過網絡把三維幾何數據傳送到瀏覽器進行顯示，最理想的方式是漸進式傳輸[7][8]，這樣客戶端在下載完最簡單的一級模型數據后就可以進行顯示與交互，而不用整個模型傳輸完畢。漸進式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式，這對網絡的傳輸和客戶端的繪制都有很多好處。

本文將3D場景數據組織成一個統一的數據結構，實現遞進的傳輸不同類型的模型表示。本文利用分布式虛擬環境中通用的遞推算法(DR)來預測視點的運動算法[6]來預測用戶的位置，該方法簡單而通用，并且能有效的減少網絡上的數據流量，結合Benefit累積和方法，實現了有限的網絡帶寬下的優化3D場景傳輸的一個有效的策略。考慮到網絡的不穩定性和網絡的傳輸質量，作者采用了自適應流控技術，以保證不同質量的網絡連接下不同場景繪制質量的仿真的順利進行。另外本文考慮了傳輸動態物體和不同表示形態的靜態物體到多個用戶的問題。本文的內容集中在3D數據組織管理和優先傳輸排序策略以及3D圖形傳輸協議上，目的在于實現服務器和客戶端之間高效的3D場景傳輸。

4總結

本文介紹了虛擬現實技術在電子商務領域的應用。相關技術包括虛擬場景的構造、系統結構、網格數據的傳輸以及客戶端的交互查詢方式。與傳統的電子商務系統相比，本系統具有更好的沉浸感和交互性，雖然目前離理想的虛擬現實境界仍有較大差距，但交互性強、觸發事件種類多、動態渲染及顯示質量高、可任意鏈接URL或其他3D空間、適宜網上應用、虛擬現實數據文件共享性強以及開發效率高等技術特征，現已成為網絡虛擬現實技術發展的趨勢。隨著網絡虛擬現實技術的不斷發展，將為系統的開發提供更大的空間和更完善的功能。

參考文獻

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5徐明娟等.基于VRML虛擬場景交互方式的研究，CCVRV2004，

p717~721

6謝翠等.基于Web的仿真綜述，CCVRV2004，p544~548

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軟件工程專業數字媒體技術方以軟件工程專業為主線構成專業基礎和專業主干課程。其中，計算機與軟件基礎課程有：計算機導論、程序設計入門、面向對象程序設計、數據結構與算法、Java程序設計、計算機組成原理、數據庫原理、計算機網絡、操作系統、編譯原理、信息安全技術、計算機體系結構以及J2EE與中間件技術；軟件工程專業課程有：軟件工程導論、軟件測試技術、需求分析與UML設計、軟件項目管理與過程控制；數字媒體技術專業課程有：數字媒體技術導論、計算機圖形學、數字圖像處理、網絡流媒體技術、用戶界面設計、視頻音頻制作與處理、數字影視特技應用、高級游戲特性與游戲引擎、人機交互技術、虛擬現實技術與應用、高級腳本與插件技術等。對于實踐性較強的課程開始單獨的實驗課程和配套的課程設計。

1.2特色課程

計算機網絡游戲由計算機技術、藝術設計學和計算機動畫以及計算機圖形圖像技術高度交叉結合，目的是培養具有扎實的游戲編程功底和良好的邏輯思維習慣，具備較強的審美能力和一定的藝術素養，熟悉游戲產品開發流程，具有一定的策劃能力，能在游戲公司、門戶網站、手機運營企業、動畫公司等單位從事游戲設計、游戲開發、游戲制作、游戲策劃、游戲運營等方面工作的富于競爭力與創新精神的高級復合型人才。計算機游戲程序設計。課程目標：本課程主要學習普及游戲開發理念，培養游戲開發氛圍，挑選有潛力的學生組成開發團隊；傳授游戲開發中的程序設計要素，特別是游戲引擎開發的基本知識。通過本課程的學習，學生能夠掌握游戲開發的基本理念，熟悉游戲開發的基本技巧和流程，并具備從事游戲程序設計工作的基本技能。虛擬現實與數字娛樂。課程目標：本課程主要介紹虛擬現實的基本概念及其系統組成、相關的軟件技術及虛擬現實的應用，并介紹了當前數字娛樂的現狀，發展和一些關鍵技術。內容包括：虛擬現實的定義、特性和組成，虛擬世界的創建和管理，虛擬現實中的視覺計算，虛擬現實中的交互技術，虛擬現實中的聲覺計算，增強現實，分布式虛擬現實，虛擬現實應用，與虛擬現實相關的數字娛樂技術。

2實踐教學體系

培養符合時代需要的創新性人才，就要強化實驗教學的開放性和多層次化。基于創新性原則和以生為本原則，結合培養目標和自身教學特點，數字媒體技術方向實踐教學體系分為課程實驗，專業實訓、畢業實習和畢業設計三個方面，各實踐環節之問相互協調、相互銜接、循序漸進。

2.1課程實驗

依照實踐能力培養循序漸進的原則，根據實現數字媒體技術專業基本能力培養的系列課程，并按照系列課程的復雜度和規模設計實踐環節，開展了多層次課程實驗教學，根據學生的需要和實踐能力培養的漸進規則，將實驗課安排大學四年的各個環節。多層次實驗教學是指在實驗大綱與目標的規范基礎上，將實驗項目設計成基礎型、綜合設計型、研究創新型不同層次的實驗。同一學生從基礎規范一綜合設計一研究創新這樣難度遞增的實驗項目中逐漸進行訓練，實現系統培養學生綜合實踐能力。課程實驗主要包括：手繪訓練、視頻特技與非線性編輯、多媒體網頁設計、移動娛樂軟件開發、網絡娛樂軟件開發、界面設計課程設計、虛擬現實開發課程設計等。

2.2專業實訓

專業實訓作為知識、能力、綜合素質教育的結合點，成為數字媒體技術專業實踐教學的重點之一。專業實訓是對課堂教學具有延伸作用，是學生培訓職業能力、熟悉職業環境、了解實際知識的重要渠道。通過專業實訓，學生不僅可以把所學轉化為所用，還能使學生在學習操作過程中通過不斷調整自己的知識結構來慢慢適應相應職業崗位，鍛煉職業的能力，為實習以及今后走向社會積累經驗、打下基礎。我校軟件工程專業是校級專業綜合改革試點專業，以爭建微軟IT學院、HP軟件學院為契機，與知名IT企業開展深度合作，聯合培養具有國際視野的軟件開發、軟件測試和服務外包人才。與中軟國際、Tarena（達內）科技等十多家IT企業聯合建立了實習實訓基地、就業基地。

2.3畢業實習和畢業設計

畢業實習是學生將前期學習到的知識運用到生產實踐中，真正了解、感受未來的工作，鍛煉自己各方面的綜合能力。真正實現與行業需求的專業實踐能力對接。能勝任相應崗位的工作，從而積累工作經驗，為就業做準備。為了增強學生和指導老師對畢業設計(論文)及畢業實習的重視，提高畢業設計(論文)的質量和提高學生在畢業設計(論文)及畢業實習實踐環節獲得的實踐能力，也為緩解畢業設計時間(論文)不足，筆者將畢業實習與畢業設計(論文)有機結合，實行“畢業實習+畢業設計”相結合的模式，學生畢業設計的內容來自于畢業實習，并且畢業設計的內容要將畢業實習的內容進行一定的升華，除體現學生四年來所學知識綜合之外，還要體現出學生的創新能力與科研能力，達到培養創新型、復合型人才的標準。

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(一)緘默知識

緘默知識是英國學者波蘭尼于 1958年首次提出的一個新概念。他指出：“人類有兩種知識，通常所說 的知識是用書面文字或地圖、數學公式來表述的，這只是知識的一種形式，還有一種知識是不能系統表述的，如我們有關于自己行為的某種知識。如果我們將前一種知識稱為顯性知識的話，那么我們就可以將后一種知識稱為緘默知識。”緘默知識往往不容易被人們所注意，但并不能說明緘默知識在人類實踐活動沒有價值或微不足道。恰恰相反，緘默知識是非常重要的一種知識類型，事實上它們在支配著人的認識活動的整個過程，是人們獲得顯性知識的“向導”。首先，只有通過緘默知識或緘默認識到途徑，人們才能發現一個有新意的真正的科學問題，因為這些科學問題還是問題，還不明了，處于隱蔽模糊的狀態，當然不可能有明確的邏輯證明，只能依靠經驗直覺(其中包含緘默知識)而達到；其次，科學家要做出科學的發現，就必須將那些一般意義上的科學技巧如觀察、記錄、描述、資料分 析等個性化 、實踐化，轉變 為他自己獨特的知識，這個個性化、實踐化的過程實 際上是把一般意義的科學技巧(顯性知識)與個人的緘默知識相結合的過程；再次，在任何科學理論的論證過程中，在各個階段都會有意想不到的情形發生，這是繼續進行研究還是終止，在很大程度上也是一個不能加以清晰表達的建模過程；最后，一個可與陳述是否被人們接受，也依靠人們的緘默知識來幫助，人們在心目中都有一套說不清道不明的認同這種說法拒絕另一種說法的標準，這些標準是緘默知識的一部分。由此可以看出，緘默知識在人的認識活動中是至關重要的。

(二)虛擬現實技術幫助學生獲取緘默知識

虛擬現實技術所具有的沉浸性和交互性使得學習活動具有實踐的性質，虛擬實踐以信息的符號化轉換為物質載體，這就擺脫了原始狀態下虛擬思維的對象的虛無與神秘，同時也解決了原型條件實踐下對象創設的諸多局限于無奈。在虛擬現實的環境下，學習者可以通過對大陸現實素材進行可控的疊加、分解、重組、試探和驗證，來尋找和發現事物各種新的可能性，并展示其接近現實的真實圖景。遨游于虛擬世界中，學習者學習到的知識將是帶有情境性的包含緘默知識在內的完整、豐滿的知識，而不只是抽去汁肉的骨架式的顯性知識。

二 “右腦革命”——虛擬現實技術改變學生的學習手段

布萊克斯利在 1980年出版的((右腦與創造》中寫道：“計算機革命，從根本上說，它乃是左腦革命的延伸。計算機實際上是擴展了我們 進行抽象邏 輯思維的能力。而對于右腦所進行 的那種類型的思維，不能對計算機抱有不恰當的奢望。”這段話 明確表明計算機技術只是能擴展我們進行抽象邏輯 思維的能力，而對于我們的形象思維的能力卻是無能為力。

在虛擬世界里，人們不僅僅可以通過邏輯的方式進行學習，更主要是通過形象化的方式進行學習。虛擬技術被稱為第一個推動人們身體活動獲取知識的智能技術。虛擬技術提供的學習和認識方式，不僅僅是邏輯和形象的結合，還特別有認知能力和感知能力的結合。

三、學生創新思維的培養

(一)培養學生的發散思維

虛擬現實技術打破了傳統的意向傳授知識的教學模式，學生可以最大限度地發揮主動性和積極性，夠開導學生思維的流暢性、變通性和精細性，為培養學生的發散思維提供了豐富的資 源和便利的空間，將學生的學習、練習及自我測驗結合起來，形成一種生動、活潑、積極的教學方式 ，這是任何傳統的教學方式、方法所達不到的，具有不可替代的功能和作用。

(二)培養學生的形象思維

形象思維的基礎是觀察能力、聯想能力和想象能力 (包括再 造想象和創造想象)。虛擬現實技術能夠構造出最佳的課堂教學環境，能夠提供和展示各種現實的學習情境，誘導學生即席思考，激發學生的聯想。例如利用計算機模擬物理中的電子云圖。核外電子運動的規律與普通物體的運動規律不同，用眼睛看不見，用儀器觀察不到、測量不出來，而且核外電子的運動也沒有確定的軌道，運算速度極快，既看不到、又不能測定算出它在某一時刻所在的位置，只能用統計的方法描述它。虛擬現實技術可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬，通過虛擬系統便于工作可直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果。

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一、什么是虛擬現實

從廣義上講，只要是通過三維模型實現一些人機交互操作就可以稱為虛擬現實。更嚴謹的界定是指通過對三維模型的操作、定義，然后應用于相應場景中，并賦予該模型功能性的表現。以一個汽車的3d模型為例，在汽車的三維模型出來以后，可讓用戶對場景進行選擇，比如是運行在城市還是鄉村，然后還能讓用戶為汽車模型編寫動作腳本，定義汽車是按某條線路在跑還是有人來操作。也就是說，只有在同時具備了產品、場景、腳本這三項要素時，才是真正完整的“虛擬現實”虛擬現實（簡稱VR）也稱虛擬實境或靈境，是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，它利用計算機技術生成一個逼真的，具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數字化人機接口技術。

二、虛擬現實的特征

（1）多感知性所謂多感知，是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺、力覺、觸覺、運動，甚至包括味覺、嗅覺等感知。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。

（2）交互性，指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺到物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

（3）構想性，強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想象空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。

（4）浸沒感又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。

三、虛擬現實的應用

虛擬現實的本質是人與計算機的通信技術，它幾乎可以支持任何人類活動，適用于任何領域。

（1）虛擬教學。虛擬現實技術為學習者和教學者提供了豐富的學習資源以及選擇學習材料和學習方式的機會。利用虛擬現實技術，教師和學生一起經歷虛擬環境，觀察一些關鍵性問題，還能讓學生自己“進入其中”進行詳細觀察，大大提高了學生的理解能力和掌握能力。

（2）虛擬實驗。虛擬實驗利用虛擬現實技術，可以建立各種虛擬實驗室，可以根據需要隨時生成各種“虛擬”新的設備，教學內容可以不斷更新，使實踐訓練能夠及時跟上技術的發展，為學生提供生動、逼真的學習環境，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。

（3）虛擬仿真校園。以虛擬現實技術作為遠程教育平臺，可為高校擴大招生后設置的分校和遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所，通過交互式遠程教學的課程目錄和網站，對各個終端提供開放的、遠距離的持續教育，還可為社會提供新技術和高等職業培訓的機會，創造更大的經濟效益與社會效益等等。

（4）虛擬漫游技術在建筑設計上應用體現。虛擬漫游技術不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數據接口在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料，方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標等，有利于設計與管理人員對各種規劃設計方案進行輔助設計與方案評審。

首先，它有利于設計者規避設計風險。用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，這樣很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現，有利于設計者規避設計風險。

其次，它有利于加快設計速度。設計者既可以利用虛擬現實系統，很輕松隨意的進行修改，改變建筑內外立面的材質、顏色、設置光源性質、燈光強度、改變綠化密度等，只要修改系統中的參數即可。

再次，有利于快捷的傳播。虛擬現實技術還可以應用在網絡和多媒體中，方便快捷的傳播產品信息。最后，它有利于用戶真正參加到項目設計中來。讓用戶真正的參與到項目中來，第一人稱行走相機以眼睛的角度查看一個場景，并允許用戶自由行走。由于這種方式非常接近現實世界，因此這種類型的相機提供了一種沉浸式的體驗。因而能增加我們在建筑漫游中的沉浸感和構想性。

總之，虛擬建筑漫游系統所體現的直觀性、交互性以及多方位的信息等優勢，是傳統的平面圖紙和實體模型所無法比擬的。相信隨著計算機軟硬件及設備的進一步發展，隨著虛擬現實的不斷完善，虛擬現實在建筑設計上的應用將具有更大的發展潛力。

參考文獻

[1]程大錦，《建筑：形式空間和秩序》天津： 天津大學出版社

[2]馮文，孫立軍，《動畫藝術概論》北京：海洋出版社，2007

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虛擬現實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術迅速發展的產物,畢業論文是一門在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術和傳感技術的基礎上發展起來的交叉學科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發構思的信息環境,即讓用戶在人工合成的環境里獲得角色的體驗。

虛擬現實具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現實的首要特征。交互性,是指虛擬現實是一個開放的環境,能對用戶的輸入作出響應,并能通過監控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應用系統,它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現實的三個基本特征強調了人在這個系統中的主導作用。虛擬現實系統按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現實系統、桌面式虛擬現實系統和分布式虛擬現實系統。其中,桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標等設備與虛擬場景交互,它的特點是結構簡單、成本較低,易于推廣。

2.網絡虛擬實驗室

所謂網絡虛擬實驗室,是指利用區域網或互聯網,由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統,包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實實現,也可以是虛擬構想的實驗室,虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中,實驗者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現實實驗室里近距離進行現場操作。在虛擬實驗中,沒有一個有形的實驗室,也沒有以實物形態存在的實驗工具與實驗對象,實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業虛擬實驗室的創建

構建專業虛擬實驗室,其實就是搭建一個網絡平臺系統,包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網絡并接入了互聯網,這些基礎設施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實驗室平臺軟件系統的開發,它與網站建設相聯系;另一個是網站的內容(實驗內容)建設,這是實驗室建設的關鍵。虛擬實驗室應有可以做的實驗來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設。同時,該平臺上還應有實驗管理的支持,對實驗儀器、實驗報告、實驗指導、實驗成績及網上答疑等進行有效管理,并對虛擬實驗室進行監控,計算機網絡虛擬實驗室系統各模塊的主要功能如下。

(1)實驗管理模塊,由學生管理、教師管理、儀器管理和學生成績管理等組成。碩士論文在學生管理方面,學生通過瀏覽器進行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實驗項目,查看實驗的詳細資料,預約實驗項目及做實驗的時間,在線發送和接受消息,進行問題討論,進行實驗登記,實驗完成后可通過網絡寫實驗報告并提交報告。教師管理方面,可對實驗內容添加、修改、整理、刪除,對學生提交的實驗報告列表,批改實驗報告,填寫評語和成績,提交批改結果,與學生進行討論。儀器管理方面,對新設計開發的虛擬儀器上傳并進行分類整理,以便實驗使用。成績管理方面對學生的實驗情況(實驗次數、實驗報告及完成情況)給出成績,并進行統計分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設備分門別類地進行管理,以圖形的方式直觀呈現出來,供學生在實驗時進行選擇。

(3)實驗指導模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗目的、實驗原理、實驗準備、實驗任務、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應注意的事項等。

(4)實驗報告模塊,主要對學生完成實驗后,提供相關的實驗報告模板,供學生下載,由學生填寫相關內容以及實驗的結果,完成后上傳電子版實驗報告,由教師進行批閱,并進行記載。

(5)實驗答疑模塊,由專業教師對學生實驗中出現的疑難問題進行及時解答,幫助學生順利通過實驗。同時了解學生對實驗的掌握程度,并及時反饋、調整教學。

(6)論壇交流模塊,教師和學生可以通過論壇進行充分的交流,學生可以將實驗中的收獲、經驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學生在這樣寬松的環境下發表自己的見解,教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息,以便整改7)虛擬實驗模塊,是虛擬實驗室建設的重要部分。學生通過該模塊進行虛擬實驗,醫學論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內容根據專業學習的具體情況及實驗建設條件,可不斷增加。計算機專業網絡虛擬實驗室系統的建設,可以引入其他學校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單,容易實現,見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用,同時也需要結合本校的實際情況進行一些調整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發。根據本校的實際教學和實驗情況,結合學生的實際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發小組,進行一系列的虛擬實驗項目的開發研究,并將研究的成果連接到虛擬實驗室中,逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發揮教師的積極性,能有針對性地進行設計開發,適合學生的實際情況,學生容易接受,并且經費投入較少。缺點是開發周期較長,系統性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發的實驗項目,二是結合自身的優勢和長處開發一些實驗項目,如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網絡虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理,為每個學生分配賬號。對學生進入虛擬實驗室,使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學生經常訪問虛擬實驗室,在上面提出問題、發表見解,做好實驗,努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗,自己設計實驗方案,動手完成實驗,整理和總結實驗數據,職稱論文提交實驗報告,培養學生的分析能力和創新能力,逐步向以“學生為中心”的自主個性發展模式轉變。

3.組織專業教師網上指導與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實驗報告,為學生順利完成實驗提供服務。在虛擬實驗室中,教師應對學生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進行必要的指導。在實驗室論壇上發表觀點,提出問題讓學生思考,使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性,教師應充當好學生實驗的合作者和知識的建構者的角色。

4.對學生在虛擬實驗室的表現及實驗效果進行

評價。針對學生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網上提問、論壇發帖的情況,給學生一個成績和評價,反饋給學生,英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學生評價的同時,征求學生對虛擬實驗室的意見,對學生反饋的信息進行整改。

計算機網絡虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設備跟不上實驗的要求、學生實驗時間不夠用等問題,對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系,不能一味地強調虛擬實驗,要“虛實”結合,既相互補充,又各有側重,這樣才能取得很好的實驗教學效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養學生嚴謹的、一絲不茍的科學實驗作風。

參考文獻

[1]王嗣源.虛擬實驗室建設的初步探討.西安郵電學院學報,2005(4).

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一、基于虛擬現實的交互式數字教學方法研究與分析

1.人機交互。人機交互過程是指人通過人機界面向計算機輸入指令，計算機處理后把輸出結果呈現給用戶的過程。人機交互的發展歷史，是從人適應計算機到計算機不斷地適應人的發展史，它經歷了幾個階段。

人機交互的方式可以分為數據交互、圖像交互、語音交互和行為交互四類，其中行為交互是當今社會研究的重點，它是指通過身體的姿態和動作來表達意思。行為交互是計算機通過定位和識別人類，跟蹤人類肢體運動和表情特征，從而理解人類的動作和行為，并作出相應的智能反饋過程，它將帶來全新的、最自然的交互方式。計算機通過用戶行為能夠預測用戶想要做什么，并以此來滿足用戶的需求。比如，計算機通過跟蹤人們的視線，就能預測用戶的意圖，是想要瀏覽什么網站還是需要打電話等，它有助于形成更適合未來數字教育的交互方式。現代教學，教的內容趨于多樣化，學生的需求也趨于多樣化、多層次，每個學生的個體差異也更為突出，怎么針對這些新的特征，利用更好的交互技術，使教與學的內容在數字化的平臺上，更好地照顧學生的個性化特征和需要，更好地實現教師個體與學生個體之間以及學生群體之間的相互交流、互動學習就變得尤為重要。

前面提到，人機交互需要由相應的人機界面來使之形象化。人機界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面，它是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件，也是進行交互設計最終展現給用戶的結果，所以，對人機界面的充分了解對分析數字教學中的交互設計不可或缺。

2.虛擬現實技術。要實現上面所述的自然交互過程，需要運用高科技手段，比如近幾年逐漸成熟的虛擬現實技術，利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，提供使用者視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，及時、無限制地觀察三度空間內的事物。在教學中，它運用于實驗模擬、場景再現，可以把枯燥繁瑣的文字知識形象地進行轉化，幫助學生主動地思考、學習，是既有意思又是符合未來教育模式的一種技術。

虛擬現實具有三“i”的基本特征，即immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—構想)，強調虛擬系統中人的主導作用。沉浸感指用戶沉浸于計算機生成的虛擬環境中，有身臨其境之感。交互性指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，是人機和諧的關鍵性因素。想象力則是用戶從定性和定量綜合集成的環境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念，萌發新穎的認識。

按照用戶參與的形式以及沉浸程度，虛擬現實可以分為桌面虛擬現實、沉浸式虛擬現實、增強現實性的虛擬現實和分布式虛擬現實系統四類。虛擬現實系統強調的是人與虛擬環境之間的交互作用，或是兩者相互作用，從而反映出虛擬環境所提供的各種感官刺激信號以及人對虛擬環境做出的各種反應動作。虛擬環境給人提供的各種感官刺激包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺、力覺、身體感覺及前庭感覺，在物理、化學及設計類課程的互動教學中應用前景廣闊，虛擬環境能夠逼真模擬物理中的力覺與觸覺，生物化學中的嗅覺和味覺，而各種設計類課程中的大量視覺圖像圖形的動態信息也能夠更好地呈現出來，在教學中起到很好的演示作用。另外，虛擬現實的技術能夠較好地調動學生的學習積極性，使枯燥的內容更形象化呈現出來，同時教師也可以應用虛擬現實的仿真模擬技術，將邏輯思維較強的教學內容，通過仿真模擬的方式，預測到由于公式及參數的改變而可能產生的預期結果，并科學地呈現出視覺、聽覺、觸覺、力覺等多種感知的結果，加深學生的感性認知，“上手(Hands-on)”和“交互式”的教學能夠引發更多的積極的注意力，幫助學生更透徹地理解抽象的原理。

3.現代教育與數字教學。數字教學是指教師和學習者在數字化的教學環境中，遵循現代教育理論和規律，運用數字化的教學資源，以數字教學模式培養適應新世紀需要的具有創新意識和創新能力的復合型人才的教學活動。隨著計算機和互聯網技術的日益發展及應用，數字教學模式主要應用于多媒體教學和網絡教學領域，并逐漸深入到學習的方方面面。

但現階段的數字教學仍然存在缺陷。首先，計算機無法對學生的情緒變化作出相應反饋，而且它也無法取代教師在教學過程中一些暗示性的語言所起到的微妙效果。其次，在教學的許多領域中，計算機無能為力，特別是非邏輯判斷方面。最后，教學課件在實際使用中存在著局限性。這一系列的問題，相信通過運用交互設計的方法，結合虛擬現實技術的應用，都會被逐一解決。

[論文摘要]以虛擬現實技術為發展趨勢的信息技術日新月異，當它被應用到教育領域時，能夠提供逼真的實驗環境和事件場景，內容組織安排特別強調學生主動參與來構建知識結構，使學生由“被動聽講”轉變為“主動學習”，教與學之間能產生更好更強的互動，是信息時代教學模式的主要發展趨勢。文章旨在分析探索以虛擬現實技術為基礎、以交互式為導向的數字教學模式，并從教學資源、師資隊伍、個性化教學及整合網絡教育平臺四個方面詳細闡釋了基于虛擬現實技術的交互式數字教學模式的構建。

[論文關鍵詞]數字教學 虛擬現實技術 交互式 教學模式

隨著國家發展“大學科”及交叉學科的教育建設思想的推進，現代教育要求不僅掌握知識、學習能力和方法，更要進行必要的人文主義教育，交互式教學法實現了教師與學生以及學生之間的交互。虛擬現實技術的發展和應用，使人機交互更好地與日常生活經驗相契合，為交互式的教學方法提供了技術支持。本研究旨在通過研究人的行為，運用交互式的教學方法，探究以虛擬現實技術為代表的先進技術在未來數字教學模式中的應用。

一、基于虛擬現實的交互式數字教學方法研究與分析

1.人機交互。人機交互過程是指人通過人機界面向計算機輸入指令，計算機處理后把輸出結果呈現給用戶的過程。人機交互的發展歷史，是從人適應計算機到計算機不斷地適應人的發展史，它經歷了幾個階段。

人機交互的方式可以分為數據交互、圖像交互、語音交互和行為交互四類，其中行為交互是當今社會研究的重點，它是指通過身體的姿態和動作來表達意思。行為交互是計算機通過定位和識別人類，跟蹤人類肢體運動和表情特征，從而理解人類的動作和行為，并作出相應的智能反饋過程，它將帶來全新的、最自然的交互方式。計算機通過用戶行為能夠預測用戶想要做什么，并以此來滿足用戶的需求。比如，計算機通過跟蹤人們的視線，就能預測用戶的意圖，是想要瀏覽什么網站還是需要打電話等，它有助于形成更適合未來數字教育的交互方式。現代教學，教的內容趨于多樣化，學生的需求也趨于多樣化、多層次，每個學生的個體差異也更為突出，怎么針對這些新的特征，利用更好的交互技術，使教與學的內容在數字化的平臺上，更好地照顧學生的個性化特征和需要，更好地實現教師個體與學生個體之間以及學生群體之間的相互交流、互動學習就變得尤為重要。

前面提到，人機交互需要由相應的人機界面來使之形象化。人機界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面，它是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件，也是進行交互設計最終展現給用戶的結果，所以，對人機界面的充分了解對分析數字教學中的交互設計不可或缺。

2.虛擬現實技術。要實現上面所述的自然交互過程，需要運用高科技手段，比如近幾年逐漸成熟的虛擬現實技術，利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，提供使用者視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，及時、無限制地觀察三度空間內的事物。在教學中，它運用于實驗模擬、場景再現，可以把枯燥繁瑣的文字知識形象地進行轉化，幫助學生主動地思考、學習，是既有意思又是符合未來教育模式的一種技術。

虛擬現實具有三“i”的基本特征，即immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—構想)，強調虛擬系統中人的主導作用。沉浸感指用戶沉浸于計算機生成的虛擬環境中，有身臨其境之感。交互性指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，是人機和諧的關鍵性因素。想象力則是用戶從定性和定量綜合集成的環境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念，萌發新穎的認識。

按照用戶參與的形式以及沉浸程度，虛擬現實可以分為桌面虛擬現實、沉浸式虛擬現實、增強現實性的虛擬現實和分布式虛擬現實系統四類。虛擬現實系統強調的是人與虛擬環境之間的交互作用，或是兩者相互作用，從而反映出虛擬環境所提供的各種感官刺激信號以及人對虛擬環境做出的各種反應動作。虛擬環境給人提供的各種感官刺激包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺、力覺、身體感覺及前庭感覺，在物理、化學及設計類課程的互動教學中應用前景廣闊，虛擬環境能夠逼真模擬物理中的力覺與觸覺，生物化學中的嗅覺和味覺，而各種設計類課程中的大量視覺圖像圖形的動態信息也能夠更好地呈現出來，在教學中起到很好的演示作用。另外，虛擬現實的技術能夠較好地調動學生的學習積極性，使枯燥的內容更形象化呈現出來，同時教師也可以應用虛擬現實的仿真模擬技術，將邏輯思維較強的教學內容，通過仿真模擬的方式，預測到由于公式及參數的改變而可能產生的預期結果，并科學地呈現出視覺、聽覺、觸覺、力覺等多種感知的結果，加深學生的感性認知，“上手(Hands-on)”和“交互式”的教學能夠引發更多的積極的注意力，幫助學生更透徹地理解抽象的原理。

3.現代教育與數字教學。數字教學是指教師和學習者在數字化的教學環境中，遵循現代教育理論和規律，運用數字化的教學資源，以數字教學模式培養適應新世紀需要的具有創新意識和創新能力的復合型人才的教學活動。隨著計算機和互聯網技術的日益發展及應用，數字教學模式主要應用于多媒體教學和網絡教學領域，并逐漸深入到學習的方方面面。

但現階段的數字教學仍然存在缺陷。首先，計算機無法對學生的情緒變化作出相應反饋，而且它也無法取代教師在教學過程中一些暗示性的語言所起到的微妙效果。其次，在教學的許多領域中，計算機無能為力，特別是非邏輯判斷方面。最后，教學課件在實際使用中存在著局限性。這一系列的問題，相信通過運用交互設計的方法，結合虛擬現實技術的應用，都會被逐一解決。

二、交互式數字教學模式構建

基于虛擬現實技術的交互式數字教學模式，能夠通過虛擬現實技術，以文本、圖片、影像、聲音、數據采集及感應技術、影像及數字感知內容為主要交互媒體，以自然式的交互方式，配合可互動操作的動態信息、仿真模擬、各種感覺與知覺的數字反饋技術，多維度、多媒體、多人互動式地展示IM及時通訊、留言板、互聯網上的博客、Tag、SNS、RSS、Wiki等多種形式的數字內容，以教學的核心內容為課程組織的基礎，構建適應當下以數字信息為主要教學內容的互動式教學模式。基于虛擬現實技術的交互式教學模式的構建主要從以下幾個方面入手:

1.提供多維度的豐富教學資源。有效傳播多種媒體的多樣化信息，提高學生對于教學內容的注意力。虛擬現實的技術能夠為交互式數字教學模式設計立體的教學模式效果，將課堂理論教學、實驗室教學、企業基地等實地教學相結合，理論專題研討、案例教學、技術實踐小組協作等多種教學方法交叉，利用虛擬現實技術呈現理論公式，如化學課中的元素周期表，可以將分子、原子等抽象的結構可視化表現出來，還可將復雜的實驗通過虛擬現實技術模擬出來，如用虛擬現實模擬火山噴發，模擬火箭的發射過程，模擬汽車內引擎的工作原理，模擬復雜機構之間的關系和相互作用，智能地調配物流情況，模擬資金流及相關的經濟問題等，還可運用CAVE計算機輔助虛擬現實環境技術，模擬汽車的設計、裝配等實踐教學環境，運用虛擬現實技術搭建在企業基地等實地教學的內容，實現教學的開放性、時效性、針對性和實戰性，提供多維度的豐富的教學資源。

2.構建多學科交叉的綜合型師資隊伍。隨著信息社會的迅猛發展，圍繞信息社會的人文、技術、經濟等各種交叉學科領域，發展數字內容的交互式教學模式需要培訓一支具有綜合學科背景的師資力量。而虛擬現實等先進的信息技術，能夠整合各學校的優秀師資力量，通過構建虛擬、虛擬名師等方式，將各高校、研究機構及企業社會的優秀師資集合起來，通過虛擬人的名師角色，遠程指導或虛擬地呈現其學術內容與教學思想，有效地彌補師資力量不足的問題，隨時更新名師提供的動態電子教材，提供多學科交叉的綜合型教學內容與綜合型師資隊伍。

3.實現交互式因材施教的個性化教學。參與式教學的交互教學模式能夠充分調動學生的積極性，構建虛擬現實的實驗學習環境，根據每個學生的個性特點及專長，搭建適合學生的個性化教學實驗環節，模擬搭建實驗環境，讓學生充分展開想象，模擬仿真其實驗效果，預演實驗結果，有助于提高學生對于課程內容的參與度和認知程度。另外，學生還可根據自身的興趣點，專項選擇適合自己發展特點的學習內容，個性化地定制學習內容。教師可根據每個學生的學習情況，跟蹤分析其學習結果，對癥安排輔導及進一步深入學習的內容，提高學習效率，增強交互式學習的效力。麻省理工學院媒體實驗室在1993年推出了實體交互設計的數字教學產品，它整合了個人空間和共享學習工作空間，能讓兩位用戶在個人空間和共享空間之間實現輕松的轉換。這種交互式的教學產品是一種電子白板，產品使用生活中自然的互動交流方式，如教學過程中交流雙方各自的頭部動作，雙方眼神的交流和凝視方向等，這些交流的姿勢能夠被3D攝像頭等裝置識別出來，并通過計算機進行智能判斷，根據計算機圖形、圖像識別技術，判斷教學雙方用戶姿勢的變化，同時和姿勢所代表的含義進行映射匹配。這種交互式的教學電子白板的隱喻是“讓用戶自由地交流，使用電子白板進行交流的時候就像在巨大的透明玻璃板上畫畫一樣自然”。經實踐證明，這種交互式的電子白板增強了教學雙方用戶的 “凝視注意力”，能夠使用戶看到使用電子白板的同伴的凝視方向，從而進一步了解對方關注的內容，達到更加自然的互動式交流。教學雙方在對話中可以更加輕松和準確地說出交流的對方在看哪一個屏幕對象，甚至比在普通的白板交流環境中更容易。這種虛擬現實技術的交互式教學方式能夠以學生為教學中心，尊重學生個體差異，有效提高教師與學生及學生之間的交流效果，調動學生的主動參與性。

篇13

0.引言

隨著信息技術的逐步發展和社會要求的逐步提高，虛擬現實的研究領域開始轉向山體、水域等不規則形態的實體。而由于計算機處理能力有限，地形數據獲取困難，可視化處理復雜，三維顯示效果缺乏真實感等問題逐漸顯現。本文以山體為例就不規則形體的可視化過程進行研究，探討一種不需要實體數據，計算機可視化技術與數學分形理論相結合的三維地形可視化的處理方法。

虛擬地形的可視化具有隨機性和復雜性，在對山體的三維建模過程中，首先對山體的實際形態進行研究，針對虛擬地形數據的特點進行參數設置和紋理映射，利用計算機可視化技術，創造性的融入分形技術，實現對山體的建模。同時利用分形理論實現山體表面樹木的覆蓋，達到仿真的效果。

本文探討的山體的三維建模方式，是基于筆者題為《連云港地區虛擬現實研究》的基礎上的，在對其虛擬現實的研究過程中對山體的建模采用的是3Ds MAX與VRML相結合的方式進行的。

1.分形理論概述

隨著社會科技的進步，分形理論從最初的研究自然界和非線性系統中的不光滑和不規則的幾何形體逐漸發展為研究人類社會經濟活動中存在大量的現象。分形理論著重研究自然界和社會活動中普遍存在的無規則而具有自相似性或統計自相似性的系統或現象，如彎彎曲曲的海岸線，起伏不平的山脈，粗糙不堪的斷面等。這類客體不具備特征尺度，用不同倍數的放大鏡去觀察它們，其相貌是相似的，并且這個性質不隨觀察位置的變化而變化。自相似性普遍存在物質系統的多個層次上，物體或幾何圖形的維數的變化可以是連續的，即其維數可以不是整數[2]。

而以山體、河流等不規則幾何形體為主要內容的地球系統，其時空展布具有分形的特點。普通的數理理論中的均勻、連續及光滑邊界條件下的問題求解方法遠不能滿足地學問題的研究需要，分形理論的出現為研究類似地球系統這樣的復雜系統提供了一種新的研究方法。

2.虛擬現實三維山體建模方法初探

在對山體進行三維建模時可以使用強大的三維建模工具3Ds MAX或是虛擬現實建模語言（VRML）進行。對于地形數據，還可以借助VRMAP進行拉伸從而實現三維實體的可視化仿真。

筆者在進行《連云港地區虛擬現實研究》時考慮采用強大的三維建模工具和虛擬現實建模語言相結合的方式進行，所收結果不盡如人意（如圖1所示）。為此，探索更加符合地形數據特征的三維建模方式有助于更加清晰地對地理實體進行分析研究，從而真正實現地形數據的三維可視化。在可視化的基礎上借助虛擬現實建模語言VRML強大的擴展性能，結合JavaScript腳本實現三維實體的放大、縮小、漫游、查詢等人機交互功能。