時間：2023-01-01 21:58:18
序論：在您撰寫虛擬技術論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
一、產品概念設計與市場
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
2熊曼辰等數字化與概念化工業設計ICME2000論文集
關鍵詞:虛擬現實(VR);虛擬環境人機交互
一、引言
在信息技術發展的今天,人們的交流越來越多的依靠網絡、廣播、電視等媒體得到相關的信息資料,但是這些媒體提供的信息往往是經過抽象的,在很大程度上人們不能及時有效的進行理解吸收,解決這一問題人們只能借助于實物模型,但隨著計算機技術的迅猛發展,使得人與計算機的交互成為可能,虛擬現實(VR)技術就是借助于這個基礎上實現了人機交互,操作者可以通過鍵盤、鼠標、頭盔、數據手套等工具與計算機間的交互,真正成為虛擬環境中的一員,較真實的感知和操作虛擬世界中的各種對象,達到理解和掌握知識、為生產生活服務的目的。
二、虛擬現實技術簡介
虛擬現實(簡稱VR),又稱靈境技術,是以浸沒感、交互性和構想為基本特征的計算機高級人機界面,是迅速發展的一項綜合性計算機、圖形交互技術。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和多傳感器技術,模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能,使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互,創建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制,感受到在真實世界中無法親身經歷的體驗。計算機技術的迅速發展為我們提供了許多解決問題的新方法。虛擬現實技術的產生與發展也同樣如此,目前虛擬現實系統的研究現狀主要涉及到三個研究領域:依靠計算機圖形方式建立實時的三維視覺效果、構建對虛擬世界的觀察界面和使用虛擬現實技術加強其在現實世界中的應用。
三、虛擬現實技術特征及其系統的關鍵技術
從本質上說,虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口,它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔、提高整個系統的工作效率。因此虛擬現實技術具有以下四個重要特征。
（一）多感知性。所謂多感知性就是指導包括視覺感知外,還包括聽覺、力覺、觸覺和運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
（二）存在感。又稱臨場感,它是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達到使用戶難以分辨真假的程度。
（三）交互性。它是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)。我們借助與我們8的感覺器官,在虛擬的環境中體驗真實的環境。
（四）自主性是指虛擬環境中物體依據物理定律進行動作的程度。虛擬現實系統的關鍵技術主要由動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統開發工具和系統集成技術等五個方面組成。其中動態環境建模技術的目的是根據應用的需要獲取實際環境的三維數據,并利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。而三維圖形的生成技術關鍵是如何實現“實時”生成。立體顯示和傳感器技術是虛擬現實中實施交互能力的關鍵。
四、當今虛擬現實技術的應用領域
虛擬現實技術的應用前景十分廣闊。目前在娛樂、教育及藝術領域的應用占據主流,其次是軍事與航空、醫學領域,機器人和商業領域都占有一定比例,另外在可視化計算、制造業等領域也有相當的比重。下面簡要介紹其部分應用。
（一）娛樂、藝術與教育領域。豐富的感覺能力與3D顯示環境使得VR成為理想的視頻游戲工具。如Chicago(芝加哥)開放了關于3025年的一場未來戰爭的世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系統;1992年的一臺稱為“LegealQust”的系統由于增加了人工智能功能,使計算機具備了自學習功能,大大增強了趣味性及難度,使該系統獲該年度VR產品獎。作為傳輸顯示信息的媒體,VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態的藝術轉化為動態的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術,提高了藝術表現能力。
（二）軍事與航天工業領域。模擬與練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應用前景。美國國防部高級研究計劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統,以提供坦克協同訓練,該系統可聯結200多臺模擬器。另外利用VR技術,可模擬零重力環境,以代替現在非標準的水下訓練宇航員的方法。
（三）醫學領域。VR在醫學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中,可以建立虛擬的人體模型,借助于跟蹤球、HMD、感覺手套,學員們可以很容易了解人體內部各器官結構,這比現有的采用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器,用于腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環境包括虛擬的手術臺與手術燈,虛擬的外科工具(如手術刀、注射器、手術鉗等),虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套,使用者可以對虛擬的人體模型進行手術。另外,在遠距離遙控外科手術,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生恬狀況,乃至新型藥物的研制等方面,VR技術都有十分重要的意義。
（四）管理工程領域。VR在管理工程方面也顯示出了無與倫比的優越性。如設計一新型建筑物時,可以在建筑物動工之前用VR技術顯示一下;當財政發生危機時,可以幫助分析大量的股票、債券等方面的數據以尋找對策等等。以上僅列出虛擬現實的部分應用前景,可以預見,在不久的將來,虛擬現實技術將會影響甚至改變我們的觀念與習慣,并將深入到人們的日常工作與生活。:
(一)符合電子技術課程教學的特點
中職電子技術的教學理論性較強，波形變化分析復雜，課程教學較為枯燥，一些理解能力較差或者基礎較差的學生，可能會無法跟上電子技術課程教學的節奏。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠使學生在一個仿真的情境下，進行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學生帶來更多的電子技術學習體驗，將學生的實踐操作和理論知識的學習相結合，借助實踐活動，不斷豐富學生的理論知識體系，借助理論知識的學習，不斷提升中職學生的實踐操作能力。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，符合中職電子技術教學的特點，是時展和進步的必然要求。
(二)創新中職電子技術教學的模式
電子技術教學中應用仿真虛擬仿真技術，可以使學生將所學習的Windowsxp內容和仿真軟件結合起來。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠改善傳統的教學方式中單一的教學氛圍，更加關注學生的實踐體驗，在實踐中，使學生獲得更多的知識，并使中職學生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創新意識，真正展現中職電子技術教學的價值和電子技術教學的意義。
(三)提升學生的電子技術綜合能力
很多中職院校中的學生，普遍具有文化基礎較差、學習積極性較差等方面的問題，中職學生的動手能力和實踐能力較強，但是他們的學習熱情較差，不愿意積極、主動參與到教學活動當中，無法感受中職電子技術學習的樂趣和電子技術的魅力之處。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠有效改善這一問題，通過有趣的情景創建，快速吸引中職學生的注意力，激發學生的學習興趣和參與實踐活動的熱情，并使中職學生在參與實踐活動的過程中，形成一定的電子技術實踐操作能力和電子技術思維想法，改善傳統電子技術教學中的缺點，更加關注學生思維的發展，為中職學生未來的工作和發展奠定良好的基礎。
二、虛擬仿真技術在中職電子技術教學中應用的具體策略
虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，可以通過將虛擬引進課堂，激發中職學生的學習興趣、創設仿真電子技術教學實驗，增強學生的實踐操作能力與開展虛擬項目合作實驗，提升中職學生的綜合素養等方式來開展教學活動。
(一)將虛擬引進課堂，激發中職學生的學習興趣
在傳統的中職電子技術教學過程中，教師較為注重對學生理論知識的傳授，而忽視了實踐技能指導對中職學生電子技術操作能力提升的重要影響。單純的電子技術理論知識講解，多數是一些原理和公式推導，在這種教學模式下，中職學生可能會產生一定的厭學情緒，無法將注意力完全集中在電子技術學習活動當中。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠改善傳統的教學方式中單一的教學氛圍，更加關注學生的實踐體驗，在實踐中，使學生獲得更多的知識，并使中職學生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創新意識。虛擬仿真技術能夠使學生在一個仿真的情境下，進行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學生帶來更多的電子技術學習體驗，使學生將實踐操作和理論知識的學習結合起來，借助實踐活動，不斷豐富學生的理論知識體系;借助理論知識的學習，不斷提升中職學生的實踐操作能力。中職電子技術理論知識教學需要結合實際展示才能夠加深學生對電子技術理論知識的深入理解，從而為接下來的課堂教學活動和實踐教學活動奠定良好的基礎。但是，如果一味通過實驗操作展現，不僅浪費時間，同時也很浪費材料。虛擬仿真技術能夠完美地解決這一問題，通過將虛擬仿真技術引入到中職電子技術教學中，通過多媒體等信息技術軟件，進行仿真模擬實驗，借助多媒體等信息技術軟件，將抽象化的內容變得更加直觀，使學生對抽象化的理論知識一目了然，深化學生對中職電子技術知識的理解與掌握。
(二)創設仿真電子技術教學實驗，增強學生的實踐操作能力
正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標準”，在中職電子技術教學中，教師可以借助虛擬仿真技術，引導學生在模擬的場景中，進行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學生帶來更多的電子技術學習體驗，在電子技術的實驗過程當中，提升學生的實踐操作能力。在中職電子技術教學實驗中，教師可以結合學生的性格特點和中職電子技術教學的特點進行教學實驗活動的創新，將虛擬仿真技術融入中職電子技術的教學活動當中。例如，在指導學生對《彩色電視機原理與維修》這一項內容的學習過程中，教師可以首先借助多媒體等信息技術軟件，為學生展現70年代至今，電視機逐步發展的過程，為學生介紹全球彩電市場的特點。彩色電視機與學生的實際生活密切相關，是學生所熟悉的事物。在課堂教學中，教師可以結合實際生活，提問學生“家中所使用的是什么樣的電視機”等問題，構建互動型的中職電子技術教學模式。在此基礎上，教師可以通過多媒體等信息技術軟件，為學生展現一個立體化的電視機模型，借助模型引導學生認識彩色電視機的整體結構以及具體的元器件。在教學指導完成之后，可以組織學生自行實驗，借助虛擬仿真技術進行完整電視機零件和部件的整合。
(三)開展虛擬項目合作實驗，提升中職學生的綜合素養
一些仿真軟件(例如加拿大IIT公司所開發的Multisim軟件)能夠為中職學生創建一個類似于真實的電子電路實驗工作平臺，學生可以在這個仿真的電子電路實驗工作平臺中，進行各種各樣的電子電路實驗。這些軟件當前被應用于國內外的各大高等院校當中，并取得了較為理想的實踐應用效果。電子技術教學中，教師不僅僅要指導學生學習電子技術，掌握電子技術，更加需要通過一定的電子技術教學活動，提升中職學生的綜合能力和綜合素養。在電子技術教學活動當中，教師可以借助一些虛擬的電子技術合作實驗項目，引導學生通過電子技術實踐活動，增進彼此之間的感情，形成良好的電子技術操作能力和合作意識。例如，在指導學生對《組合邏輯電路的分析與設計》相關內容的學習中，教師可以在完成教學指導的基礎上，組織學生通過小組合作的方式，集中學習組合邏輯電路的分析方法。在共同合作和分析的過程中，增進彼此之間的感情，提升學生的綜合能力和綜合素養。
三、結語
隨著社會的進步和學科的發展，市場對學生綜合實踐能力和動手創新能力的培養提出了更高的要求，然而目前大部分高校學習的內容仍停留在理論知識階段，不經過實驗或者實際應用，學生很難學以致用?，F有高校硬件和軟件的局限性使實驗教學的開展還存在著較多的問題，這主要體現在以下幾個方面：
（1）實驗課程的實驗內容比較陳舊，缺乏創新性和時代性，實驗課程與實際需求相脫節，限制了學生實踐能力和創新能力的養成?，F有實驗教學多采用由教師講授相關理論知識，然后由學生驗證知識的先理論后實踐的教學方法。這種教學方法缺乏對學生綜合能力和創新能力的鍛煉，很難激發學生的學習興趣。
（2）農業物聯網專業的教學不但要求教師具備專業相關理論和知識，而且要求教師具備較強的實踐動手能力，特別是對傳感器部件、通信部件和射頻部件等焊接、控制和使用?？墒乾F有高校師資隊伍中從事實驗教學的教師人員稀少，從事實驗的教師更是缺少參加培訓和國內外深造訪學的機會。因此，師資力量薄弱嚴重影響了實驗教學的開展。
（3）在課程的考核中對實踐動手能力未制定統一的考核標準，僅僅單方面考查學生的理論知識掌握情況，上述教學安排和考核制度使學生普遍認為學習理論知識要遠比實踐動手能力的培養更加重要，對實驗教學給予的重視程度嚴重不足。
雖然有些高校嘗試用一些教學課件，比如圖片、動畫、影像資料等，但與實際項目聯系不密切，學習效果不理想，很難達到提高實際動手能力的目的。
利用虛擬現實技術，建設以農業物聯網項目為載體的虛擬項目環境，可以改變傳統的教學方法和教學模式，有效解決農業物聯網專業在教學中存在的一些難題。
2.虛擬現實技術在農業物聯網專業教學中的應用
通過對學習者的特征分析，我們設計了“基于VR”的教學模式，讓學習者通過虛擬現實技術真實模擬農業物聯網所應用的傳感器及控制系統、傳輸系統、應用系統，在虛擬的農業物聯網場景中，通過學習者的探究，全方位了解這一新興行業，更好地掌握農業物聯網相關的知識。
（1）自主學習：學生根據教師布置的任務，參考教材和網絡，進行自主學習。
（2）課堂教學：教師根據學生自主學習的效果，分析教學內容，明確教學目標和實驗任務。
（3）知識學習：學生利用虛擬現實系統學習各種知識。主要有兩個方面的應用：一是再現在課堂上無法觀察到的農業生產基地或事物的變化過程，為學生提供生動、逼真的感性學習材料，幫助學生解決學習中的知識難點。例如，在學習傳感器的知識時，通過虛擬現實系統，將學生帶到農業智能大棚里，監控大棚內的溫度、濕度、光照和土壤濕度、土壤溫度、濃度等影響農作物生長的環境參數，通過信息化無線傳輸網絡把數據傳輸到系統進行智能化分析，同時利用虛擬現實技術控制大棚內的水閥、加熱、補濕、滴灌、噴灌、補光等設備；另一個應用是使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學生對抽象概念的理解。例如，學習開放式通信系統互聯參考模型時，通過虛擬演示，讓學生觀察七層協議模型中數據的傳輸過程，使學生加深對知識的理解。
（4）探索學習：虛擬現實技術可以對學生學習過程中所提出的各種假設進行虛擬，通過虛擬系統便可直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果。
（5）虛擬實驗：利用虛擬現實技術，還可以建立各種虛擬實驗室。
（6）技能訓練：虛擬現實的交互性和沉浸性，使學生在虛擬的學習環境中扮演一個客觀角色，融入性更強，更有利于學生的技能訓練。
虛擬現實技術可利用計算機產生一個以自然的視、聽、觸等功能感受的三維環境，人們可以方便地對生成的“虛擬世界”進行交互式的觀察、分析、操作和控制。它以仿真方式給用戶創造了一個實時反映實體變化與相互作用的界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，它具有多媒體信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特點。利用虛擬現實技術創建出逼真的礦山工程環境對優化系統設計具有重要的實用價值。
為了給用戶創建一個能使其感到身臨其境和沉浸其中的環境，必要的條件就是根據需要能在虛擬現實系統中逼真地顯示出客觀世界中的一切對象：不僅要求所顯示的對象模型在外形上與真實對象酷似，而且要求在形態、光照、質感等方面十分逼真。
目前，相關軟件發展迅速、種類較多，其中常用的軟件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我國圖靈公司的VRMAP、適普公司的IMAGIS等。
1．1模型構建軟件
MultiGenCreator是美國MultiGenParadigm公司開發的三維建模軟件，廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設計、交互式游戲等。它在滿足實時性的前提下可生成逼真的場景，可進行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細節、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優先級、自由度設置等高級功能使得其數據格式OpenFlight在實時三維領域成為流行的圖像生成格式。該軟件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的數據與AutoCAD和GIS軟件結合方便。
1．2支持視景生成的語言——OpenGL
應該使用已有的商品化或標準化的圖形庫和程序設計語言來設計與實現虛擬環境，其中OpenGI(服務器)及其支持系統就是這樣一種可選用的圖形生成環境。OpenGI可按函數庫的形式被C語言調用，也可以被窗口系統直接調用。OpenGI是使用專用圖形處理軟件接口，該接口目前由幾百個過程函數組成，用以支持用戶對高質量三維對象的圖形和圖像進行操作。
()penGI指令的模型是客戶／服務器模式，即一個程序(客戶)提供指令，該指令由OpenGI解釋并處理，它直接執行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉換矩陣、光照模型和光線跟蹤、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持雙緩沖技術，該技術提供了生成動畫效果圖形所需要的機制，使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運動。
1．3視景漫游軟件
Vega是MultiGen--Paradigm公司開發的應用于實時視景、聲音仿真和虛擬現實等領域的高性能軟件環境和開發平臺，由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫組成。利用Vega庫函數可在Lynx中建立漫游所需要的場景、窗口、通道、運動和碰撞方式，可以定義對象的初始化參數并建立對象之間的相互聯系。
2地質構造情況的模擬
對于礦山技術人員來說地質構造情況非常重要，如果對煤層、巖層、含水層、流沙層以及斷層和褶曲等情況的推斷有偏差，或圖形表現不直觀易懂，則在建井或生產過程中就可能發生塌方、突水等事故，造成人員傷亡和經濟損失。應用虛擬現實軟件可以根據地質體的三維分布，使礦井的規劃設計更加直觀方便。
綜合國內外現狀，三維地質體的繪制有塊段、表面、實體和斷面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面數據是ded或。dem格式，使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規則三角網(TIN)，然后轉成USGSDEM格式，將其導入Creator就可以生成煤層曲面。然后，通過光照、著色、紋理、渲染等處理三維地質體更加逼真。
3地形地貌及地物的模擬
地形地貌和地物的建立需要相應的三維數據。如果有研究區域的紙質地形圖，可以用掃描數字化的方法得到平面數據，按照圖上的標注得到高程數據；如果已有該區域的電子地圖，則可直接使用或通過數據格式轉換得到需要的數據；如果沒有上述數據源，則需要由野外測量獲得。
地形生成與地質曲面生成過程類似，先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點進行數字化，把圖上標注的高程值輸入到屬性表中，生成不規則三角網(TIN)，然后轉成USGSDEM格式將其導入Creator生成三維地形。
對于建筑物、道路、圍墻、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD進行數字化，得到其平面位置。將得到的*．def文件導入Creator，并與地形匹配。如果建筑物比較規則，則直接將其底面按照高度拉伸為立體，如果建筑物造型比較復雜，則需要分成規則的幾部分進行構建。
4礦山井下巷道建模
目前，礦山信息主要是通過CAD格式的雙線采掘工程平面圖來表達。首先根據采掘工程平面圖上的高程信息，利用CAD中的三維多線段重新描繪巷道，同時將高程信息賦予每個節點，實現巷道的單線顯示，井筒和巷道設計要布置合理，盡量避免穿過斷層、褶曲、含水層等不良地質構造，盡量減少礦井建設和生產地面的影響。
使用MultiGenCreator進行設計，用圓柱體表示井簡，用半圓型截面的柱體表示巖巷，然后進行模擬生產，以發現生產中可能遇到的問題，對設計方案進行比較和選擇。設計方案完成后可模擬不同設備、不同開采方式的生產系統進行生產，從而達到優化礦井設計和生產系統的目的。綜合考慮地質和技術條件、經濟、環境等各種因素，選擇合理的方案。
5虛擬巷道系統的建立
虛擬巷道系統是對礦井真實巷道多分辨率的三維虛擬表示，建立的主要任務之一是實現基于web環境下的可交互的、真實巷道的三維可視化表達，用戶可以從各個角度對巷道虛擬環境進行任意的瀏覽和觀察，并可通過網絡進行各種交互。
5．1礦井巷道的建模
礦井中各種實體大多是三維實體，其表面為不規則曲面，且內部礦體品位分布不均勻。對于礦體的外形，可用一個不規則的封閉曲面來確定。為確定礦體的范圍，要經地表勘查、地下勘探及推估等手段來完成。在瀏覽器上三維實體模型，可通過將現有的三維礦體模型中存儲的信息按照一定的規范轉換為系統可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構建三維礦井巷道模型，首先應進行簡單的坐標轉換，這是因為MuhiGenCreator中采用的坐標系和地學中實際采用的坐標系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標系為符合右手規則的空間坐標系，是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區的中作為其坐標系的圓心，基底坐標為XOZ面，y表示高程。其坐標長度以米為單位，標準角度以弧度為單位。因此，為使它與人們通常采用的地學坐標系保持一致，應將原來礦井三維實體的(，Y，：)坐標轉換為MuhiGenCreator坐標系中的(，Y，Z)。轉換后的三維實體坐標應滿足虛擬場景中所采用的局部坐標系顯示的需要。由于礦井實體坐標的數值一般相當大，而實際顯示坐標值的前幾位高位數據對圖形形狀不產生任何影響，因此可將地理坐標數據各分量同時做一預選。
5．2虛擬巷道場景的繪制
對于規則格網構成的礦山地表模型及礦井實體的頂底板數字表面模型，可用ElevationGrid節點構建。該節點能很容易有效地設計創建一個位于局部坐標系X()Z平面上高低起伏的地域造型。該造型用高度值組成的標量陣列描述，陣列指定了表面每個格網點上的高度。和z方向的柵格點數量可以分別用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了柵格行和列之間的空間。Height域的值指定了每一個柵格點的海拔高度，基底上的每一個柵格點都與height矩陣中的一個海拔值相對應；colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE，表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節點的每個頂點上(TRUE)，還是應用到每個四邊形上(FAISE)；此外，通過建立solid域值，所有的海拔柵格都可以當作實體。
對于由不同的三角面構成的復雜地表模型，則需要用MUITIGENCREATO提供的萬能幾何節點IndexedFaceSet來創建，它有coord與coordlndex兩個域，與IndexedFaceSet節點中的兩個域類似，前者提供了一個節點，列出了構造面幾種所有面的坐標。Coordlndex域的值提供了一張描述一張或多張面周界的列表。其中每一個值都是整型索引，并且每個索引都指定了在coord域內的坐標列表中的一個坐標。在實際的創建過程中，要求建立三角網的各個三角面按照法線方向向外的法則。
6結語
應用虛擬現實技術，生成一個逼真的礦山虛擬環境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設計或研究階段，科研人員可以置身于礦山虛擬環境下直觀審視礦山，按照設計給定的工藝方法和參數，選擇設備及確定生產模式。從基建到閉坑的全過程實時監控，發現問題進行實時修正。設計結束后，設計單位、礦山企業可向審查者、公眾展示一個三維和動態的礦山?？傊?，虛擬現實技術在礦山設計、技術改造、生產中可廣泛應用。
參考文獻：
[1]古德生．金屬礦山深部開采中的科學問題[A]．香山科學會議第175次學術討論會[c]．北京：2001．
[2]喬林，費廣正等．OpenGI程序設計[M]．北京：科學出版社，2002：130～134．
[3]齊安文等．三維地學模擬述評及其礦山應用關鍵問題．《中國礦業》．2001(5)：10．
[4張瑞新、任延祥．虛擬現實技術及采礦工程中的應用．《中國礦業大學學報》，1998(3)：27
動畫作為藝術的一種表現形式，它具有特殊的文化內涵。動畫藝術來源于生活，但它的藝術表現形式卻又遠遠高于生活。動畫創作中想象力和創新性是關鍵，動畫中創造性大都是如何來體現的呢？它靠技術，然而在當前社會迅速發展的影響下，很多新型技術都進行了革新和研發，也伴隨著動畫行業的發展迎來一個燦爛的春天，并且在表現形式上呈現出多元化。很多動畫作品不但在商業上獲得了極大成功，而且其民族性、國際性、藝術性上也體現的淋漓盡致。所以說新技術的革新是動畫藝術的發展趨勢。
二、虛擬現實技術與動畫藝術的融合之路
動畫在當前社會的發展中，在形式上很多情況不能滿足商業或藝術上的要求，這就要求動畫技術進行革新以滿足其需求。然而，虛擬現實技術就應運而生了，虛擬現實技術使動畫藝術在表現形式上更廣，甚至促進新興行業的產生。例如，虛擬三維仿真動畫游戲，建筑漫游交互可視化，模擬軍事、工業制作互動領域。
三、模擬真實環境，實時仿真交互
模擬真實環境主要是應用在商業中，早在加拿大，就已經投入運用了，即，在商業會議中，會議中的人員都不會到場，而是在家拿出手機或是電腦，進入一個虛擬的辦公環境中，大家都坐下來開會就好了。這樣就大大節省了資源。在虛擬的環境中每個模型的外形，進行真實的擬合，然后通過數據轉換成三維模型。比如，藍天白云花草樹木的模擬、虛擬現實主題公園真實模擬、真實的建筑場景等。
四、動畫藝術與虛擬現實技術的發展
動畫藝術的設計可以挖掘傳統文化中的元素。傳統文化經過幾千年的沉淀，所留下來的優秀文化大多是符合大眾口味，都有其獨特的藝術形式，吸引著各自的愛好群體。虛擬現實技術隨著科技的發展，也日益健壯，把動畫藝術融入到虛擬現實當中，其視感、觸覺可謂大為觀止。建筑行業中，為了把握市場趨勢，果斷啟用最新技術把握住了商機。虛擬現實技術甚至成了當今房地產行業綜合實力的象征與標志；工業生產中，虛擬現實技術給其帶來了便捷，提高了效率，更是減少了損失；在軍事模擬動畫中，給戰士充足的現場感覺，提升了培訓質量。
五、結語
關鍵詞：電視電影論文
近幾年，隨著《阿凡達》《魔獸》等科幻電影在全世界范圍內取得成功，人們開始嘗試將IMAX、4K等現代技術運用于影視的制作過程中，而技術的更新換代極大地促進了影視行業的發展。其中，VR虛擬技術正成為繼3D技術后影視行業的新寵，一些國際知名公司對VR虛擬技術的開發和應用也充分地說明了VR虛擬技術光明的發展前景。例如，2014年Facebook公司并購了一家專營VR頭顯的公司Oculus，我國的阿里巴巴、騰訊等公司也相繼制定規劃，希望成為國內VR技術界的領先者，從而使越來越多的資金和人員涌入VR領域,使我們有理由相信，VR虛擬技術必將成為影視藝術未來發展的核心力量。
1、VR虛擬技術在影視制作中的實際應用
現階段，我國影視領域運用VR虛擬技術進行拍攝和制作尚處于一個摸索與發展的過程。VR電影和VR電視，不是單純的技術升級，而是伴隨著VR虛擬技術在生活中廣泛運用，是影視領域的一次從軟件到硬件、從內容到終端的大膽嘗試，將對整個影視制作界產生積極而深遠的影響。以VR電影的制作為例。首先，VR虛擬技術的實現需要大量設備支持，機位與GoPro的數量比差不多是1∶6，甚至更多，才能全方位地進行拍攝;其次，所有的機器都必須連接同一個WiFi，才能保證同時開機進行一個片段的拍攝，否則后期畫面修補時可能會出現因畫面幀率不統一而無法合成畫面的情況。除此之外，VR電影的技術要求也十分嚴苛。拍攝過程中，盡管有超過6臺的機器，但是拍攝主體必須只對準其中的一臺，才能完整地將攝體的細節記錄下來。為了生動地表現動作場景，使其進行得更加流暢，VR電影需要在至少每秒85幀的條件下拍攝，而普通電影一般多為每秒24幀。后期制作之前，需要對前期運用VR虛擬技術拍攝的素材進行整理。由于前期通過6臺機器進行拍攝，此時的素材數量隨之發生變化，即同時輸出6條素材。對于后期制作而言，最重要的是進行畫面的縫合，需要用到像Kolor…AutopanoGiga之類的編輯軟件進行制作和修改，將其導入輸出素材中。此時，電腦會自動編輯，使6個素材的畫面在捕捉的某一點上實現聲音和畫面的同步，基本修改完成以后，我們可以在PRO等軟件上開始進一步細致的制作。
2、VR虛擬技術對影視藝術造成的影響
第一，傳統導演模式會受到VR虛擬技術的影響。過去的電影由于對沉浸式體驗要求不高，一般只需要搭建一個半景棚就可以進行正常拍攝，而在拍攝VR電影時，觀眾希望看到全方位的視頻，獲得三維的空間體驗，這種二維到三維的轉變對導演提出了極高的要求，不僅要求具備多維的制作思維，同時還要精通全景棚和露天的畫面拍攝。其次，觀眾在觀看VR電影時，可主動改變座位與電影屏幕之間的距離，觀看體驗的靈活性使觀眾更容易身臨其境，被劇情吸引。為了使觀眾能夠在自己喜歡的視角和位置觀影，導演需要作為一個引導者從電影的視角出發，抓住觀眾的視點，引導觀眾直至整個故事的結束。需要注意的是，VR電影頻繁采用非線性敘事的方法，甚至是多線性敘事，而不同的觀眾選擇的觀看視點也存在差異，這就要求導演自身能夠熟練地掌握VR虛擬技術與故事整體架構之間的結合。導演為了滿足觀眾對于主要劇情的預設，還需要增加主人公之外非主人公的故事結局，即把握故事主要劇情的同時，也要照顧故事細枝末節的發展。第二，鏡頭語言也會隨著VR虛擬技術的運用發生變化。鏡頭語言是傳統電影制作中最重要的環節，但是在VR電影中，鏡頭語言的作用逐漸淡化。傳統電影通過熒幕表現故事，鏡頭語言是其最主要的輔助工具，而在VR電影的創作過程中，VR機器的位置較為固定，并不存在慣用的推、拉、搖、移等拍攝行為，采集運動鏡頭時，VR機器會被安置在一個軌道滑板上隨著攝體的移動同步拍攝，這里就完全摒棄了傳統電影里的遠、近、中、特等鏡頭轉變，鏡頭不再是影片的最小單位，某一空間位置取而代之。第三，演員表演也會受到VR虛擬技術運用的影響。傳統的演員表演是按照場次來演出，而VR電影的表演要求是，給定演員一個特定的區域，讓演員按照空間形式演出，類似于話劇的表演形式。以VR電影全景拍攝為例，要求導演和工作人員離開現場，導演在攝影棚外用對講機對現場進行拍攝指揮。并且，傳統的錄音設備由在場的錄音挑桿人員進行錄制，而在VR電影拍攝錄音環節中，由于現場的工作人員全都退居攝影棚外，錄音完全是演員自己來錄制。演員表演的自由性使拍攝過程中容易產生一些意外事故，如忘詞、笑場，甚至還包括錄音設備損壞，所以VR電影的制作成本相對于傳統電影較高。
3、VR虛擬技術在影視藝術中的應用前景
近幾年，盡管VR虛擬技術已經成為普通大眾口中的熱門話題，但是這種“受歡迎”僅限于概念上，影視藝術中并沒有廣泛地運用VR虛擬技術，甚至國內院線都沒有正式上映過一部純VR虛擬技術制作的電影?？萍际且话央p刃劍，VR虛擬技術既存在一定的優勢，也有著自身的局限。VR技術在提供給觀眾全方位觀看體驗的同時，也因設備的局限性，導致影片時長過短，多控制在20分鐘以內，并且在增加觀眾的自由選擇之后，VR影視制作難度也隨之變大，鑒于這種情況，導演在情節設置上趨于簡單化。當然，VR虛擬技術也不盡然都是缺點?，F階段，VR虛擬技術在影視領域的運用主要分為VR影視體驗、影視短片及風景類電影制作三個方面。導演經常利用VR自身的技術特點，結合影視的具體需要，進行一些始于VR電影的制作，從而滿足新時期人們對于VR虛擬技術的期待。例如，空間密閉類電影，就可以借助VR虛擬技術的力量、密閉的空間、VR的多視角，營造出影片所需要的緊張、刺激氛圍。又如，未來恐怖片的制作，必然會用到VR虛擬技術，強烈的沉浸式體驗可以讓觀眾處于第一視角經歷驚悚的劇情。再如，一些強調空間感的紀錄片，如《動物世界》就可以使用VR虛擬技術，使觀眾既可以站在動物的視角學會自然知識，同時拍攝技術上的創新也會明顯增強紀錄片的教學效果。
4、結語
VR虛擬技術在影視藝術未來的發展版圖中必然會占有一席之地以及擁有光明的應用前景，但前提必須是導演能夠充分認識到VR虛擬技術的技術特征與影片自身的需求，在此基礎上，將兩者結合，從而營造出獨特的氛圍，給觀眾帶來充分的沉浸式體驗。切記不要強行運用VR技術，將VR技術作為影視的噱頭，否則影片的內涵和水平將會失去平衡，進而得不償失，只有合理地融合藝術與技術，VR虛擬技術才能更好地在影視行業中得到發展和進步。
參考文獻：
