時(shí)間：2023-01-01 21:58:18
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關(guān)鍵詞:概念設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品市場
一、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)與市場
概念設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個重要方面。國外大公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門包括:1)(Conceptdesign)概念設(shè)計(jì);2)(Detaildesign)詳細(xì)設(shè)計(jì);3)(Manufacturingdesign)制造設(shè)計(jì)。由此可見，產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)的主導(dǎo)地位和重要性。
1概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵
概念的設(shè)想是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。下面以概念設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學(xué)生進(jìn)行座椅的開發(fā)設(shè)計(jì)。步驟是，首先向?qū)W生講述心理學(xué)中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實(shí)驗(yàn)和一個“挽救少女生命”的文學(xué)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(yùn)用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產(chǎn)品上。因?yàn)椋诿耖g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(xiàng)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(chǎn)品上來為健康做設(shè)計(jì)時(shí)，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學(xué)生創(chuàng)意出現(xiàn)了形形的座椅開發(fā)設(shè)計(jì)方案(其草圖、效果圖、視圖等技術(shù)說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設(shè)計(jì)。其應(yīng)用場合為療養(yǎng)院、醫(yī)院、不能自理的老人家庭等。
這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。當(dāng)然，產(chǎn)品的類型不止是這種無障礙設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下的專用座椅。產(chǎn)品即人之觀念的物化，設(shè)計(jì)是一種思維行為。在這種思維創(chuàng)造活動中，產(chǎn)品概念的構(gòu)思是豐富的，人的創(chuàng)作智慧是無窮的。概念產(chǎn)品的類型更是多種多樣。
2概念設(shè)計(jì)與產(chǎn)品市場
完成概念設(shè)計(jì)只是第一步，能不能進(jìn)行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發(fā)商或企業(yè)帶來效益等，這是個風(fēng)險(xiǎn)問題。設(shè)計(jì)師的概念設(shè)計(jì)畢竟與難以預(yù)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(shè)計(jì)者的難題。在開發(fā)設(shè)計(jì)的許許多多產(chǎn)品中，只要一百件產(chǎn)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(kuò)大見效益的百分比，仍是最關(guān)鍵的，是公司管理決策人士和設(shè)計(jì)師共同努力的方向。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促使概念設(shè)計(jì)的市場化
為了更好地接近產(chǎn)品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計(jì)，就是將所要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時(shí)、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設(shè)計(jì)表達(dá)展示給人們。于是，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設(shè)計(jì)表達(dá)在信息時(shí)代已是多元化的展示形式，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，已使設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預(yù)言法”設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，就大大減少了投放市場的風(fēng)險(xiǎn)性，也為企業(yè)決策人尋找商機(jī)、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能模擬整個產(chǎn)品開發(fā)過程，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功，加快開發(fā)進(jìn)程，甚至使設(shè)計(jì)者和用戶融為一體，設(shè)計(jì)出滿足市場需要的產(chǎn)品。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬產(chǎn)品
1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(VirtualReality，VR)
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又稱為虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，是指計(jì)算機(jī)生成的一個實(shí)時(shí)三維環(huán)境。使用者可以在這環(huán)境中“自由地”運(yùn)動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設(shè)備與虛擬物體進(jìn)行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環(huán)境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環(huán)境所反饋的作用力，從而讓使用者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的方法有:
1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)這種方法產(chǎn)生虛擬環(huán)境的步驟為:
①用放置在不同地點(diǎn)的多個攝像機(jī)將某環(huán)境或事物記錄下來;
②利用計(jì)算機(jī)的視頻技術(shù)抽取出環(huán)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(shù)據(jù)標(biāo)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(xù)掃描周圍空間來獲取某一區(qū)域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術(shù)，按坐標(biāo)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(huán)境。
2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的常用設(shè)備及要求
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常用設(shè)備有:三維鼠標(biāo)(也稱鳥標(biāo))、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、立體聲耳機(jī)等。對虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的要求除了應(yīng)具有高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(包括軟、硬件)外，還必須有下列關(guān)鍵技術(shù)提供強(qiáng)有力的支持:(1)能以實(shí)時(shí)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(qiáng)的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實(shí)時(shí)跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產(chǎn)生力學(xué)反饋。
3虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct，VP)
虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，是一個數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實(shí)產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對產(chǎn)品實(shí)時(shí)的仿真，設(shè)計(jì)人員或用戶就能夠像使用真實(shí)產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程是數(shù)字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、外觀模型和生產(chǎn)模型等)的時(shí)間和物質(zhì)。在計(jì)算機(jī)中由于對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)、分析、干涉檢查、模具設(shè)計(jì)等過程，使設(shè)計(jì)繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在概念設(shè)計(jì)中應(yīng)用前景
在概念設(shè)計(jì)中，如采用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行方案創(chuàng)意時(shí)，可以將體驗(yàn)設(shè)計(jì)思想更好地融于其中，也就是更多地關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受，而非產(chǎn)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(huán)境中，讓他們親自體驗(yàn)修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時(shí)，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實(shí)”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議，邀請部分用戶直接與設(shè)計(jì)者一起對模型提出修改意見，觀察設(shè)計(jì)和修改過程，直至大多數(shù)人滿意為止。
為了適應(yīng)激烈的市場競爭，設(shè)計(jì)廠家不能坐等用戶找上門訂購產(chǎn)品，而應(yīng)該主動把自己廠家的產(chǎn)品推向市場。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)做出虛擬產(chǎn)品的動畫廣告，再與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，使用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)來游覽設(shè)計(jì)廠家的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并能直接在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、外形、色彩等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)交互、了解、觀察;同時(shí)，還可以通過Email對產(chǎn)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(shè)計(jì)的產(chǎn)品。這樣可提高設(shè)計(jì)廠家的競爭力，為設(shè)計(jì)廠家謀得更多的市場份額。
若用戶對廠家設(shè)計(jì)的產(chǎn)品引起購買的欲望，通過網(wǎng)上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯(lián)系，網(wǎng)上定貨，使廠家的產(chǎn)品提前占領(lǐng)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(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入地研究。將研究的成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)
1陳軍等虛擬現(xiàn)實(shí)中虛擬景象產(chǎn)生的技術(shù)初探計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1999，6
2熊曼辰等數(shù)字化與概念化工業(yè)設(shè)計(jì)ICME2000論文集
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)(VR);虛擬環(huán)境人機(jī)交互
一、引言
在信息技術(shù)發(fā)展的今天,人們的交流越來越多的依靠網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視等媒體得到相關(guān)的信息資料,但是這些媒體提供的信息往往是經(jīng)過抽象的,在很大程度上人們不能及時(shí)有效的進(jìn)行理解吸收,解決這一問題人們只能借助于實(shí)物模型,但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得人與計(jì)算機(jī)的交互成為可能,虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)就是借助于這個基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互,操作者可以通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等工具與計(jì)算機(jī)間的交互,真正成為虛擬環(huán)境中的一員,較真實(shí)的感知和操作虛擬世界中的各種對象,達(dá)到理解和掌握知識、為生產(chǎn)生活服務(wù)的目的。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介
虛擬現(xiàn)實(shí)(簡稱VR),又稱靈境技術(shù),是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計(jì)算機(jī)高級人機(jī)界面,是迅速發(fā)展的一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)、圖形交互技術(shù)。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù),模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能,使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)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(jìn)行實(shí)時(shí)交互,創(chuàng)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(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制,感受到在真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為我們提供了許多解決問題的新方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此,目前虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要涉及到三個研究領(lǐng)域:依靠計(jì)算機(jī)圖形方式建立實(shí)時(shí)的三維視覺效果、構(gòu)建對虛擬世界的觀察界面和使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征及其系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
從本質(zhì)上說,虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口,它通過給用戶同時(shí)提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)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(fù)擔(dān)、提高整個系統(tǒng)的工作效率。因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(dǎo)包括視覺感知外,還包括聽覺、力覺、觸覺和運(yùn)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(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)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(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。我們借助與我們8的感覺器官,在虛擬的環(huán)境中體驗(yàn)真實(shí)的環(huán)境。
（四）自主性是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律進(jìn)行動作的程度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要由動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具和系統(tǒng)集成技術(shù)等五個方面組成。其中動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是根據(jù)應(yīng)用的需要獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。而三維圖形的生成技術(shù)關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成。立體顯示和傳感器技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)中實(shí)施交互能力的關(guān)鍵。
四、當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。目前在娛樂、教育及藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)主流,其次是軍事與航空、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,機(jī)器人和商業(yè)領(lǐng)域都占有一定比例,另外在可視化計(jì)算、制造業(yè)等領(lǐng)域也有相當(dāng)?shù)谋戎?。下面簡要介紹其部分應(yīng)用。
（一）娛樂、藝術(shù)與教育領(lǐng)域。豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具。如Chicago(芝加哥)開放了關(guān)于3025年的一場未來戰(zhàn)爭的世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng);1992年的一臺稱為“LegealQust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能,使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)功能,大大增強(qiáng)了趣味性及難度,使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)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(tài)的藝術(shù)轉(zhuǎn)化為動態(tài)的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術(shù),提高了藝術(shù)表現(xiàn)能力。
（二）軍事與航天工業(yè)領(lǐng)域。模擬與練一直是軍事與航天工業(yè)中的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應(yīng)用前景。美國國防部高級研究計(jì)劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng),以提供坦克協(xié)同訓(xùn)練,該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié)200多臺模擬器。另外利用VR技術(shù),可模擬零重力環(huán)境,以代替現(xiàn)在非標(biāo)準(zhǔn)的水下訓(xùn)練宇航員的方法。
（三）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)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(xué)員們可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu),這比現(xiàn)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(shù)訓(xùn)練器,用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺與手術(shù)燈,虛擬的外科工具(如手術(shù)刀、注射器、手術(shù)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(jìn)行手術(shù)。另外,在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù),復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排,手術(shù)過程的信息指導(dǎo),手術(shù)后果預(yù)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(shù)都有十分重要的意義。
（四）管理工程領(lǐng)域。VR在管理工程方面也顯示出了無與倫比的優(yōu)越性。如設(shè)計(jì)一新型建筑物時(shí),可以在建筑物動工之前用VR技術(shù)顯示一下;當(dāng)財(cái)政發(fā)生危機(jī)時(shí),可以幫助分析大量的股票、債券等方面的數(shù)據(jù)以尋找對策等等。以上僅列出虛擬現(xiàn)實(shí)的部分應(yīng)用前景,可以預(yù)見,在不久的將來,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會影響甚至改變我們的觀念與習(xí)慣,并將深入到人們的日常工作與生活。:
(一)符合電子技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)
中職電子技術(shù)的教學(xué)理論性較強(qiáng)，波形變化分析復(fù)雜，課程教學(xué)較為枯燥，一些理解能力較差或者基礎(chǔ)較差的學(xué)生，可能會無法跟上電子技術(shù)課程教學(xué)的節(jié)奏。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使學(xué)生在一個仿真的情境下，進(jìn)行電子電路的實(shí)驗(yàn)和操作，這種模式能夠?yàn)橹新殞W(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，將學(xué)生的實(shí)踐操作和理論知識的學(xué)習(xí)相結(jié)合，借助實(shí)踐活動，不斷豐富學(xué)生的理論知識體系，借助理論知識的學(xué)習(xí)，不斷提升中職學(xué)生的實(shí)踐操作能力。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，符合中職電子技術(shù)教學(xué)的特點(diǎn)，是時(shí)展和進(jìn)步的必然要求。
(二)創(chuàng)新中職電子技術(shù)教學(xué)的模式
電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用仿真虛擬仿真技術(shù)，可以使學(xué)生將所學(xué)習(xí)的Windowsxp內(nèi)容和仿真軟件結(jié)合起來。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式中單一的教學(xué)氛圍，更加關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，在實(shí)踐中，使學(xué)生獲得更多的知識，并使中職學(xué)生能夠通過實(shí)踐活動，形成一定的思維想法和創(chuàng)新意識，真正展現(xiàn)中職電子技術(shù)教學(xué)的價(jià)值和電子技術(shù)教學(xué)的意義。
(三)提升學(xué)生的電子技術(shù)綜合能力
很多中職院校中的學(xué)生，普遍具有文化基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)積極性較差等方面的問題，中職學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力較強(qiáng)，但是他們的學(xué)習(xí)熱情較差，不愿意積極、主動參與到教學(xué)活動當(dāng)中，無法感受中職電子技術(shù)學(xué)習(xí)的樂趣和電子技術(shù)的魅力之處。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效改善這一問題，通過有趣的情景創(chuàng)建，快速吸引中職學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與實(shí)踐活動的熱情，并使中職學(xué)生在參與實(shí)踐活動的過程中，形成一定的電子技術(shù)實(shí)踐操作能力和電子技術(shù)思維想法，改善傳統(tǒng)電子技術(shù)教學(xué)中的缺點(diǎn)，更加關(guān)注學(xué)生思維的發(fā)展，為中職學(xué)生未來的工作和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
二、虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用的具體策略
虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，可以通過將虛擬引進(jìn)課堂，激發(fā)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)設(shè)仿真電子技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力與開展虛擬項(xiàng)目合作實(shí)驗(yàn)，提升中職學(xué)生的綜合素養(yǎng)等方式來開展教學(xué)活動。
(一)將虛擬引進(jìn)課堂，激發(fā)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在傳統(tǒng)的中職電子技術(shù)教學(xué)過程中，教師較為注重對學(xué)生理論知識的傳授，而忽視了實(shí)踐技能指導(dǎo)對中職學(xué)生電子技術(shù)操作能力提升的重要影響。單純的電子技術(shù)理論知識講解，多數(shù)是一些原理和公式推導(dǎo)，在這種教學(xué)模式下，中職學(xué)生可能會產(chǎn)生一定的厭學(xué)情緒，無法將注意力完全集中在電子技術(shù)學(xué)習(xí)活動當(dāng)中。虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，能夠改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式中單一的教學(xué)氛圍，更加關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，在實(shí)踐中，使學(xué)生獲得更多的知識，并使中職學(xué)生能夠通過實(shí)踐活動，形成一定的思維想法和創(chuàng)新意識。虛擬仿真技術(shù)能夠使學(xué)生在一個仿真的情境下，進(jìn)行電子電路的實(shí)驗(yàn)和操作，這種模式能夠?yàn)橹新殞W(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生將實(shí)踐操作和理論知識的學(xué)習(xí)結(jié)合起來，借助實(shí)踐活動，不斷豐富學(xué)生的理論知識體系;借助理論知識的學(xué)習(xí)，不斷提升中職學(xué)生的實(shí)踐操作能力。中職電子技術(shù)理論知識教學(xué)需要結(jié)合實(shí)際展示才能夠加深學(xué)生對電子技術(shù)理論知識的深入理解，從而為接下來的課堂教學(xué)活動和實(shí)踐教學(xué)活動奠定良好的基礎(chǔ)。但是，如果一味通過實(shí)驗(yàn)操作展現(xiàn)，不僅浪費(fèi)時(shí)間，同時(shí)也很浪費(fèi)材料。虛擬仿真技術(shù)能夠完美地解決這一問題，通過將虛擬仿真技術(shù)引入到中職電子技術(shù)教學(xué)中，通過多媒體等信息技術(shù)軟件，進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，借助多媒體等信息技術(shù)軟件，將抽象化的內(nèi)容變得更加直觀，使學(xué)生對抽象化的理論知識一目了然，深化學(xué)生對中職電子技術(shù)知識的理解與掌握。
(二)創(chuàng)設(shè)仿真電子技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力
正所謂“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，在中職電子技術(shù)教學(xué)中，教師可以借助虛擬仿真技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生在模擬的場景中，進(jìn)行電子電路的實(shí)驗(yàn)和操作，這種模式能夠?yàn)橹新殞W(xué)生帶來更多的電子技術(shù)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。在中職電子技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師可以結(jié)合學(xué)生的性格特點(diǎn)和中職電子技術(shù)教學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動的創(chuàng)新，將虛擬仿真技術(shù)融入中職電子技術(shù)的教學(xué)活動當(dāng)中。例如，在指導(dǎo)學(xué)生對《彩色電視機(jī)原理與維修》這一項(xiàng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，教師可以首先借助多媒體等信息技術(shù)軟件，為學(xué)生展現(xiàn)70年代至今，電視機(jī)逐步發(fā)展的過程，為學(xué)生介紹全球彩電市場的特點(diǎn)。彩色電視機(jī)與學(xué)生的實(shí)際生活密切相關(guān)，是學(xué)生所熟悉的事物。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合實(shí)際生活，提問學(xué)生“家中所使用的是什么樣的電視機(jī)”等問題，構(gòu)建互動型的中職電子技術(shù)教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，教師可以通過多媒體等信息技術(shù)軟件，為學(xué)生展現(xiàn)一個立體化的電視機(jī)模型，借助模型引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識彩色電視機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以及具體的元器件。在教學(xué)指導(dǎo)完成之后，可以組織學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)，借助虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行完整電視機(jī)零件和部件的整合。
(三)開展虛擬項(xiàng)目合作實(shí)驗(yàn)，提升中職學(xué)生的綜合素養(yǎng)
一些仿真軟件(例如加拿大IIT公司所開發(fā)的Multisim軟件)能夠?yàn)橹新殞W(xué)生創(chuàng)建一個類似于真實(shí)的電子電路實(shí)驗(yàn)工作平臺，學(xué)生可以在這個仿真的電子電路實(shí)驗(yàn)工作平臺中，進(jìn)行各種各樣的電子電路實(shí)驗(yàn)。這些軟件當(dāng)前被應(yīng)用于國內(nèi)外的各大高等院校當(dāng)中，并取得了較為理想的實(shí)踐應(yīng)用效果。電子技術(shù)教學(xué)中，教師不僅僅要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)，掌握電子技術(shù)，更加需要通過一定的電子技術(shù)教學(xué)活動，提升中職學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng)。在電子技術(shù)教學(xué)活動當(dāng)中，教師可以借助一些虛擬的電子技術(shù)合作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生通過電子技術(shù)實(shí)踐活動，增進(jìn)彼此之間的感情，形成良好的電子技術(shù)操作能力和合作意識。例如，在指導(dǎo)學(xué)生對《組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)》相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，教師可以在完成教學(xué)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生通過小組合作的方式，集中學(xué)習(xí)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(jìn)彼此之間的感情，提升學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng)。
三、結(jié)語
隨著社會的進(jìn)步和學(xué)科的發(fā)展，市場對學(xué)生綜合實(shí)踐能力和動手創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出了更高的要求，然而目前大部分高校學(xué)習(xí)的內(nèi)容仍停留在理論知識階段，不經(jīng)過實(shí)驗(yàn)或者實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生很難學(xué)以致用?，F(xiàn)有高校硬件和軟件的局限性使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展還存在著較多的問題，這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較陳舊，缺乏創(chuàng)新性和時(shí)代性，實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)際需求相脫節(jié)，限制了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的養(yǎng)成?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用由教師講授相關(guān)理論知識，然后由學(xué)生驗(yàn)證知識的先理論后實(shí)踐的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法缺乏對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的鍛煉，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)不但要求教師具備專業(yè)相關(guān)理論和知識，而且要求教師具備較強(qiáng)的實(shí)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(xiàn)有高校師資隊(duì)伍中從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師人員稀少，從事實(shí)驗(yàn)的教師更是缺少參加培訓(xùn)和國內(nèi)外深造訪學(xué)的機(jī)會。因此，師資力量薄弱嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。
（3）在課程的考核中對實(shí)踐動手能力未制定統(tǒng)一的考核標(biāo)準(zhǔn)，僅僅單方面考查學(xué)生的理論知識掌握情況，上述教學(xué)安排和考核制度使學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)理論知識要遠(yuǎn)比實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)更加重要，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予的重視程度嚴(yán)重不足。
雖然有些高校嘗試用一些教學(xué)課件，比如圖片、動畫、影像資料等，但與實(shí)際項(xiàng)目聯(lián)系不密切，學(xué)習(xí)效果不理想，很難達(dá)到提高實(shí)際動手能力的目的。
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建設(shè)以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目為載體的虛擬項(xiàng)目環(huán)境，可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，有效解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在教學(xué)中存在的一些難題。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
通過對學(xué)習(xí)者的特征分析，我們設(shè)計(jì)了“基于VR”的教學(xué)模式，讓學(xué)習(xí)者通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真實(shí)模擬農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所應(yīng)用的傳感器及控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)，在虛擬的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景中，通過學(xué)習(xí)者的探究，全方位了解這一新興行業(yè)，更好地掌握農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的知識。
（1）自主學(xué)習(xí)：學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)，參考教材和網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。
（2）課堂教學(xué)：教師根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，分析教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
（3）知識學(xué)習(xí)：學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)各種知識。主要有兩個方面的應(yīng)用：一是再現(xiàn)在課堂上無法觀察到的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地或事物的變化過程，為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識難點(diǎn)。例如，在學(xué)習(xí)傳感器的知識時(shí)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，將學(xué)生帶到農(nóng)業(yè)智能大棚里，監(jiān)控大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照和土壤濕度、土壤溫度、濃度等影響農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)，通過信息化無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)進(jìn)行智能化分析，同時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)控制大棚內(nèi)的水閥、加熱、補(bǔ)濕、滴灌、噴灌、補(bǔ)光等設(shè)備；另一個應(yīng)用是使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學(xué)生對抽象概念的理解。例如，學(xué)習(xí)開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型時(shí)，通過虛擬演示，讓學(xué)生觀察七層協(xié)議模型中數(shù)據(jù)的傳輸過程，使學(xué)生加深對知識的理解。
（4）探索學(xué)習(xí)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)進(jìn)行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。
（5）虛擬實(shí)驗(yàn)：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室。
（6）技能訓(xùn)練：虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性和沉浸性，使學(xué)生在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個客觀角色，融入性更強(qiáng)，更有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個以自然的視、聽、觸等功能感受的三維環(huán)境，人們可以方便地對生成的“虛擬世界”進(jìn)行交互式的觀察、分析、操作和控制。它以仿真方式給用戶創(chuàng)造了一個實(shí)時(shí)反映實(shí)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(huán)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(diǎn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建出逼真的礦山工程環(huán)境對優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)用價(jià)值。
為了給用戶創(chuàng)建一個能使其感到身臨其境和沉浸其中的環(huán)境，必要的條件就是根據(jù)需要能在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)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(shí)對象酷似，而且要求在形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面十分逼真。
目前，相關(guān)軟件發(fā)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(gòu)建軟件
MultiGenCreator是美國MultiGenParadigm公司開發(fā)的三維建模軟件，廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設(shè)計(jì)、交互式游戲等。它在滿足實(shí)時(shí)性的前提下可生成逼真的場景，可進(jìn)行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細(xì)節(jié)、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優(yōu)先級、自由度設(shè)置等高級功能使得其數(shù)據(jù)格式OpenFlight在實(shí)時(shí)三維領(lǐng)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(shù)據(jù)與AutoCAD和GIS軟件結(jié)合方便。
1．2支持視景生成的語言——OpenGL
應(yīng)該使用已有的商品化或標(biāo)準(zhǔn)化的圖形庫和程序設(shè)計(jì)語言來設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境，其中OpenGI(服務(wù)器)及其支持系統(tǒng)就是這樣一種可選用的圖形生成環(huán)境。OpenGI可按函數(shù)庫的形式被C語言調(diào)用，也可以被窗口系統(tǒng)直接調(diào)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(shù)組成，用以支持用戶對高質(zhì)量三維對象的圖形和圖像進(jìn)行操作。
()penGI指令的模型是客戶／服務(wù)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(zhí)行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉(zhuǎn)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(shù)，該技術(shù)提供了生成動畫效果圖形所需要的機(jī)制，使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運(yùn)動。
1．3視景漫游軟件
Vega是MultiGen--Paradigm公司開發(fā)的應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的高性能軟件環(huán)境和開發(fā)平臺，由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫組成。利用Vega庫函數(shù)可在Lynx中建立漫游所需要的場景、窗口、通道、運(yùn)動和碰撞方式，可以定義對象的初始化參數(shù)并建立對象之間的相互聯(lián)系。
2地質(zhì)構(gòu)造情況的模擬
對于礦山技術(shù)人員來說地質(zhì)構(gòu)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(xiàn)不直觀易懂，則在建井或生產(chǎn)過程中就可能發(fā)生塌方、突水等事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件可以根據(jù)地質(zhì)體的三維分布，使礦井的規(guī)劃設(shè)計(jì)更加直觀方便。
綜合國內(nèi)外現(xiàn)狀，三維地質(zhì)體的繪制有塊段、表面、實(shí)體和斷面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面數(shù)據(jù)是ded或。dem格式，使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式，將其導(dǎo)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(zhì)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(yīng)的三維數(shù)據(jù)。如果有研究區(qū)域的紙質(zhì)地形圖，可以用掃描數(shù)字化的方法得到平面數(shù)據(jù)，按照圖上的標(biāo)注得到高程數(shù)據(jù)；如果已有該區(qū)域的電子地圖，則可直接使用或通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到需要的數(shù)據(jù)；如果沒有上述數(shù)據(jù)源，則需要由野外測量獲得。
地形生成與地質(zhì)曲面生成過程類似，先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，把圖上標(biāo)注的高程值輸入到屬性表中，生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式將其導(dǎo)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(jìn)行數(shù)字化，得到其平面位置。將得到的*．def文件導(dǎo)入Creator，并與地形匹配。如果建筑物比較規(guī)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(fù)雜，則需要分成規(guī)則的幾部分進(jìn)行構(gòu)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(dá)。首先根據(jù)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(shí)將高程信息賦予每個節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)巷道的單線顯示，井筒和巷道設(shè)計(jì)要布置合理，盡量避免穿過斷層、褶曲、含水層等不良地質(zhì)構(gòu)造，盡量減少礦井建設(shè)和生產(chǎn)地面的影響。
使用MultiGenCreator進(jìn)行設(shè)計(jì)，用圓柱體表示井簡，用半圓型截面的柱體表示巖巷，然后進(jìn)行模擬生產(chǎn)，以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能遇到的問題，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和選擇。設(shè)計(jì)方案完成后可模擬不同設(shè)備、不同開采方式的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，從而達(dá)到優(yōu)化礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系統(tǒng)的目的。綜合考慮地質(zhì)和技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各種因素，選擇合理的方案。
5虛擬巷道系統(tǒng)的建立
虛擬巷道系統(tǒng)是對礦井真實(shí)巷道多分辨率的三維虛擬表示，建立的主要任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)基于web環(huán)境下的可交互的、真實(shí)巷道的三維可視化表達(dá)，用戶可以從各個角度對巷道虛擬環(huán)境進(jìn)行任意的瀏覽和觀察，并可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種交互。
5．1礦井巷道的建模
礦井中各種實(shí)體大多是三維實(shí)體，其表面為不規(guī)則曲面，且內(nèi)部礦體品位分布不均勻。對于礦體的外形，可用一個不規(guī)則的封閉曲面來確定。為確定礦體的范圍，要經(jīng)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(shí)體模型，可通過將現(xiàn)有的三維礦體模型中存儲的信息按照一定的規(guī)范轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構(gòu)建三維礦井巷道模型，首先應(yīng)進(jìn)行簡單的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這是因?yàn)镸uhiGenCreator中采用的坐標(biāo)系和地學(xué)中實(shí)際采用的坐標(biāo)系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標(biāo)系為符合右手規(guī)則的空間坐標(biāo)系，是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區(qū)的中作為其坐標(biāo)系的圓心，基底坐標(biāo)為XOZ面，y表示高程。其坐標(biāo)長度以米為單位，標(biāo)準(zhǔn)角度以弧度為單位。因此，為使它與人們通常采用的地學(xué)坐標(biāo)系保持一致，應(yīng)將原來礦井三維實(shí)體的(，Y，：)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為MuhiGenCreator坐標(biāo)系中的(，Y，Z)。轉(zhuǎn)換后的三維實(shí)體坐標(biāo)應(yīng)滿足虛擬場景中所采用的局部坐標(biāo)系顯示的需要。由于礦井實(shí)體坐標(biāo)的數(shù)值一般相當(dāng)大，而實(shí)際顯示坐標(biāo)值的前幾位高位數(shù)據(jù)對圖形形狀不產(chǎn)生任何影響，因此可將地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)各分量同時(shí)做一預(yù)選。
5．2虛擬巷道場景的繪制
對于規(guī)則格網(wǎng)構(gòu)成的礦山地表模型及礦井實(shí)體的頂?shù)装鍞?shù)字表面模型，可用ElevationGrid節(jié)點(diǎn)構(gòu)建。該節(jié)點(diǎn)能很容易有效地設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個位于局部坐標(biāo)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(biāo)量陣列描述，陣列指定了表面每個格網(wǎng)點(diǎn)上的高度。和z方向的柵格點(diǎn)數(shù)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(diǎn)的海拔高度，基底上的每一個柵格點(diǎn)都與height矩陣中的一個海拔值相對應(yīng)；colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE，表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節(jié)點(diǎn)的每個頂點(diǎn)上(TRUE)，還是應(yīng)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(dāng)作實(shí)體。
對于由不同的三角面構(gòu)成的復(fù)雜地表模型，則需要用MUITIGENCREATO提供的萬能幾何節(jié)點(diǎn)IndexedFaceSet來創(chuàng)建，它有coord與coordlndex兩個域，與IndexedFaceSet節(jié)點(diǎn)中的兩個域類似，前者提供了一個節(jié)點(diǎn)，列出了構(gòu)造面幾種所有面的坐標(biāo)。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(nèi)的坐標(biāo)列表中的一個坐標(biāo)。在實(shí)際的創(chuàng)建過程中，要求建立三角網(wǎng)的各個三角面按照法線方向向外的法則。
6結(jié)語
應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，生成一個逼真的礦山虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設(shè)計(jì)或研究階段，科研人員可以置身于礦山虛擬環(huán)境下直觀審視礦山，按照設(shè)計(jì)給定的工藝方法和參數(shù)，選擇設(shè)備及確定生產(chǎn)模式。從基建到閉坑的全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。設(shè)計(jì)結(jié)束后，設(shè)計(jì)單位、礦山企業(yè)可向?qū)彶檎?、公眾展示一個三維和動態(tài)的礦山?？傊?，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦山設(shè)計(jì)、技術(shù)改造、生產(chǎn)中可廣泛應(yīng)用。
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動畫作為藝術(shù)的一種表現(xiàn)形式，它具有特殊的文化內(nèi)涵。動畫藝術(shù)來源于生活，但它的藝術(shù)表現(xiàn)形式卻又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生活。動畫創(chuàng)作中想象力和創(chuàng)新性是關(guān)鍵，動畫中創(chuàng)造性大都是如何來體現(xiàn)的呢？它靠技術(shù)，然而在當(dāng)前社會迅速發(fā)展的影響下，很多新型技術(shù)都進(jìn)行了革新和研發(fā)，也伴隨著動畫行業(yè)的發(fā)展迎來一個燦爛的春天，并且在表現(xiàn)形式上呈現(xiàn)出多元化。很多動畫作品不但在商業(yè)上獲得了極大成功，而且其民族性、國際性、藝術(shù)性上也體現(xiàn)的淋漓盡致。所以說新技術(shù)的革新是動畫藝術(shù)的發(fā)展趨勢。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與動畫藝術(shù)的融合之路
動畫在當(dāng)前社會的發(fā)展中，在形式上很多情況不能滿足商業(yè)或藝術(shù)上的要求，這就要求動畫技術(shù)進(jìn)行革新以滿足其需求。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使動畫藝術(shù)在表現(xiàn)形式上更廣，甚至促進(jìn)新興行業(yè)的產(chǎn)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(yè)制作互動領(lǐng)域。
三、模擬真實(shí)環(huán)境，實(shí)時(shí)仿真交互
模擬真實(shí)環(huán)境主要是應(yīng)用在商業(yè)中，早在加拿大，就已經(jīng)投入運(yùn)用了，即，在商業(yè)會議中，會議中的人員都不會到場，而是在家拿出手機(jī)或是電腦，進(jìn)入一個虛擬的辦公環(huán)境中，大家都坐下來開會就好了。這樣就大大節(jié)省了資源。在虛擬的環(huán)境中每個模型的外形，進(jìn)行真實(shí)的擬合，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。比如，藍(lán)天白云花草樹木的模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)主題公園真實(shí)模擬、真實(shí)的建筑場景等。
四、動畫藝術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展
動畫藝術(shù)的設(shè)計(jì)可以挖掘傳統(tǒng)文化中的元素。傳統(tǒng)文化經(jīng)過幾千年的沉淀，所留下來的優(yōu)秀文化大多是符合大眾口味，都有其獨(dú)特的藝術(shù)形式，吸引著各自的愛好群體。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)隨著科技的發(fā)展，也日益健壯，把動畫藝術(shù)融入到虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，其視感、觸覺可謂大為觀止。建筑行業(yè)中，為了把握市場趨勢，果斷啟用最新技術(shù)把握住了商機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)甚至成了當(dāng)今房地產(chǎn)行業(yè)綜合實(shí)力的象征與標(biāo)志；工業(yè)生產(chǎn)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(zhàn)士充足的現(xiàn)場感覺，提升了培訓(xùn)質(zhì)量。
五、結(jié)語
關(guān)鍵詞：電視電影論文
近幾年，隨著《阿凡達(dá)》《魔獸》等科幻電影在全世界范圍內(nèi)取得成功，人們開始嘗試將IMAX、4K等現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用于影視的制作過程中，而技術(shù)的更新?lián)Q代極大地促進(jìn)了影視行業(yè)的發(fā)展。其中，VR虛擬技術(shù)正成為繼3D技術(shù)后影視行業(yè)的新寵，一些國際知名公司對VR虛擬技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用也充分地說明了VR虛擬技術(shù)光明的發(fā)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(guī)劃，希望成為國內(nèi)VR技術(shù)界的領(lǐng)先者，從而使越來越多的資金和人員涌入VR領(lǐng)域,使我們有理由相信，VR虛擬技術(shù)必將成為影視藝術(shù)未來發(fā)展的核心力量。
1、VR虛擬技術(shù)在影視制作中的實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)階段，我國影視領(lǐng)域運(yùn)用VR虛擬技術(shù)進(jìn)行拍攝和制作尚處于一個摸索與發(fā)展的過程。VR電影和VR電視，不是單純的技術(shù)升級，而是伴隨著VR虛擬技術(shù)在生活中廣泛運(yùn)用，是影視領(lǐng)域的一次從軟件到硬件、從內(nèi)容到終端的大膽嘗試，將對整個影視制作界產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。以VR電影的制作為例。首先，VR虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要大量設(shè)備支持，機(jī)位與GoPro的數(shù)量比差不多是1∶6，甚至更多，才能全方位地進(jìn)行拍攝;其次，所有的機(jī)器都必須連接同一個WiFi，才能保證同時(shí)開機(jī)進(jìn)行一個片段的拍攝，否則后期畫面修補(bǔ)時(shí)可能會出現(xiàn)因畫面幀率不統(tǒng)一而無法合成畫面的情況。除此之外，VR電影的技術(shù)要求也十分嚴(yán)苛。拍攝過程中，盡管有超過6臺的機(jī)器，但是拍攝主體必須只對準(zhǔn)其中的一臺，才能完整地將攝體的細(xì)節(jié)記錄下來。為了生動地表現(xiàn)動作場景，使其進(jìn)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(yùn)用VR虛擬技術(shù)拍攝的素材進(jìn)行整理。由于前期通過6臺機(jī)器進(jìn)行拍攝，此時(shí)的素材數(shù)量隨之發(fā)生變化，即同時(shí)輸出6條素材。對于后期制作而言，最重要的是進(jìn)行畫面的縫合，需要用到像Kolor…AutopanoGiga之類的編輯軟件進(jìn)行制作和修改，將其導(dǎo)入輸出素材中。此時(shí)，電腦會自動編輯，使6個素材的畫面在捕捉的某一點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)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(jìn)一步細(xì)致的制作。
2、VR虛擬技術(shù)對影視藝術(shù)造成的影響
第一，傳統(tǒng)導(dǎo)演模式會受到VR虛擬技術(shù)的影響。過去的電影由于對沉浸式體驗(yàn)要求不高，一般只需要搭建一個半景棚就可以進(jìn)行正常拍攝，而在拍攝VR電影時(shí)，觀眾希望看到全方位的視頻，獲得三維的空間體驗(yàn)，這種二維到三維的轉(zhuǎn)變對導(dǎo)演提出了極高的要求，不僅要求具備多維的制作思維，同時(shí)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(shí)，可主動改變座位與電影屏幕之間的距離，觀看體驗(yàn)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(dǎo)演需要作為一個引導(dǎo)者從電影的視角出發(fā)，抓住觀眾的視點(diǎn)，引導(dǎo)觀眾直至整個故事的結(jié)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(diǎn)也存在差異，這就要求導(dǎo)演自身能夠熟練地掌握VR虛擬技術(shù)與故事整體架構(gòu)之間的結(jié)合。導(dǎo)演為了滿足觀眾對于主要劇情的預(yù)設(shè)，還需要增加主人公之外非主人公的故事結(jié)局，即把握故事主要劇情的同時(shí)，也要照顧故事細(xì)枝末節(jié)的發(fā)展。第二，鏡頭語言也會隨著VR虛擬技術(shù)的運(yùn)用發(fā)生變化。鏡頭語言是傳統(tǒng)電影制作中最重要的環(huán)節(jié)，但是在VR電影中，鏡頭語言的作用逐漸淡化。傳統(tǒng)電影通過熒幕表現(xiàn)故事，鏡頭語言是其最主要的輔助工具，而在VR電影的創(chuàng)作過程中，VR機(jī)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(yùn)動鏡頭時(shí)，VR機(jī)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(tǒng)電影里的遠(yuǎn)、近、中、特等鏡頭轉(zhuǎn)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(shù)運(yùn)用的影響。傳統(tǒng)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(qū)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(dǎo)演和工作人員離開現(xiàn)場，導(dǎo)演在攝影棚外用對講機(jī)對現(xiàn)場進(jìn)行拍攝指揮。并且，傳統(tǒng)的錄音設(shè)備由在場的錄音挑桿人員進(jìn)行錄制，而在VR電影拍攝錄音環(huán)節(jié)中，由于現(xiàn)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(chǎn)生一些意外事故，如忘詞、笑場，甚至還包括錄音設(shè)備損壞，所以VR電影的制作成本相對于傳統(tǒng)電影較高。
3、VR虛擬技術(shù)在影視藝術(shù)中的應(yīng)用前景
近幾年，盡管VR虛擬技術(shù)已經(jīng)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(shù)中并沒有廣泛地運(yùn)用VR虛擬技術(shù)，甚至國內(nèi)院線都沒有正式上映過一部純VR虛擬技術(shù)制作的電影?？萍际且话央p刃劍，VR虛擬技術(shù)既存在一定的優(yōu)勢，也有著自身的局限。VR技術(shù)在提供給觀眾全方位觀看體驗(yàn)的同時(shí)，也因設(shè)備的局限性，導(dǎo)致影片時(shí)長過短，多控制在20分鐘以內(nèi)，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(dǎo)演在情節(jié)設(shè)置上趨于簡單化。當(dāng)然，VR虛擬技術(shù)也不盡然都是缺點(diǎn)?，F(xiàn)階段，VR虛擬技術(shù)在影視領(lǐng)域的運(yùn)用主要分為VR影視體驗(yàn)、影視短片及風(fēng)景類電影制作三個方面。導(dǎo)演經(jīng)常利用VR自身的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合影視的具體需要，進(jìn)行一些始于VR電影的制作，從而滿足新時(shí)期人們對于VR虛擬技術(shù)的期待。例如，空間密閉類電影，就可以借助VR虛擬技術(shù)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(shù)，強(qiáng)烈的沉浸式體驗(yàn)可以讓觀眾處于第一視角經(jīng)歷驚悚的劇情。再如，一些強(qiáng)調(diào)空間感的紀(jì)錄片，如《動物世界》就可以使用VR虛擬技術(shù)，使觀眾既可以站在動物的視角學(xué)會自然知識，同時(shí)拍攝技術(shù)上的創(chuàng)新也會明顯增強(qiáng)紀(jì)錄片的教學(xué)效果。
4、結(jié)語
VR虛擬技術(shù)在影視藝術(shù)未來的發(fā)展版圖中必然會占有一席之地以及擁有光明的應(yīng)用前景，但前提必須是導(dǎo)演能夠充分認(rèn)識到VR虛擬技術(shù)的技術(shù)特征與影片自身的需求，在此基礎(chǔ)上，將兩者結(jié)合，從而營造出獨(dú)特的氛圍，給觀眾帶來充分的沉浸式體驗(yàn)。切記不要強(qiáng)行運(yùn)用VR技術(shù)，將VR技術(shù)作為影視的噱頭，否則影片的內(nèi)涵和水平將會失去平衡，進(jìn)而得不償失，只有合理地融合藝術(shù)與技術(shù)，VR虛擬技術(shù)才能更好地在影視行業(yè)中得到發(fā)展和進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：
