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三維仿真論文范文1

中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00

1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計算機及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計算機技術(shù)來構(gòu)建數(shù)字城市，近而實現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當(dāng)重要的意義。

2、國內(nèi)、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現(xiàn)實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。

3、本文的研究目的及重要內(nèi)容

本文通過研究虛擬現(xiàn)實視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識，實現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構(gòu)建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結(jié)如下：

(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。

(3)研究用虛擬現(xiàn)實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進(jìn)行漫游和交互控制。

(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術(shù)問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)有一個主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場景中的物體直接進(jìn)行交互。要實現(xiàn)自然的、精確的人機交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測是計算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。

校園視景仿真就是在計算機環(huán)境中對真實校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學(xué)校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識。

參考文獻(xiàn)

三維仿真論文范文2

【關(guān)鍵詞】三維仿真;地理信息系統(tǒng);環(huán)境決策

1、引言

隨著數(shù)字環(huán)保概念和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益成為人們關(guān)注的焦點。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術(shù)特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的多方面應(yīng)用優(yōu)勢。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達(dá)方式[1]，真實展現(xiàn)三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評價（戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評）、行政審批、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境日常業(yè)務(wù)管理及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域提供很好的“所見即所得”的平臺。

2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

目前環(huán)境業(yè)務(wù)多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對環(huán)境現(xiàn)場的分析多是使用現(xiàn)場平面圖和現(xiàn)場圖片等相關(guān)資料進(jìn)行分析，缺乏直觀性。難以對環(huán)境地域進(jìn)行三維綜合研究和空間分析，無法使領(lǐng)導(dǎo)部門及時得到對空間清晰、直觀的認(rèn)識[2]。同時環(huán)境領(lǐng)域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網(wǎng)密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準(zhǔn)確描述和進(jìn)行信息精確管理。

三維仿真系統(tǒng)通過對大范圍海量環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理，實現(xiàn)無縫三維實時漫游、空間多媒體信息查詢、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門進(jìn)行更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持，如：靈活漫游全面巡視重點污染源；真實的還原事故現(xiàn)場用于應(yīng)急決策[3]；真實的模擬重要治污設(shè)施的日常運作狀態(tài)。

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢：

（1）重點風(fēng)險源工藝管線跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持

三維仿真系統(tǒng)可對環(huán)境重點風(fēng)險源如石油石化企業(yè)工藝管線進(jìn)行模擬，動態(tài)顯示管線內(nèi)物質(zhì)流向，便于管理者實時查看管線運行情況，為查堵泄漏點提供可視化技術(shù)支持。

（2）全方位展示重要治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎(chǔ)保障

通過三維仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設(shè)施分布情況及其運行狀態(tài)。當(dāng)某一設(shè)施出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會進(jìn)行異常報警，使管理者不必親臨現(xiàn)場即可了解治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。

（3）快速還原環(huán)境事故現(xiàn)場，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持

環(huán)境突發(fā)事故現(xiàn)場具有不可再現(xiàn)性。為了對事故進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析，可通過三維仿真系統(tǒng)對事故現(xiàn)場進(jìn)行模擬還原，再現(xiàn)事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供更詳盡的現(xiàn)場信息，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持。

（4）更真實表現(xiàn)地形地貌，輔以模型分析，為指揮調(diào)度、優(yōu)化路徑提供輔助支持

三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實模擬地貌的優(yōu)勢。在環(huán)境應(yīng)急中可以通過三維仿真系統(tǒng)展現(xiàn)事故現(xiàn)場及周邊敏感區(qū)分布情況，真實展現(xiàn)地勢起伏及路況信息，通過模型分析為應(yīng)急指揮調(diào)度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。

2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中采用視頻、紅外、數(shù)采儀等形式將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，無法對整個監(jiān)控場所進(jìn)行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過對監(jiān)控場所的真實模擬實現(xiàn)對環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風(fēng)險源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風(fēng)險單元多角度查看周邊地貌信息；真實模擬工況運行狀態(tài)；真實模擬設(shè)備運行狀態(tài)；全面立體展現(xiàn)三維空間污染源分布；對環(huán)境空間及風(fēng)險單元等進(jìn)行屬性查詢等。

三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺，不用親臨現(xiàn)場，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)險源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質(zhì)量和效率提供保障。

2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前的二維信息平臺由于立體表現(xiàn)不完整，無法整體直觀反映環(huán)境事故現(xiàn)場情況，容易導(dǎo)致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現(xiàn)場及周邊情況，進(jìn)行三維擴散模型分析，包括氣象應(yīng)急模型、地質(zhì)應(yīng)急模型、水應(yīng)急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學(xué)/核污染應(yīng)急模型，通過模型分析直觀立體展現(xiàn)污染擴散趨勢及周邊敏感源，為應(yīng)急監(jiān)測、指揮調(diào)度及現(xiàn)場處置提供重要依據(jù)；可依據(jù)地勢，通過路徑優(yōu)化分析，為應(yīng)急疏散提供直觀、可視化指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供全方面、直觀、真實的決策支持。領(lǐng)導(dǎo)不必深入事故現(xiàn)場就能掌握現(xiàn)場真實情況，并組織專家討論并制定正確的應(yīng)急措施，發(fā)出正確的調(diào)度指令，保證應(yīng)急指揮和應(yīng)急調(diào)度的科學(xué)性和正確性。

同時，通過三維仿真系統(tǒng)可進(jìn)行事故應(yīng)急演練及事故回放[5]，真實模擬事故應(yīng)急演練，直觀展示應(yīng)急流程，為完善應(yīng)急預(yù)案體系、強化應(yīng)急指揮體系提供參考依據(jù)；事故回放是針對事故現(xiàn)場不可保存性，進(jìn)行事故現(xiàn)場還原，通過仿真事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供應(yīng)急決策支持，并為事故后評估提供有力依據(jù)。

2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：與12369結(jié)合，快速定位事故現(xiàn)場，直觀查看事故現(xiàn)場地勢地形三維景觀，為準(zhǔn)確預(yù)警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設(shè)項目審批，通過三維仿真系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域地形地貌查看，將設(shè)計方案導(dǎo)入三維場景中進(jìn)行審查，在真實再現(xiàn)規(guī)劃現(xiàn)狀的前提下，用戶可以從任意路徑，以任意視點、任意視角考察設(shè)計方案，對方案進(jìn)行從全局到細(xì)部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法，通過三維仿真系統(tǒng)可真實模擬環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法車輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。

2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護(hù)生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關(guān)注的熱點。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護(hù)、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術(shù)支持，領(lǐng)導(dǎo)無需到達(dá)現(xiàn)場即可通過三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進(jìn)行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫區(qū)防洪堤拆除后對周邊生態(tài)的影響分析等。對環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過三維仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場景進(jìn)行真實模擬對比，為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行正確、科學(xué)的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學(xué)依據(jù)。

3、結(jié)語

隨著數(shù)字環(huán)保的推進(jìn)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及三維仿真技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越顯現(xiàn)出無法替代的優(yōu)勢。通過三維仿真系統(tǒng)可真實展現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)時情景，并可漫游于場景之中，為環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供立體化、全方位展示，為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)的環(huán)境決策提供支持。因此，應(yīng)加強三維仿真技術(shù)的研究，使其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用更為深入，為環(huán)境管理部門更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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[2]謝義林,汪云甲.利用虛擬場景實現(xiàn)3DGIS的研究與應(yīng)用[J].測繪工程,2006年06期

[3]鄒志文.環(huán)境污染應(yīng)急系統(tǒng)中虛擬場景的研究與實現(xiàn)[D].江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006

三維仿真論文范文3

論文摘要：工程圖學(xué)課程是理論性和實踐性都較強的課程，在理論教學(xué)中由于缺乏真實感受，學(xué)生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解，因此，在教學(xué)中進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)，不但在一定程度上可以彌補實驗資源的匱乏，而且可以提高學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題 的能力。因此，在《工程圖學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用“虛擬仿真實驗教學(xué)”進(jìn)行教學(xué)改革的探索。

0 引言

工程圖學(xué)課程教學(xué)理論與實踐相結(jié)合是非常重要的特別是學(xué)生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)好這門課程至關(guān)重要。通過加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識。

工程圖學(xué)課程的教學(xué)是很具體形象的，它注重機構(gòu)的運動及動作 ，在理論教學(xué)中由于缺乏真實感受，學(xué)生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解；機械類課程 中的實驗設(shè)備大多很昂貴，有些情況下，不能完全滿足相應(yīng)的實驗要求，尤其是對每個學(xué)生而言，學(xué)生實驗通常是分組 ，對有些實驗，實驗設(shè)備很少時，分組的人數(shù)會很多，這樣學(xué)生在做實驗時會沒有很多機會熟練掌握 ；因此，如果能在教學(xué)中進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)，不但在一定程度上可以彌補實驗資源的匱乏 ，而且可以提高學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題的能力，以求達(dá)到掌握一門專業(yè)技術(shù)技能。

1 虛擬仿真實驗應(yīng)用于教學(xué)中的現(xiàn)實意義

目前國內(nèi)大多數(shù)高校的實驗還是采用傳統(tǒng)方式，即老師講解、演示，再由學(xué)生自己動手。而國外已經(jīng)從傳統(tǒng)實驗轉(zhuǎn)為實物實驗與虛擬實驗相結(jié)合，充分利用先進(jìn)的計算機設(shè)備進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)，取得了較好的效果。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為中心，知識的傳遞主要靠教師對學(xué)生的灌輸，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在教學(xué)過程中自始至終處于被動狀態(tài)，其主動性和積極性難以發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，也不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。虛擬仿真實驗突破了傳統(tǒng)教學(xué)手段上的局限。學(xué)生自己動手操作，親身參與整個實驗過程的操作，通過將實際生產(chǎn)的工藝過程以影像、動畫等生動的形式表示，從而增強學(xué)生的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，使其實踐能力、觀察能力及歸納能力等都得到很好的鍛煉。虛擬實驗技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一個人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境 ，使學(xué)生能夠在自然、互動的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。基于以上思考 ，嘗試在《工程圖學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用“虛擬仿真實驗教學(xué)”進(jìn)行教學(xué)改革的探索。

2 虛擬仿真實驗設(shè)計目標(biāo)

虛擬實驗的開發(fā)工具主要是網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實建模語言(VRML)和三維建模軟件。VRML是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構(gòu)三維世界的場景建模語言。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式虛擬對象、場景、三維模型，基本特征包括分布式、三維、交互性 、多媒體集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計要達(dá)到以下目標(biāo) ：

a)要使參與者有“真實”的體驗。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，即全心地進(jìn)入，簡單地說就是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。這種沉浸感的意義在于可以使用戶集中注意力。為了達(dá)到這個 目標(biāo)，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)應(yīng)具備人類所具有的一切感知能力，包括視覺 、聽覺、觸覺 ，甚至味覺和嗅覺。

b)系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行實時的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋信息 ，也能便系統(tǒng)了解參與者的關(guān)鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要知道的數(shù)據(jù)。實時性是非常重要的，如果在交互時存在較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗不一致 ，就談不上以自然技能的交互，也很難獲得沉浸感。

3 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學(xué)

《工程圖學(xué)》課程為機械類專業(yè)一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)好這門課程至關(guān)重要。通過加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識。本項目的實施內(nèi)容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml軟件系統(tǒng)設(shè)計虛擬實驗系統(tǒng)，使之能夠?qū)X輪油泵(圖1)、減速器(圖2)、虎鉗 (圖 3)的裝配進(jìn)行動態(tài)模擬 ，通過影像、動畫等生動的形式對裝配過程進(jìn)行動態(tài)模擬 ，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，有利于學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步提出問題與尋求解決問題的興趣 ，有助于拓寬學(xué)生的知識面，有效地支持理論學(xué)習(xí)。

零部件測繪實踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的做法是，以實物模型為基本要素、以實物模型測繪為主線，用計算機虛擬現(xiàn)實的方法，制作圖畫和動畫形式為主的直觀形象，去解析零部件的形狀結(jié)構(gòu)和測繪過程。

將虛擬輔助教學(xué)融于測繪實踐教學(xué)的過程是：布置測繪任務(wù)；觀測分析實物模型；教師依據(jù)實物模型通過虛擬輔助教學(xué)課件集中指導(dǎo)；學(xué)生依據(jù)實物模型，參照虛擬輔助教學(xué)課件自主測繪；教師集中講評。

虛擬輔助教學(xué)主要構(gòu)件是以虛擬圖象為主，配有少量文字說明的電子文檔。分別是：以動畫為主去表達(dá)零部件形狀結(jié)構(gòu)的圖畫集，以對零部件形狀結(jié)構(gòu)分析和視圖分析為主的圖畫集，以對零部件測繪方法和過程指導(dǎo)為主的圖畫集，以對尺寸、技術(shù)要求、圖樣、作業(yè)要求指導(dǎo)為主的圖畫集。

4 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的特點

a)基于實體的虛擬。計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖與構(gòu)形思維和視覺及視覺心理密切相關(guān)。實踐表明：沒有實體模型做基準(zhǔn)沒有構(gòu)形思維和視覺及視覺心理的支持，計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖就會成為沒有意義的作品；另一方面，沒有構(gòu)形思維和視覺及視覺心理知識去指導(dǎo)計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖的創(chuàng)作，也不能獲得效果良好的作品。

b)基于圖學(xué)素質(zhì)對測繪對象 (零、部件)的選擇。選擇好測繪對象是保障零、部件測繪實踐教學(xué)效果的首要條件。簡單化和過度復(fù)雜化都不可取，都可能給大學(xué)總體教學(xué)帶來損害。選擇測繪對象 (零、部件)的第一因素是考慮對學(xué)生圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求，其次是考慮后續(xù)課的需求。閥類、泵類、夾具類(虎鉗)、減速器類是常選測繪對象，其主要原因是便于教學(xué)。按圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容應(yīng)當(dāng)盡量多的涵蓋圖學(xué)主要的核心內(nèi)容。例如，表達(dá)方法典型、全面，結(jié)構(gòu)具有代表性。按后續(xù)課的需求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容要含有后續(xù)課的主要要素。

5 結(jié)語

開發(fā)零、部件虛擬測繪裝配實驗是為了拓寬實驗教學(xué)平臺，改進(jìn)測繪方法，提高測繪效率和品質(zhì)，減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。這一教學(xué)技術(shù)的核心涉及到傳統(tǒng)測繪的方方面面，也涉及到現(xiàn)代教育技術(shù)的深層理論和技術(shù)問題。當(dāng)然虛擬仿真實驗不能完全替代實物實驗，但可以探索將其作為實物實驗及課堂理論教學(xué)的補充。

參考文獻(xiàn)

三維仿真論文范文4

Abstract： This paper， through virtual reality technology， constructed a aero-engine virtual teaching experiment system which can achieve the functions of engine simulation assembly， engine structure display， engine working mechanism demo， engine simulation test. Through the three-dimensional interaction and visual simulation means of this system， the students can get the vision， hearing， touch and other sensory experiences， with a very strong interaction and immersion. Engine virtual teaching experiment system effectively overcome the high cost， operational difficulties and other issues of traditional teaching experiment， so it has great significance to the promotion of China's aviation technical personnel training.

關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動機；虛擬教學(xué)；三維仿真；人機交互

Key words： aero-engine；virtual learning；three-dimensional simulation；human-computer interaction

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）11-0181-02

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作者簡介：劉振俠（1963-），男，陜西西安人，教授，研究方向為航空發(fā)動機推進(jìn)理論與工程。

0 引言

航空發(fā)動機是當(dāng)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是工業(yè)技術(shù)“皇冠上的明珠”，對國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)起著戰(zhàn)略性的作用。隨著軍事需求、民用航空的發(fā)展，航空發(fā)動機技術(shù)日新月異，新的設(shè)計構(gòu)造不斷涌現(xiàn)。但是長期以來，由于人才短缺、基礎(chǔ)薄弱等原因，我國航空發(fā)動機技術(shù)始終與國外先進(jìn)國家存在著較大的差距。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型的航空發(fā)動機人才對促進(jìn)我國航空發(fā)動機技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。

實踐教學(xué)是航空發(fā)動機教學(xué)工作中的重要一環(huán)，對促進(jìn)學(xué)生了解發(fā)動機內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)、理解相關(guān)理論知識起著重要作用。傳統(tǒng)的實踐教學(xué)內(nèi)容主要包括參觀發(fā)動機樣機、進(jìn)行發(fā)動機試車實驗等。但是，由于航空發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難以觀測到內(nèi)部細(xì)致結(jié)構(gòu)；進(jìn)行一次航空發(fā)動機試車實驗不僅花費高昂，而且對操作者要求極高，只能由專業(yè)技術(shù)人員操作，學(xué)生的參與度很低；另外，航空發(fā)動機技術(shù)日新月異，教學(xué)實驗設(shè)備難以及時更新，使學(xué)生所學(xué)知識與實際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

為了提高學(xué)生教學(xué)質(zhì)量，解決航空發(fā)動機教學(xué)設(shè)備陳舊、實驗費用高昂等問題，本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與發(fā)動機專業(yè)教學(xué)相結(jié)合，建設(shè)了了航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成與功能

實驗系統(tǒng)旨在建立數(shù)字化的三維虛擬航空發(fā)動機實驗室，可以實現(xiàn)發(fā)動機結(jié)構(gòu)的虛擬裝配，發(fā)動機試車臺實驗仿真，發(fā)動機內(nèi)部工作原理及內(nèi)部流場展示等多個教學(xué)實驗內(nèi)容。學(xué)生能夠通過這個虛擬空間觀看發(fā)動機教學(xué)實驗，并通過視、聽、觸等感知行為去體驗，學(xué)生能夠主動操作實驗，實驗系統(tǒng)具有很強的交互性與沉浸感。

如圖1所示，為航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)的軟硬件組成。硬件包括人機交互所用的傳感設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、六自由度鼠標(biāo)、觸覺與力度反饋器等）、顯示設(shè)備（如頭盔、投影屏）、虛擬環(huán)境產(chǎn)生器（包括高性能圖形工作站、立體聲音響）；支撐軟件包括對象模型生成軟件、虛擬視景軟件以及程序編輯平臺等。

通過軟硬件結(jié)合，航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)能實現(xiàn)由發(fā)動機虛擬裝配、模化實驗、流場顯示等三個模塊的多種功能。

1.1 發(fā)動機虛擬裝配模塊。學(xué)生能夠在全場景、沉浸式的虛擬環(huán)境下任意角度觀測到航空發(fā)動機各大部件及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過配戴數(shù)據(jù)手套實時交互地對發(fā)動機三維模型進(jìn)行虛擬裝配，加強學(xué)生對發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)和部件間的連接關(guān)系的認(rèn)識；

1.2 航空發(fā)動機模化教學(xué)視景仿真模塊。此平臺可模擬發(fā)動機在工作過程中內(nèi)部的運行情況，利用視景仿真技術(shù)模擬渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，氣流在發(fā)動機內(nèi)外函道的流動以及燃燒室和尾噴管的火焰現(xiàn)象，并能通過對油門桿的交互操作實現(xiàn)對這些動態(tài)現(xiàn)象的控制，可以使學(xué)生從視覺上對航空發(fā)動機內(nèi)部工作狀態(tài)有形象直觀的認(rèn)識；

1.3 發(fā)動機試車實驗仿真模塊。能夠模擬能使發(fā)動機試車的操作過程，可以使學(xué)生了解發(fā)動機試車的具體步驟，培養(yǎng)學(xué)生對試車實驗的實際操作能力；通過曲線歷程圖和實時數(shù)據(jù)反映發(fā)動機特性參數(shù)的變化，加深對發(fā)動機工作原理和氣動特性的理解；提供發(fā)動機試車的立體音效和控制臺視景仿真，加強了系統(tǒng)的沉浸感；

1.4 流場顯示仿真模塊。能夠模擬發(fā)動機內(nèi)流場質(zhì)點的流動軌跡，可以使觀測者直觀了解如葉柵繞流等實驗現(xiàn)象及其機理，加深對相關(guān)專業(yè)課的認(rèn)識和理解，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

為了應(yīng)用相應(yīng)的軟硬件設(shè)備，完成航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)應(yīng)滿足的需求與功能，采取了以下設(shè)計流程來完成系統(tǒng)的搭建，如圖2所示。

2.1 第一層為硬件層，主要由虛擬現(xiàn)實人機交互系統(tǒng)、大屏幕立體顯示系統(tǒng)和小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)組成。其中小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括高端PC工作站、VR專業(yè)三維立體圖形發(fā)生器、紅外立體眼鏡及播放器組成和CRT彩色顯示器組成。而人機交互系統(tǒng)包括由六自由度三維空間立體鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等組成。其中六自由度立體鼠標(biāo)可實現(xiàn)x、Y、z三個方向上的移動和旋轉(zhuǎn)功能；而數(shù)據(jù)手套可以真實地模擬人手的裝配動作和觸覺感應(yīng)。大屏幕立體顯示系統(tǒng)由投影儀、立體轉(zhuǎn)換器、硬幕、偏振片和偏振立體眼鏡組成。

2.2 第二層為硬件接口層，主要用于獲取六自由度三維空間鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等的虛擬裝配環(huán)境結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，設(shè)定立體眼睛雙目視覺間隔參數(shù)等。

2.3 第三層為3D模型層，首先可利用Creator、CAD等建模工具，采用體素法、輪廓掃描法和實體掃描等方法建立幾何模型，對物體的形狀、位置、大小等幾何信息，以及發(fā)動機各部件間連接關(guān)系等拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行描述，獲得物體重心、表面積、體積、密度、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量等幾何、物理參數(shù)。

2.4 第四層為支持工具層，在本例中為VEGA虛擬環(huán)境開發(fā)系統(tǒng)，運行于vC++6.O工作平臺，它提供了大量的處理窗口、環(huán)境以及實現(xiàn)虛擬動作的函數(shù)。

2.5 第五層為驅(qū)動層，包括數(shù)據(jù)手套、六自由度三維空間鼠標(biāo)、位置跟蹤器、立體顯示設(shè)備等的驅(qū)動程序。

2.6 第六層為應(yīng)用層，可采用vc++6.O開發(fā)出面向用戶的友好的虛擬裝配環(huán)境。最終用戶并不需要了解繁瑣的函數(shù)調(diào)用和硬件接口，只需通過空間立體鼠標(biāo)、力反饋數(shù)據(jù)手套等輸入裝配控制指令，并通過立體眼鏡、頭盔顯示器等設(shè)備觀看到實時的裝配效果。

3 系統(tǒng)應(yīng)用與前景

航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與航空發(fā)動機專業(yè)教學(xué)與實驗相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方法設(shè)備更新困難、試驗費用高昂等問題，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式的局限性，有效地推動了教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新。通過航空發(fā)動機虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)在教學(xué)實踐中的應(yīng)用，系統(tǒng)有效提高了專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，節(jié)約了實驗教學(xué)成本，將我國航空動力專業(yè)的教學(xué)工作推上了一個新的臺階。同時，虛擬教學(xué)實驗系統(tǒng)的思想在土木建筑、軍事教育、醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著計算機與多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬實驗教學(xué)必將突破傳統(tǒng)教學(xué)方式得到廣泛應(yīng)用。

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三維仿真論文范文5

【關(guān)鍵詞】 改革 理實一體 虛擬仿真

1 引言

《汽車構(gòu)造》是高職院校所開設(shè)的汽車類專業(yè)一門共同的專業(yè)核心課程，能否有效地掌握好這門課程中所講授的知識，對學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)，以及職業(yè)崗位能力培養(yǎng)等方面，起著至關(guān)重要的作用。《汽車構(gòu)造》主要講解汽車發(fā)動機和底盤的各個系統(tǒng)和總成的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理，以及各零部件之間的相互位置、連接關(guān)系和運轉(zhuǎn)情形等教學(xué)內(nèi)容，是一門理論性和實踐性都很強的課程。在目前常規(guī)的教學(xué)模式中，以圖片加文字為主要內(nèi)容的PPT課件是唯一的“法寶”。PPT課件所使用的圖片大多是從教材上移植過來的平面結(jié)構(gòu)圖，缺乏立體感，更無動態(tài)展示功能，而職業(yè)學(xué)校的學(xué)生又普遍在識讀工程圖樣方面的能力存在不足。于是，學(xué)生看不懂PPT和教材上的圖形，聽起課來自然就像聽天書，感到枯燥乏味，缺乏興趣，上課打瞌睡、玩手機也就在所難免。感到痛苦的不僅僅是學(xué)生，還有老師。老師在教學(xué)中遇到稍微復(fù)雜一點的結(jié)構(gòu)，本來應(yīng)該詳細(xì)講述的內(nèi)容，但苦于缺乏有效的手段和方法把它們講述清楚，往往輕描淡寫、粗枝大葉、一帶而過，根本達(dá)不到教學(xué)目的。因此，對《汽車構(gòu)造》課程教學(xué)實施改革，勢在必行。

2 理實一體化教學(xué)模式

針對《汽車構(gòu)造》這門課程的特點，以及高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，實行理實一體化教學(xué)模式是目前大多數(shù)高職院校進(jìn)行《汽車構(gòu)造》課程教學(xué)改革的一大方向。所謂理實一體化，就是按照理論與實踐相結(jié)合的原則，將理論教學(xué)的場所由傳統(tǒng)的多媒體教室轉(zhuǎn)移到實訓(xùn)室（及理實一體化教室），利用實物展示，增強直觀性，避免讓學(xué)生面對枯燥、乏味且又難懂的機械圖紙，使教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。具體方案是，在實訓(xùn)室里設(shè)置多媒體教學(xué)設(shè)備（電腦和投影儀），用于進(jìn)行對必要的知識點的介紹和講解；在實訓(xùn)室中央設(shè)置學(xué)生座位；在實訓(xùn)室四周根據(jù)方便教學(xué)的要求，有規(guī)劃地、分門別類地成列出汽車各總成、機構(gòu)和系統(tǒng)。

《汽車構(gòu)造》理實一體化教學(xué)可分為以下四個過程：

（1）認(rèn)知性的學(xué)習(xí)過程。教師可以邊拆裝邊講解，讓學(xué)生充分認(rèn)識各總成及其零部件的構(gòu)造和工作原理。對于運動關(guān)聯(lián)性較強的機構(gòu)，如曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)等，還可利用實物，演示其傳動關(guān)系，把原本抽象的事情變得具體化、實在化，從而成倍地提高學(xué)習(xí)效率和效果。

（2）拆裝技能學(xué)習(xí)過程。教師從拆裝工具的使用，到拆裝步驟、要求和注意事項，分別進(jìn)行講解和示范，然后再讓學(xué)生進(jìn)行分組訓(xùn)練。

（3）故障診斷學(xué)習(xí)過程。針對某一總成或系統(tǒng)，分析其常見的故障現(xiàn)象、原因及處置辦法。

（4）檢測與調(diào)整學(xué)習(xí)過程。利用各種專用或通用工具，運用一定的方法和手段，進(jìn)行針對汽車底盤和發(fā)動機的常規(guī)檢查和調(diào)整，如離合器踏板自由行程的檢查和調(diào)整、發(fā)動機氣門間隙的檢查和調(diào)整等。

以實物教學(xué)為主要特征的理實一體化的教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，的確有了很大的進(jìn)步，教學(xué)效果也要好得多。但是，實物教學(xué)也因受到許多條件的制約，難以大規(guī)模地推廣和實施。例如，理實一體化教學(xué)對教學(xué)場地、教學(xué)設(shè)施以及教師的雙師型素質(zhì)都有較高要求，這讓許多花起錢來捉襟見肘的民辦高職院校望而卻步。

3 虛擬仿真演示教學(xué)

虛擬仿真演示教學(xué)就是利用計算機三維建模技術(shù)和動漫技術(shù)，全方位展示汽車每一個零部件的結(jié)構(gòu)和形狀，動態(tài)演示每一個局部和整體的運行情況，對學(xué)習(xí)汽車構(gòu)造和工作原理這一認(rèn)知性的學(xué)習(xí)過程十分有幫助。虛擬仿真演示教學(xué)是《汽車構(gòu)造》課程教學(xué)改革的另一大趨勢，相對于實物展示教學(xué)，虛擬仿真演示教學(xué)還具有以下優(yōu)點：

（1）能夠更加清晰和方便地展示汽車的三維結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和部件的組成及工作原理，可提高教學(xué)效率和效果；

（2）可以彌補實訓(xùn)設(shè)備、師資等教學(xué)條件的不足；

（3）無需耗材，可大大降低教學(xué)成本；

（4）虛擬仿真安全可靠，能避免學(xué)生操作中發(fā)生意外事故；

（5）還可以促進(jìn)教學(xué)觀念的改進(jìn)，讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性。

實踐虛擬仿真演示教學(xué)的關(guān)鍵，是制作仿真教學(xué)軟件，需依次完成以下內(nèi)容：

（1）零件尺寸整理及建模。各零件尺寸整理及建模主要在Pro/E中完成，除此之外，UG和CATIA也是常用的三維建模軟件。要注意尺寸整理一定要準(zhǔn)確表達(dá)，避免數(shù)字模型的失真。尺寸整理與放樣完成后建立各零部件的三維模型。

（2）在3DS MAX中對三維模型進(jìn)行整理。進(jìn)入3DS MAX操作界面，在File菜單中導(dǎo)人各個零部件并賦材質(zhì)和貼圖處理，并且把各個零部件都擺放在正確的相對空間位置，最后把它們組合成一個整體并重新命名。

（3）在Clut3D中導(dǎo)入模型、添加交互行為并渲染作品。

（4）將三維仿真交互模型嵌入課件。這樣制作的三維仿真交互課件就可以在課件播放時交互操縱這個三維仿真模型。這種三維仿真交互課件可用于課堂教學(xué)，也可到網(wǎng)絡(luò)上讓學(xué)生自學(xué)。

以曲柄連桿機構(gòu)為例，其制作過程大體如下：首先在Pro/E中完成活塞、活塞銷、卡環(huán)、連桿、連桿蓋、連桿螺栓、軸瓦、曲軸等零部件的三維建模，然后在3DS MAX中完成曲軸、連桿、活塞、連桿頭的裝配，將模型導(dǎo)入Clut3D，在曲柄-連桿-活塞機構(gòu)上加載約束，設(shè)定仿真參數(shù)，最后進(jìn)行曲線繪制，模擬出活塞的位移、速度、加速度曲線。下圖為曲柄連桿機構(gòu)靜態(tài)仿真圖。

以上只是單純的虛擬仿真演示教學(xué)軟件的制作方法，如果在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件升級，還可使操作者在一種逼真的虛擬環(huán)境下，與操作對象進(jìn)行人機交互，從而完成汽車發(fā)動機、底盤的裝配、檢測與調(diào)整等實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。

4 結(jié)束語

《汽車構(gòu)造》課程教學(xué)改革，就是在教學(xué)實踐中積極探索，尋找新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。每一種教學(xué)模式都有自己的優(yōu)點，也存在各自的不足。傳統(tǒng)教學(xué)模式對系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程知識點是必要的，理實一體化教學(xué)模式對技能性學(xué)習(xí)是最好的，虛擬仿真演示教學(xué)對認(rèn)知性學(xué)習(xí)過程最有幫助，它們之間不是誰代替誰的問題，而是一種互補關(guān)系。因此，良好的課堂教學(xué)應(yīng)該讓多種教學(xué)方法有機地結(jié)合在一起，任何單一的教學(xué)方法都會讓學(xué)生感到疲憊和難以適從。

[參考文獻(xiàn)]

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三維仿真論文范文6

關(guān)鍵詞：VRML；虛擬現(xiàn)實；三維；裝修設(shè)計；DIY

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3724-03

1 概述

隨著人們對家居環(huán)境的要求提高，家庭裝修設(shè)計進(jìn)入個性化時代，越來越多的人開始嘗試自己當(dāng)設(shè)計師，為新居貼上個性標(biāo)簽，但是往往僅憑想象無法確定設(shè)計效果，在選擇方案時表現(xiàn)得比較猶豫。對此，該文應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過計算機虛擬三維家居設(shè)計環(huán)境，幫助用戶在多種感官上產(chǎn)生沉浸于自己設(shè)計的家居環(huán)境的感覺，從而幫助用戶對設(shè)計方案進(jìn)行正確判斷。

2 VRML虛擬現(xiàn)實建模語言

VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實建模語言）始于20世紀(jì)90年代，是一種用于三維虛擬場景建模的語言，是目前Internet上三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。它的出現(xiàn)及其發(fā)展改變了網(wǎng)絡(luò)的二維平面世界，帶給我們一個全新的三維立體網(wǎng)絡(luò)世界，能夠進(jìn)行動態(tài)交互和智能感知，是計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)與人工智能等技術(shù)的完美結(jié)合。

VRML提供了54個節(jié)點類型用于構(gòu)造復(fù)雜場景建模，其中有6種插補器節(jié)點創(chuàng)建動畫效果，7種傳感器節(jié)點完成感知和反應(yīng)的交互功能，而且可以嵌入Java、 JavaScript等程序?qū)崿F(xiàn)人機交互，從而極大地擴充其變現(xiàn)能力。還可以將3DS MAX建立的場景直接導(dǎo)出成VRML文件，或者可以在3DS MAX中建立VRML節(jié)點。

3 DIY裝修虛擬設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)提供多種可以設(shè)計的虛擬空間如客廳、餐廳和臥室等模型，用戶選擇設(shè)計空間后，可以更換家具、軟裝等設(shè)計元素。虛擬設(shè)計作品欣賞提供一些優(yōu)秀的設(shè)計作品供用戶參考。系統(tǒng)幫助對系統(tǒng)的使用進(jìn)行說明。

4 DIY裝修虛擬設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)

采用VRML建模相對較為麻煩，象虛擬空間如客廳、臥室等的建模以及家具、窗簾等一些復(fù)雜造型的建模可以采用專業(yè)建模工具3DS MAX進(jìn)行建模，導(dǎo)出成VRML文件，然后使用VRML進(jìn)行優(yōu)化，使用Script節(jié)點添加交互換裝功能。

4.1 導(dǎo)航欄、材質(zhì)圖片按鈕及其對話框的實現(xiàn)

5 小結(jié)

VRML提供各種節(jié)點構(gòu)建動態(tài)、豐富的三維場景，并且可以利用程序腳本和Script節(jié)點，創(chuàng)建一些節(jié)點，讓它們產(chǎn)生復(fù)雜的動作，為VRML提供強有力的補充。基于VRML制作的DIY裝修虛擬設(shè)計系統(tǒng)能較好地讓用戶隨意更換居室設(shè)計，幫助用戶真實感知自己設(shè)計的效果，享受自己動手設(shè)計自己居住環(huán)境的。今后還需在參數(shù)化居室，能讓用戶添加設(shè)計元素的方面進(jìn)行改進(jìn)，增加系統(tǒng)的實用性。

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