虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向精選(九篇)

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第1篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術；職業(yè)教育；人才培養(yǎng)

虛擬現(xiàn)實技術(VirtualReality)的概念是1989年美國VPLResearch公司創(chuàng)始人JaronLanier提出的，迄今已有二十年的歷史。虛擬現(xiàn)實是一項融合了計算機圖形學、人機接口技術、傳感技術、心理學、人類工程學及人工智能的綜合技術。將虛擬現(xiàn)實技術應用于教育教學中就能為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，使學生成為虛擬學習環(huán)境的一名參與者，這對調動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的技能都將起到積極的作用。

一、虛擬現(xiàn)實技術的基本特征

對虛擬現(xiàn)實技術的基本特征，不同的文獻有不盡相同的看法，但概括起來主要有三個基本特征。沉浸性（IMMERSION）。虛擬現(xiàn)實技術是根據人類的視覺、聽覺的生理、心理特點，通過計算機產生逼真的三維立體圖像，使用者通過各種交互設備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，與各種對象相互作用，有一種身臨其境的感覺；交互性(INTERACTION)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)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(shù)據手套等傳感設備進行交互。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(huán)境中的對象進行考察或操作；構想性(IMAGINATION)。虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示媒體，而且還是一個設計工具，為使用者提供探索的空間。通過現(xiàn)有知識和相關提示讓使用者在環(huán)境中深化概念、萌生創(chuàng)意，進而發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律和有效的操作。

二、職業(yè)教育及其教學特點

我國是一個人力資源大國，但技師、高級技師僅占一4%，而企業(yè)需求不斷增大，一般發(fā)達國家技術工人的技術等級結構為高級工占35%，中級工占50%，初級工占15%。以天津市技術工人的技術等級結構為例，高級工占27%，中級工占39%，初級工占34%。因此，只有通過大力發(fā)展職業(yè)教育才是建設人力資源強國的重要手段。職業(yè)教育的教學特點是強調技能訓練，強調教學和訓練過程的全程指導，強調培訓技能的實用性等。

三、職業(yè)教育中應用虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢

職業(yè)教育主要培養(yǎng)技術型和技能型人才。基于這種定位，職業(yè)教育偏重實踐教學，提高學生的動手能力和實際的作能力，使他們能掌握一定的技能。然而在實際教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因，而使一些必要的實驗無法進行。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以彌補這些方面的不足。

1．教學手段先進可重現(xiàn)操作過程

虛擬現(xiàn)實技術可以使學生直接進入虛擬現(xiàn)實所生成的環(huán)境中，與計算機環(huán)境進行直觀交流，從而豐富感性認識，加深對教學內容和操作技能的理解，提高感知水平和學習動機。特別是對于操作過程，存在的問題和表現(xiàn)現(xiàn)象可以通過虛擬現(xiàn)實技術進行重現(xiàn)，便于學生觀察理解和記憶。

2．降低教學成本避免真實操作帶來的危險

以往對于危險的或對人體健康有危害的實驗，一般采用電視錄象的方式來取代實驗，學生則無法直接參與實驗，獲得感性認識。利用虛擬現(xiàn)實技術進行虛擬實驗，則可以免除這種顧慮。學生在虛擬的實驗環(huán)境中，可以放心的去做各種實驗，不會出現(xiàn)意外。例如，虛擬的化學實驗，可以避免化學反應所產生的燃燒、爆炸等危險。虛擬的數(shù)控加工實驗，可避免原材料損耗和由于學員失誤造成機床損壞和學員受傷。虛擬的汽車駕駛教學系統(tǒng)，可免除學生操作失誤而產生的意外事故。

3．實驗可以反復進行，從而提高技能水平

利用虛擬現(xiàn)實技術，可以做各種各樣的技能訓練，而且可以反復進行。例如軍事作戰(zhàn)技能、外科手術技能、汽車駕駛技能、機械設備加工技能、電器維修技能等各種技能的訓練。學生可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。例如，在虛擬的飛機駕駛訓練系統(tǒng)中，學生可以反復操作控制設備，學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落，通過反復訓練，達到熟練掌握駕駛技術的目的。

4．激發(fā)學生的學習興趣

在職業(yè)教育中通過虛擬現(xiàn)實技術使學生在虛擬環(huán)境中與計算機環(huán)境進行直觀交流，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解。而在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進行直觀交流，使教學過程變得生動形象，能最大化的提高學生的感知水平和學習動機，提高教學效果。

四、職業(yè)教育應用虛擬現(xiàn)實技術的前景

網上互動虛擬世界是人類社會信息時代的發(fā)展方向， 是各個行業(yè)未來信息化的必然目標。而職業(yè)院校應充分發(fā)揮自身專業(yè)特長構建虛擬現(xiàn)實實驗室，不僅能促進校園信息化建設，而且能更好的挖掘職業(yè)院校潛能。虛擬現(xiàn)實技術與網絡通信以及多媒體技術的結合，是傳統(tǒng)信息技術的突破，使教學資源成倍增長。網上互動虛擬世界是人類社會信息時代的發(fā)展方向，是各個行業(yè)未來信息化的必然目標。

第2篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術；建筑設計

建筑是人類歷史文化的載體，任何時代，建筑都以其感人的形象展現(xiàn)出它的風貌，反映它所包容的各種信息和內涵。一個建筑師怎樣才能將自己的設計理念形象直觀地展示給公眾面前以供評賞呢？虛擬現(xiàn)實技術的介入，使這個問題得以解決。

隨著建筑師對計算機應用的深入，計算機在制圖、管理、建模、表現(xiàn)、信息存儲與查詢等各個方面的作用正逐步變得清晰起來。這些逐步清晰的影響疊加在一起，勾勒出一個工作方式的輪廓：以數(shù)字化的設計媒體為基礎，依靠計算機網絡實現(xiàn)信息的交流，以數(shù)字信息的交換替代原先圖紙的物理交換。虛擬現(xiàn)實技術是計算機軟件技術發(fā)展的成果，它的出現(xiàn)和在建筑設計領域的應用為建筑師提供了更為廣闊的設計方法。它改變了建筑師的工作方式，設計者可以漫游于虛擬的場景之中或之外來體味對建筑空間的感受，及時對設計做出修改和補充，從而迅速、準確地對比各種設計方案的可行性。虛擬現(xiàn)實為業(yè)主與建筑師間的溝通架設一個“虛擬”的橋梁，使建筑師不斷與業(yè)主交流，以達到業(yè)主滿意，避免了建筑師很多不必要的重復勞動。[1]

1、虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality,既是大家熟悉的VR）又稱靈境技術，是20世紀末發(fā)展起來的一門涉及眾多學科的高新技術，它集成計算機技術，傳感技術，仿真技術，微電子技術為一體。一個好的虛擬現(xiàn)實環(huán)境是由計算機圖像學，圖像處理，模式識別，多傳感器，語音處理，網絡等技術所構成的大型綜合集成環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術作為一項實用技術，在建筑業(yè)中有著廣闊的應用前景，它將帶給我們一個嶄新的天地。

2、虛擬現(xiàn)實技術特點

虛擬現(xiàn)實技術從本質上講就是一種先進的計算機用戶接口技術，它通過給用戶提供視覺，聽覺，觸覺，嗅覺，味覺等各種直觀而自然的實時感知交互手段，最大限度地方便人機的交互操作，而不再需要進行繁瑣的敲打鍵盤輸入，提高了整個系統(tǒng)的工作效率。

虛擬現(xiàn)實技術有三個基本特征：沉浸感，交互性，構想性。其中沉浸感是指虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不再像傳統(tǒng)計算機幾口一樣，用戶與計算機的交互方式已經是自然的，就像現(xiàn)實中人與自然交互一樣，完全沉浸在通過計算機創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中；交互性是指虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)區(qū)別與傳統(tǒng)三維動畫的特征，用戶不再被動的接受計算機所給予的信息或者是旁觀者，而是能夠使用交互設備來操縱虛擬物體，以改變虛擬世界；構想性是指用戶利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，從而深化概念和萌發(fā)新意。[2]

3、虛擬現(xiàn)實技術在設計領域中的應用

3.1 在建筑設計中的應用

在建筑設計學科領域，建筑師除了用部分語言文字來表達之外，更多的是用線條來表達其設計理念，如果不是專業(yè)人士，則很難與其溝通。因此，為了讓公眾明白和了解，設計師只能通過透視圖，以一種表面的建筑外形來表達他的設計意圖，而這則具有一定的局限性，如果我們借助虛擬現(xiàn)實技術，將我們用CAD工具制作的數(shù)字化模型投入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，可以讓設計師及公眾從不同的角度去審視或觀賞建筑的外部空間形象。例如，荷蘭Eindoven 大學的Calibre 研究院應用虛擬現(xiàn)實技術在河中小島上設計了一棟博物館，其坐落在河邊的斜坡上，可以俯瞰小島，同時也可以考慮山坡的輪廓，加上建筑的細節(jié)，如門窗的設計，來表達那充滿自由曲線的外部形體,充分表達了其設計意圖。如果我們用傳統(tǒng)的設計方法來表達，則具有一定的難度，虛擬現(xiàn)實技術的應用，會讓我們在設計中發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷和問題。所以虛擬現(xiàn)實技術在建筑設計中的應用是十分必要的。

3.2 在室內裝飾中的應用

室內裝飾階段，標志著工程項目已經臨近了竣工日期，這時，工程一般非常緊，可能會出現(xiàn)無法預期的問題，導致延長工期，造價增加。運用虛擬現(xiàn)實技術則可以在計算機上提前模擬出需要的效果，這樣我們就可以提前預知一些問題，如，房屋空間的比例尺寸，消防安全性，色調上，以及光照效果等。只要花少量時間在計算機上修改，就會使上述可能會出現(xiàn)的弊病得以避免。

3.3在景觀園林中的應用

景觀園林對于環(huán)境變化的前瞻性和周圍景物的關聯(lián)性要求很高，因此在動工之前就必須對完工之后的環(huán)境有一個明確的，清晰的概念。通常情況下，設計者會通過沙盤，三位效果圖，漫游動畫來展示設計效果，供公眾來理解和感受，以上的傳統(tǒng)展示方式都有不同的優(yōu)缺點，但有一個共同的缺點，即不能以人的視點深入其中，得到全方位的觀察設計效果，而運用虛擬現(xiàn)實技術后，可以任意角度，真實的看到設計效果，身臨其境的掌握設計師的設計意圖。[3]

3.4在展示設計成果中的應用

虛擬現(xiàn)實展示設計是一種對現(xiàn)實的超越和豐富，當代科學技術的發(fā)展，為這種展示形式提供了條件和路徑，虛擬現(xiàn)實展示手段在一定程度上滿足了數(shù)字化社會人類對多媒體的展示、傳播要求。作為一種新的多媒體數(shù)字展示手段，虛擬現(xiàn)實展示設計在未來相當長的一段時間內，特別是多媒體信息展示中，將起到越發(fā)重要的作用，隨著CAD人工智能，多媒體等技術的進一步發(fā)展，虛擬現(xiàn)實展示設計也將會朝著多元化、一體化方向發(fā)展，交互方式更加自然，創(chuàng)新設計的手段將更為先進、有效，可以說從整個設計發(fā)展趨勢看，虛擬現(xiàn)實展示設計代表了現(xiàn)代信息展示模式的發(fā)展方向。

4、虛擬現(xiàn)實技術對建筑設計的影響

傳統(tǒng)的建筑設計，建筑師是以筆、紙和計算機制圖來完成的，通常情況下，建筑師按自己的經驗對設計進行把握，有時設計會出現(xiàn)一些偏差，使其設計思維受到了一定的局限。

虛擬現(xiàn)實技術提供的嶄新的信息交流界面，是其它傳統(tǒng)設計方式無法比擬的，設計者可以從任意角度觀察虛擬物體的三維效果（空間的造型，物體的色彩，大小，材質等）。其提供的實時三維場景調整，信息查詢及多媒體信息集成等技術，為方案的設計風格，造型手法和信息展示提供了強有力的支持。在虛擬環(huán)境中，虛擬環(huán)境拓寬了建筑師的想象力，提高了設計能力，可以幫助建筑師設計出多元化的設計方案，提高設計質量。虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展前景十分誘人，在某種意義上講，它改變了人們的思維方式，改變了人們對自己，對他人，對世界的看法，對建筑師而言，這些改變也就意味著新的設計思路的誕生。

5、總結

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，人們仿佛置身于一個完全真實的環(huán)境中，使得建筑設計能夠突破“平面，立面，剖面”的刻板設計模式，進入一個更直觀更生動的層面。由于我國虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展相對較慢，在技術和應用上還有很多問題，這些不足主要體現(xiàn)在軟硬件設備要求較高，價格昂貴及建筑設計與虛擬現(xiàn)實技術的融合問題等。但愿建筑設計人員不拘于傳統(tǒng)的設計方式和設計理念，虛擬現(xiàn)實技術在建筑設計實踐上的普及將指日可待。到那時，我們可以在虛擬環(huán)境中逃避現(xiàn)實的喧囂，可以感受過去的曠古和未來的輝煌。

參考文獻：

[1]韓建華.虛擬現(xiàn)實技術在建筑表現(xiàn)中的應用研究[J].華中建筑，2012(03):69-71.

第3篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞：計算機仿真；技術；應用；發(fā)展

1計算機仿真技術簡介

計算機的仿真技術是一門新興的綜合性的技術，它運用專門的軟件，再通過數(shù)字作為傳播的介體傳達給人們。因此，當人們通過計算機媒體進行瀏覽觀賞時就能夠有身臨其境的感覺，可以自由選擇角度。一方面，仿真技術的應用得益于控制工程和系統(tǒng)工程的發(fā)展，在控制工程和系統(tǒng)工程中逐步探索計算機仿真技術；另一方面，計算機仿真技術可以逐步縮短開發(fā)周期，在提高產品質量的同時減少損失，并大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在節(jié)約經費開支等方面發(fā)揮巨大的作用。

2計算機仿真技術原理

一般情況下計算機是不能夠直接認知和處理的，所以就要求能夠建立一個能夠反映研究又容易被計算機處理的數(shù)學模型，可以用下圖來表示：通過了解觀察，可以更加清楚地認識到我們所要研究的對象，我們還可以看出，首先，模型的建立。把我們所抽出來的系統(tǒng)用數(shù)學的表達方式表示出來。其次，模型的轉換。模型轉換就是針對上一步抽象出來的數(shù)學表達方式通過各種適合的算法以及計算機語言轉換成計算機能夠處理的形式，這就是通常所說的仿真模型。模型是計算機仿真的關鍵地方，實現(xiàn)了這個過程。再次，模型仿真實驗。將之前得到的仿真模型輸入計算機內，按照之前設置好的方案來進行仿真模型，獲得仿真的結果。仿真實驗是一個很簡單的事情。但是，如何對仿真的結果進行評價，需要分析仿真的可靠性。有的專家在文章中提出了檢驗仿真結果可靠性的兩種方法：仿真過程的反向驗證法和置信通道法。

3計算機仿真技術應用

現(xiàn)在，計算機成為我們生活的一部分，計算機的廣泛應用改變著傳統(tǒng)的生活方式和交流方式，計算機加速了每個行業(yè)的發(fā)展，計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。

（1）交通領域。

交通是一個復雜的人機系統(tǒng)，交通是否安全，要充分考慮上述四個因素的作用和影響。交通安全仿真以虛擬現(xiàn)實技術的方法為基礎。評價體系先建立虛擬環(huán)境，然后在這個虛擬環(huán)境中加入各種可以誘發(fā)事故的因素，最后再對某路段和某區(qū)域的交通安全水平施行全程的跟蹤與評價。計算機的仿真過程是交通安全仿真及評價系統(tǒng)的核心。該仿真過程是一種可視化的仿真，與傳統(tǒng)的數(shù)值仿真不同。例如，評價某路段的交通安全時，不僅用傳統(tǒng)的絕對數(shù)法和事故率法來評價，還要考慮交通者的感知與行為。我們可以在這個虛擬的環(huán)境中，選擇不同的交通工具，設置不同的交通環(huán)境，分別從交通者和第三者的角度進行事故的可能性實驗及分析，最終實現(xiàn)對該路段的安全性評價。同時也是交管部門建設和完善交通設施的依據，是一種分析交通事故的新方法。

（2）制造領域。

汽車制造是機械行業(yè)的重要組成部分。大多實驗課題具有難度大、實地成本高的特點。引入計算機仿真技術，可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗，浙江大學研究所的詹樟松博士建立了乘員動力學響應的數(shù)學模型。在其他方面，汽車工程學院的熊堅利用仿真技術對汽車的制動過程進行了研究，一汽大眾公司的姚革等通過仿真技術研究了汽車轉向的輕便性問題。

（3）教育領域。

計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學中增加的新領域，還可以根據需要瞬間建立模擬實驗室。計算機模擬實驗強調了實驗的設計思想和實驗方法，打破了教與學、理論與實踐、課內與課外的界限，更加強調實驗者的主動性。通過計算機的模擬，加深學生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解，還可以練習實驗技能，鞏固知識，提高學生實驗的興趣和實驗水平。現(xiàn)在，模擬實驗已經變成現(xiàn)代化實驗的重要手段。計算機模擬實驗系統(tǒng)充分運用人工智能、控制理論和教師專家系統(tǒng)建立內在模型，利用可操作的仿真方式，實現(xiàn)了實驗教學的各個環(huán)節(jié)。

4計算機仿真技術的發(fā)展方向和趨勢

4.1計算機仿真技術發(fā)展方向

（1）網絡化仿真。

隨著計算機和網絡的應用與發(fā)展，計算機仿真技術也在不斷的提高。目前的仿真系統(tǒng)存在開發(fā)時間長、成本高、不能兼容，共享困難，可移植性差等問題。其次要利用網絡技術實現(xiàn)仿真系統(tǒng)共享。系統(tǒng)共享在仿真系統(tǒng)的開發(fā)中及其重要。實現(xiàn)了網絡共享，就可以避免社會資源的重復開發(fā)，還可以適當收費來補充開發(fā)成本。

（2）虛擬制造技術。

計算機仿真技術發(fā)展的另一方向是虛擬制造技術。虛擬制造技術是一種領先的制造技術。它運用計算機仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術，借助計算機實現(xiàn)對產品的管理、控制一條龍。

4.2計算機仿真技術發(fā)展趨勢

突飛猛進的計算機軟硬件技術帶動了仿真技術的飛速發(fā)展。近幾年，仿真技術領域的新技術、新成果展示了良好的發(fā)展前景。

（1）面向對象的仿真建模。

與傳統(tǒng)的人工建模相比有了很大的進步，它最大限度地調動了計算機的符號處理能力，加快了人們認識和轉換仿真對象的速度。這種方法可以充分提升系統(tǒng)的建模能力。最重要的是，仿真技術容易掌握和使用，實際操作的技術人員可以利用仿真技術更好地為系統(tǒng)服務。

（2）分布式仿真。

分布式仿真是通過計算機網絡聯(lián)結分散在各地的仿真設備，構成空間與時間互相耦合的虛擬仿真環(huán)境。分布式仿真系統(tǒng)可以理解為由多個子模型組成的仿真模型。在分布式仿真系統(tǒng)中，這方面的現(xiàn)有技術包括：動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據分割技術，功能分割技術，避免通訊閉鎖技術等。

（3）智能仿真。

在建模、仿真模型設計、仿真結果的分析和處理階段，引入知識表達及處理技術，使仿真、建模的時間縮短，在分析中提高模型知識的描述能力，引入專家知識和推理幫助用戶做出優(yōu)化決策；運用智能仿真可以及時修正、維護輔助模型，實現(xiàn)更好的智能化人機界面，使計算機與人之間的溝通變得人性化，增加自動推理學習機制，從而增強仿真系統(tǒng)自身的尋優(yōu)能力。

（5）其他仿真。

可視化仿真更加形象直觀地顯示仿真全過程，有效辨別仿真過程的真實性和正確性，而且結果也簡單，方便理解。近期出現(xiàn)的動畫仿真本質上也屬于可視化仿真。將聲音加入可視化仿真，就同時得到了視覺和聽覺的多媒體仿真。而在多媒體仿真的基礎上，植入三維動畫，強調交互功能，又可以得到支持觸覺、嗅覺、味覺的虛擬現(xiàn)實仿真。隨著科技的不斷發(fā)展，仿真技術將為人類更好的服務。

5結語

計算機仿真技術是在實際需要的引導下，在不斷進步的計算機技術、多媒體技術等相關技術的支持下，融合了新的建模與仿真方法而逐漸進步發(fā)展起來的。計算機仿真技術的發(fā)展從簡單的原型到物理模型逐漸發(fā)展到動態(tài)顯示仿真結果再到現(xiàn)在的可視化交互仿真。以后隨著計算機科學技術的迅猛發(fā)展，以及多媒體、虛擬現(xiàn)實、人工智能、面向對象法、可視化與圖形界面等方面對仿真技術的顯著影響，仿真技術的發(fā)展與應用都會取得優(yōu)異的成績。我們完全相信，計算機仿真技術在我們的生活中應用越來越廣泛，對社會各行業(yè)的發(fā)展起到很好的促進作用，給生活帶來更多的便利。

參考文獻：

[1]熊光楞.計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用[J].計算機仿真，1996(1)

[2]張芹.計算機仿真技術在教學中的應用探討[J].科協(xié)論壇(下半月)2008(3)

[3]龔小剛.計算機仿真技術及其應用[J].硅谷，2008(16)

[4]馮霞.仿真技術的發(fā)展以及未來趨勢[J].現(xiàn)代經濟信息，2008(7)

[5]晉松濱.計算機仿真技術在機械行業(yè)應用[J].科技咨詢導報，2007(20)

[6]屠仁壽,王正中.面向信息時代的系統(tǒng)仿真方法學[J].系統(tǒng)仿真學報，1999(5)

第4篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞：計算機多媒體；多媒體技術；發(fā)展趨勢；發(fā)展研究

中圖分類號：TP317 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 14-0054-01

一、多媒體技術簡述

在現(xiàn)代科學技術高度發(fā)展的今天，信息的傳輸、信息處理和信息的共享已成為現(xiàn)代社會進步的關鍵，多媒體技術就是適應于這一需要的產物。多媒體技術是當今信息技術領域發(fā)展最快、最活躍的技術，是新一代電子技術發(fā)展和競爭的焦點。多媒體技術融計算機、聲音、文本、圖像、動畫、視頻和通信等多種功能于一體，借助日益普及的高速信息網，可實現(xiàn)計算機的全球聯(lián)網和信息資源共享，因此被廣泛應用在咨詢服務、圖書、教育、通信、軍事、金融、醫(yī)療等諸多行業(yè)，并正潛移默化地改變著我們生活的面貌。由此可見，多媒體技術在信息社會中所處的重要地位。

多媒體（Multimedia），即為兩種或者多種媒體的融合或集合使用所實現(xiàn)的人機信息交流以及信息傳播的形式，使得人機交互形式和信息傳播形式更加富有多樣性、集成性、交互性、實時性以及數(shù)字化。其所運用的媒體形式具體可含有文本（Text）、圖形（Graph）、圖像（Image）、聲頻（Audio）、視頻（Video）和動畫（Animation）。

二、計算機多媒體技術的現(xiàn)有應用狀況

（一）多媒體技術在通信領域的應用

1.數(shù)據壓縮和數(shù)據編碼技術。多媒體技術在通信領域中的重要應用之一即為數(shù)據壓縮和編碼技術。通信領域的視聽業(yè)務中，若想達到漸趨完美的視聽享受，需要數(shù)據的低延時、高壓縮比率和良好的圖像質量來實現(xiàn)，這也是實現(xiàn)良好視聽視頻壓縮技術的衡量指標。多媒體視聽業(yè)務正在不斷發(fā)展中，在提高壓縮比率和方面不斷改進，陸續(xù)涌現(xiàn)出一些更為優(yōu)良的數(shù)據壓縮和數(shù)據編碼的算法和標準。

2.數(shù)據傳輸同步。多媒體技術在通信領域中的另一重要應用是數(shù)據同步。在處理多媒體數(shù)據的過程之中，例如采集數(shù)據、傳輸數(shù)據和播放數(shù)據，實現(xiàn)如何維持數(shù)據的同步機制。

3.多媒體通信網絡。多媒體數(shù)據由于其數(shù)據量大，形式復雜，在通信網絡中的傳輸和交換，對通信網絡的環(huán)境提出了更高的要求。因此，通信網絡在帶寬方面要求更高，除此之外，在通信協(xié)議和交換方式也有較高要求。

（二）多媒體技術在信息數(shù)據處理方面的主要應用

1.視頻應用。多媒體在視頻技術方面的應用，包括視頻編碼和數(shù)字化視頻。視頻數(shù)字化實現(xiàn)的是將視頻信號轉換成為數(shù)字視頻文件后，將視頻文件存儲于存儲設備中的過程，其中轉換過程利用到視頻采集卡。視頻編碼技術實現(xiàn)的是將數(shù)字化視頻信號編碼成視頻信號。

2.音頻應用。多媒體技術在音頻應用中，主要包括數(shù)字化音頻、語音合成、語音處理和識別等。目前，大部分的聲像信息都是以數(shù)字化的形式進行存儲和傳輸?shù)?，使得針對這些信息的使用更為便捷和快速。

3.動畫制作。多媒體技術在動畫方面的應用，包括二維動畫和三維動畫。目前大量利用Flash制作出的動畫都是二維動畫，而三維動畫由于生動動感和逼真的效果等一系列優(yōu)點，廣泛被運用于動畫制作、大型網游、電視電影預告片和廣告片中。

4.虛擬現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是近年來最為矚目的研究方向之一，其建立的是一個虛擬的環(huán)境，使用戶置身于計算機多媒體技術與計算機仿真技術相結合創(chuàng)造出的接近真實感受的模擬氛圍。目前，這種技術正在廣泛被引入軍事、大型網游和醫(yī)療領域。

（三）人工智能領域的多媒體技術應用

人工智能（Artificial Intelligence）是通過模擬類似人類智能的方式，來延伸和擴展人類智能的方法和技術而產生的一門新興的交叉學科，其研究方面包括計算機輔助系統(tǒng)、智能信息系統(tǒng)和多媒體智能監(jiān)控技術，研究領域包括智能機器人、圖像和語言識別和專家系統(tǒng)等。

三、計算機多媒體技術未來的發(fā)展方向和趨勢

（一）多媒體技術的發(fā)展更趨于多種業(yè)務融合和網絡化

由于多媒體技術可以借助網絡和通信系統(tǒng)環(huán)境，創(chuàng)造出更為真實生動的二維和三維景象，并且可以將攝像等其他設備連接起來，集合辦公、娛樂、學習于一身，還可以基于計算機和通信網絡實現(xiàn)地理上的無隔離優(yōu)勢，將多種業(yè)務融合使用，例如，召開計算機視頻會議、手機視頻會議、信息融合和虛擬現(xiàn)實等。因此，搭建更高速、更大帶寬的網絡基礎，是促成多媒體技術更加網絡化和多種業(yè)務融合的基礎。

（二）多媒體終端設備的嵌入式和智能化

現(xiàn)在的計算機硬件系統(tǒng)，在視頻和音頻接口將不斷的改善，輔之算法的改進，計算機性能指標會有更高的飛躍。除此之外，未來基于“云技術”的網絡化趨勢，使得多媒體終端設備將涉及到更廣泛的方面，對智能化和嵌入式的要求更為嚴苛。

（三）多媒體技術在PC-TV融合方向的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的電視機（TV）是單向接收電視網絡信息，重在娛樂功能。而未來電視機將采用多媒體技術，基于雙向接收-發(fā)送信息的模式，可以交互式的使用功能，也就是說未來的電視機將具備現(xiàn)有計算機的大部分功能，例如，家庭網上購物、家庭Office、家庭醫(yī)療和收發(fā)郵件等一系列功能，真正體現(xiàn)出PC-TV融合的發(fā)展趨勢。

（四）多媒體在安全領域和軍事方面的應用和發(fā)展

由于多媒體技術朝向更加趨于網絡化、多種業(yè)務交融、智能化和嵌入式等方向發(fā)展，其對處理、傳輸數(shù)據的設備和網絡環(huán)境的安全性要求更高，多媒體安全技術將成為信息安全領域的研究重點之一。

另外，多媒體技術在軍事領域的應用也將是未來的趨勢。例如，傳統(tǒng)的軍事信息管理系統(tǒng)、作戰(zhàn)指揮和模擬系統(tǒng)、軍事教育系統(tǒng)等都將融入多媒體技術，其前景將無限廣闊。

參考文獻：

[1]李曉靜.計算機多媒體技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].科技情報開發(fā)與經濟,2007(36).

[2]黨衛(wèi)紅.多媒體技術的應用與發(fā)展[J].內江科技,2010(3):119-119.

第5篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

[關鍵詞] 培訓 虛擬現(xiàn)實技術 虛擬組織

培訓作為一種競爭戰(zhàn)略選擇，被越來越多的企業(yè)所重視，培訓在企業(yè)發(fā)展中的作用使培訓成為永恒的主題。建立學習型組織除了建立一種有利于員工學習的氛圍與機制，使員工產生強大的內在學習動力，從而結合自身職業(yè)生涯設計和工作需要努力進行自我培訓外，當然離不開組織根據業(yè)務改革與發(fā)展需要為員工提供的高質量培訓。站在科學技術未來發(fā)展及其對員工培訓可能帶來的影響這一視角，現(xiàn)代企業(yè)培訓與開發(fā)將會呈現(xiàn)虛擬培訓組織的趨勢。培訓將與新技術結合得更加緊密，新技術在培訓中的應用將更加廣泛?？茖W技術的飛速發(fā)展正在改變著我們的生活、培訓和學習方式。網絡的出現(xiàn)必將進一步推動科學技術及其他各項事業(yè)的迅速發(fā)展。為現(xiàn)代培訓提供了新的載體，使其可以借助于網絡而變得更加得心應手，使低成本高效率的遠程教育得以實現(xiàn)。未來，多媒體、國際互聯(lián)網和其他新技術在培訓中的運用將日益廣泛。培訓的時間和空間概念將發(fā)生變化，培訓組織趨于虛擬化。

一、企業(yè)虛擬培訓組織的形式、優(yōu)勢及挑戰(zhàn)

虛擬培訓組織是引用現(xiàn)代化的培訓工具與培訓手段,借助社會化的服務方式而達到培訓的目的。虛擬現(xiàn)實技術作為多媒體技術發(fā)展的高級階段，在組織學習中的應用將促使目前組織管理過程中的領導者、員工、媒體之間的關系與地位發(fā)生重大變化。在對組織成員進行知識傳播、技能訓練等方面會得到顯著的教學效果。特別是隨著計算機網絡化的進程，虛擬網絡的建設，這一新的學習媒體將在個別化教學、企業(yè)教學、學校教學、遠距離教學及終身教育中展示巨大的應用前景。但是，目前虛擬現(xiàn)實技術在培訓中也存在著一些實際的挑戰(zhàn)：有時缺乏真實感；受傳輸設備影響大；受到網絡速度限制；開發(fā)費用高昂；不能快速更新等。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術對未來學習型組織的影響是巨大的。在新的世紀，它將全面地改變我們的管理、學習和生活方式?？梢灶A言,21世紀的學習型組織將是建立在虛擬現(xiàn)實條件上的新型組織。

二、虛擬培訓組織的特點和應遵循的原則

虛擬現(xiàn)實是運用計算機構建基于人類生理、心理特點之上，對實景進行仿真和模擬的人工媒體空間，是一種新型的人一機界面方式。利用計算機仿真技術的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)為用戶提供了臨境的、多感官通道，盡管環(huán)境是虛擬的，但用戶通過參與模擬環(huán)境獲得真實的感受。用戶采用頭盔、數(shù)據手套等設備進人虛擬空間，并作為環(huán)境中的一員與環(huán)境中的虛擬人物進行交談、游戲，并能通過視覺、聽覺、觸覺、動覺對系統(tǒng)提供的信息進行感知、獲取。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人- 機交互界面距離減少到最小，用戶操縱自由度進一步擴大，系統(tǒng)可根據用戶的狀態(tài)和要求自動調整信息的呈現(xiàn)方式、內容和細節(jié)。虛擬現(xiàn)實中客觀事物的運動變化呈現(xiàn)為立體全息圖。

虛擬培訓組織的運作需遵循三個原則：第一，員工（而不是公司）對學習負主要責任。第二，最有效的學習是在工作當中進行，而不是在課堂上。第三，為將培訓成果轉換成工作績效的提高，管理者和員工（而不是員工和培訓者）的關系至關重要。也就是說，為讓員工能夠在工作中應用培訓成果，員工應該負責學習課程內容并能將其運用于實踐當中。而管理者要讓員工承擔在工作中應用培訓成果的責任，排除他們在開展工作中應用所學技能的障礙。

三、如何建立虛擬培訓組織有效開展員工培訓

1.建立虛擬培訓組織應當建立企業(yè)有效的員工培訓體系

(1)培訓需求分析與評估

擬定培訓計劃，首先應當確定培訓需求。從自然減員因素、現(xiàn)有崗位的需求量、企業(yè)規(guī)模擴大的需求量和技術發(fā)展的需求量等多個方面對培訓需求進行的預測。對于一般性的培訓活動，通過業(yè)務分析探討公司未來幾年內業(yè)務發(fā)展方向及變革計劃，確定業(yè)務重點，并配合公司整體發(fā)展策略，運用前瞻性的觀點，將新開發(fā)的業(yè)務，事先納入培訓范疇。培訓的必要性和適當性通過組織分析，以及組織文化的配合是及其重要的前提，否則培訓后，如果造成公司內更大的認知差異，就得不償失了。其次，對于組織結構、組織目標及組織優(yōu)劣等也應該加以分析，以確定訓練的范圍與重點。以工作說明書和工作規(guī)范表為依據，確定職位的工作條件、職責及負責人員素質，并界定培訓的內涵。將業(yè)務分析、組織分析和工作分析三者的有機結合需求培訓需求的最佳平衡點，缺人需求點。對于特殊性的培訓，可以利用自我申請的方式，以符合工作專業(yè)的需要和時效。

(2)建立有效的培訓體系

1.遴選培訓機構

2.確認培訓對象

3.確認培訓方式

4.制定培訓計劃

員工培訓體系包括培訓機構、培訓內容、培訓方式、培訓對象和培訓管理方式等，培訓管理包括培訓計劃、培訓執(zhí)行和培訓評估三個方面。建立有效的培訓體系需要對上述幾個方面進行優(yōu)化設計。

①培訓機構的遴選。企業(yè)培訓的機構有兩類:外部培訓機構和企業(yè)內部培訓機構。外部機構包括專業(yè)培訓公司，大學，以及跨公司間的合作即派本公司的員工到其他企業(yè)掛職鍛煉等。企業(yè)內部培訓機構則包括專門的培訓實體，或由人力資源部履行其職責。企業(yè)從其資金、人員及培訓內容等因素考慮，來決定選擇外部培訓機構還是企業(yè)內部培訓機構。一般來講，規(guī)模較大的企業(yè)可以建立自己的培訓機構，如摩托羅拉公司的摩托羅拉大學和明基電通的明基大學等。規(guī)模較小的公司，或者培訓內容比較專業(yè)，或者參加培訓的人員較少缺乏規(guī)模經濟效益時，可以求助于外部咨詢機構。

②培訓對象。企業(yè)根據參加培訓的人員不同，可分為：高層管理人員培訓、中層管理人員培訓、普通職員培訓和工人培訓。應根據不同的受訓對象，設計相應的培訓方式和內容。一般而言，對于高層管理人員應以灌輸理念為主；對于中層人員，注重能力的訓練和引導，利用互動機會增加學習效果；對于普通的職員和工人培訓，需要加強其專業(yè)技能的培養(yǎng)，長期性的延伸教育，充實員工的基本理念和加強事務操作。

③培訓方式。從培訓的方式來看，有職內培訓（On－the－job Training）和職外培訓（Off－the－job Training ）。

④培訓計劃。員工培訓的管理非常重要，有效的培訓體系需要良好的管理作為保障。培訓計劃涵蓋培訓依據、培訓目的、培訓對象、培訓時間、課程內容、師資來源、實施進度和培訓經費等項目。

有效的培訓體系要求在制定培訓計劃時應當因循擬定的管理程序，先由人力資源管理部門（或者培訓主管單位）分發(fā)培訓需求調查表，經各級單位人員討論填寫完畢直屬主管核定后，人力資源管理部門匯總，擬定培訓草案，提請上一級主管審定，在年度計劃會議上討論通過。同時在培訓內容上，最好能夠采用自主管理的方式。

⑤培訓實施。培訓計劃制定后，就要有組織計劃的實施。從實際操作面上講,應該注意幾個問題：執(zhí)行培訓時最好與考核相結合，重視過程控制，觀察培訓過程中參訓者的反應及意見。培訓是持續(xù)性的心智改造過程，所以員工在培訓過程中的社會化改變比訓練結果更值得關注。培訓計劃執(zhí)行時應當注重彈性原則和例外管理。對于一般性的訓練，可以統(tǒng)籌辦理，人力資源管理部門主要負責。對于特定性的培訓，應采用例外管理，由各個單位根據具體情況彈性處理。培訓活動應注意事前溝通，塑造學習氣氛，從而加強學習互動，營造良好的學習氛圍，逐步建立學習性組織。

⑥培訓評估。培訓的成效評估和反饋是不容忽視的。培訓的成效評估一方面是對學習效果的檢驗，另一方面是對培訓工作的總結。成效評估的方法分為過程評估和事后評估。前者重視培訓活動的改善，從而達到提升實質培訓成效的作用；后者則供人力資源管理部門的決策參考。從合理化的觀點來看，最好是將兩者結合起來。成效評估的方法有實驗設計、準實驗設計和非實驗設計。具體而言，根Kirkpatrick的培訓目標層次，成效評估方法采用以下方法：如果培訓的目的在于了解參訓者的反應，可以利用觀察、面談或意見調查等方式，從而了解參訓者對培訓內容、主題、教材、環(huán)境等的滿意程度。如為了解參訓者的學習效果，可以利用筆試或者心得體會，了解其知識增加程度。如為了解參訓者行為的改變，可以對其行為觀察及訪談其主管或同事。

2.企業(yè)實施培訓虛擬管理有兩種方式

(1)委托社會培訓機構進行培訓

這是實施虛擬化管理的最主要方式。作為被委托方的培訓機構需要有良好的軟硬件設施：一是擁有合格的培訓管理人員和培訓專家。二是擁有滿足培訓所需要的教學場所、實習基地，以及各種培訓運作的前提。在培訓規(guī)劃階段，由培訓機構選派培訓需求分析專家深入企業(yè)，幫助企業(yè)確定需要培訓的內容，向企業(yè)主管領導提出建議并提供咨詢。企業(yè)領導依據當前和今后業(yè)務發(fā)展的需要，確定培訓的輕重緩急，并提出具體要求，培訓機構則依照企業(yè)領導的要求制定培訓計劃。接著委托方和被委托方共同討論擬出的培訓計劃，并以商業(yè)運作方式洽談培訓事宜。在培訓實施階段，作為委托方的企業(yè)可以根據培訓規(guī)模大小及重要程度派出專職或兼職的督察員。在培訓評估階段，若是小規(guī)模的評估，通常只由培訓機構按已制定的評估制度進行。若是規(guī)模較大投入較多的最終培訓效果評估，為客觀公正起見，可以聘請第三方（如專業(yè)評估機構）進行評估，也可以是企業(yè)、培訓機構和專業(yè)評估機構共同組成評估小組予以評估。

(2)引導和鼓勵員工進行自我開發(fā)式培訓

自我開發(fā)式培訓通常是這樣一個學習過程：學習者即員工自我決策，自我分析需求，自我規(guī)劃學習目標，自我決定學習方法并評價其結果。在這個過程中，企業(yè)方面應該做的：一是引導，即通過各項制度的建立和完善，積極營造企業(yè)的文化氛圍，建立學習型組織。二是支持，企業(yè)應為員工的自我開發(fā)提供一些實質性的幫助。如企業(yè)可以邀請職業(yè)生涯發(fā)展顧問和培訓專家?guī)椭鷨T工確定學習目標，制定學習計劃；邀請教師定期或不定期的為員工提供輔導；為員工的自我開發(fā)提供力所能及的學習資源；保證員工工作之余有時間和精力進行自我開發(fā)等等。

(3)企業(yè)實施培訓虛擬管理的最佳方式

企業(yè)實施培訓虛擬管理的最佳方式應該是委托專業(yè)機構培訓與鼓勵引導員工自我開發(fā)相結合。這樣可以集中以上兩種培訓方式的優(yōu)點，并可減少或避免其缺點。其突出的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在如下幾個方面：一是相結合的方式可以進一步密切企業(yè)、員工和培訓機構三者之間的關系，為取得更好的培訓效果奠定基礎。二是由于這種培訓方式是企業(yè)、員工和培訓機構三方共同投資，共擔風險，共享收益，風險共擔，這種利益共生體將最大限度地調動培訓參與各方的積極性，能大大提高培訓投資收益率。三是這種培訓運作方式既能滿足企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展對培訓的要求，也能滿足員工個人的職業(yè)生涯發(fā)展對培訓的需求。在培訓中關注員工個人的需求，這是一種全新的企業(yè)培訓意識，符合“以人為中心”的現(xiàn)代管理理念。

其中，甄別不同層次的培訓管理機構、明確培訓統(tǒng)籌單位與培訓執(zhí)行單位的分工協(xié)調、強化企業(yè)培訓部、培訓經理的工作要求是重要的內容。

參考文獻：

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[5]張筱蘭:虛擬現(xiàn)實技術對未來教育的影響.現(xiàn)代3M離教育，1999,(1)

第6篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞： 計算機多媒體技術；應用領域；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP23文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2012）0320041－01

曾經有人預言，90年代開始將是一個全新的多媒體時代。果不其然，事實證明，計算機多媒體技術進入一個快速發(fā)展的階段。

1 計算機多媒體的概述

所謂計算機多媒體技術，是指文字、視頻、圖像、聲音、動畫等各種形式的媒體信息經過計算機的一些變換，最后轉變?yōu)閿?shù)字信息，然后通過友好的界面而顯示出來的一種技術。其中文字、圖像、視頻、聲音、動畫、計算機程序等都可以歸納為多媒體。其實在現(xiàn)實生活中，我們經常可以看到計算機多媒體技術的應用，尤其是在教學過程中，傳統(tǒng)教學模式與計算機多媒體技術的結合，使教學課程更加生動活潑，很多傳統(tǒng)教學手段無法解決的難題，在如今數(shù)字化教學時代，都可以通過計算機多媒體技術來解決。

計算機多媒體技術的出現(xiàn)，將文件的處置帶入一個新的境地，不論是文件的修改還是生成，同時網絡通信將文件可以傳到世界各地，且能夠改善傳統(tǒng)紙質文件保存時間不久遠等缺點，可以將文件永久保存，當以后需要時可以通過互聯(lián)網在計算機終端上打印出來。

2 計算機多媒體技術的研究內容

計算機多媒體技術涉及的內容比較比較多，但是主要的有幾下幾個方面：計算機多媒體數(shù)據的壓縮、計算機多媒體數(shù)據的組織和管理、計算機多媒體信息的展現(xiàn)和交互、計算機多媒體的通信技術與分布處理技術等。

其中計算機多媒體數(shù)據壓縮技術是一項重要的技術，像圖像、視頻、音頻等信息所占的存儲空間很大，所以將這些數(shù)據壓縮是非常必要的，同時由于這些數(shù)據龐大且種類較多、關系復雜等原因，因此計 算機多媒體數(shù)據的組織和管理也比較重要。計算機多媒體技術與傳統(tǒng)的信息技術相比，比較先進的一處就是，除了傳統(tǒng)的信息技術的顯示功能外，還可以將視覺、味覺、觸覺、嗅覺等多種媒體信息結合起來，相互作用和合成。計算機多媒體中還有一個重要的技術就是多媒體通信技術，它彌補了傳統(tǒng)的通信網絡的很多不足之處。另外還有一種虛擬現(xiàn)實技術，用戶只可應用人類的智慧和技能來考察和操作這個虛擬的世界。

3 計算機多媒體技術應用現(xiàn)狀

現(xiàn)在計算機多媒體技術應用在多個領域，歸結主要有以下幾個領域：

1）計算機多媒體技術應用在通信領域。計算機多媒體技術在通信領域主要應用的一個方面就是數(shù)據壓縮與編碼技術。在通信領域，尤其是視聽業(yè)務中，通過低延時的數(shù)高壓縮比率、優(yōu)質圖像質量的良好的視頻視聽壓縮技術來讓視頻視聽達到趨于完美的境地。隨著視頻和視聽技術業(yè)務的不斷發(fā)展，一些更為優(yōu)良的數(shù)據壓縮和數(shù)據編碼的算法和標準也會陸續(xù)出現(xiàn)。

計算機多媒體技術另一個在通信領域重要的應用就是數(shù)據的同步，比如在多媒體數(shù)據處理過程中的數(shù)據采集、數(shù)據傳輸、數(shù)據播放等，來實現(xiàn)數(shù)據的同步機制。

2）計算機多媒體技術應用在信息數(shù)據的處理方面。在信息數(shù)據處理方面，計算機多媒體技術的應用包括視頻應用、音頻應用、動畫制作、虛擬現(xiàn)實等。

其中視頻方面的應用包括視頻編碼和數(shù)字化視頻。視頻編碼技術實現(xiàn)的是將數(shù)字化視頻信號編碼為視頻信號，而視頻數(shù)字化是利用視頻采集卡將視頻信號轉換為數(shù)字視頻文件后，然后存儲在設備的過程。

音頻應用則包括數(shù)字化的音頻、語音合成、處理、識別等，為了使大部分的聲像信息的使用更加的快捷，我們采用數(shù)字化的形式來進行存儲和傳輸。

在動畫設計制作方面，利用計算機多媒體技術制作的三維動畫由于具有動感生動、效果逼真等一些優(yōu)點，廣泛應用于動畫制作、電視電影廣告拍攝、大型網游等中。

另外，現(xiàn)在計算機多媒體技術應用一個重要的研究方向就是虛擬現(xiàn)實，通過計算機多媒體技術與計算機仿真技術結合，創(chuàng)造出接近真實環(huán)境的模擬氣氛，用戶之身其中，感受如同在真實的世界中，這種技術現(xiàn)在用的比較多的領域有軍事、醫(yī)療、網絡游戲等。

3）計算機多媒體技術應用于人工智能領域。所謂人工智能，就是以模擬類似人類智能的方式，來擴展和延伸人類智能的一種方法或者技術。其研究領域包括計算機智能信息系統(tǒng)、計算機多媒體智能監(jiān)控系統(tǒng)、計算機智能機器人、語言圖像識別系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。

4）計算機多媒體技術在工業(yè)領域中的應用。現(xiàn)代企業(yè)在自身信息化管理和生產自動化控制的過程中，對信息的采集、監(jiān)視、存儲、傳輸、分析、處理等方面，如果能夠應用到計算機多媒體技術，就可以節(jié)省成本、提高產品質量控制，處理信息的時候綜合化、智能化，提高工業(yè)生產和管理的自動化控制水平。尤其是在生產過程中，設備的故障診斷和參數(shù)監(jiān)測、工業(yè)生產實時監(jiān)控等方面起著至關重要的作用，這也是未來計算機多媒體技術的一個發(fā)展方向。

4 計算機多媒體技術的發(fā)展趨勢

計算機多媒體技術在未來的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：

1）計算機多媒體技術未來的發(fā)展會更加趨于多類業(yè)務的結合，并且更加網絡化。將計算機多媒體技術融合到通信和網絡系統(tǒng)環(huán)境中，制造出來的二維、三維圖像，加之一些設備如攝像頭等的聯(lián)接，就可以實現(xiàn)多種業(yè)務的融合，且無距離的集辦公、娛樂、學習為一體。像我們常見的有計算機視頻會議、聊天、信息整合和模擬現(xiàn)實等，更加強大寬闊的網絡基礎平臺是促進計算機多媒體技術更加完善的必要條件。

2）計算機多媒體技術在安全領域和軍事領域方面的應用及發(fā)展?，F(xiàn)在計算機多媒體技術發(fā)展趨于智能化和嵌入式的方向發(fā)展，那么它對數(shù)據存儲、處理、傳輸?shù)脑O備和網絡環(huán)境方面的安全性要求就會更加嚴格，在軍事領域如軍事信息管理系統(tǒng)、作戰(zhàn)指揮模擬系統(tǒng)、軍事教學系統(tǒng)等都會加入計算機多媒體技術，那么前景無可限量。

參考文獻：

[1]柴亞輝、沈文楓、徐煒民、劉覺夫、鄭衍衡，Searching for complete set of free resource rectangles on FPGA area based on CPTR[J].Journal of Shanghai University(English Edition)，2011（05）.

[2]張倬、陸宇凡、沈文楓、徐煒民、鄭衍衡，Blocking optimized SIMD tree search on modern processors[J].Journal of Shanghai University(English

Edition)，2011（05）.

第7篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

關鍵詞：計算機；機械電子；電子控制；產業(yè)領域

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0081-01

一、前言

隨著經濟技術的不斷發(fā)展進步，計算機技術已經取得了突破性的發(fā)展，并滲透到各個領域中。特別是在機械與電子控制領域中，占據著非常關鍵的地位，當前機械及電子控制領域中對于計算機依賴程度還在不斷上升，本文正是在這種背景下展開分析與研究的。

二、計算機控制理論及技術發(fā)展背景分析

（一）計算機控制理論的發(fā)展分析

隨著當前社會不斷發(fā)展和進步，計算機控制理論的發(fā)展也日益成熟，且在機械與電子控制領域中得應用也愈加廣泛。自從第一臺計算機在問世以后，就開始運用到生產中過程參量的檢測工作中，并通過對相關數(shù)據信息進行處理，促使計算機控制理論不斷發(fā)展及控制系統(tǒng)的不斷完善形成。隨著計算機控制技術的進一步發(fā)展，至上世紀60年代時，已經出現(xiàn)了專門用于過程控制管理的計算機，并通過計算機成功實現(xiàn)了直接對數(shù)字進行控制。

當前計算機控制理論的不斷發(fā)展，導致計算機發(fā)展技術已經從傳統(tǒng)集中式的控制系統(tǒng)轉變?yōu)槲⑻幚砥髯鳛楹诵姆謱邮降目刂葡到y(tǒng)，且利用計算機可以直接監(jiān)控機械及電子控制領域的所有環(huán)節(jié)。從而有力的降低了人工成本，并提高了機械及電子控制領域中的工作效率。

（二）計算機發(fā)展技術分析

當前，技術發(fā)展更新速度很快，計算機處理器也在進行相應的變革，而隨著計算機處理器不斷更新?lián)Q代，計算機的控制技術也將隨之不斷發(fā)生變化，最終對機械及電子控制領域產生重大影響。

首先，是可視化發(fā)展技術，它包括了數(shù)據庫及監(jiān)測信息的可視化，同時還包括可視化相關設計輔助技術等。通過可視化發(fā)展技術，可以有效確保有限元法在機械及電子控制領域中的應用精確性與可靠性，從而提高計算機在機械與電子控制領域中得應用效率。

虛擬現(xiàn)實的技術，即VR技術，它是一項可以被創(chuàng)建，并能夠有效模擬和體驗現(xiàn)實中世界的技術。通過需虛擬現(xiàn)實的技術，可以將真實世界中各類媒體信息完美融入于虛擬世界中，并有效的構造了可以各個層次中交互進行信息處理的虛擬用戶信息空間。

多媒體的仿真技術，它是建立在計算機的可視化及仿真技術的基礎之上的，通過仿真技術，不同的媒體形態(tài)對不同性質模型信息進行模擬，并且將系統(tǒng)行為、系統(tǒng)形態(tài)、物理模型、數(shù)學模型與相應的時空展現(xiàn)模式，統(tǒng)一進行建模并求解。仿真技術的這種運用特點，更加適合科學研究與工程設計需要，因此得到了工程界中的普遍重視。

PLC技術，也稱為可編程控制器，已經被廣泛運用到機械與電子控制領域中。它是將計算機與自動化控制技術融為一體的控制系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)，有效的解決了機械及電子控制系統(tǒng)領域中的開關控制等問題，并逐漸替代高能耗與高故障率繼電器的控制系統(tǒng)。當前隨著PLC控制技術的不斷發(fā)展進步，它的應用領域也在不斷地擴大，除了可以收集并存儲電子運行數(shù)據以外，還可以監(jiān)控整個控制系統(tǒng)[1]。

同時，通過PLC技術，還可以編制多元化控制算法的程序，以實現(xiàn)閉環(huán)進行控制，這類控制系統(tǒng)被廣泛運用于化工、冶金、鍋爐控制與熱處理等場合中。而且隨著工廠自動化網絡技術發(fā)展，PLC技術可以實現(xiàn)聯(lián)網通信等功能，從而在工業(yè)生產控制的監(jiān)控工作中得到更加廣泛的運用。

此外，多媒體的通信技術等，可以通過網絡在不同的計算機間相互進行多媒體信息傳輸。而計算機的輔助設計技術中，獲得應用成功如建筑與設備中CAD結構制圖軟件。其次，還有工程信息計算機管理系統(tǒng)，它是借助工程信息的管理系統(tǒng)，即MIS工程信息的數(shù)據庫及地理信息系統(tǒng)GIS與互聯(lián)網環(huán)境等實現(xiàn)。

三、計算機技術在機械與電子控制領域中的具體應用分析

（一）在交通領域中信號燈控制實際運用分析

交通領域中，信號燈控制管理系統(tǒng)，這是計算機應用于電子控制系統(tǒng)中最典型的案例。信號燈控制系統(tǒng)是利用計算機編程控制器技術來對十字路口中信號燈的動作實施控制，并且通過準確掌握信號燈變燈動作進行時間控制，來為交通安全出行提供重要的技術支持。

（二）自動販賣機中計算機控制運用分析

自動販賣機工作原理完美的展示了計算機在機械及電子控制領域中的應用，自動販賣機按照顧客的自身需求來選擇商品，當顧客按下販賣機中商品的開關時，所投入硬幣值通過計算機控制器數(shù)碼驅動管顯示出來，再利用光傳感器進行識別與判斷，再進行下一步的操作。自動販賣機主要是利用PLC控制與信號的輸出來實現(xiàn)商品售賣的全過程，通過這種技術應用，使得人們生活更加便捷，并且也拓展了PLC技術的應用范圍。

（三）農業(yè)機械化與電子控制中的計算機運用分析

近幾年以來，我國不斷加大對于農業(yè)生產的投資力度，以提升農業(yè)的機械化發(fā)展水平，最終改善農民的生產作業(yè)條件。而計算機就在農業(yè)的機械化發(fā)展過程中得到了廣泛的運用，如農業(yè)機械操作空間與駕駛室儀表盤等，正是計算機技術于機械及電子控制領域中應用的最好說明。當前農業(yè)機械的駕駛室中，電子儀表已經代替了傳統(tǒng)的儀表盤，且原來單一的參數(shù)顯示已經朝著人機交互式智能化的發(fā)展方向轉變[2]。通過電子儀表的顯示屏，可以針對不同終端信息任意進行選擇，且可以很方便的將農業(yè)機械的相關作業(yè)數(shù)據收集存儲至相應存儲卡里邊，從而可以將農業(yè)作業(yè)中相關數(shù)據很方便的傳輸?shù)睫k公室中進行分析研究。

此外，還可以將管理者決策與操控指令等傳輸?shù)睫r業(yè)機械中智能控制的終端，以促進農機操作自動控制的實現(xiàn)。

（四）工業(yè)機器人的運用分析

工業(yè)機器人指的是可以自動進行控制，并可以重復進行編程、多功能及多自由度的計算機操作機，它涉及了計算機、電子控制、機械等專業(yè)技術，并且在確保操作者人身安全的前提下，有效改善作業(yè)環(huán)境、減輕作業(yè)強度，同時提高工業(yè)的勞動控制。因此由計算機和網絡技術結合產生的工業(yè)機器人正被廣泛運用到機械與電子控制領域中，日益改變著人類日常生產生活方式。

四、結束語

綜上所述，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機在機械與電子控制領域中的應用范圍也在不斷擴大。通過計算機技術，有效的改善了機械及電子控制領域的作業(yè)環(huán)境，并極大的降低了作業(yè)強度和提高了作業(yè)安全。同時可以預見，隨著經濟技術進一步發(fā)展，計算機技術在機械與電子控制領域中的應用也將更加完善。

參考文獻：

第8篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

論文摘要：隨著虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，城市規(guī)劃建設發(fā)生了革命性的變化。而虛擬現(xiàn)實建模語言vrml正是相應其產生的，人們可以根據自己的豐富的想象力模擬構造出任意模型，從而實現(xiàn)城市規(guī)劃的預見。當然，也可以從模型中發(fā)現(xiàn)缺點和不足，從而做進一步的改進和完善。本文正是基于這種技術和vrml開發(fā)工具實現(xiàn)了城市的仿真，能夠使政府規(guī)劃部門、項目開發(fā)商、工程人員及公眾可以從任意角度，實時互動真實地看到規(guī)劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規(guī)劃師的設計意圖，公眾的參與也能真正得以實現(xiàn)。

本文研究的主要是虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃領域中的應用。意義在于針對現(xiàn)代城市建設的盛行，利用環(huán)境學、工程學、規(guī)劃設計等的綜合，將虛擬現(xiàn)實技術運用其中，實現(xiàn)對城市的仿真，更真實、鮮明、生動地展現(xiàn)城市面貌，便于對城市規(guī)劃的可行性研究，有利于城市的規(guī)劃，建設和完善。

 

abstract ：the city planning and layout have been revolutionized by the advent of the virtual reality technology. and virtual reality modeling language happens to come into being going with it. people could construct any model according to his imagination, consequently the expectation of the city planning can be achieved. certainly we could find out the error and insufficiency, so that we could modify and improve it. the article bases on this technology and vrml exploitation tool to implement city emulation. it can make government layout department, project developer, engineering person and public set eyes on layout result in spots and commutatively by applying vr technology, and make them grip the city’s conformation and understand the purpose of the designer, and the participation of the public could come true.

this paper is mainly about the application of the virtual reality technology to the city planning. the significance is that it can realize city emulation by applicating euthenics, engineering, layout and vr technology. consequently we can show the more real, brilliance, dramatic city’s visage, so that it makes the feasibility research of the city planning more simple and it in favor of city planning, city’s construct and city’ perfect.

 

keywords ：virtual reality；city planning；modeling；emulation

第一章  緒 論

1.1  什么是虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實是計算機模擬的三維環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界（virtual world）的計算機系統(tǒng)。虛擬環(huán)境是由計算機生成的，它通過人的視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生身臨其境的感覺的視景仿真。它是一門涉及計算機、圖像處理與模式識別、語音和音響處理、人工智能技術、傳感與測量、仿真、微電子等技術的綜合集成技術。用戶可以通過計算機進入這個環(huán)境并能操縱系統(tǒng)中的對象并與之交互。

虛擬現(xiàn)實不是真的，也不是現(xiàn)實，它只是一個在桌面上可實時地做交互式三維圖形用戶界面的工具。就像窗口系統(tǒng)及鼠標驅動用戶界面一樣，虛擬現(xiàn)實可使計算機的運用更加有效、透明。根據設計者的構想，用戶可以沉浸到數(shù)據空間中，將用戶在一定時間內與現(xiàn)實環(huán)境相隔離，然后投入到可實時交互的虛擬環(huán)境中，并且駕馭其中的數(shù)據，使人有一種身臨其境的感覺。

虛擬現(xiàn)實是一門綜合技術，它以計算機技術為主，綜合利用計算機三維圖形技術、模擬技術、傳感技術、人機界面技術、顯示技術、伺服技術等，來生成一個逼真的三維視覺以及嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點出發(fā)，利用自身的功能和一些設備，對所產生的虛擬世界這一客體進行瀏覽和交互式考察[1]。

虛擬現(xiàn)實有三大特點：浸沉感、交互性和構想性。

浸沉感指的是人浸沉在虛擬環(huán)境中，具有和在真實環(huán)境中一樣的感覺； 

交互性指在虛擬環(huán)境中體驗者不是被動地感受，而是可以通過自己的動作改變感受的內容；

構想性指虛擬的環(huán)境是人構想出來的，因而可以用以實現(xiàn)一定目標的用途。

1.2  虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展前景

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，vr）是近來計算機網絡世界的熱點之一，在社會生活的許多方面有著非常美好的發(fā)展前景，更是數(shù)字地球概念提出的依據和基礎技術。

虛擬現(xiàn)實的應用領域十分廣泛，主要在工程設計、計算機輔助設計（cad）、數(shù)據可視化、飛行模擬、多媒體遠程教育、遠程醫(yī)療、藝術創(chuàng)作、游戲、娛樂等方面。 web的出現(xiàn)更使虛擬現(xiàn)實技術引起人們普遍的關注。人們對它寄予厚望，希望利用這個技術使世界各地的人，可以在三維環(huán)境下交流。多個用戶可以進行基于文本的或是聲音技術的閑談，在網上建立一個真正的三維社區(qū)已不再只是夢想中的事[2]。

虛擬現(xiàn)實發(fā)展前景十分誘人，而與網絡通信特性的結合，更是人們所夢寐以求的。在某種意義上說它將改變人們的思維方式，甚至會改變人們對世界、自己、空間和時間的看法。它是一項發(fā)展中的、具有深遠的潛在應用方向的新技術。利用它，我們可以建立真正的遠程教室，在這間教室中我們可以和來自五湖四海的朋友們一同學習、討論、游戲，就像在現(xiàn)實生活中一樣。使用網絡計算機及其相關的三維設備，我們的工作、生活、娛樂將更加有情趣。因為數(shù)字地球帶給我們的是一個絢麗多彩的三維的世界!

我們相信社會的發(fā)展和技術的創(chuàng)新使這一切在世界的任何地方都能做到，再不需等待可望而不可及的將來，或許就在十年以后，或許二十年以后。

1.3  國內外虛擬現(xiàn)實技術的研究概況

美國是vr技術的發(fā)源地。美國vr研究技術的水平基本上就代表國際vr發(fā)展的水平。目前美國在該領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。

在當前實用虛擬現(xiàn)實技術的研究與開發(fā)中日本是居于領先位置的國家之一，主要致力于建立大規(guī)模vr知識庫的研究。另外在虛擬現(xiàn)實的游戲方面的研究也做了很多工作。但日本大部分虛擬現(xiàn)實硬件是從美國進口的。

在vr開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設備（包括觸覺反饋）設計和應用研究方面，在歐洲英國是領先的。到1991年底，英國已有從事vr的六個主要中心，它們是windustries（工業(yè)集團公司），british aerospace（英國航空公司），dimension international，division ltd，advanced robotics research center和virtual presence ltd（主要從事vr職產品銷售）[3]。

和一些發(fā)達國家相比，我國vr技術還有一定的差距，但已引起政府有關部門和科學家們的高度重視。根據我國的國情，制定了開展vr技術的研究，例如，九五規(guī)劃、國家自然科學基金會、國家高技術研究發(fā)展計劃等都把vr列入了研究項目。 在緊跟國際新技術的同時，國內一些重點院校，已積極投入到了這一領域的研究工作。

北京航空航天大學計算機系是國內最早進行vr研究、最有權威的單位之一，他們首先進行了一些基礎知識方面的研究，并著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出了部分硬件，并提出了有關算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網絡設計，建立了網上虛擬現(xiàn)實研究論壇，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據庫，提供虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境，提供用行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，提供開發(fā)虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)的開發(fā)平臺，并將要實現(xiàn)與有關單位的遠程連接[3]。

浙江大學cad&cg國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網格的快速生成算法。

哈爾濱工業(yè)大學計算機系已輕成功地虛擬出了人的高級行為定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動的合成等技術問題，并正在研究人說話時頭勢和手勢動作，話音和語調的向步等。

還有其他一些大學在虛擬現(xiàn)實發(fā)面取得了驕人成績，在這里就不再介紹了?？傊m然我們和其他一些發(fā)達國家相比還存在差距，但我國的發(fā)展前景還是很光明的，需要大家的不懈努力。

1.4  本文研究的主要內容

本文主要是介紹了虛擬現(xiàn)實技術極其應用，及其相應的實現(xiàn)工具vrml語言。通過對城市的模擬設計，更深入的了解虛擬現(xiàn)實技術及掌握vrml語言的使用。

第一章主要講了虛擬現(xiàn)實技術的基礎知識、發(fā)展前景以及現(xiàn)今國內外的發(fā)展狀況。以便讓讀者對虛擬現(xiàn)實技術有一定的了解。

第二章主要講了虛擬現(xiàn)實技術的實現(xiàn)工具vrml語言的發(fā)展歷史，虛擬現(xiàn)實與vrml的聯(lián)系以及vrml的創(chuàng)作原理等，目的是使得讀者可以很快掌握vrml。

第三章是系統(tǒng)的概要設計，主要講了虛擬現(xiàn)實技術的應用和vrml的使用。通過介紹虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃領域的應用，物理建模技術以及城市模型的概要設計，使得讀者對虛擬現(xiàn)實技術的了解更加深入和透徹。

第四章主要講了系統(tǒng)的詳細設計，主要是告訴讀者怎樣利用vrml語言實現(xiàn)模型的虛擬實現(xiàn)。通過本章的學習可以使讀者的運用vrml語言的能力大大增強。

第五章主要講了在系統(tǒng)的設計過程中遇到的問題及相應的解決方法。

第二章  vrml簡介

2.1  vrml的發(fā)展歷史

vrml使用場景圖數(shù)據結構來建立3d實境，這種數(shù)據結構是以sci開發(fā)的open inventer 3d工具包為基礎的一種數(shù)據結構。vrml的場景圖是一種代表所有3d世界靜態(tài)特征的節(jié)點等級：幾何關系、材質、紋理、幾何轉換、光線、視點以及嵌套結構。幾乎所有的生產三維產品的廠商，無論是cad、建模、動畫、虛擬現(xiàn)實，還是vrml,它們的結構核心都是場景圖。

1993年9月，tong parisi和mark pesce開發(fā)了第一個vrml瀏覽器，稱為labyrinth，它是www上三維瀏覽器的原形。

1994年春，在日內瓦第一屆www大會上，由tim berners-lee和dave raggett所組織的一個名為bird_of_feather (bof)的小組提出了vrml這個名字，當時所代表的含義是virtual reality makeup language，但是后來為了反映三維世界的建立而改成了virtual reality modeling language，縮寫為vrml。在這次大會以后，一個www-vrml mail list的組織成立了，silicon graphics，inc(sgi)的gavin ball通過選擇open inventor文件格式中的基本元素，增加必要的www特征，制定的方案經修訂，在1994年第二次www大會上公布為vrml1.0的初稿。

另一位sgi的原open inventor設計師paul strauss開始作一個vrml公共域的詞解程序，當時流行于業(yè)界的名字叫qvlib。這個程序的作用是把vrml的可讀文件格式轉換成瀏覽器可理解的格式。這個詞解程序于1995年1月公開。它可以安裝到各式各樣的平臺上，從此，各種瀏覽器私雨后春筍般興盛起來[4]。

1996年8月在sgi的 moving worlds提案基礎上形成vrml2.0。vrml2.0在vrml1.0的基礎上進行了很大的補充和完善。

vrml2.0的dis就是以vrml2.0為基礎制定的，于1997年4月提交國際標準化組織iso jyci/sc24委員會審議，依照慣例命名為vrml97。

1998年12月在原vrml組織的基礎上成立了web3d聯(lián)盟，致力于vrml ng標準的制定，并致力于制定x3d網絡三維標準。在x3d的旗幟下，vrml將結合java3d和xml等技術，成為internet上三維虛擬世界的主要標準。

2.2  vrml與虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實的英文名稱為virtual reality，簡稱vr，即利用計算機的高科技手段構造出一個虛擬的世界，使參與者獲得與現(xiàn)實一樣的感覺。虛擬現(xiàn)實是一個在當今國際上倍受矚目的課題。

當計算機技術尚未出現(xiàn)的時期，仿真只能在實物上進行，這一階段的仿真稱為模擬仿真。其特點是：由于仿真是在實物上進行，因而實時性強且精度較高，但是實施的難度和費用都較大。在計算機技術問世且被引入仿真領域的初期，仿真技術步入了半模擬半數(shù)字的階段。這時系統(tǒng)中的一些部分由計算機代替，另一部分則由實物充當，所以，在一定程度上仍然保留著實時性仿真的特點[5]。

80年代后期，仿真在諸多方面都發(fā)生了重大的轉變，仿真研究的對象已由連續(xù)轉向離散事件系統(tǒng)。仿真已由重視實驗轉向重視建模與結果分析。計算機已成為一種重要的仿真工具。計算機仿真是一門利用計算機模擬真實系統(tǒng)進行科學實驗的技術。

由于從強調并重視與人工智能結合轉向強調與圖形技術和對象技術結合，仿真系統(tǒng)的交互性大大加強。就應用領域方面而言，仿真已從研究制造對象的動力學、運動學特性及加工、裝配過程，擴大到研究制造系統(tǒng)的設計和運行，并進一步擴大到后勤供應、庫存管理、產品開發(fā)過程的組織、產品測試等，涉及到企業(yè)制造活動的各個方面。這些轉變明顯地說明，計算機仿真已經進入了一個嶄新的發(fā)展階段，它的重要性與特殊功能已越來越突出。虛擬現(xiàn)實促進了仿真技術的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實是采用計算機仿真技術生成的一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環(huán)境，置身于該環(huán)境中的人們可以通過各種傳感交互設備與這一虛構的現(xiàn)實進行相互作用，達到彼此融為一體的程度。近年來隨著信息技術的發(fā)展，特別是高性能海量并行處理技術、可視化技術、分布處理技術、多媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，使得建立人機一體化的、分布的、多維信息交互的仿真模型和仿真環(huán)境成為可能，仿真因此形成一些新的發(fā)展方向，如可視化仿真、多媒體仿真、虛擬現(xiàn)實仿真等[5]。

2.3  vrml原理

1.vrml對三維虛擬世界的描述

vrml規(guī)定了3d應用中大多數(shù)常見的功能。

(1)建模能力，vrml定義了類型豐富的幾何、編組、定位等節(jié)點，建模能力較強。                                       

基本幾何形體：box、sphere、cone、cylinder

    構造幾何形體：indexlineset、indexfaceset、extrusion、piontset、elevationgrid

    造型編組、造型定位、旋轉及縮放：group、transform

    特殊造型：billbord、backgroud、text

基本幾何形體節(jié)點只能作十分有限的幾種造型，用點、線、面索引節(jié)點及拉伸節(jié)點就可以構造任意復雜的實體形狀。特殊造型節(jié)點可用于場景中的文字、背景顏色等設置。造型編組可以用來描述裝配關系，其中transform節(jié)點可以確定裝配位置、方向。

(2)真實感及渲染能力，通過提供豐富的相關節(jié)點的渲染，可以很精細地實現(xiàn)光照、著色、紋理貼圖、三維立體聲源。

    光照：headlight、spotlight、pointlight、directionlight

    材質著色：material、appearance、color、colorinterpolator

    紋理：imagetexture、movicetexture、pixeltexture、texturetransform

    霧：fog

    明暗控制說明：normal、normalinterpolator

    三維聲音：sound

場景光照的設置直接影響觀察者的視覺效果，這幾種光照節(jié)點可以提供各種虛擬場景的光源。不同材質的物體色彩及反光效果不同，vrml的材質及著色節(jié)點的使用可以仿造如同真實物體給出的視覺效果。文理節(jié)點可以對實體表面粘貼圖片或進行像素點的設置以使實體具有同實物一樣的表面花紋。霧、明暗控制都對場景的光線反射有影響。聲音節(jié)點可以在場景中模擬出實際空間可能產生的各種聲響，如音樂、碰撞聲等[6]。

(3)觀察及交互手段，傳感器類型豐富，可以感知用戶交互。視點可以控制對三維世界的觀察方式。

    傳感器：cylindersensor、planesensor、visibilitysensor、proxymitysensor、spheresensor、touchsensor

    控制視點：viewpoint、navigationinfo

各種傳感器節(jié)點可以感知用戶鼠標的指針，touchsensor節(jié)點在數(shù)控車床操作按紐功能的仿真中十分有用。視點控制可以預先提供給用戶一些更好的觀察角度。

(4)動畫，vrml提供了方便的動畫控制方式。

關鍵幀時間傳感器：timesensor

線性插值器及姿態(tài)調整：coordinateinterpolator、orientationinterpolator、scalarinterpolator

這兩組節(jié)點的配合使用可以產生場景中的動畫效果，關鍵幀時間傳感器節(jié)點驅動線性插值器節(jié)點按時間順序給出關鍵值插值，這些插值就是關鍵震動畫時控制實置、狀態(tài)所需要的中間過渡值。

(5)細節(jié)等級管理及碰撞檢測：lod、collision

細節(jié)等級管理是對復雜實體的細節(jié)顯示加以控制，使該實體可在視點外或遠離視點時不顯示或粗略顯示。vrml自身提供的碰撞檢測是指觀察者在虛擬場景中的替身與實體的碰撞。

(6)超鏈接及嵌入：anchor、inline

這兩個節(jié)點使vrml可以由一個虛擬場景直接鏈接到另一個場景，或者將另一個場景中的實體嵌入自己的場景中。

2.vrml的執(zhí)行模式

通過使用vrml的script節(jié)點編程、與java間事件訪問和建立場景圖內部消息通道能夠很方便的實現(xiàn)虛擬實體的交互和動畫功能。vrml場景圖可以接受兩種事件驅動：從路由語句傳過來的入事件及由外部程序接口寫入的直接事件。路由語句說明由場景傳出的每一條消息的傳遞路徑，也就是從一個節(jié)點的出事件域傳出的事件傳遞到一個節(jié)點的入事件域。場景中傳感器節(jié)點通常定義了觸發(fā)事件，它通過路由發(fā)送到場景圖的其他節(jié)點的入事件域。如傳感器節(jié)點的觸發(fā)事件直接傳遞到插補器節(jié)點產生關鍵值插值，也可以傳遞script節(jié)點進行運算處理產生關鍵值插值。script節(jié)點的處理過程就是javascript語法編寫腳本程序。script節(jié)點還可以通過url域引入java程序到其他需要的節(jié)點，比如傳送給實體改變它的位置、形狀。由外部程序接口寫入的直接事件不需要路由圖傳遞，但其他執(zhí)行過程都是一樣的。如果需要外部程序的響應，它應該能夠有讀取節(jié)點出事件域數(shù)據的接口[7]。

2.4  vrml的創(chuàng)作工具

創(chuàng)作vrml可以用你喜歡的文本編輯器，如windows95下的notepad，dos下edit等。當然，最后要獎文件保存為以 .wrl為后綴的文件。對于復雜的三維造型，如果vrml語句逐句寫出，那么其工作量是非常大的，有時也是無法完成的，幸運的是有很多大型的具有三維造型功能的軟件都開發(fā)了vrml文件的輸入輸出，人們可以利用這些造型工具直觀快速的創(chuàng)建一個三維空間，然后輸出為 .wrl后綴的文件。這樣對于復雜的三維造型vrml環(huán)境中顯示就不成問題了。

推薦讀者使用的vrml創(chuàng)作工具是vrmlpad，它是一種功能強大且簡單好用vrml開發(fā)設計專業(yè)軟件，其完全vrml97標準。vrmlpad可以對vrml文件進行瀏覽編輯，對資源文件進行有效的管理，并且提供了vrml文件的向導，可以幫助開發(fā)人員編寫和開發(fā)自己的vrml虛擬現(xiàn)實作品[8]。

 

第三章  系統(tǒng)的設計

3.1  虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃領域的應用

3.1.1  概況

隨著全球知識經濟的興起，信息產業(yè)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展，上至政府、軍隊，下到各企事業(yè)單位都開始重視信息技術的創(chuàng)新研究和長遠發(fā)展，并已經或準備給予大量的投入。而作為信息技術發(fā)展重要驅動力的“虛擬現(xiàn)實”技術，也隨之成為人們關注的熱點之一。

由于城市規(guī)劃的關聯(lián)性和前瞻性要求較高，城市規(guī)劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一。從總體規(guī)劃到城市設計，在規(guī)劃的各個階段，通過對現(xiàn)狀和未來的描繪（身臨其境的城市感受、實時景觀分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），為改善人居生活環(huán)境，以及形成各具特色的城市風格提供了強有力的支持。規(guī)劃決策者、規(guī)劃設計者、城市建設管理者以及公眾，在城市規(guī)劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規(guī)劃最終成功的前提。vr技術為這種合作提供了理想的橋梁，運用vr技術能夠使政府規(guī)劃部門、項目開發(fā)商、工程人員及公眾可從任意角度，實時互動真實地看到規(guī)劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規(guī)劃師的設計意圖，這樣決策者的宏觀決策將成為城市規(guī)劃更有機的組成部分，公眾的參與也能真正得以實現(xiàn)。這是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的[9]。

3.1.2  虛擬城市的有機組成

仿真的虛擬環(huán)境

類似于時下流行的三維動畫，同樣是通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規(guī)劃項目進行真實的“再現(xiàn)”。但是vr技術建立的虛擬環(huán)境是由基于真實數(shù)據建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統(tǒng)；而傳統(tǒng)動畫的三維場景則是由動畫制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實的環(huán)境和數(shù)據有較大的差距，嚴格意義上來說屬于一種演示作品。

多方式、運動中感受城市空間

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，可以全方位,多種樣式（步行、驅車、飛行、ufo等）,完全由用戶自由控制在場景中漫游。vr技術與傳統(tǒng)的三維動畫最根本的區(qū)別就是：傳統(tǒng)動畫的觀察路徑都是預先設定好的，用戶只能按照事先設定的路徑瀏覽場景；而vr技術可以由用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專用的頭盔把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產生一種身臨其境的錯覺。這樣一來，很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量。

實時多方案比較

運用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，我們可以很輕松隨意的進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、顏色，改變綠化密度，……所看即所得，只要修改系統(tǒng)中的參數(shù)即可，而不需要象傳統(tǒng)三維動畫那樣，每做一次修改都需要對場景進行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規(guī)劃設計意圖通過vr技術實時的反映出來，用戶可以做出很全面的對比，并且虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以很快捷、方便的隨著方案的變化而作出調整，輔助用戶做出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節(jié)省了大量的資金。

  三維空間信息交流

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的沉浸感和互動性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(shù)據接口與gis信息相結合，即所謂的vr-gis，從而可以在實時的虛擬環(huán)境中隨時獲取項目的數(shù)據資料，方便大型復雜工程項目的規(guī)劃、設計、投標、報批、管理等需要。此外，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還可以與網絡信息相結合，實現(xiàn)三維空間的遠程操作。

公眾參與與方案展示

對于公眾關心的大型規(guī)劃項目，在項目方案設計過程中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以將現(xiàn)有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進一步提高項目的宣傳展示效果。

3.1.3  虛擬現(xiàn)實技術對城市規(guī)劃的影響

1．城市規(guī)劃管理

信息技術對城市規(guī)劃管理的影響主要表現(xiàn)在辦公自動化方面，目前的辦公自動化方面，目前的辦公自動化主要是提高城市規(guī)劃管理部門內部的管理水平、質量和效率。隨著社會的信息化，通過因特網可以建立城市規(guī)劃管理部門與城市建設者之間的有效信息通信渠道，可以通過因特網實現(xiàn)網上報建，報建單位只要在本單位與因特網相連的計算機就可完成報建過程和提供所需的材料，規(guī)劃審批可以在因特網上完成。

規(guī)劃管理與規(guī)劃設計更緊密的結合，實現(xiàn)管理與設計的一體化，審批的結果可以電子數(shù)據的形式迅速的反饋給設計部門，而設計部門可盡快地將設計結果以電子數(shù)據的形式提交給管理部門，這些信息的傳輸可以通過因特網來完成。

通過因特網可以進行規(guī)劃評審，各地的專家可以在家里對規(guī)劃成果進行評審，規(guī)劃成果將利用虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)專家所需的各種信息（如建筑物三維動態(tài)模型），通過網絡會議交流意見，專家甚至可以實時與規(guī)劃師交流，提出自己意見和設想，并可以較快地通過建立數(shù)字模型加以證實[10]。

2．城市規(guī)劃設計

城市規(guī)劃設計將更廣泛應用cad和gis技術，而計算機圖形輸入技術的改進和智能化，五筆輸入技術，使規(guī)劃設計師進行設計更為方便，而不影響靈感產生。

設計過程中所需的數(shù)據將數(shù)字化，使其獲取變得更加容易、更加方便，可以采用遙感圖像直接作為背景進行設計，而各種地下管線的資料由于數(shù)據庫的建立而更加方便的獲得?，F(xiàn)在比較難以得到的人口空間分布、交通流量等信息由于相應信息系統(tǒng)建立而能很方便地獲得。

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展與應用，使規(guī)劃設計成果的三維動態(tài)建模更加方便，設計成果更加形象和直觀。

在規(guī)劃設計和規(guī)劃審批中由于規(guī)劃成果的數(shù)字化，使得對各種規(guī)劃成果和方案的定量分析、模擬和預測成為可能，經濟可行性分析也更為方便，促進規(guī)劃決策的科學化。

通過因特網由分布在全球各地的規(guī)劃設計專家共同合作完成設計也將成為可能，這樣可以構建了一個不受規(guī)劃師的空間分布制約的虛擬設計事務所。

3．公眾參與

公眾可以通過因特網動態(tài)了解規(guī)劃設計方案和參與規(guī)劃審批，而且規(guī)劃方案與成果的表現(xiàn)形式由于采用虛擬現(xiàn)實技術和多媒體技術更為直觀和形象，使公眾能更好的理解規(guī)劃師的意圖，公眾通過因特網發(fā)表個人的意見，與規(guī)劃師、管理人員和其它有關人員進行直接對話，使公眾參與更加有效，促進決策過程的民主化。

4．城市規(guī)劃研究與教育

因特網構成了一個巨大的電子圖書館，各種城市規(guī)劃研究成果將以電子出版物的形式出現(xiàn)，城市規(guī)劃研究者將通過因特網查到各種城市規(guī)劃資料，并可通過電子郵件、bbs（電子公告欄）及其它一些網絡通信方式進行交流。

因特網同時也將成為一個龐大的遠程教育網，城市規(guī)劃專業(yè)的學生可以通過因特網利用多媒體技術學習城市規(guī)劃的理論與知識。

在信息時代，電子游戲也將成為一個很好的教育手段，城市規(guī)劃方面的游戲軟件將出現(xiàn)，可以對規(guī)劃設計與審批及城市建設過程進行模擬，使城市規(guī)劃學習及城市規(guī)劃的宣傳與教育通過玩電子游戲的過程來完成。

總之，信息時代的到來，使人類構造了一個與現(xiàn)實世界相對應的虛擬的信息世界，人們將生活在由原子組成的現(xiàn)實空間和由比特（bit）構成的信息空間(cyberspace)中，現(xiàn)實空間與信息空間的物理界面（interface）是由計算機及網絡和數(shù)據庫構成的信息基礎設施，人們通過這一界面可跨越現(xiàn)實空間與一些時間的限制，了解現(xiàn)實世界的過去和現(xiàn)在，預測未來，進行思想交流。城市規(guī)劃將在信息空間中構造城市發(fā)展的藍圖，并通過建設者在現(xiàn)實世界中實現(xiàn)。

3.2  物理建模技術

3.2.1  人工的幾何建模方法

由構造vr的觀點看，幾何建模是構造vr的致命技術，它的限制可能妨礙vr的進展。vr研究將受益于共享的開放的建模環(huán)境，包括物理建模環(huán)境等。為了加深理解，需要回顧三維幾何模型怎樣獲取。下面回顧幾個vr工作所報告的模型獲取過程。vr的幾何建模一般通過基于pc或基于工作站的cad工具獲取。在北卡大學漫游建筑的項目中，autocad用于產生構成一座教堂幾何模型的12000個多邊形。討論的一個問題是"由為其它目的寫的cad程序中取出要求的數(shù)據"。由autocad產生的文件取出三維幾何并不困難，但問題是并非所有要求的數(shù)據都以vr要求的形式提供。特別是沒有提供有關建筑物實際物理的數(shù)據，用于實時漫游算法的劃分信息，以后由手工或專用程序加入。

vpl reality built for two (rb2) 系統(tǒng)使用macintosh ⅱ，作為固體建模的設計站，用iris工作站作為繪制/顯示站。rb2是用于設計和實現(xiàn)實時vr的軟件開發(fā)平臺。在rb2下開發(fā)是快速的交互的，具有可實時編輯的屬性約束和交互。rb2的幾何建模功能利用了軟件模塊rb2 swivel和數(shù)據流/實時動畫控制臺body electric。rb2在組織上有大量跟隨者，他們沒有足夠的資源開發(fā)自己的vr。rb2是交鑰匙系統(tǒng)，它的幾何物理文件格式是專有的。

在npsnet項目中，初始的三維插圖集由simnet數(shù)據庫得到。這些模型知道的武器系統(tǒng)的三維外表比simnet少得多。結果，研究者開發(fā)了保存這些三維模型的開放格式，把物理模型增加到格式中，并改寫了系統(tǒng)，包含了面向對象的動畫能力。例如，npsnet研究組正在利用multigen cad工具開發(fā)無物理的模型，這用于sgi基于performer的npsnet-4系統(tǒng)。有物理的cad系統(tǒng)已開始開發(fā)，但還很貴，只是專用的。許多ve應用要復制真實世界。不是用手建立模型，最好利用視覺或其它感覺自動獲取模型。自動獲取復雜環(huán)境模型(如工廠環(huán)境)當前還不現(xiàn)實，但這是合適的課題。同時，自動或接近自動獲取幾何模型，現(xiàn)在在某些情況是現(xiàn)實的。部分自動的交互式獲取在不久將是可行的。現(xiàn)在已有利用激光掃描建立實際物體三維外形的設備出售。

3.2.2  自動的幾何建模方法

三維掃描儀（3 dimensional scanner）又稱為三維數(shù)字化儀（3 dimensional digitizer）。它是當前使用的對實際物體三維建模的重要工具。它能快速方便的將真實世界的立體彩色信息轉換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了有效的手段。它與傳統(tǒng)的平面掃描儀、攝像機、圖形采集卡相比有很大不同。首先，其掃描對象不是平面圖案，而是立體的實物。其次，通過掃描，可以獲得物體表面每個采樣點的三維空間坐標，彩色掃描還可以獲得每個采樣點的色彩。某些掃描設備甚至可以獲得物體內部的結構數(shù)據。而攝像機只能拍攝物體的某一個側面，且會丟失大量的深度信息。第三，他輸出的不是二維圖像，而是包含物體表面每個采樣點的三維空間坐標和色彩的數(shù)字模型文件。這可以直接用于cad或三維動畫。彩色掃描儀還可以輸出物體表面色彩紋理貼圖。

1．三維信息獲取技術

早期用于三維測量的是坐標測量機（cmm）。目前，cmm仍是工廠的標準立體測量裝備。它將一個探針裝在三自由度（或更多自由度）的伺服裝置上，驅動探針沿三個方向移動。當探針接觸物體表面時，測量其在三個方向的移動，就可知道物體表面這一點的三維坐標?？刂铺结樤谖矬w表面移動和觸碰，可以完成整個表面的三維測量。其優(yōu)點是測量精度高。其缺點是價格昂貴，物體形狀復雜時的控制復雜，速度慢，無色彩信息。

機械測量臂借用了坐標測量機的接觸探針原理，把驅動伺服機構改為可精確定位的多關節(jié)隨動式機械臂，由人牽引裝有探針的機械臂在物體表面滑動掃描。利用機械臂關節(jié)上的角度傳感器的測量值，可以計算探針的三維坐標。因為人的牽引使其速度比坐標測量機快，而且結構簡單，成本低，靈活性好。但不如光學掃描儀快。也沒有彩色信息。faro和immersion公司提供這類產品。

借助雷達原理，發(fā)展了用激光或超聲波等媒介代替探針進行深度測量。這是激光或超聲波測距器。測距器向被測物體表面發(fā)出信號，依據信號的反射時間或相位變化，可以推算物體表面的空間位置，稱為"飛點法"或"圖像雷達"。不少公司開發(fā)了用于大尺度測距的產品（如用于戰(zhàn)場和工地）。小尺度測距的困難在于信號和時間的精確測量。leica和acuity推出了采用激光或紅外線的測距器。senix公司推出了超聲波測距器。它受遮擋的影響較小。但要求測量精度高，掃描速度慢，而且受到物體表面反射特性的影響。

基于計算機視覺原理提出了多種三維信息獲取原理。這包括單目視覺法，立體視覺法，從輪廓恢復形狀法，從運動恢復形狀法，結構光法，編碼光法等。其中的結構光法，編碼光法成為目前多數(shù)三維掃描設備的基礎。這些方法可以分為被動式和主動式兩大類。被動式法的代表是立體視覺法。主動式法的代表是結構光法，編碼光法。光學掃描的裝置比較復雜，價格偏高，存在不可視區(qū)，也受到物體表面反射特性的影響[11]。

用于獲得物體內腔尺寸的方法之一是工業(yè)ct。它以高能x射線對零件內部進行分層掃描。它的缺點是精度不高，價格昂貴，且存在放射性危害。

美國cgi公司生產的自動斷層掃描儀（automatic cross section scanner, acss）可以克服這些缺點。但要求對被測物體進行破壞。

2．三維掃描系統(tǒng)的關鍵技術

在硬件和控制技術方面，掃描運動的伺服裝置要求精度高，運行平穩(wěn)，可定位性好。用電子掃描代替機械掃描是當前的趨勢。各類傳感器要求精度高，分辨率高，噪聲小。

三維信息獲取技術方面，三維信息獲取的原理應綜合考慮精度，速度，易實現(xiàn)性，易使用性，成本，使用背景等。原理確定后，還要注意實施方案，采用巧妙的技術策略，提升產品的性能。還要研究計算模型和誤差模型，了解誤差的原因，誤差的傳遞，誤差的校正和消除。往往還要包括數(shù)據的預處理和后處理技術。

色彩信息獲取方面，物體的色彩由三個因素確定: 照明類型，物體表面的反射特性，眼睛按三條不同的光譜靈敏度曲線感知光線的能力。彩色是一種心理感覺。它與光源輻射能量的分布及觀看者的視覺感受有關。目前的三維掃描儀一般得到的不是物體表面的材質和對入射光的反射特性，而是在某種照明條件下所呈現(xiàn)的色彩。

三維構型，顯示及修改技術方面，掃描儀獲取的是物體表面離散采樣點的坐標和色彩。這些采樣點的集合稱為"點云"（point cloud）。必須用點，多邊形，曲線，曲面等形式描述立體模型，即將"點云"構成"形"。同樣的點集進行不同的連接，可能得到不同的三維模型。復雜表面的散亂點的構形是很困難的。還要將得到的三維模型顯示出來，并對缺陷進行人工修改。還必須支持多種數(shù)據格式，將結果按指定的格式輸出[12]。

定標技術方面，確定有關的裝置參數(shù)就是定標。它與計算模型和誤差模型有關。定標精度和可靠程度直接影響測量精度。定標還可以校正裝置的誤差。對彩色掃描，還有色彩定標問題。

3.3  城市建模

本設計采用了人工幾何建模方法建立城市模型的。這部分包括兩部分，即總體建模和局部建模。

3.3.1  總體建模

總體建模初步構造了將要建立的城市模型的大體布局，包括主要的街道，建筑等，還有整體的天空地面的色彩。局部建模是在整體建模的基礎之上對局部布景的詳細設計,是個逐步細化的過程。

整體建模如下：用background設置天空和地面的色彩。background節(jié)點用于生成vrml的背景空間，背景采用了立方體空間的表現(xiàn)形式，在其外放置了一個地面球體，在地面球體之外是天空球體。立方體和球體在概念上都是無限大的，并包圍著vrml世界，觀察者可以看到立方體和球體的任意部分但永遠不能接近它們。用viewpoint節(jié)點定義了瀏覽者在虛擬環(huán)境中的游行方式。viewpoint視點節(jié)點定義了處于局部坐標系中的一個指定位置，用戶可以從該點來觀察場景。在每一個新的觀察點，瀏覽器獲得的圖象就像是使用一部虛擬的取景器在屏幕上播放一樣。替身在虛擬空間中的移動，就使得取景器不斷的調整起位置和朝向。在這里本人定義了aa視點，采用了飛行的非跳躍的漫游方式。為了是瀏覽者的感覺和現(xiàn)實世界一樣，本人又在瀏覽者的頭部安置了頭燈，否則，展現(xiàn)在我們面前的將是一個個黑漆漆的模型。同時用worldinfo定義了境界信息，在運行界面的標題欄可以看見該設計的名稱，作者等等。worldinfo節(jié)點用來聲明一個空間的標題以及想提供的其他注解，它對vrml場景的創(chuàng)建并不產生影響。

運行效果如圖3-1。

圖3-1 背景圖

上圖只是一個非常非常粗略的框架，在此之上，用transform節(jié)點創(chuàng)建了幾棟樓房，有高有矮，和城市的比較接近，還有南北東西走向的街道。transform節(jié)點是一個組節(jié)點。transform節(jié)點包含一個子節(jié)點列表，這些子節(jié)點可以是shape節(jié)點、group節(jié)點或transform節(jié)點。在transform節(jié)點中的所有子節(jié)點將在transform節(jié)點的坐標系原點處建立。該節(jié)點包括位置的確定、造型節(jié)點的旋轉軸和方向、造型節(jié)點大小的縮放比例及縮放旋轉軸，以及形體造型的構造等，它的功能比較強大，使用相對簡單。transform節(jié)點在放置場景中的對象并確定其方向時具有很大的靈活性。transform節(jié)點也是一個形成vrml場景層次結構的基礎節(jié)點。這里的樓房和街道就是用簡單的形體造型節(jié)點box構成的，只是在大小，位置，方向上做了相應的改變。為了是樓房看起來更逼真，又在上面嵌入了樓房的圖片。

城市規(guī)劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一。從總體規(guī)劃到城市設計，在規(guī)劃的各個階段，通過對現(xiàn)狀和未來的描繪，為改善人居生活環(huán)境，以及形成各具特色的城市風格提供了強有力的支持。這里也采用了城市規(guī)劃的思想，哪里放置街道、哪里放置樓房等都需要縝密的考慮，要求布局合理，位置適當。

圖3-2是設置后的運行效果。

圖3-2 簡單的樓房

很顯然，城市里只有樓房和街道是不夠的，一定要有樹，那是反映一個稱呼司綠化程度和建設特色的標志，而樹則不是簡單的立方體，但為了構造的簡便，本人用圓柱體和球體來構造樹，只要將球體在豎直方向上拉伸，在水平方向上壓縮，然后將這個改造過的形體放在圓柱體上就形成了一棵樹。當把樹嵌入到城市模型中，景致就完全不一樣了。這就是城市的整體構造。

在這里所用到的立方體box、球體sphere、圓柱體cylinder都是簡單形體造型節(jié)點，但是運用它們可以構造更復雜的對象，需要初學者靈活的掌握和運用它們。除了上面提到的簡單造型節(jié)點之外還有圓錐體cone。

圖3-3是一棵樹的造型。其實，它不僅僅是一棵樹，更是一個希望，象征著人類對環(huán)境美好的憧憬和欣欣向榮景象的期待。

圖3-3 樹

圖3-4 綠化的城市

圖3-3-4是在嵌入了帶有綠意的小樹的城市的整體構造。雖然有點空曠，但是，地廣人稀正是我們人類所向往的。現(xiàn)在世界人口的膨脹，土地資源的緊缺，已經上升到令人矚目的日程。開拓一片沃土，合理利用土地資源是每一個建設者的最終目的和任務。而且我們也應該珍惜每一片土地。

3.3.2  局部建模

局部建模也稱為細致建模，具體步驟如下。

一個城市只有樓房、街道和樹是不夠的，因此需要我們對粗略的城市進行細化。首先，先建立一個花壇，花壇也是有簡單的造型構成的，包括立方體和球體，相互嵌套而成?；▔念伾O置為淺綠色，錯落有致。有樹有花壇，當然也得有草了，所以，還要做一個草坪。為了不和花壇相沖突，草坪的顏色設置為深綠色，是一個大的扁平的立方體。街道上沒有車也是不行的，但車的造型是比較復雜的，但是什么復雜的東西都可以簡單化，本人用兩個球體和兩個圓柱體做成了一個小汽車。兩個球體需要變形，而且上面的球體比下面的小。兩個圓柱體作為車輪子，架在大的變形球體的下面，并在上面嵌入了車的圖片，具體造型效果如圖3-5。

                                     圖3-5 小車

草坪建好了，也要為其進行裝飾，因此在上面放了凳子和一個供觀賞的造型，凳子是由黃色的立方體做成的，供觀賞的造型則是在淺灰色的圓錐體上架了一個球體，并在草坪的四角各放了一個半球。為了體現(xiàn)國民的保護環(huán)境意識，在草坪的邊上有放置了一個圓柱形的垃圾箱。在此基礎之上，為了體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實世界的動感，草坪四角的半球及中間圓錐體上的球的顏色是自動變化的。顏色的不斷變化是通過顏色插補器corlorinterpolator和時間傳感器timesensor來實現(xiàn)的。corlorinterpolator節(jié)點是vrml提供的附加的插補器節(jié)點，利用它可以構造色彩的變化效果。corlorinterpolator節(jié)點在它的key和keyvalue域中使用一系列關鍵時刻值和色彩值。corlorinterpolator節(jié)點通過在兩個色彩值中內插，來計算一個中間的色彩值，此值被它value_changed域輸出。timesensor節(jié)點可以像時鐘一樣標記時間的流逝，還附加有定時發(fā)送相關時刻信息的功能。同時它可以是一個定時開關，開始及結束一些過程。通常與插補器、傳感器聯(lián)合使用。timesensor節(jié)點能夠作為任何組的子節(jié)點。

效果如圖3-6和圖3-7。從兩副圖中可以明顯看出，除了圖中的球體的顏色是不同的之外，其他的都是一樣的。

圖3-6 奇異的草地甲

圖3-7 奇異的草地乙

虛擬現(xiàn)實，也就是模擬現(xiàn)實，使得呈現(xiàn)的景象和現(xiàn)實世界的一樣逼真。在這了，本人將要設計的城市的四個游樂場所中的一個做了一點變化。那就是將里面的球體改成了立方體，這不是主要的，值得一提的是當替身與游樂場的距離在一定范圍內時，中間的立方體會自動的旋轉一定的角度。這種變化是如何實現(xiàn)的呢？其實很簡單，這里使用了臨近傳感器proximitysensor。臨近傳感器感知觀察者進入并在一個空間的長方體區(qū)域中移動的時間。當觀察者接近區(qū)域時，能使用這些傳感器啟動一個動畫，當觀察者離開時停止這個動畫。proximitysensor節(jié)點能夠作為任何組的子節(jié)點。并且它可以感知觀察者何時進入、退出和移動魚當前坐標系內一個長方體區(qū)域?？梢詸z測到觀察點接近的信號，利用它可控制其他操作。

一個城市只有高樓沒有平房也是不切實際的，本人又在城郊建立了幾個平房區(qū)。每個平房也是由簡單的幾何造型節(jié)點box構成的。而且，每個平房的門是可以用鼠標拉動一個角度的。房門轉動是通過圓柱傳感器cylindersensor的實現(xiàn)的。cylindersensor節(jié)點可以感知一個觀察者的拖動動作，并且計算旋轉軸和角度，且通過它的rotaion_changed域輸出。將鼠標的動作轉換成適于操作造型的輸出。cylindersensor節(jié)點可以是任何組節(jié)點的子節(jié)點，它可以感知觀察者在組及子節(jié)點的任何造型上的動作。通過將傳感器節(jié)點的輸出路由到transform節(jié)點來引起造型物體的旋轉。平房區(qū)建完了，又在天邊添加了幾座山。山群是幾個圓錐體組成的，只是遠近和大小不同，顏色也做了調整，并在上面嵌入了山的圖片。具體結果如圖3-8。

圖3-8 山與平房

一個城市沒有人是不可能的，只是多少的問題。人的造型本人是用球體和立方體組成的，胳膊，腿，身體已經脖子是幾個立方體，頭部是一個球體，效果如圖3-9。

圖3-9 人

除了以上的各個造型外，在模型中還有一些電線桿，只是起到輔助的作用，也是為了使設計更加完美。

設計的最終結果如圖3-10。

圖3-10 美麗的城市

以上就是虛擬現(xiàn)實技術的應用，是基于vrml技術的，在整個設計和建模過程中，要求設計者有很好的邏輯構想思維方式，時刻以城市規(guī)劃為理念，要從全局考慮，掌握逐步細化的能力。在這里要求大家要熟練掌握虛擬現(xiàn)實技術和vrml技術，理解城市規(guī)劃的要領，能夠靈活的運用vrml語言，達到舉一反三的程度。

四章  系統(tǒng)的編碼實現(xiàn)

本設計是以虛擬現(xiàn)實技術為基礎，應用vrml語言實現(xiàn)的城市環(huán)境的模擬，下面是通過編碼而得到的一個城市模擬視圖圖4-1。

圖4-1 城市運行圖

在這里的核心技術是vrml語言。在第二章已經對vrml語言做了簡要的介紹，這里就不再贅述。

編碼實現(xiàn)的過程實際上是如何應用vrml語言的建模過程，編碼設計的核心也是vrml語言。在這里，對編碼的實現(xiàn)過程作一下簡要的介紹。在城市的模擬過程中，許多造型都是用簡單的造型節(jié)點構造的，用到的簡單造型節(jié)點有立方體box，圓錐體cone，球體sphere和圓柱體cylinder，盡管它們比較簡單，但是它們是基礎造型，不可缺少。下面，本人就從程序中取出一部分來闡述整個編碼實現(xiàn)過程。

background節(jié)點是用來設置天空和地面的色彩的，skycolor中包含一系列三元顏色值，用來設置變化的顏色。skyangle中包含一系列角度值，用來設置顏色變化的角度。groundcolor和groundangle的功能和作用同skyground和skyangle大同小異。如：

    background{

      skycolor [0.0 0.2 0.7,0.0 0.5 1.0,1.0 1.0 1.0]

      skyangle [1.309,1.571]

      groundcolor [0.1 0.0 0.0,0.4 0.25 0.2,0.6 0.6 0.6]

      groundangle [1.309,1.571]

}

directionallight節(jié)點是用來設置平行光的照射方向的，其中的direction指定了一個三元值來設置方向，下面的例子中所設定的方向為光線沿著y軸負方向照射。相當于光線是從頂部照射下來的。

directionallight {

  direction 0 -1 0

}

navigationinfo節(jié)點是用來定義導航信息的，type域可以定義為飛行fly，行走walk等方式，speed域設置觀察著在場景中暢游的速度，單位為米每秒。headlight域指明是否瀏覽器要將觀察者的頭燈打開。頭燈是一束指向用戶正在觀看方向的有向光。avatarsize域指定一些距離參數(shù)，這些參數(shù)決定了在考慮碰撞檢測和視點隨地形起伏的用戶可移動范圍。該域的第一個只是碰撞被探測出以前用戶的位置與一個碰撞幾何體間允許的距離；第二個只是視點與地面間應保持的高度；第三個只是視點可以跨過得最高障礙物的高度。公共域avatarsize值描述了觀察者替身的大小特性。如：

navigationinfo{

   type "fly"

   speed 1.0

   headlight false

   avatarsize [0.25,3.2,3.0]

}

transform節(jié)點是一個組節(jié)點，該節(jié)點包括一個子節(jié)點的列表。這些子節(jié)點可以是shape節(jié)點、其他group節(jié)點或transform節(jié)點。translation用來指定造型的位置，children域是指定受該節(jié)點的變換影響的子節(jié)點。這個節(jié)點是整個程序設計中的基礎節(jié)點，幾乎每一個模型的建立都用到了transform，因此，對transform的靈活運用尤為重要。下面的例子使用transform節(jié)點設置地面。

transform {

  translation 0 -24 0

  children[

    shape{

      appearance appearance{

         material material {diffusecolor 0.4 0.25 0.2,}

      }

geometry box {size 400 48 400}  } ] }      

viewpoint節(jié)點是視點定義節(jié)點，定義了處于局部坐標系中的一個指定位置，用戶可以從該點來觀察場景。position用來設置視點的位置，它是一個三元值，jump域決定了視點的類型，即跳躍型的和飛跳躍型的。orientation域是一個四元值，前三個值指定了視點的旋轉軸，第四個值說明了旋轉角度的正負。description域的值指定了一個用于描述視點的文本串。下面是一個關于視點aa的例子。

def aa viewpoint {

  position    25 5 70

  jump false

  orientation 0 1 0 0.4

  description "aa"

}

在vrml編程中，group節(jié)點也是一個很重要的節(jié)點。group節(jié)點提供了最簡單的節(jié)點編組，可以包含任意數(shù)目的子節(jié)點，與一個沒有轉換域的transform節(jié)點相當。該節(jié)點與transform節(jié)點一樣，也有一個children域。它用來收集節(jié)點和創(chuàng)建不需要實施變幻的層次結構。似乎有了transform節(jié)點，group節(jié)點并沒有什么用處。但有時在對一個整體進行操作時，以transform節(jié)點組織的整體相比group節(jié)點組織的整體并不能顯示出優(yōu)勢。如果在使用傳感器或插補器節(jié)點時，祖作為一個整體，可以使用def來給它定義一個名稱，并且在vrml文件中使用use重復的引用。

一個組可以具有任意數(shù)目的成員，成為子節(jié)點。既可以是造型以可以是其他包含造型和組的足。包含子節(jié)點的組節(jié)點被稱為父節(jié)點。因為組節(jié)點可以其他的組，一個組的父節(jié)點可能是一個更高一級組的子節(jié)點。高級組的父節(jié)點可以是一個更高級組的子節(jié)點。從此上溯直到最高級父節(jié)點，稱為根節(jié)點。造型可以組織在一起來創(chuàng)建更大、更復雜的造型。由于group節(jié)點和transform節(jié)點很相似，在這里就不再舉例子了。

以上介紹的幾個節(jié)點是vrml語言的核心節(jié)點，整個程序的設計都是通過這些節(jié)點的不同設置和組合來實現(xiàn)的。除此之外，還有兩個重要的工具，這就是節(jié)點名定義def及引用use，這是vrml世界提供給我們的兩個避免重復勞動的工具，節(jié)點命名是以關鍵字def加上所命名名稱在一起，置于節(jié)點類型定義之前開完成的。這兩個說明符可以放在任何允許節(jié)點的地方。use語句并不是復制該節(jié)點，而是把該節(jié)點再次插入它所在的場景圖。節(jié)點名只在本文范圍內有效。

總之，系統(tǒng)的編碼實現(xiàn)就是利用vrml中的基本造型節(jié)點對已經涉及好的模型進行的模擬實現(xiàn)過程。在這個過程中，需要設計者能夠熟練的掌握和運用vrml語言，懂得融會變通，才能使預想創(chuàng)建的模型得以實現(xiàn)。

當然，vrml中還有很多更深一層次的部分，那需要有興趣的讀者繼續(xù)學習和探索，筆者在這里就不再過多描述了。

第五章  系統(tǒng)的測試與分析

5.1  系統(tǒng)的測試

隨著程序的逐步完成，系統(tǒng)的測試也開始了。系統(tǒng)的測試采用的單元測試法，即逐步測試的過程。將程序分成若干個程序模塊，單獨進行測試，觀察結果，與預期結果進行對比。當發(fā)現(xiàn)問題是逐步解決。然后，再將小的模塊漸進式的整合成幾個較大的模塊，重復上面的工作，最終形成整體的模塊，構成城市的整體建模。

5.2  測試中遇到的問題

在測試中遇到問題是在所難免的，本人也遇到了一些問題。

問題一：在程序的編碼過程中，無論定義的立方體的顏色是哪一種，顏色的顯示總是在頂部，其余部分為暗黑色。

問題二：在程序的編碼過程中，當對一個簡單的形體造型節(jié)點進行紋理貼圖時，運行提示，找不到貼圖文件。也就是說，紋理貼圖不成功。

問題三：在運行界面的標題欄添加境界信息時，為何只顯示其中的一部分，其余的沒有顯示。

問題四：程序中的許多節(jié)點的位置是一層一層嵌套的，因此就涉及到了如何才能進行正確的定位，本人總是在這個方面大費周章。希望可以找到一個好的方法來解決這個問題。

問題五：程序中的許多route與語句的使用總是和預想的存在差距。

當然還有很多更有難度的問題，由于本人能力有限，沒有進行深入的探究，希望有興趣的人繼續(xù)努力。

5.3  問題的解決方法

對于第一個問題，通過察看資料以及對其他程序的研究，本人認為，應該是光線的照射方向問題，只要將瀏覽者的頭燈打開應該就行了，經驗證結論成立。

對于第二個問題，本人經過細心研究，反復實驗，終于找到了答案。由于不同的vrml瀏覽器對圖片的識別也是不同的，有些瀏覽器只是別.jpg形式的圖片文件，有些瀏覽器只是別.gif形式的圖片文件，而有些是兼容的。因此，只要正確選擇瀏覽器及其相應的圖片格式，就可以實現(xiàn)貼圖紋理了。也許還有其他原因，由于本人能力有限，只發(fā)現(xiàn)了這些。

對于第三個問題，經過本人的細心研究發(fā)現(xiàn)，有些vrml瀏覽器提供特殊菜單選項來顯示虛擬空間的標題和注解，一些瀏覽器也把虛擬空間的標題定位于瀏覽器窗口的標題欄?？梢栽诳臻g使用任意多的worldinfo節(jié)點。但只有第一個worldinfo會被瀏覽器顯示。因此，在使用worldinfo節(jié)點時只要針對不同的瀏覽器采用相應的準則就不會出錯或不合心意了。

對于第四個問題，在vrml世界中，內層節(jié)點的定位可以說是獨立于外層節(jié)點的。一旦外層節(jié)點定義好了，就可以只考慮內層節(jié)點了。當然，怎樣才能找到正確的位置不是一件容易的事，它需要有好的空間立體思維能力和條理清晰的層次構想，也許需要多多練習，熟能生巧。

對于第五個問題，route的使用是一門技術，需要初學者多看一些相關的書籍和例子，掌握其中的要領和規(guī)律，還要多多練習。俗話說的好好記性不如爛筆頭，它需要大家多多的練習。

以上這些只是筆者個人的一點見解，由于知識有限，能力有限，可能看法有些淺薄，希望有興趣和愛好的讀者給與建議和指正。

結論

“虛擬現(xiàn)實技術的應用---基于vrml技術的城市之旅”的設計與實現(xiàn)，充分體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃建設中的作用，它能夠減輕設計人員勞動強度，縮短設計周期，提高設計質量，節(jié)省投資。而vrml在實現(xiàn)城市規(guī)劃中更是起到了不可或缺的作用，它是一種編程工具，利用它可以實現(xiàn)任意模型的虛擬，虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢也才得以實現(xiàn)，使得城市的設計布局合理、美觀，支出價有所值。

在該設計的過程中，本人充分體會到要想熟練地掌握運用vrml和虛擬現(xiàn)實技術，就必需扎實的學習vrml語言和虛擬現(xiàn)實技術的基礎知識。隨著科學技術的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在各個領域都顯示了其特殊的作用。時代的發(fā)展也使得我們掌握虛擬現(xiàn)實技術成為一種時尚的潮流。

設計的過程就是一個發(fā)現(xiàn)問題---解決問題---發(fā)現(xiàn)問題---解決問題的循環(huán)反復過程，但是它讓學習的人逐步進步，就好像滾雪球一樣，一點一點，越滾越大。通過“虛擬現(xiàn)實技術的應用-----基于vrml技術的城市之旅”的設計與實現(xiàn)，本人在vrml語言的運用以及對虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展方面有了很深的了解，受益匪淺。當然遇到很多尚未解決的問題，希望感興趣的讀者能夠繼續(xù)研究。

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第9篇：虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展方向范文

摘要：隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資。對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。

一、機械制造技術的發(fā)展

在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前，數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機床聯(lián)網，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

二、智能化技術發(fā)展趨勢

2.1性能發(fā)展方向

(1)高速高精度高效化。

速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化。

包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大?？刹眉粜詮?，便于滿足不同用戶的需求；群拉系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復合性和多軸化。

以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。

(4)實時智能化。

早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規(guī)定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展。由此產生了實時智能控制這一新的領域。

2.2功能發(fā)展方向

(1)用戶界面圖形化。

用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前Internet、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術，也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。

(2)科學計算可視化。

科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據和解釋數(shù)據，使信息交流不再局限于用文字和語育表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

(3)插補和補償方式多樣化。

多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>

(4)內裝高性能PLC。

數(shù)控系統(tǒng)內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實側，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。

(5)多媒體技術應用。

多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術領域。應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產現(xiàn)場設備的故障診斷、生產過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。

2.3體系結構的發(fā)展

(1)集成化。

采用高度集成化CPU，RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度，應用LED平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點。可實現(xiàn)超大尺寸顯示。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。

(2)模塊化

硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化，根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

(3)網絡化

機床聯(lián)網可進行遠程控制和無人化操作，通過機床聯(lián)網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行。不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。