【正文】 建設(shè)全球性的超級(jí)展會(huì)；而二線城市和廠商也擺脫先天桎梏，獲得同等或相近的發(fā)展基礎(chǔ)。虛擬會(huì)展將現(xiàn)實(shí)中的會(huì)展以三維模型的方式展現(xiàn)于網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造出栩栩如生的三維網(wǎng)上會(huì)展環(huán)境。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 4章 虛擬會(huì)館系統(tǒng)的介紹 第 虛擬會(huì)館的簡(jiǎn)介 在互聯(lián)網(wǎng)三維技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代背景下，信息化、數(shù)字化的浪潮正席卷世界的每一個(gè)角落，會(huì)展行業(yè)正面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為探 索信息化時(shí)代會(huì)展行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，充分利用互聯(lián)網(wǎng)的特殊優(yōu)勢(shì)，開(kāi)創(chuàng)具有時(shí)代性的永不落幕的會(huì)展是大勢(shì)所趨。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，目前已引起教育界的極大關(guān)注。硬件設(shè)備品種有待進(jìn)一步擴(kuò)展。 現(xiàn)實(shí)的效果還有待加強(qiáng) 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) 虛擬現(xiàn)實(shí)的表示側(cè)重于幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在感知方面，視覺(jué)合成研究的較多，聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)關(guān)注較少，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足，其虛擬的效果還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。但目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在： 學(xué)生在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)，與在真實(shí)的生產(chǎn)中訓(xùn)練畢竟不同，因?yàn)槿绻麅H考慮交互的真實(shí)性，那么無(wú)論如何身臨其境，真正動(dòng)手操作機(jī)器的效果要強(qiáng)于任何媒體教學(xué)?？梢栽诠?jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用的前提下，解決在教學(xué)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因而無(wú)法進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，虛擬訓(xùn)練又可避免實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練 材料的消耗等問(wèn)題，從而有效節(jié)約教育成本。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件，創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而極大豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。 (3).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容 —— 展示全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可豐富教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行，由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。還可通過(guò)小組或團(tuán)隊(duì)的形式，組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，成員間共享成果，開(kāi)展協(xié)作式教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)物虛化，虛擬 各種人物，創(chuàng)建虛擬課堂，在虛擬的課堂氣氛中，學(xué)生可以與虛擬的教師、學(xué)生一起交流討論，開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué)。 . 現(xiàn)實(shí)意義 (1).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了嶄新的教學(xué)手段 —— 構(gòu)建實(shí)物虛化、虛物實(shí)化的方法 通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，可在課堂和實(shí)驗(yàn)室中展現(xiàn)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過(guò)程。而且還帶有聲音識(shí)別合成功能，能發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作的聲音，這樣能使被試更加沉浸于虛擬世界中，提高仿真試驗(yàn)效果。 利用人工智能技術(shù)使計(jì)算機(jī)通過(guò)編程模仿人的思維過(guò)程，將與研究對(duì)象相關(guān)的專家知識(shí)納入知識(shí)庫(kù)，并根據(jù)這些知識(shí)進(jìn)行推理，因而能解釋用戶的請(qǐng)求，確定必要的輸入數(shù)據(jù)，修正或選擇一個(gè)合適的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣具有更強(qiáng)的仿真能力。 ，可利用 VR 技術(shù)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)、邏輯驗(yàn)證及模型的仿真。這種具有空間環(huán)境效應(yīng)的虛擬仿真器是現(xiàn)有仿真系統(tǒng)所沒(méi)有的。因而，這樣建立的系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少。若采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)仿真、頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套三部分組成。其控制方式分為自動(dòng)和人工控制兩種，根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，人工控制在交會(huì)對(duì)接的最終逼近與對(duì)接過(guò)程中發(fā)揮非常重要的作用。此外，還可進(jìn)行操作飛行程序和人機(jī)功能分配等合理性評(píng)價(jià)。航天員通過(guò)操作虛擬設(shè)備，大大提高了操作水平。還有，在航天器某些關(guān)鍵設(shè)備在軌運(yùn)行期間發(fā)生故障時(shí)，為使航天員能正確進(jìn)行在軌修理，可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在地面或空間站對(duì)其進(jìn)行修理培訓(xùn)。 . 應(yīng)用趨勢(shì) 縱觀國(guó)外主要航天大國(guó)的研究，歸納起來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在航天仿真研究中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)是： ， 使其建立失重環(huán)境下空間方位感。主要包括頭盔顯示器、操縱桿和數(shù)據(jù)手套等，它們是被試與虛擬環(huán)境建立聯(lián)系的關(guān)鍵。它的主要功能是接收被試相關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息（如頭部、眼、手等），分路 / 分時(shí)生成左、右眼視圖，并融合成三維立體圖像，同時(shí)進(jìn)行三維聲音合成和發(fā)出觸覺(jué)、壓力等反饋信號(hào)。 基于上述過(guò)程，一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)航天仿真系統(tǒng)由下面三部分構(gòu)成。它是通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，由計(jì)算機(jī)結(jié)果去控制虛擬世界，并顯示給被試，最終實(shí)現(xiàn)它們之間的交互作用。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，由于其研制周期較短，設(shè)計(jì)修改和改型僅通過(guò)軟件修改實(shí)現(xiàn)，可重復(fù)使用，設(shè) 備損耗低，這樣可大大節(jié)省經(jīng)費(fèi)投入。 。 。 ，具有高度的靈活性。但究竟哪塊儀表放在哪個(gè)精確的位置，以及相對(duì)距離是否合適，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 以座艙 儀表布局為例，原則上應(yīng)把最重要且經(jīng)常查看的儀表放在儀表板中心區(qū)域，次重要的儀表放在中心區(qū)域以外的地方。 以上僅列出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的部分應(yīng)用前景，可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)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。用它來(lái)設(shè)計(jì)新材料，可以預(yù)先了解改變成分對(duì)材料性能的影響。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以進(jìn)行汽車沖撞試驗(yàn)，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的沖撞后果。例如克萊斯勒公司 1998年初便利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在設(shè)計(jì)某兩種新型車上取得突破，首次使設(shè)計(jì)的新車直接從計(jì)算機(jī)屏幕投入生產(chǎn)線，也就是說(shuō)完全省略了中間的試生產(chǎn)。因?yàn)橛锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。例如建筑工程投標(biāo)時(shí)，把設(shè)計(jì)的方案用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)，便可把業(yè)主帶入未來(lái)的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等，都可以感同身受。后來(lái)實(shí)際作戰(zhàn)的發(fā)展和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)一致。戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)室在檢驗(yàn)預(yù)定方案用于實(shí)戰(zhàn)方面也能起巨大作用。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)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(chǎng)系統(tǒng)，以提供坦克協(xié)同訓(xùn) 1 練，該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié) 200 多臺(tái)模擬器。由于在娛樂(lè)方面對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感要求不是太高，故近些年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在該方面 發(fā)展 最為迅猛。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)，如需提高環(huán)境的真實(shí)感，增加 網(wǎng)絡(luò) 功能，使其能同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)使用者，或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等。這個(gè)虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺(tái)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。另一是虛擬手術(shù)系統(tǒng)，可用于指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行。 （ 1）醫(yī)學(xué) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用大致上有兩類。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 3章 虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)的應(yīng)用 第 應(yīng)用領(lǐng)域 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛， Helsel 與 Doherty 在 1993 年對(duì)全世界范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的 805 項(xiàng)虛擬現(xiàn)實(shí)研究項(xiàng)目作了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：目前在娛樂(lè)、教育及 藝術(shù) 方面的應(yīng)用占據(jù)主流，其次是軍事與航空，醫(yī)學(xué)，商業(yè)，另外在可視化計(jì)算、制造業(yè)等方面也有相當(dāng)?shù)谋戎亍? 二、擴(kuò)大計(jì)算機(jī)與人群的通訊范圍： (1) 研究人的智能模型 : 即研究人腦接受知識(shí)的規(guī)律 (認(rèn)知工程 ) , 人計(jì)算機(jī)界面的設(shè)計(jì)符合這個(gè)規(guī)律 , 就容易為人所掌握 , 并且減少差錯(cuò) . (2) 自適應(yīng)人機(jī)界面 : 同一系統(tǒng)往往難以滿足不同用戶的要求 。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) (3) 增加人向機(jī)發(fā)布控制指令的方法 : 應(yīng)使人腦的決策更快地傳給計(jì)算機(jī) . 顯然人腦中的思想轉(zhuǎn)到從鍵盤敲字符串這種輸入方式是慢的 , 而用語(yǔ)言、手勢(shì)、體位、眼的動(dòng)作則很快 . 以后甚至腦電波信號(hào)與皮膚的電流也可能成為輸入信號(hào)。 把聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)結(jié)合起來(lái)如多媒體技術(shù) 。 復(fù)合顯示如頭盔式顯示或座艙平視顯示 , 它將屏幕儀表透明地迭加在外景上。下一代用戶界面設(shè)計(jì)者面臨的挑戰(zhàn)是如何運(yùn)用三 維空間、多媒體、多通道和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助用戶實(shí)現(xiàn)命令和控制、信息航行、數(shù)據(jù)可視化等交互活動(dòng) , 以減輕用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)而不是相反。 目前研制成功地虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)既顯示了虛擬技術(shù)的潛力 , 也表明了現(xiàn)有軟硬件技術(shù)尚不能很好地滿足對(duì)虛擬技術(shù)的實(shí)用需要。利用數(shù)據(jù)手套 , 用戶不但可在 三 維 空間定位 , 而且可抓取并移動(dòng)虛擬對(duì)象。當(dāng)用戶的頭或身體移動(dòng)時(shí) , 系統(tǒng)提供給用戶的廣角視野中的圖像實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地更新 , 從而給用戶以接近真實(shí)世界的自然視覺(jué)效果。 4． 虛擬現(xiàn)實(shí) 三 維空間交互、多媒體和超媒體和多通道交互技術(shù)可從不同方面改善用戶界面的質(zhì)量 ,這 些技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和綜合的產(chǎn)物便是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) , 它已成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。心理學(xué)研究支持這種觀點(diǎn) : 當(dāng)人們將看、聽(tīng)、做結(jié)合起來(lái)時(shí)可獲得最佳的記憶效果。直接操縱 ( direct manipulation) 技術(shù)蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 已成功地應(yīng)用于 二 維空間交互 , 用戶可移動(dòng)鼠標(biāo)器或其它指點(diǎn)設(shè)備在工作空間自然地改變位置 ,從屏幕上選擇一個(gè)顯示的目標(biāo)也很容易。 2． 三維空間交互 當(dāng)前 , 越來(lái)越多的應(yīng)用軟件 (如 CAD,CAM , 科學(xué)可視化 , 教育 , 藝術(shù) , 廣告等 ) 使用三 維用戶界面 , 即使一些本身并非 三 維性質(zhì)的甚至非幾何性質(zhì)的數(shù)據(jù) (如人事數(shù)據(jù)庫(kù) ) 也使用 三 維顯示方式。有人描述了 90 年代“ 3G 工作站”的配置 : 運(yùn)行速度 1GM IPS, 內(nèi)存容量 1G 字節(jié) , 總線容量 1G 字節(jié) , 價(jià)格低于 10000 美元 。不過(guò)目前尚未做出大的工作場(chǎng)所中逼真的虛擬觸覺(jué)對(duì)象，因而在 VR 世界中可看可聽(tīng)，而很少可以摸到。 多通道界面將這些不同輸入通道綜合 , 提供一種集成而靈活的交互方式 . 虛擬現(xiàn)實(shí) (Virtual Reality, 簡(jiǎn)稱 VR ) 的目標(biāo)是用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等虛擬的模擬真實(shí)世界的環(huán)境， 使操作者產(chǎn)生親臨其境的感覺(jué)。 超文本的信息存儲(chǔ)與管理技術(shù)使人們查詢信息的交互更加靈活方便 , 電子書籍、因特網(wǎng)上的 WWW 等是成功地應(yīng)用超文本超媒體技術(shù)的實(shí)例。 而且輸出裝蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 置與輸入裝置的界限也有所模糊 ， 譬如屏幕不僅是輸出裝置 , 它上面的小部件也兼有輸入作用 。 例如將菜單選擇與命令相結(jié)合 ， 形成“快捷鍵” 。 直接操縱界面的另一特點(diǎn)是對(duì)話過(guò)程為 異步的 ， 也稱為多線索對(duì)話或基于事件的對(duì)話 。 圖形界面比文字直觀 ， 理解時(shí)不受國(guó)界限制 。 (3) 70 年代后期 以來(lái) —— 圖形 (二維 ) 界面和“所見(jiàn)即所得”的直接操縱界面 70 年代后期出現(xiàn)了圖形化的多窗口系統(tǒng)產(chǎn)品 ， 受到了用戶的普遍歡迎 。 (2) 50 年代中期至 60 年代 —— 文本 (一維 ) 方式為主 人可以用匯編語(yǔ)言、高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)編程 , 并用作業(yè)控制語(yǔ)言進(jìn)行操作 , 以后又出現(xiàn)了交互終端、有鍵盤、單色顯示器、光筆等 . 命令語(yǔ)言與功能鍵是主要的輸入方式 , 它們的表達(dá)功能強(qiáng) , 至今仍是專業(yè)工作者不可舍棄的交互方式 。 我國(guó)電子行業(yè)自“七五”計(jì)劃開(kāi)始列項(xiàng)研究 。 人機(jī)交互的友善與否已成為計(jì)算機(jī)能否爭(zhēng)取到市場(chǎng)的關(guān)鍵 , 因而它在 70 年代開(kāi)始受到重視 , 80 年代獲得巨大發(fā)展 。 計(jì)算機(jī)用戶界面的優(yōu)劣 ， 或者說(shuō)它是否對(duì)人友善 ， 直接影響到使用計(jì)算機(jī)的效果 。 它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來(lái)的一種系統(tǒng)，既可減少構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的開(kāi)銷（因?yàn)椴糠终鎸?shí)環(huán)境由虛擬環(huán)境取代），又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作（因?yàn)椴糠窒到y(tǒng)即系真實(shí)環(huán)境），真正達(dá)到了亦真亦幻的境界，是今后發(fā)展的方向。 美國(guó)大型軍用交互仿真系統(tǒng) NPS Net 以及因特網(wǎng)上多人游戲 MUD 便是這類系統(tǒng)。 三、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它在因特網(wǎng)環(huán)境下，充分利用分布于各地的資源，協(xié)同開(kāi)發(fā)各種虛擬現(xiàn)實(shí)的利用。它可以通過(guò)桌上型機(jī)實(shí)現(xiàn)，所以成本較低，功能也最簡(jiǎn)單，主要用于 CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、 CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、建筑設(shè)計(jì)、桌面游戲等領(lǐng)域。如圖 11 所示： 圖 11 虛擬現(xiàn)實(shí) (VR ) 系統(tǒng)中的人機(jī)交互技術(shù) 第 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類 虛擬現(xiàn)實(shí)是從 英文 Virtual Reality 一詞翻譯過(guò)來(lái)的， Virtual 就是虛假的意思，Reality 就是真實(shí)的意思，合并起來(lái)就是虛擬現(xiàn)實(shí)，也就是說(shuō)本來(lái)沒(méi)有的事物和環(huán)境，通過(guò)各種技術(shù)虛擬出來(lái)，讓你感覺(jué)到就如真實(shí)的一樣。 第 交互技術(shù)的原理 虛擬現(xiàn)實(shí) (VR ) 系統(tǒng)中的人機(jī)交互技術(shù)主要是發(fā)展和完善三維交互。 。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，可通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理心理特點(diǎn)，