時(shí)間：2023-06-11 08:58:45
導(dǎo)語：在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜述的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；商業(yè)發(fā)展；產(chǎn)品展示
中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2015）18-0284-01
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及其特點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)等多種技術(shù)的基礎(chǔ)上，模擬虛構(gòu)出與真實(shí)世界相似的一個(gè)虛擬空間，模擬的現(xiàn)實(shí)能夠檢測出周邊環(huán)境的變化，并能夠?qū)@樣的變化及時(shí)作出反饋。雖然這種模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，在很多發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用很普遍，但就整個(gè)世界范圍來看，這種技術(shù)的應(yīng)用范圍有待進(jìn)一步地拓展。
首先，這一技術(shù)體驗(yàn)的過程具有真實(shí)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)就是立足于人們真實(shí)的感官基礎(chǔ)之上的，它能夠通過對人體心理特點(diǎn)以及感官的分析，在計(jì)算機(jī)上繪制出立體的三維圖像，所以當(dāng)真人通過這一設(shè)備體驗(yàn)時(shí)其真實(shí)的情感能夠準(zhǔn)確被分析，有種身臨其境之感，整個(gè)體驗(yàn)過程讓人具有很強(qiáng)的真實(shí)感；其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用具有很強(qiáng)的互動(dòng)性。整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用離不開電腦設(shè)備，鍵盤和鼠標(biāo)都是體驗(yàn)者進(jìn)行互動(dòng)的工具，這些傳感設(shè)備能夠準(zhǔn)確感知人體變化；最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很強(qiáng)的感知性。反應(yīng)裝置是虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中所必須配套的，而這種感知具有多樣性，不僅是視覺上的感知，更能對聽覺以及觸覺進(jìn)行感知。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在商業(yè)展示應(yīng)用中的要求
1.更加注重模型的真實(shí)性。在虛擬設(shè)計(jì)中不能僅僅為了追求經(jīng)濟(jì)利益，一味夸大商品的性能。目前有些廠家在運(yùn)用模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推廣商品時(shí)，忽略注重模型的真實(shí)性。由于模擬出來的商品模型與實(shí)際商品的差距過大，使得越來越多的消費(fèi)者對這一類商品失去了信心。因而在今后的模型設(shè)計(jì)中，需要更加注重商品的真實(shí)性和可靠性，對模型進(jìn)行更加準(zhǔn)確的衡量和測繪。
2.建立相應(yīng)的系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)。要想模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加成熟，就必須支持相關(guān)工具開發(fā)，并建立相應(yīng)的系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)，從而提高整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)利用的效率。很多設(shè)備的性能較低，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相配備的計(jì)算機(jī)難以滿足相關(guān)用戶的需求，因而降低對商品的興趣。建立相應(yīng)的服務(wù)平臺(tái)，在用戶遇到問題時(shí)及時(shí)給予解決，提高系統(tǒng)服務(wù)效率。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在商業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
1.商品外形和包裝的設(shè)計(jì)。為了盡可能地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，很多企業(yè)在進(jìn)行商品的設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)預(yù)先在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)好模型或者是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外形和包裝，并多次對產(chǎn)品的外形進(jìn)行升級改造，讓專業(yè)的設(shè)計(jì)師分析改進(jìn)。
2.檢測產(chǎn)品的布局和結(jié)構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅是進(jìn)行模擬，還能對整個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀的觀察。很多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，很難通過肉眼去觀察，通過計(jì)算機(jī)得出來的數(shù)據(jù)更為合理可靠。日益成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⒄麄€(gè)產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)造清晰地表達(dá)出來，這對后來的產(chǎn)品生產(chǎn)工作都能起到很好地促進(jìn)作用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和布局的科學(xué)化以及合理化。
3.商品后期宣傳。傳統(tǒng)的對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用眼光僅僅停留在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及檢測中，忽略了其在產(chǎn)品宣傳過程中的重要作用。產(chǎn)品的宣傳工作直接影響到后期產(chǎn)品的銷量以及經(jīng)濟(jì)效益的大小。通過運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，更好地為社會(huì)大眾展示某一類商品的功效和用途，使得表達(dá)更為具體直觀。就拿現(xiàn)在的展館和樓盤為例，很多的樓盤都會(huì)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對樓盤進(jìn)行模擬，可以通過模擬售樓等形式提前預(yù)測某一樓盤的銷售情況。分析銷售過程中可能會(huì)存在的問題，對樓盤也能進(jìn)行后期的宣傳，從而提高銷量。
四、結(jié)語
模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新世紀(jì)發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，其在商業(yè)展示中發(fā)揮了節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等多方面的作用。如今的社會(huì)，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，商業(yè)發(fā)展的規(guī)模越來越大，其該技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。我們要清楚地了解到該項(xiàng)技術(shù)如何發(fā)揮在商業(yè)展示中的作用，不斷發(fā)展創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的新突破。
參考文獻(xiàn)：
[1]費(fèi)正濤.關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在商業(yè)產(chǎn)品中運(yùn)用的研究綜述[J].科技資訊，2015（03）.
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；工業(yè)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用
在計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬的三維立體空間之中，用戶可以強(qiáng)烈地感受到視覺、聽覺、觸覺的模擬，在將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域時(shí)，突顯出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢和性能，它可以無障礙、無阻滯地實(shí)現(xiàn)對三維立體空間的事物的觀察和操作，生動(dòng)地模擬出實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)場景，可以良好地應(yīng)用于制造、裝配、安全監(jiān)測、建筑、室內(nèi)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)功能和意義.
1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)綜述
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的整合，是一種基于高度逼真的模擬化人機(jī)界面技術(shù)，可以達(dá)到基于自然技能和真實(shí)體驗(yàn)的人機(jī)交互系統(tǒng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)具有其特殊的性能和特征，具體表現(xiàn)為：（1）網(wǎng)絡(luò)化.在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐的、并行式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)計(jì)、工程分析、生產(chǎn)制造三者的統(tǒng)一和集成.它可以快速地響應(yīng)市場需求，在虛擬的制造環(huán)境中生成數(shù)字樣機(jī)，并對其進(jìn)行預(yù)測和評估.（2）交互性.在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)之中，建構(gòu)三維立體的虛擬數(shù)字模型，給人以真實(shí)的體驗(yàn)，在身臨其境的感覺中對其加以修改和操作，較好地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)的交互.（3）高效性.在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)之中，可以較好地減少對設(shè)計(jì)的修改，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，也提升了設(shè)計(jì)精度，由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)可以極大地提升資金使用效能.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于工業(yè)設(shè)計(jì)的影響是多方面的，我們可以從不同的角度看待虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢：（1）變革了工業(yè)設(shè)計(jì)理念.在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域時(shí)，工業(yè)設(shè)計(jì)師不僅參與工業(yè)的設(shè)計(jì)階段，還滲透到企業(yè)的生產(chǎn)和銷售階段，需要全程對自己的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)，這種理念的轉(zhuǎn)變是前所未有的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅體現(xiàn)于工業(yè)產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)，還體現(xiàn)于工程設(shè)計(jì)，這就需要設(shè)計(jì)師立于更高的、更為全面的角度，生成優(yōu)良的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并使之涵括除了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)之外更為廣泛的領(lǐng)域，更好地實(shí)現(xiàn)與其他經(jīng)營、銷售等團(tuán)隊(duì)的精誠合作和交流.（2）創(chuàng)新了工業(yè)設(shè)計(jì)方法.傳統(tǒng)的二維式的平面圖設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被替代，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用之下，可以使工業(yè)設(shè)計(jì)方法更為立體化和三維化，可以使人們體驗(yàn)和感受到不同視角的立體效果圖，在用戶任意旋轉(zhuǎn)、放大、收縮的模型修改過程中，充分體現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)方法的多維化轉(zhuǎn)變.
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類及應(yīng)用領(lǐng)域
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為“虛擬生產(chǎn)”、“虛擬貿(mào)易”、“虛擬網(wǎng)絡(luò)”，它基于“人是信息環(huán)境的主體”的理念和意識，強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用，它的分類，具體包括以下幾種：（1）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).不同的用戶基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鏈接，共同參與和體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，這些不同的用戶可以對同一個(gè)虛擬世界進(jìn)行互動(dòng)、操作和交流，以更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，達(dá)到共同體驗(yàn)的工作目標(biāo).（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).它是實(shí)現(xiàn)對真實(shí)世界的模擬和高度仿真，可以極為有效地增強(qiáng)用戶在真實(shí)場景下所無法感知或不便于感知的體驗(yàn)，如：戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的平視顯示器，可以更好地引領(lǐng)飛行員將武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到穿透式的屏幕之上，獲悉敵機(jī)的導(dǎo)航偏差.（3）沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).運(yùn)用特定的設(shè)備隔離用戶的視覺和聽覺，使用戶可以全身心地投入和沉浸于系統(tǒng)之中，利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、手控設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn).（4）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).運(yùn)用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低端工作站，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界的高度仿真和模擬，并以計(jì)算機(jī)屏幕為觀察窗口，借助于各種輸入設(shè)備，全方位、多角度地實(shí)現(xiàn)與虛擬仿真世界的交互、操作和修改，在這個(gè)系統(tǒng)之中，個(gè)體沒有與外界相隔離，會(huì)受到外界的干擾和影響，因而缺乏真切的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)和感受.
2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
（1）虛擬設(shè)計(jì).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以應(yīng)用于虛擬設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如：虛擬現(xiàn)實(shí)汽車設(shè)計(jì).（2）教育和娛樂領(lǐng)域.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使用戶體驗(yàn)到真切的感官刺激，在三維立體的逼真視景之中，實(shí)現(xiàn)用戶自主的、個(gè)性化的體驗(yàn).（3）安全訓(xùn)練.在一些高難度和危險(xiǎn)的情境之下，可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行訓(xùn)練.如：應(yīng)用于醫(yī)療手術(shù)訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng).（4）先進(jìn)制造領(lǐng)域.在工業(yè)設(shè)計(jì)中的先進(jìn)制造領(lǐng)域，可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，完善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)品的性能，更好地提升設(shè)計(jì)效能.（5）建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域.在工業(yè)建筑及藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中，可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將抽象思維轉(zhuǎn)化為實(shí)體場景，極為有效地增強(qiáng)用戶的真實(shí)體驗(yàn).
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐分析
3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在灌裝制造生產(chǎn)線的應(yīng)用
3.1.1虛擬灌裝生產(chǎn)制造線的框架設(shè)計(jì)
在將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于制造生產(chǎn)線的架構(gòu)之中，可以將虛擬生產(chǎn)線建構(gòu)為以下幾大模塊內(nèi)容：（1）仿真管理模塊.實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)接口的指令數(shù)據(jù)接收與傳遞，更好地實(shí)現(xiàn)對虛擬環(huán)境的協(xié)調(diào)與維護(hù).（2）工藝布局模塊.設(shè)計(jì)人員基于生產(chǎn)制造線的約束性條件和前提，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境中的布局整體設(shè)計(jì).（3）設(shè)備模型庫模塊.在這個(gè)模塊之中，可以充分體現(xiàn)出虛擬設(shè)備的控制屬性和幾何屬性，使用戶沉浸于虛擬場景和立體模型之中，實(shí)現(xiàn)對物理制造生產(chǎn)線的觀察和評價(jià).（4）任務(wù)管理模塊.通過虛擬制造生產(chǎn)線的任務(wù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對工件的傳送、加工、測量、運(yùn)輸、灌裝等操作.（5）分析引擎模塊.測定設(shè)備及工件的運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)施虛擬生產(chǎn)線上的系統(tǒng)故障檢測.（6）報(bào)價(jià)模塊.這是對虛擬制造生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)的價(jià)格評估.（7）虛擬現(xiàn)實(shí)接口.借助于虛擬外部設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真，建構(gòu)人與虛擬系統(tǒng)的接口.
3.1.2虛擬灌裝生產(chǎn)制造線的可視化設(shè)計(jì)
依照整體的生產(chǎn)能力和要求，在虛擬制造生產(chǎn)線的可視化設(shè)計(jì)中，要使輸送系統(tǒng)具有充分的存儲(chǔ)量和緩沖時(shí)間，能夠集成工藝流程和調(diào)度過程.同時(shí)，還要利用對象的繼承和封裝機(jī)制，生成虛擬的制造生產(chǎn)線環(huán)境，在三維的模型之下可以極其逼真地反映出制造生產(chǎn)線中的設(shè)備及工件.
3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在航空智能制造中的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與航空智能制造相融合，充分展示出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“智能之窗”的地位和功效，基于我國航空制造的實(shí)際需求，可以將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于航空制造中的工藝設(shè)計(jì)、車間執(zhí)行、管理等方面，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義.航空飛機(jī)制造的核心是工藝設(shè)計(jì)，在這個(gè)“看不見的手”之中，可以實(shí)現(xiàn)制造工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、可控化、可拓展應(yīng)用.具體應(yīng)用項(xiàng)目和內(nèi)容包括有：（1）沉浸式工藝審核.在航空飛機(jī)的制造虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用之中，首先即要實(shí)施對航空飛機(jī)裝配工藝的審核，以飛機(jī)設(shè)計(jì)圖樣、數(shù)據(jù)模型、文件等為審核內(nèi)容，協(xié)調(diào)各方面的意見和建議，全面做好工藝設(shè)計(jì)的審核和評定，工藝設(shè)計(jì)人員可以完全沉浸于虛擬、高度仿真的環(huán)境之中，不受任何干擾和影響，實(shí)現(xiàn)與虛擬對象的交互.（2）沉浸式工藝仿真.在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用之下，航空飛機(jī)制造實(shí)現(xiàn)了“基于建模和仿真的科學(xué)設(shè)計(jì)模式”的突破，在多源信息融合的仿真虛擬環(huán)境系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)對航空制造的工藝設(shè)計(jì)仿真分析，如：航空飛機(jī)工藝數(shù)字樣機(jī)模擬、空間分析與漫游、虛擬裝配、交互虛擬實(shí)驗(yàn)等.
3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑及藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極大地拓展了圖形藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作方式，通過虛擬漫游技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以三維、立體地呈現(xiàn)城市景觀、小區(qū)景觀、室內(nèi)設(shè)計(jì)、歷史性建筑的仿真模擬，它可以使設(shè)計(jì)者從多角度、自如地審視和欣賞，極大地拓展了建筑展示空間虛擬現(xiàn)實(shí)的漫游技術(shù)較好地解決了設(shè)計(jì)過程中的枯燥而繁瑣的溝通性缺陷，可以利用其三維建模的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)和全景虛擬現(xiàn)實(shí)展示設(shè)計(jì)，充分展示出設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維，靈活地運(yùn)用于不同的建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目之中.在室內(nèi)設(shè)計(jì)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以虛擬出一個(gè)建筑室內(nèi)空間，直觀而形象地表達(dá)和傳遞設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)思維，它比傳統(tǒng)的沙盤模型具有更大的優(yōu)勢性能，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)空間的全尺寸模型設(shè)計(jì)，用戶可以任意在虛擬空間中漫游、修改和調(diào)整，使之更具有人性化和逼真化，極大地增強(qiáng)和提升了建筑室內(nèi)空間的整體操控和設(shè)計(jì)水平.
3.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以應(yīng)用于汽車制造系統(tǒng)之中，預(yù)先發(fā)現(xiàn)并解決汽車整體或零部件的問題，通過汽車三維立體模型的建構(gòu)，可以使設(shè)計(jì)人員更好地體驗(yàn)汽車內(nèi)部的舒適度、駕駛模擬程度、故障模擬等，提升設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性和科學(xué)性.并且，在對汽車進(jìn)行虛擬開發(fā)設(shè)計(jì)的過程中，還可以實(shí)現(xiàn)對汽車造型、制模、沖壓、焊接、總裝等流程的三維化和虛擬化，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為支撐和依托，實(shí)現(xiàn)虛擬協(xié)通實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)，并實(shí)施虛擬實(shí)驗(yàn)檢測，預(yù)測汽車的整體安全性能和動(dòng)力性能.
4結(jié)束語
綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為支撐，通過立體的、三維建模方式，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界的虛擬和高度仿真，在將這種全新的技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)相嫁接時(shí)，我們可以看到這個(gè)“智能窗口”的現(xiàn)實(shí)功能和意義，在網(wǎng)絡(luò)、信息、數(shù)據(jù)等方面的集成之下，可以清晰地呈現(xiàn)產(chǎn)品的全方位細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化和智能化，增強(qiáng)工業(yè)設(shè)計(jì)的交互性和科學(xué)性，充分利用工業(yè)設(shè)計(jì)資源庫，更好地縮短工業(yè)設(shè)計(jì)周期，提升工業(yè)設(shè)計(jì)的效能.
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]虛擬技術(shù) 參與性 互動(dòng)性 廣告效果
[中圖分類號]TP391.9 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）12-0064-02
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和媒介數(shù)目的增加，廣告的形式和數(shù)量也在急劇增加，鋪天蓋地的廣告充斥在人們生活的方方面面，但受眾對廣告的厭煩情緒卻在日益增加。同時(shí)，由于各類廣告之間的相互干擾和競爭，傳統(tǒng)媒體的廣告效益不斷下降，廣告主亟需尋求新的廣告形式，運(yùn)用新技術(shù)手段增加廣告的趣味性和互動(dòng)性，吸引受眾參與其中，能夠滿足其需求的虛擬現(xiàn)實(shí)廣告日益頻繁地出現(xiàn)在受眾眼前。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）一詞最早是在20世紀(jì)80年代初提出的，其自誕生之后就被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，并取得了極大的成功，在90年代開始逐漸引起人們的關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且融合多種相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成一種數(shù)字化的環(huán)境，這種數(shù)字化的環(huán)境在一定范圍內(nèi)與真實(shí)環(huán)境的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等方面的體驗(yàn)高度相似，人們還可以通過顯示器、傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套等專業(yè)的設(shè)備進(jìn)入虛擬空間，與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所產(chǎn)生的效應(yīng)上的事件或?qū)嶓w進(jìn)行互動(dòng)，讓人沉浸其中，并產(chǎn)生與之相互作用的親臨感和參與感，甚至還能夠讓人們?nèi)ピL問現(xiàn)實(shí)世界中無法訪問的對象或地點(diǎn)。
1994年，美國科學(xué)家Burdea和Coiffet提出了虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)基本特征，即交互性、沉浸感和想象性，又稱為3I，Interaction、Immersion、Imagination。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域有所不同，所以3I的偏重也各有不同。
（一）交互性
指受眾對虛擬對象的實(shí)時(shí)操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度，這決定著受眾能否更好地參與其中。
（二）沉浸感
即臨場感，指受眾作為主角存在于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，受眾在其心理上和生理上都難以分辨虛擬環(huán)境的真假，處于虛擬環(huán)境中就如同處于真實(shí)環(huán)境中一般。
（三）想象性
指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為受眾創(chuàng)造了巨大的可想象空間，可以擴(kuò)寬受眾的認(rèn)知領(lǐng)域、再現(xiàn)真實(shí)的環(huán)境，也可以使受眾通過邏輯判斷、聯(lián)想等方式，隨意地想象和勾勒現(xiàn)實(shí)世界中并不存在的環(huán)境。
如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事、醫(yī)學(xué)、考古、農(nóng)業(yè)、航空航天航海、建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃、工業(yè)制造、文化藝術(shù)、房地產(chǎn)、娛樂業(yè)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的人機(jī)交互模式。尤其是在游戲方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富的感覺能力和三維顯示使其成為理想的視頻游戲工具，游戲玩家可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到更加強(qiáng)烈的感官刺激和更加逼真的游戲體驗(yàn)。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在廣告中的應(yīng)用形式
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最開始應(yīng)用在廣告中是在各種體育賽事的轉(zhuǎn)播中，但是由于它的投放形式不甚明顯，很難被受眾所發(fā)現(xiàn)，因而并不具備交互性和參與感。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其廣告中的應(yīng)用形式和數(shù)量不斷增加，且日益具有交互性。
（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)廣告中的應(yīng)用
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)廣告發(fā)展蓬勃，呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新興的媒體，與傳統(tǒng)媒體相比具有雙向互動(dòng)傳播的特點(diǎn)，因而互聯(lián)網(wǎng)廣告與傳統(tǒng)媒體廣告相比最大的特點(diǎn)就是其互動(dòng)性。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下，不僅可以讓受眾根據(jù)自己的興趣和需求來點(diǎn)擊廣告頁面，而且可以針對受眾的需求制作和不同的廣告信息，吸引受眾進(jìn)行在線交易。
2015年，優(yōu)衣庫為解決網(wǎng)購衣服的合身問題，推出了3D試衣間，消費(fèi)者在輸入自己的性別、身高等個(gè)人信息后，可以生成一個(gè)和自己體型相似的模特，然后可以通過點(diǎn)擊模特的各個(gè)部位，就可以“試穿”不同款式的衣服。優(yōu)衣庫的這一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使受眾在接受信息之后能夠參與其中，更好地了解品牌和產(chǎn)品。
（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)媒體廣告中的應(yīng)用
4G時(shí)代的到來使以手機(jī)為代表的移動(dòng)多媒體日益普及，也出現(xiàn)了交互頁面設(shè)計(jì)、APP和專門針對移動(dòng)終端客戶端的相關(guān)游戲、廣告設(shè)計(jì)等基于移動(dòng)多媒體的商業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入則使得移動(dòng)多媒體的廣告更加具有互動(dòng)性和參與感。
2016年，阿里巴巴為大家?guī)砹艘环N新的購物理念――淘寶buy+。buy+是一款強(qiáng)大的科技產(chǎn)品，也是一種全新的購物方式，其利用強(qiáng)大的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，100%還原真實(shí)場景，捕捉用戶的動(dòng)作并觸發(fā)虛擬環(huán)境的反饋，突破時(shí)間和空間的限制，使衣物試穿、家居體驗(yàn)、生活用品使用等在受眾眼前實(shí)現(xiàn)。簡單來說，buy+就是讓現(xiàn)實(shí)中的人和虛擬中的人和物進(jìn)行交互，將現(xiàn)實(shí)世界中的場景虛擬化，成為一個(gè)可互動(dòng)的商品來提升受眾的參與感。
（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在線下廣告中的應(yīng)用
線下的虛擬現(xiàn)實(shí)廣告是指一些采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣告裝置，這種裝置帶有更多的即時(shí)性和交互性，能夠給人們帶來巨大的視覺享受，那些酷似真實(shí)的人物和場景，吸引著廣大受眾的注意力?，F(xiàn)在這種廣告形式很受歡迎，被應(yīng)用在地鐵站、公交站、大型商場、步行街等人流量大的地方，取得了良好的廣告效果。
近日，百事公司在倫敦的一個(gè)公交站牌邊上安裝了一塊采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大屏幕，人們可以從這塊屏幕上看到迎面而來的飛碟、從下水道竄出來的怪物觸手，以及一只休閑散步的老虎等奇特景象。這一廣告牌推出后一下吸引了受眾的興趣，人們紛紛在此自拍，與此合影，甚至都不愿離開。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對廣告的影響
廣告為取得更好的傳播效果，往往采用最新的科技成果。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣告順應(yīng)了信息化社會(huì)的發(fā)展趨勢和時(shí)代潮流，是現(xiàn)代科技與藝術(shù)的完美結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅將受眾對廣告的參與性、互動(dòng)性發(fā)揮到了最大，而且還為廣告增添了新的文化內(nèi)涵。
（一）使廣告信息得到更加有效的傳播
現(xiàn)代傳統(tǒng)的廣告大多都是單向告知式的，不注重與受眾的互動(dòng)，就如同櫥窗廣告一般，以展示為主，不能達(dá)到很好的廣告信息傳播效果。為了使廣告在海量的信息中得到更多受眾的主動(dòng)關(guān)注，需要在廣告中融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、交互藝術(shù)等新興的科技手段，激發(fā)受眾主動(dòng)接觸、參與廣告的好奇心。虛擬現(xiàn)實(shí)的廣告有效地把握和巧妙地利用了受眾的好奇心理，使受眾能夠在不同的時(shí)間或地點(diǎn)參與到廣告的互動(dòng)中來，加強(qiáng)了與受眾的交流互動(dòng)，變被動(dòng)為主動(dòng)，讓受眾以體驗(yàn)的方式來接受并記憶廣告信息，更加有效地傳播廣告信息。
（二）使受眾更加主動(dòng)地參與到廣告中
雖然傳統(tǒng)大眾媒體廣告的覆蓋面比較廣，但廣告形式以單向式的告知為主，受眾被動(dòng)地接受廣告信息，缺乏主動(dòng)關(guān)注和參與的興趣。一則廣告要想使廣告信息得到更加廣泛的傳播，就要找到受眾的興趣點(diǎn)和痛點(diǎn)，進(jìn)而抓住受眾的心，使受眾能夠全身心地投入廣告之中并與廣告產(chǎn)生情感共鳴。虛擬現(xiàn)實(shí)廣告以參與互動(dòng)為核心，極大地提升了廣告的互動(dòng)表現(xiàn)力，激發(fā)了受眾對廣告及品牌的好奇心，讓受眾主動(dòng)與廣告進(jìn)行積極地參與互動(dòng)，使其在與廣告所傳達(dá)的信息產(chǎn)生情感共鳴的過程中主動(dòng)接受廣告信息，由“心動(dòng)”變?yōu)椤靶袆?dòng)”。
（三）使廣告在受眾中的投放更加精準(zhǔn)
傳統(tǒng)大眾媒體廣告主要投放于電視、廣播、雜志、網(wǎng)絡(luò)等常見的大眾媒體上，面向的也是某一群體的受眾，其內(nèi)容和形式具有明顯的大眾性，缺乏對單一受眾的針對性，雖然廣告的受眾面比較廣，但并非所有人都是廣告的目標(biāo)消費(fèi)者，受眾感覺廣告信息與自身需求無關(guān)，因而缺少關(guān)注廣告的興趣和動(dòng)機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)廣告通過受眾與廣告的參與互動(dòng)，可以精準(zhǔn)地識別個(gè)體受眾的興趣點(diǎn)和關(guān)注點(diǎn)，根據(jù)單個(gè)受眾的需求、興趣取向等設(shè)計(jì)有針對性的廣告形式和內(nèi)容，有目的性、有節(jié)奏地進(jìn)行廣告投放，并且通過受眾的實(shí)時(shí)反饋調(diào)整廣告內(nèi)容，以適當(dāng)?shù)?、充滿個(gè)性化的內(nèi)容觸動(dòng)受眾的神經(jīng)，建立品牌與受眾之間的緊密聯(lián)系。
（四）使受眾對廣告有更加真實(shí)的體驗(yàn)
虛擬現(xiàn)實(shí)廣告區(qū)別于傳統(tǒng)大眾媒體廣告最大的特征就是體驗(yàn)性，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心。其能夠綜合地調(diào)動(dòng)受眾的視覺、聽覺、嗅覺等多種感官，利用多樣化的媒介，為受眾創(chuàng)造出愈加逼真和美輪美奐的虛擬環(huán)境，使受眾產(chǎn)生真切而又強(qiáng)烈的情感體驗(yàn)，給予受眾“親臨”的感受，將受眾的自我感受與廣告內(nèi)容相融合，使其在直觀、全面地了解產(chǎn)品之后加深對產(chǎn)品及品牌的認(rèn)知，迅速地作出消費(fèi)行為。受眾通過對產(chǎn)品功能的虛擬體驗(yàn)?zāi)軌蚋尤?、直觀地加深對品牌的認(rèn)知，體味廣告的深刻內(nèi)涵，感受到品牌所傳達(dá)的價(jià)值觀，在獲得廣告信息的同時(shí)也得到更加真實(shí)的視覺及情感體驗(yàn)。
（五）使商業(yè)廣告更具娛樂性和藝術(shù)性
虛擬現(xiàn)實(shí)廣告的娛樂性基于其游戲性?；?dòng)性的游戲是虛擬現(xiàn)實(shí)廣告一個(gè)重要的載體，有趣、好玩、富有創(chuàng)造力的游戲可以激發(fā)受眾對廣告的主動(dòng)關(guān)注和參與，進(jìn)而促使其積極地了解產(chǎn)品及品牌的相關(guān)信息，與品牌產(chǎn)生直接的情感共鳴。如同游戲一般的虛擬現(xiàn)實(shí)廣告融合了音樂、動(dòng)畫、影視等多種傳統(tǒng)或現(xiàn)代的藝術(shù)形式，使受眾擺脫現(xiàn)實(shí)生活中的種種限制和束縛，釋放自我、尋找快樂，受眾不僅不會(huì)對廣告信息產(chǎn)生抵觸和厭煩情緒，反而能夠全身心地融入其中，在與游戲互動(dòng)的過程中不斷加深對品牌的印象，在娛樂的同時(shí)得到愉悅的心靈體驗(yàn)。
四、結(jié)語
當(dāng)今社會(huì)，廣告充斥在我們生活的每一個(gè)角落，一些傳統(tǒng)的“侵入式廣告”正在嚴(yán)重地影響著人們的正常生活，引起人們對廣告的厭煩情緒。廣告需要采用更加新穎、更具互動(dòng)性和參與性的形式來吸引受眾的注意力并使其主動(dòng)參與其中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與廣告的融合，讓受眾通過與廣告投放終端的實(shí)時(shí)互動(dòng)，給予其更加真實(shí)的用戶體驗(yàn)，使得廣告主能夠更好地展現(xiàn)其產(chǎn)品，使產(chǎn)品及其品牌在被受眾選擇時(shí)能夠被直觀地了解和接受，增加其產(chǎn)品的影響力。隨著科技的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)廣告將以越來越多樣的形式出現(xiàn)在我們的生活之中，以其全新的受眾體驗(yàn)、高度的參與互動(dòng)、巨大的市場影響引發(fā)廣告業(yè)的新變革。
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【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí) 三維空間 Unity 3D技術(shù) 虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)
一、引言
虛擬現(xiàn)實(shí)是近幾年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，利用電腦虛擬出一個(gè)比較真實(shí)的三維空間，使用者能利用自身的感官系統(tǒng)，通過對交互式設(shè)備，對虛擬世界進(jìn)行瀏覽、體驗(yàn)和觀察，并能夠?qū)崟r(shí)、無制約地觀察三維空間中的信息，產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。如今隨著新醫(yī)改啟動(dòng)以來，中國醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)信息化的需求和發(fā)展?jié)摿薮螅t(yī)院規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，“預(yù)約掛號難、對醫(yī)生不了解、找不到診室”等問題日益凸顯，因此采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)出集導(dǎo)航、信息查詢?yōu)橐惑w的虛擬系統(tǒng)有利于解決用戶看病的難題。
二、功能模塊設(shè)計(jì)
2.1導(dǎo)航
相比于平面地圖來說，虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)采用3D地圖，用戶可以對虛擬3D醫(yī)院進(jìn)行瀏覽，方向感更強(qiáng)，從而更方面、直觀地瀏覽醫(yī)院的全景、各個(gè)建筑具置以及各個(gè)診室的分布，快速找到看病科室的具置。同時(shí)還能為用戶選擇最優(yōu)路徑，減少時(shí)間浪費(fèi)等不必要的麻煩。
2.2預(yù)約掛號
掛號難、排隊(duì)慢等一直是看病的一大難題。虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)為用戶提供掛號的功能。用戶只需在該系統(tǒng)中根據(jù)提示，找到對應(yīng)的科室，即可選擇醫(yī)生進(jìn)行掛號。同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)排隊(duì)人數(shù)告知用戶到達(dá)醫(yī)院的合適時(shí)間。
2.3醫(yī)生信息查詢
虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)提供醫(yī)生信息查詢的功能。用戶根據(jù)提示在系統(tǒng)中找到對應(yīng)的科室，即可查看該科室醫(yī)生的所有信息，如醫(yī)生職稱、學(xué)歷、擅長、坐診時(shí)間以及評價(jià)等，幫助用戶選擇合適的醫(yī)生。
2.4價(jià)格查詢
用戶在去醫(yī)院看病之前，可在系統(tǒng)中查看各個(gè)診室所涉及的檢查治療的價(jià)格，為用戶提供參考。這樣有利于用戶提前在就診卡中充值足夠的錢，較少不必要的麻煩。
2.5展現(xiàn)醫(yī)院特點(diǎn)
虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)不僅有利于解決用戶看病的難題，也有利于醫(yī)院對自身的宣傳。例如，展現(xiàn)醫(yī)院良好的就診環(huán)境、先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備以及知名專家等，有利于醫(yī)院的不斷發(fā)展。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)
3.1 Unity 3D
Unity 3D技術(shù)是一個(gè)跨平臺(tái)的開發(fā)工具，可至Mac、Windows、Android等多個(gè)平臺(tái)，具有跨平臺(tái)性好的優(yōu)點(diǎn)；兼容多種操作系統(tǒng)，讓別的開源項(xiàng)目可以借鑒；支持各種插件可提高代碼重復(fù)使用率。因此，Unity3D軟件對于虛擬仿真的設(shè)計(jì)和開發(fā)有著廣闊的易用性，為虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)性支持。
3.2 建模技術(shù)
虛擬環(huán)境的建模是整個(gè)虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，主要包括三維視覺建模和三維聽覺建模，通過幾何建模、形象建模（物理建模）和具體程序?qū)崿F(xiàn)來構(gòu)建和控制虛擬場景。
3.3 場景交互技術(shù)
在虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)中，JavaScript可實(shí)現(xiàn)簡單交互，虛擬人物的行走功能；另一重要交互是GUI界面交互，用戶可選擇進(jìn)入不同場景，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的漫游模式。
3.4 碰撞檢測技術(shù)
碰撞檢測技術(shù)是組成虛擬醫(yī)院漫游系統(tǒng)的重要部分，碰撞檢測的主要任務(wù)是檢測模型是否發(fā)生碰撞、報(bào)告碰撞物體和位置、報(bào)告碰撞體之間的距離。若沒有此技術(shù)，則可能發(fā)生“穿墻而入”等不符合真實(shí)世界物理規(guī)則的現(xiàn)象。
四、系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)
（1）采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，增加系統(tǒng)的趣味性。
（2）打破了傳統(tǒng)平面地圖的限制，用戶可以更直觀、方便地瀏覽醫(yī)院各個(gè)建筑、各個(gè)診室的分布情況。
（3）集預(yù)約掛號、信息查詢?yōu)橐惑w，解決看病的難題，有助于用戶更便捷地查詢信息。
（4）為醫(yī)院樹立全方位的形象，推動(dòng)醫(yī)院數(shù)字化管理，有利于醫(yī)院更好地宣傳和發(fā)展。
五、結(jié)語
該系統(tǒng)集導(dǎo)航、掛號、信息查詢等功能為一體，有利于解決當(dāng)前普遍存在的就診難題。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展迅速且越來越成熟，該系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 趙沁平，《虛擬現(xiàn)實(shí)綜述》
歷史發(fā)展
其實(shí)上述兩種技術(shù)早在上世紀(jì)就嶄露頭角了。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品為例，已知的世界上的第一臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品誕生于1956年，是攝影師Morton Heilig發(fā)明的設(shè)備Sensorama（如圖1），這是一款集成體感裝置的3D互動(dòng)終端，它集3D顯示器、立體聲音箱、氣味發(fā)生器以及振動(dòng)座椅于一身，用戶坐在上面能夠體驗(yàn)到6部炫酷的短片，內(nèi)容包括《薩賓娜的日期》《我是一個(gè)可樂瓶》等，這一領(lǐng)先當(dāng)代科技的設(shè)備帶來了新潮的體驗(yàn)。當(dāng)然，它看上去巨大而且笨重，更像是一臺(tái)醫(yī)療設(shè)備，同時(shí)也不是所有人都有勇氣享受這種刺激的，因此很快它就銷聲匿跡，淡出了人們的視線。
后期的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備又經(jīng)過了多次改進(jìn)，1984年，Jaron Lanier公司推出了世界上第一款商業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備――RB2（如圖2）。這款30多年前的設(shè)備不僅與現(xiàn)在主流的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的外觀相近，甚至還配有體感追蹤手套，可以實(shí)現(xiàn)一定的交互操作。
2009年，得到眾籌資金的Oculus Rift項(xiàng)目重啟了當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目的研發(fā)，尤其是在2014年該項(xiàng)目被Facebook以20億美金收購后其軟硬件開發(fā)的速度也越來越快，終于在2016年初將產(chǎn)品正式投入市場。同年，HTC Vive、PS VR等重磅設(shè)備紛紛發(fā)售，由此衍生的各種應(yīng)用鋪天蓋地而來，關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的新聞一時(shí)間充斥著各大媒體，讓人真切地感受到VR真的來到了我們身邊！
由只能看視頻的冰箱大小的設(shè)備到能夠戴在頭上進(jìn)行各種互動(dòng)的頭盔，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展不是一朝一夕完成的，而是幾代人共同智慧的結(jié)晶。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)同樣也是科技逐步發(fā)展的結(jié)果，這一技術(shù)于1990年被提出，1998年第一次應(yīng)用于實(shí)時(shí)直播（Sportvision開發(fā)的1st&Ten系統(tǒng)）。而1999年ARToolKit開源增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具的出現(xiàn)（奈良先端科學(xué)技術(shù)學(xué)院的加藤弘開發(fā)）使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用。其最初的應(yīng)用還是局限于廣播電視行業(yè)，如各大電視臺(tái)引進(jìn)的虛擬演播室系統(tǒng)，各電視臺(tái)的氣象播報(bào)節(jié)目等，往往是將虛擬的環(huán)境與真實(shí)主持人進(jìn)行場景融合。2013年央視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)的舞臺(tái)則將這種應(yīng)用方式發(fā)揮到了極致。
技術(shù)關(guān)聯(lián)
從原理上講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，用虛假的信息欺騙使用者的視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)甚至觸覺、嗅覺等感知，使人產(chǎn)生身臨其境感覺的技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是在可確定的真實(shí)環(huán)境中疊加計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息，從而混淆觀眾感知的技術(shù)。
我們可以發(fā)現(xiàn)，這兩種科技有一定的關(guān)聯(lián)性：有人認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的極致，因?yàn)樗鼘⑺械恼鎸?shí)環(huán)境全部疊加、替換成了虛擬信息（如圖3）；還有些人認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分支，因其在虛擬環(huán)境中混入了部分真實(shí)信息（如圖4）。
無論認(rèn)同哪種觀點(diǎn)，不可否認(rèn)的是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)二者之間具有較多共通性，我們可以通過它們的技術(shù)特征（如表1）來繼續(xù)確認(rèn)這點(diǎn)。
如果將虛擬定義為“假”，將現(xiàn)實(shí)定義為“真”，我們可將虛擬現(xiàn)實(shí)理解為“以假亂真”，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)理解為“真假難辨”。
應(yīng)用前景
“讀萬卷書，行萬里路”是古人對知識獲取和應(yīng)用的概括，意思就是以閱讀增長才識，以體會(huì)增長見識，學(xué)以致用。在當(dāng)今的課堂教學(xué)中，教師通過使用多媒體技術(shù)，將視頻、圖像、交互性課件等資源展示給學(xué)生，使學(xué)生對知識產(chǎn)生更深刻的理解，在課堂上就能夠增長見識。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，能更深入課堂教學(xué)，帶給學(xué)生更加“真實(shí)”的體驗(yàn)。課堂教學(xué)中有了這兩種技術(shù)的支持，不僅能夠“行萬里路”，甚至可以跨越時(shí)間與空間，體驗(yàn)過去與未來，置身于微觀世界、宇宙洪荒。
讓我們想象一下：在一堂關(guān)于問路的英語口語練習(xí)課上，當(dāng)學(xué)生戴上設(shè)備，進(jìn)入真正的紐約街頭，并在熙熙攘攘的異國環(huán)境中真正地體驗(yàn)一次問路過程的時(shí)候，這一切對學(xué)生尤其是對偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生來說，將會(huì)是一次多么難忘的經(jīng)歷（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）。又如，語文課上，當(dāng)老師帶領(lǐng)學(xué)生朗讀《鳥的天堂》時(shí)，教室中間生長出一棵榕樹，并在短短的時(shí)間獨(dú)木成林，學(xué)生們坐在樹林中親眼看到地板變成水面，屋頂化為天空，還有遮天蔽日的千萬只鳥在身邊飛舞……置身于鳥的天堂，又有哪位學(xué)生體會(huì)不到巴金先生當(dāng)年的感受呢（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）？
硬件配備
就在課堂上實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)而言，我們首先需要考慮的是硬件設(shè)備的使用。當(dāng)前這兩種技術(shù)都處于起步階段，各種硬件設(shè)備的規(guī)格也參差不齊，表2是筆者整理的可用于課堂教學(xué)的部分硬件設(shè)備列表。
表格中的入門級代表實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)硬件標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是最容易在課堂普及的設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)級別是增強(qiáng)了體驗(yàn)的常見設(shè)備，具有一般的性能和R場體驗(yàn)感。高端設(shè)備都是基于谷歌公司新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，具有更多的功能和互動(dòng)性。其中Tango技術(shù)原先被稱為Project Tango，是包含了能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù)（SLAM）的軟硬件技術(shù)。Daydream則是為集成了虛擬現(xiàn)實(shí)的Android N系統(tǒng)打造的軟硬件標(biāo)準(zhǔn)。頂尖級別是當(dāng)今最頂級的民用技術(shù)產(chǎn)品，擁有最多的功能、強(qiáng)大的互動(dòng)和最佳的體驗(yàn)，其中VR系列產(chǎn)品無一例外地采用了頭戴顯示器與高性能主機(jī)通過線纜連接的方式，一方面解決了擁有強(qiáng)大運(yùn)算能力的主機(jī)與頭盔輕量化之間的平衡，但另一方面高效率低延遲的無線連接技術(shù)還不成熟導(dǎo)致了線纜的存在，而延遲則是影響使用者體驗(yàn)的重大因素，超過20毫秒的延遲不僅會(huì)導(dǎo)致體驗(yàn)變差，還會(huì)讓使用者產(chǎn)生頭暈等不適癥狀。頂尖的AR設(shè)備則是微軟產(chǎn)品HoloLens一家獨(dú)大，相比谷歌眼鏡項(xiàng)目的退出和Magic Leap那過于科幻的產(chǎn)品難產(chǎn)，HoloLens已經(jīng)推出了產(chǎn)品商用套裝并將所有的功能集成到了售價(jià)5000美金的頭盔中（其開發(fā)者版本售價(jià)為3000美金）。至于理想級別的設(shè)備，是筆者針對頂尖級別產(chǎn)品缺陷而臆想的完美配置，其中部分內(nèi)容受限于當(dāng)前科技水平還未實(shí)現(xiàn)，如無介質(zhì)全息投影技術(shù)。
無論如何，精簡指令集的出現(xiàn)和納米工藝的提升已經(jīng)將奔騰級別的運(yùn)算效能濃縮到了手機(jī)大小的設(shè)備上。未來VR設(shè)備的發(fā)展趨勢應(yīng)當(dāng)是使用越來越輕的便攜設(shè)備去欣賞越來越真實(shí)的虛擬世界；AR設(shè)備則會(huì)向無需攜帶設(shè)備就能看到全息畫面的立體投影方向發(fā)展。
軟件開發(fā)
21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，也是信息科技急速發(fā)展的時(shí)代。作為走在時(shí)代前沿的信息技術(shù)教學(xué)，不僅要讓學(xué)生掌握教材中的知識和技能，還要讓學(xué)生了解最新的信息技術(shù)動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大知識層面，并在實(shí)踐探究中發(fā)展創(chuàng)造性思維。
2015年初，筆者在一堂城鄉(xiāng)交流課上首次應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)并取得了很好的課堂效果（所使用課件榮獲第十三屆NOC活動(dòng)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具評優(yōu)賽項(xiàng)的恩歐希教育信息化發(fā)明創(chuàng)新獎(jiǎng)）。當(dāng)時(shí)考慮到農(nóng)村地區(qū)的硬件設(shè)備不發(fā)達(dá)，從而采用了入門級別的設(shè)備解決方案，其優(yōu)缺點(diǎn)都同樣明顯：采用臺(tái)式機(jī)加USBz像頭的硬件組合使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可在低配置電腦上使用，避免了新技術(shù)受限于設(shè)備無法使用的尷尬局面；但同時(shí)它帶來的開發(fā)技術(shù)壁壘也使得教師必須具有相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)才能完成課件的制作。以筆者為例，那時(shí)無論是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其開發(fā)都處于起步階段，所有的技術(shù)文檔和資料都沒有中文版本，再加上自己尚沒有Windows平臺(tái)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，也沒有C++編程基礎(chǔ)，所以前期大約有一個(gè)月的時(shí)間都是在自學(xué)、摸索，抱著詞典翻譯和消化研究，之后在制作動(dòng)畫、三維模型、軟件開發(fā)、程序排錯(cuò)等方面又耗費(fèi)了一個(gè)多月的時(shí)間才最終完成（如上頁圖5）。
有了這次的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，再加上自己不斷地研究和國際國內(nèi)開發(fā)環(huán)境的改善，2016年初，筆者同時(shí)應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合電子書包做了一次新的課堂嘗試（所使用課件榮獲第十四屆NOC活動(dòng)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具評優(yōu)賽項(xiàng)的恩歐希教育信息化發(fā)明創(chuàng)新獎(jiǎng)）。國際、國內(nèi)的開發(fā)環(huán)境改善是指在這一年中，國內(nèi)開始涌現(xiàn)出一批增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，如太虛、視辰、亮風(fēng)臺(tái)等，國外的Wikitude、Vuforia等也在技術(shù)上有了長足的進(jìn)步，增添了更多功能。虛擬現(xiàn)實(shí)方面，Unreal、Unity、CRYENGINE等游戲引擎也紛紛宣布原生支持VR技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)。筆者此次所用的開發(fā)平臺(tái)從Visual C++轉(zhuǎn)換為Unity+C#，應(yīng)用平臺(tái)也從Windows轉(zhuǎn)到了Android系統(tǒng)。并在AR應(yīng)用中增添了掃描課本播放視頻（如圖6）、觸摸按鈕改變?nèi)S模型紋理等交互（如圖7），既簡化了學(xué)生的操作，又提高了趣味性。再加上漫游環(huán)節(jié)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用（如圖8），使課堂氣氛達(dá)到了。得益于三維引擎的強(qiáng)大功能，它在增添了粒子、大氣等大量新特性的同時(shí)又大大降低了制作難度，其硬件體驗(yàn)級別也由2015年的入門級上升到了標(biāo)準(zhǔn)級。
現(xiàn)階段比較尷尬的情況是，從高端級別的體驗(yàn)開始，技術(shù)對硬件設(shè)備的要求越來越高。到時(shí)2016年末為止，符合Daydream標(biāo)準(zhǔn)的智能設(shè)備只有谷歌Pixel以及華為Mate9、ZTE Axon7等幾款，包含Tango技術(shù)的手機(jī)目前更是只有聯(lián)想Phab 2 Pro一款。因其設(shè)備的特殊性（新的硬件或者技術(shù)規(guī)范），無意中增添了課件開發(fā)的成本。好在谷歌免費(fèi)提供了Google VR SDK的GitHub下載，為應(yīng)用開發(fā)提供了很多便利，并有簡單的實(shí)例代碼可供研究。同時(shí)，谷歌應(yīng)用商店內(nèi)置了豐富的VR/AR應(yīng)用，老師們可以在課堂上依據(jù)授課內(nèi)容使用（如上頁圖9）。
頂尖設(shè)備目前還比較小眾，設(shè)備擁有量很少，同時(shí)設(shè)備中采用了大量特殊硬件，如深度攝像頭、紅外基站等，導(dǎo)致無法成為開發(fā)主流。為改善這一情況，制造商們紛紛推出了自家設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)包并宣稱與主流三維引擎兼容，這些SDK我們都可在其官方網(wǎng)站上找到并下載。甚至微軟在將HoloLens的開發(fā)功能整合到Visual Studio 2015 Update 1之余，還額外提供了HoloLens虛擬機(jī)，讓沒有設(shè)備的開發(fā)人員一樣能夠制作出頂級的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。HTC Vive還借助Steam 平臺(tái)打造了眾多VR資源，微軟同樣致力于將HoloLens融入仍在不斷升級的Windows 10中。
結(jié)束語
在1945年7月出版的《大西洋月刊》上，Vannevar Bush描繪了他的一個(gè)構(gòu)想：一部可連接在普通眼鏡上的頭戴式照相機(jī)，可記錄評論、照片以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。他這樣寫道：“想象一下未來實(shí)驗(yàn)室里的研究者，他的雙手是自由的，他是不被束縛的……他的照相機(jī)比核桃還要小，附在普通眼鏡上……這遠(yuǎn)不是普通的構(gòu)想?！?/p>
Vannevar Bush預(yù)測，半個(gè)世紀(jì)之后，可能真的“世界已經(jīng)到達(dá)一個(gè)設(shè)備具有超高可靠性并且便宜而又復(fù)雜的時(shí)代，這些東西一定會(huì)到來”。
現(xiàn)在，它真的來了，而且不僅僅是拍照攝像，甚至已經(jīng)發(fā)展成了一套復(fù)雜的交互式設(shè)備，并將很快進(jìn)入到我們的課堂教學(xué)中。無論是HTC的VIVE、微軟的HOLOLENS還是其他設(shè)備，都會(huì)在各方面改變我們的生活和學(xué)習(xí)。這是硬件的革命，也是軟件的創(chuàng)新，更是科技的進(jìn)步！
參考文獻(xiàn)：
[1]Jon Axworthy.The origins of virtual reality[EB/OL].http：///wearable-tech/origins-of-virtual-reality-2535.
【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；遠(yuǎn)程教育；技術(shù)接受模型；學(xué)習(xí)行為
【中圖分類號】 G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1009―458x（2016）08―0013―08
一、研究背景
隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，遠(yuǎn)程教育已經(jīng)成為打破時(shí)空界限、推動(dòng)終身教育發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要教育形式。同時(shí)，21世紀(jì)的遠(yuǎn)程教育已經(jīng)不僅僅是教學(xué)資源的靜態(tài)展示和遠(yuǎn)程傳播，學(xué)習(xí)者更希望可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行仿真訓(xùn)練、互動(dòng)交流，體會(huì)現(xiàn)場學(xué)習(xí)的真實(shí)感，這就對遠(yuǎn)程教育提出了更高的要求。面對挑戰(zhàn)，人們開始著眼于將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入遠(yuǎn)程教育。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造三維虛擬環(huán)境，并與使用者進(jìn)行互動(dòng)，從而讓使用者在生理和心理上獲得身臨其境感受的技術(shù)（Gutiérrez， Vexo， & Thalmann， 2008； 盧政營， 2009），最早由美國虛擬編程語言研究中心（VPL Research）于1989年提出，隨即引起公眾重視（趙建華， 1998）。20世紀(jì)90年代初，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被引入教育領(lǐng)域，隨后廣泛應(yīng)用于工程、語言、醫(yī)學(xué)和商業(yè)等學(xué)科教育中（McLellan， 1994； Helsel， 1992）。虛擬現(xiàn)實(shí)與遠(yuǎn)程教育的結(jié)合被認(rèn)為是遠(yuǎn)程教育發(fā)展中的一個(gè)里程碑（Dede， 1994），它推動(dòng)了遠(yuǎn)程教育從二維靜態(tài)學(xué)習(xí)到三維沉浸體驗(yàn)的轉(zhuǎn)變并實(shí)現(xiàn)了多用戶交互，有助于促進(jìn)遠(yuǎn)程教育在思想和方式上的根本性變革（Monahan， McArdle， & Bertolotto， 2008）。然而，國內(nèi)遠(yuǎn)程教育對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用仍處于起步階段，主要存在兩個(gè)局限：一是研究成果不夠豐富，根據(jù)吳長帥等（2011）的分析，遠(yuǎn)程教育應(yīng)用僅占教育領(lǐng)域相關(guān)論文的13%，郭文斌和俞樹文（2014）研究發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)在我國遠(yuǎn)程教育研究熱點(diǎn)圖譜中僅排在第25位。二是技術(shù)應(yīng)用效果不明，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用效果關(guān)注較少（吳長帥，等，2011），偏重于對應(yīng)用前景和價(jià)值的描述，而對技術(shù)條件下的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果研究不足。胡林（2004）認(rèn)為使用現(xiàn)代教育技術(shù)并不是為了擺花架子，而是為了有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和教學(xué)質(zhì)量提高。信息技術(shù)只有被接受和持續(xù)使用，其價(jià)值才能真正發(fā)揮出來，所以本研究重點(diǎn)探討虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)行為影響因素，希望以教學(xué)實(shí)證研究引導(dǎo)教育技術(shù)的完善與發(fā)展。
二、理論基礎(chǔ)與研究假設(shè)
（一）理論基礎(chǔ)
使用者對信息技術(shù)的接受情況是信息技術(shù)應(yīng)用能否成功的關(guān)鍵。為此，Davis（1989）提出了技術(shù)接受模型（Technology Acceptance Model， TAM）（圖1）用以研究信息技術(shù)接受行為的影響因素。在模型中，假設(shè)使用行為（Use Behavior）是由行為意愿（Behavioral Intention）決定的，而行為意愿與使用者的感知有用性（Perceived Usefulness）和技術(shù)使用態(tài)度（Attitude toward Using）有關(guān)。TAM模型的兩個(gè)核心變量感知有用性和感知易用性（Perceived Ease of Use）都對使用態(tài)度有影響，同時(shí)感知易用性還會(huì)影響感知有用性。外部變量（External Variables）包括系統(tǒng)特性、使用者介入等因素對模型中的兩個(gè)核心變量起間接作用。隨后，歷經(jīng)學(xué)者們的多次修改完善（Davis & Venkatesh， 1996； Venkatesh & Davis， 2000； Venkatesh & Bala， 2008），增加外部要素變量和主觀調(diào)節(jié)變量，并在不同實(shí)證研究中形成豐富的TAM擴(kuò)展模型。目前，TAM模型及其擴(kuò)展模型在信息技術(shù)研究中具有較強(qiáng)的影響力，采用該模型進(jìn)行研究的論文數(shù)量超過其它理論模型（孫建軍，等，2007）。
（二）研究假設(shè)
為了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)，研究以TAM模型為基礎(chǔ)，兼顧各類TAM擴(kuò)展模型的要素，同時(shí)充分考慮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育這一特定研究情境，構(gòu)建了研究模型（圖2）。
1. 使用行為的影響因素
TAM模型提出信息技術(shù)的使用行為由使用者的行為意愿決定。但對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育來說，硬件條件（Hardware Condition）也可能直接影響實(shí)際使用行為。一方面，學(xué)習(xí)者對網(wǎng)絡(luò)教育硬件系統(tǒng)的安全性、快速性和可靠性的感知是其對網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)滿意的關(guān)鍵因素（李峰，等，2009），而且會(huì)直接影響學(xué)習(xí)行為能否實(shí)現(xiàn)（劉志紅，等，2005）。另一方面，虛擬場景和模型可能涉及多路實(shí)時(shí)視頻流，大量數(shù)據(jù)對計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)幾何模型的壓縮與傳輸技術(shù)要求較高（周忠，等， 2015），所以更需要硬件和網(wǎng)絡(luò)的支持才能有效發(fā)揮作用?；谝陨峡紤]，本研究提出如下假設(shè)：
H1：行為意愿對使用行為有正向影響。
H2：硬件條件對使用行為有正向影響。
2. 行為意愿的影響因素
行為意愿的影響因素沿用了TAM模型的兩個(gè)經(jīng)典變量“感知有用性”和“感知易用性”。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)區(qū)別于其他信息技術(shù)的重要特點(diǎn)是其沉浸性和交互性，可以讓使用者體會(huì)身臨其境的效果并隨之感受到使用的樂趣（Gutiérrez， et al.， 2008），所以感知愉悅性對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的接納意愿相當(dāng)重要。Wojciechowski和Cellary（2013）對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究也證實(shí)了這種正向關(guān)系的存在。為此，本研究采納Davis等的TAM擴(kuò)展模型將“感知愉悅性”納入核心變量（Davis， Bagozzi， & Warshaw， 1992）?；谝陨峡紤]，本研究提出如下假設(shè)：
H3：感知有用性對行為意愿有正向影響。
H4：感知易用性對行為意愿有正向影響。
H5：感知愉悅性對行為意愿有正向影響。
3. 感知易用性的影響因素
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的外部變量主要可以分為主客觀兩類。首先是主觀上的自我效能感（Self Efficacy），即對自己完成任務(wù)并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)能力的判斷（Bandura， 1986），對于遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)來說，主要指對運(yùn)用計(jì)算機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)平臺(tái)能力的主觀判斷。其次，虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)和硬件條件從客觀上也影響使用體驗(yàn)。不難發(fā)現(xiàn)，人機(jī)互動(dòng)良好的操作系統(tǒng)和穩(wěn)定高速的硬件與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能會(huì)讓學(xué)習(xí)更加便捷簡單，而熟練運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)者可能會(huì)覺得學(xué)習(xí)更加輕松?；谝陨峡紤]，本研究提出如下假設(shè)：
H6：硬件條件對感知易用性有正向影響。
H7：軟件設(shè)計(jì)對感知易用性有正向影響。
H8：自我效能感對感知易用性有正向影響。
4. 感知有用性的影響因素
根據(jù)TAM模型，感知有用性受到感知易用性和外部變量的影響。除了感知易用性之外，使用者判斷虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)有幫助，首先取決于學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源的展現(xiàn)形式，而這些有賴于軟件功能和界面設(shè)計(jì)。王昭君（2007）研究發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)內(nèi)容及其呈現(xiàn)方式是影響學(xué)習(xí)成績的首要因素。其次，學(xué)習(xí)者的信息化水平和技術(shù)操作能力是有差異的，這種差異可能會(huì)影響他們對技術(shù)有用性的評判。胡勇和趙鳳梅（2015）研究表明學(xué)習(xí)者自我效能感與學(xué)習(xí)滿意度顯著相關(guān)?；谝陨峡紤]，本研究提出如下假設(shè)：
H9：感知易用性對感知有用性有正向影響。
H10：軟件設(shè)計(jì)對感知有用性有正向影響。
H11：自我效能感對感知有用性有正向影響。
5. 感知愉悅性的影響因素
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)直觀易用的特點(diǎn)給學(xué)習(xí)者提供了與現(xiàn)實(shí)生活較為相似的真實(shí)體驗(yàn)，這種體驗(yàn)有別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)，而類似于電腦游戲，容易引起學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)習(xí)者的自我效能感越強(qiáng)，則可能越容易感知到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所帶來的樂趣。同時(shí)，Wojciechowski和Cellary（2013）研究證實(shí)了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的軟件界面設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者興趣的激發(fā)有積極影響。基于以上考慮，本研究提出如下假設(shè)：
H12：感知易用性對感知愉悅性有正向影響。
H13：自我效能感對感知愉悅性有正向影響。
H14：軟件設(shè)計(jì)對感知愉悅性有正向影響。
三、模型驗(yàn)證與分析
（一）量表制作與問卷調(diào)查
本研究問卷的測試題項(xiàng)主要參考了技術(shù)接受模型（TAM）的有關(guān)經(jīng)典論著（Davis， 1989； Venkatesh， et al.， 2000； Moore & Benbasat， 1991； Ajzen， 1991），對于該模型擴(kuò)展而產(chǎn)生的“感知愉悅性”和“自我效能感”兩個(gè)變量量表主要借鑒了Venkatesh和Bala（2008）、胡曉（2015）的研究模型與量表，并參考了Wojciechowski和Cellary（2013）對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中的實(shí)證研究。對于“硬件條件”和“軟件設(shè)計(jì)”兩個(gè)變量量表，則主要參考了李峰等（2009）、Haven和Botterill（2003）、葉步偉和馬德?。?011）對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用和遠(yuǎn)程教育評價(jià)等方面的研究。變量的定義、測度項(xiàng)個(gè)數(shù)和來源在表1中列出，以上所有變量的測量均采用Likert5級量表進(jìn)行測試，其中5表示非常贊同，1表示非常不贊同。
虛擬博物館是展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)情境化特色的一個(gè)代表平臺(tái)，其遠(yuǎn)程教育功能已被國內(nèi)外研究所重視（Craig， Sherman， & Will， 2009； Guttentag， 2010； 楊建杰， 等， 2015）。Young，Huang和Jang（2000），Castle（2004），Jones和Christal（2002）分別對中國臺(tái)灣清華科技館虛擬館、加拿大博物館虛擬館“My Personal Museum”和美國國立博物館虛擬館“Virtual Smithsonian”應(yīng)用遠(yuǎn)程教學(xué)的情況進(jìn)行了實(shí)證調(diào)研，并獲得了積極反饋。Jones和Christal（2002）預(yù)言未來的虛擬博物館是虛擬現(xiàn)實(shí)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)物，可以有效推動(dòng)合作學(xué)習(xí)與探索學(xué)習(xí)，將被廣泛應(yīng)用于各年齡段學(xué)生的遠(yuǎn)程教育中。由此可見，虛擬博物館是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育結(jié)合的典型案例。本研究選取南京博物院數(shù)字虛擬館作為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)，該虛擬館利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建成了國內(nèi)先進(jìn)的全景高仿真漫游數(shù)字館，學(xué)習(xí)者可以利用該館學(xué)習(xí)博物館設(shè)計(jì)手法、歷史文物知識并練習(xí)導(dǎo)游講解，不再受時(shí)空條件限制。該系統(tǒng)作為“博物館經(jīng)營管理”課程的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)正被嘗試應(yīng)用于教學(xué)。本研究以參與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的旅游管理專業(yè)大二學(xué)生作為實(shí)證研究對象，讓學(xué)生利用南京博物院數(shù)字虛擬館進(jìn)行博物館展示設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和講解訓(xùn)練，隨后通過博物館布局圖繪制、陳列方案設(shè)計(jì)與講解匯報(bào)等方法考察其遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)效果。本研究首先選取20名參與學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)感受的預(yù)調(diào)查，對問卷的題目表達(dá)、順序格式等進(jìn)行修改與完善。隨后，正式通過郵件發(fā)放問卷進(jìn)行大范圍的數(shù)據(jù)搜集。最終回收問卷237份，其中有效問卷213份，有效率89.9%。
（二）測量模型分析
測量模型分析的目的是檢驗(yàn)?zāi)Ｐ椭凶兞康男哦群托Ф?。信度是指量表的穩(wěn)定性和一致性。效度包括收斂效度和區(qū)別效度，收斂效度反映了同一因子在不同測量項(xiàng)測定中的相似程度，區(qū)別效度反映了不同因子的測量項(xiàng)之間的區(qū)別性。本研究參考了結(jié)構(gòu)方程理論與相關(guān)計(jì)算方法（Fornell & Larcker， 1981； Anderson & Gerbing， 1988； 吳明隆， 2008），以克朗巴哈系數(shù)（Cronbach alpha）作為信度檢驗(yàn)指標(biāo)，當(dāng)測試結(jié)果大于0.70時(shí)，認(rèn)為各變量信度可以接受。以變量的因子載荷、組合信度（CR）和平均萃取變差（AVE）指標(biāo)檢驗(yàn)變量的收斂效度，當(dāng)因子載荷值高于0.70時(shí)，測度項(xiàng)具有較好的可靠性，當(dāng)CR大于0.70時(shí)，表明各測度項(xiàng)具有較好的內(nèi)部一致性，而AVE的可接受范圍為大于0.50。同時(shí)，當(dāng)每一個(gè)變量AVE值的平方根大于各成對變量間的相關(guān)系數(shù)時(shí)，表示測量模型具有較好的區(qū)別效度。通過各研究變量的因子載荷、Cronbach alpha、CR和AVE分析結(jié)果（表2）可以看出變量因子的各項(xiàng)測量指標(biāo)均符合要求，表明測量模型具有較好的信度和聚合效度；而區(qū)別效度矩陣中（表3）所有變量AVE值的平方根均大于矩陣內(nèi)其他變量間相關(guān)系數(shù)，表示測量模型的區(qū)別效度也令人滿意。
（三）假設(shè)驗(yàn)證
本研究采用逐步回歸法對模型進(jìn)行驗(yàn)證，由自變量與因變量的相關(guān)程度來決定每一個(gè)自變量是否進(jìn)入回歸模型，最后得到最佳回歸模型（表4），選入回歸模型的自變量對因變量的預(yù)測力均顯著，反之則沒有顯著的預(yù)測力，由此可以判斷理論模型假設(shè)成立情況（表5）。這些回歸模型的F值顯著性水平均小于0.05，故拒絕F檢驗(yàn)的零假設(shè)，認(rèn)為各項(xiàng)目的均值總體上存在顯著差異。回歸模型的調(diào)整R2范圍為0.346至0.671，說明自變量對5個(gè)因變量的解釋度達(dá)34.6%至67.1%?；貧w分析結(jié)果表中包含非標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)（B）與標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)（β），由于非標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)包含常量，無法比較自變量的相對重要性，故采用標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)進(jìn)行自變量重要性比較。
四、研究結(jié)論
（一）行為意愿和硬件條件影響遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)行為
行為意愿和硬件條件均進(jìn)入模型1回歸方程，說明對虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)行為有正向影響。通過對標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)（β）的比較發(fā)現(xiàn)，硬件條件的影響程度（0.524）略大于行為意愿（0.461），這一結(jié)果與研究假設(shè)一致。雖然一般的技術(shù)接納模型只考慮行為意愿對使用行為的影響（Davis， 1989；Ajzen， 1991），但對于計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)條件依賴性很強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)來說，硬件條件直接決定了該遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)行為能否發(fā)生，影響程度甚至高于主觀的行為意愿。同時(shí)，這一結(jié)論說明隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)設(shè)備的優(yōu)劣對于遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用與發(fā)展有著越來越重要的作用。
（二）感知有用性、感知易用性和感知愉悅性對學(xué)習(xí)行為意愿有積極影響
模型2中，感知有用性、感知易用性和感知愉悅性對行為意愿的正向影響均被證實(shí)。感知有用性和感知易用性與行為意愿的關(guān)系與現(xiàn)有TAM模型的研究結(jié)論相符，感知愉悅性的正向影響也與Wojciechowski和Cellary（2013）對于虛擬現(xiàn)實(shí)教育的實(shí)證研究結(jié)論一致。結(jié)合β系數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，感知愉悅性對虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)意愿影響程度最高（0.495），感知有用性（0.329）和感知易用性（0.249）次之。感知愉悅性的作用超過TAM模型的兩個(gè)經(jīng)典變量，這一結(jié)果看似意外，實(shí)則不然。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的表現(xiàn)形式與電腦游戲的戲劇化策略具有異曲同工之妙（楚學(xué)娟，等，2006），基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)筑的高仿真漫游場景更是與電腦游戲如出一轍，由此可見虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是愉悅性。而愉悅感對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的激勵(lì)作用也已經(jīng)被許多研究所證實(shí)（楊培燕，2008；陳江鴻，等，2011），被認(rèn)為可以更好地保證學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)力，激發(fā)其主動(dòng)探索的積極性。
（三）硬件條件、軟件設(shè)計(jì)和自我效能感影響感知易用性
模型3回歸方程證實(shí)了學(xué)習(xí)者對于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的易用性感知受到硬件條件、軟件設(shè)計(jì)和自我效能感的顯著正向影響，影響程度由大到小依次為硬件條件（0.479）、自我效能感（0.395）和軟件設(shè)計(jì)（0.267）。該結(jié)論與任秀華等（2011）和謝愛平（2013）對于遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)工具的研究基本相符，但是就影響程度而言，本研究中的自我效能感對感知易用性的影響更大。按照Taylor（2003）對遠(yuǎn)程教育發(fā)展階段的劃分，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)屬于第五代智能靈活學(xué)習(xí)模式，在對硬件設(shè)備要求大幅提高的同時(shí)，對使用者的操作水平與互動(dòng)學(xué)習(xí)能力亦有更高的要求，所以自我效能感對感知易用性的影響程度與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)技術(shù)和形式的發(fā)展具有密切聯(lián)系。
（四）感知易用性和軟件設(shè)計(jì)影響對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)有用性的感知
模型4中，自我效能感未能進(jìn)入回歸方程，對感知有用性的正向影響不明顯，而軟件設(shè)計(jì)和感知易用性對感知有用性的影響系數(shù)分別為0.474和0.317。感知易用性對感知有用性的影響與TAM模型的結(jié)論一致，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)效果的關(guān)系也被許多研究所證實(shí)（Barron & Henderson， 2002； Hsu， 2012），但自我效能感與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)感知有用性的關(guān)系目前還存在爭議。同樣是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)影響因素的研究，劉莉莉（2013）、胡勇和趙鳳梅（2015）認(rèn)為自我效能感能有效促進(jìn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的感知有用性，胡曉（2015）研究卻得出相反的結(jié)論，而許亞鋒等（2013）則未將自我效能感與感知有用性建立假設(shè)聯(lián)系。本研究認(rèn)為對感知有用性的判斷遠(yuǎn)不如感知易用性那么直觀，一些調(diào)查對象雖然對自我效能感評價(jià)較低，但依然承認(rèn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)是一種有效的方法。
（五）感知愉悅性主要依賴于虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)
模型5中，只有軟件設(shè)計(jì)的正向影響被證實(shí)（0.471），虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)有趣性主要取決于系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，這與陳江鴻等（2011）認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)課程交互界面的藝術(shù)性與豐富性是激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣的前提條件的論斷一致。同時(shí)，感知易用性和自我效能感均未能進(jìn)入回歸方程。關(guān)于感知易用性對感知愉悅性影響不大的結(jié)論與Wojciechowski和Cellary（2013）的研究不一致。雖然都是對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用研究，但是前人研究的調(diào)查對象是初中生，而本研究的對象是大學(xué)生，因?yàn)榧夹g(shù)運(yùn)用能力的差別，年齡較小的測試者可能會(huì)認(rèn)為簡單的學(xué)習(xí)活動(dòng)比較有趣，而大學(xué)生則可能認(rèn)為有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)才更有趣，對特別簡單的學(xué)習(xí)反而提不起興趣。自我效能感對感知愉悅性影響同樣有限，研究發(fā)現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，即便計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力較弱的學(xué)習(xí)者無法達(dá)成遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)目的，但他們依然對虛擬平臺(tái)所展現(xiàn)出的趣味性表示認(rèn)同。
五、建議與展望
（一）重視硬件設(shè)施建設(shè)，保障遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)效果
通過對研究結(jié)論的梳理，不難發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)施對于遠(yuǎn)程教育的保障作用日益顯著，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對于硬件設(shè)施的要求尤其高，其遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、遠(yuǎn)程沉浸效果的表達(dá)均有賴于網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)（周忠，等，2015）。以本次測試使用的南京博物院數(shù)字虛擬館為例，該系統(tǒng)要求客戶端網(wǎng)絡(luò)帶寬大于10M，計(jì)算機(jī)內(nèi)存超過4G，對于建設(shè)開發(fā)平臺(tái)的硬件要求則更高，往往需要數(shù)十萬甚至上百萬的投資。而劉志紅和何青（2005）對68所開辦現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的院校進(jìn)行的調(diào)查表明，我國遠(yuǎn)程教育整體存在帶寬瓶頸、地址壁壘、安全性與服務(wù)質(zhì)量等網(wǎng)絡(luò)問題。硬件與網(wǎng)絡(luò)條件的落后容易造成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行不流暢、仿真效果缺失、數(shù)據(jù)無法及時(shí)更新，甚至導(dǎo)致遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)無法實(shí)現(xiàn)。在未來的教學(xué)改革中，研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)該認(rèn)識到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中應(yīng)用的廣闊前景，加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研發(fā)，提高技術(shù)的易用性與普適性。各類院校應(yīng)重視硬件設(shè)施對遠(yuǎn)程教育的保障作用，加大對計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入，建立虛擬學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)室和高性能計(jì)算機(jī)服務(wù)器，以滿足虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的高要求。同時(shí)，院校、研發(fā)公司和企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)合作，將教學(xué)需求、行業(yè)動(dòng)態(tài)與硬件技術(shù)開發(fā)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育聯(lián)動(dòng)發(fā)展和與時(shí)俱進(jìn)。
（二）優(yōu)化軟件系統(tǒng)，提升學(xué)習(xí)愉悅性
本研究發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)影響學(xué)習(xí)者感知愉悅性，并對感知易用性和感知有用性有積極影響，而感知愉悅性對虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)意愿影響程度最高。這一結(jié)論充分說明了軟件設(shè)計(jì)與感知愉悅性的關(guān)系和其對調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性的重要性。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中應(yīng)用廣泛，但也體現(xiàn)出交互界面單一、缺乏趣味性、缺乏交互途徑、缺乏過程性評價(jià)等共性問題（陳江鴻，等，2011），而這些問題主要依賴于軟件系統(tǒng)開發(fā)來解決。本研究認(rèn)為未來的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)建立風(fēng)格統(tǒng)一、交互性強(qiáng)、美觀生動(dòng)的界面，能有效吸引學(xué)習(xí)者的注意力。同時(shí)，應(yīng)在目前以遠(yuǎn)程呈現(xiàn)為主的基本功能之上，豐富教學(xué)資源庫嵌入、真實(shí)與虛擬場景切換、同步測試等功能，便于學(xué)生互動(dòng)交流，舉一反三，進(jìn)一步提升學(xué)生知識理解與操作運(yùn)用能力。另外，應(yīng)重視趣味性的植入，這方面可以借鑒電腦游戲的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)橛螒蚧芴岣邔W(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)投入程度（Lee & Hammer， 2011），而遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)與電腦游戲本來就有相似之處（楚學(xué)娟，等，2006）。引入任務(wù)激勵(lì)、角色扮演、社區(qū)互動(dòng)等游戲機(jī)制可以在發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸性優(yōu)勢的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對所學(xué)知識積極主動(dòng)的建構(gòu)。
（三）注重技術(shù)研發(fā)與教育研究的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為遠(yuǎn)程教育發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，但有了新技術(shù)并不等于有了新的教育形式，也不等于可以順理成章實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。本研究重點(diǎn)分析了軟硬件環(huán)境對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)行為的影響，證實(shí)了學(xué)習(xí)者的易用性、有用性和愉悅性感知對行為意愿有積極的影響。要發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主體作用，除了技術(shù)改進(jìn)之外，還應(yīng)該配合相應(yīng)的教育理論與方法。海倫?法利（2015）認(rèn)為最大的挑戰(zhàn)是虛擬世界中教師仍然按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行教學(xué)，從而導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的巨大潛力無法發(fā)揮。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中可能存在條件、生理、適應(yīng)、社會(huì)（史鐵軍， 2008），部分研究對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用效果持懷疑態(tài)度（Huang， Backman， Chang， Backman， & Mcguire， 2013），這些問題都值得重視。未來應(yīng)更加全面地研究教育理論與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的契合性，不僅應(yīng)了解技術(shù)的優(yōu)勢所在，還應(yīng)掌握相應(yīng)的教育方法以及學(xué)生和教師在學(xué)習(xí)過程中的作用。遠(yuǎn)程教育是大眾教育發(fā)展的時(shí)代趨勢，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是信息技術(shù)進(jìn)步的重要成果，本研究希望看到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育結(jié)合帶來的光明前景，然而也應(yīng)清醒地認(rèn)識到，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成熟，包括技術(shù)設(shè)備、教學(xué)方法、應(yīng)用條件和教學(xué)效果等都有待于進(jìn)一步研究和探索。
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收稿日期：2016-01-14
關(guān)鍵詞：優(yōu)化；多細(xì)節(jié)層次；遮擋屬性
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）20-0184-02
目前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，比如虛擬仿真技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的應(yīng)用、虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用等。在這些應(yīng)用中，高品質(zhì)畫面效果與系統(tǒng)流暢地運(yùn)行總是兩個(gè)相悖的需求。要做到畫面精細(xì)美觀，就很難做到數(shù)據(jù)量很小，數(shù)據(jù)量龐大又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不流暢。這時(shí)候就需要考慮優(yōu)化的問題，只有對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化才能很好地調(diào)和這兩個(gè)矛盾。在實(shí)際開發(fā)中，不但要在虛擬仿真環(huán)節(jié)使用優(yōu)化技術(shù)還要對模型進(jìn)行優(yōu)化處理。由于篇幅所限，在此主要闡述虛擬仿真環(huán)節(jié)的優(yōu)化。
一、LOD技術(shù)應(yīng)用
1.LOD技術(shù)綜述。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的人機(jī)交互技術(shù)具有沉浸、交互、構(gòu)想三個(gè)基本特性，其中沉浸性是指使用戶投入到計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的能力，是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心。為了使用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)擁有沉浸感，必須實(shí)現(xiàn)圖形的實(shí)時(shí)繪制。實(shí)時(shí)繪制就是要求圖形顯示速度必須跟上視點(diǎn)移動(dòng)速度，消除遲滯現(xiàn)象。當(dāng)場景很簡單，例如僅有幾百個(gè)多邊形，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)繪制并不困難，但是，為了得到逼真的顯示效果，場景中往往有上萬個(gè)多邊形，有時(shí)多達(dá)幾百萬個(gè)多邊形，這就對圖形實(shí)時(shí)繪制提出了很高的要求[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)和交互式可視化等交互式圖形應(yīng)用系統(tǒng)要求圖形生成速度達(dá)到實(shí)時(shí)，而計(jì)算機(jī)所提供的計(jì)算能力往往不能滿足復(fù)雜三維場景的實(shí)時(shí)繪制要求，因而研究人員提出多種圖形生成加速方法，LOD模型則是其中一種主要方法。1976年，Clark提出了細(xì)節(jié)層次（Levels of Detail，簡稱LOD）模型的概念，認(rèn)為當(dāng)物體覆蓋屏幕較小區(qū)域時(shí)，可以使用該物體描述較粗的模型，并給出了一個(gè)用于可見面判定算法的幾何層次模型，以便對復(fù)雜場景進(jìn)行快速繪制。LOD技術(shù)在不影響畫面視覺效果的條件下，通過逐次簡化景物的表面細(xì)節(jié)來減少場景的幾何復(fù)雜性，從而提高繪制算法的效率。由于LOD的諸多優(yōu)點(diǎn)和它很好地解決了虛擬仿真技術(shù)中流暢運(yùn)行和界面精美的矛盾，成為虛擬仿真領(lǐng)域的研究熱門，并且取得了不少的成果。而Virtools中LOD屬性添加就是應(yīng)用之一。
2.LOD優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。首先在3D MAX中，將所建模型轉(zhuǎn)化為可編輯面片。Virtools中，在Level Manager下的三維物體上右鍵，選擇右鍵菜單命令A(yù)dd Attributes（添加屬性），彈出Add Attribute Type的設(shè)置窗口，選擇該窗口中的LOD Object，然后單擊Add Selected按鈕即可添加LOD屬性。第二步則是設(shè)置LOD屬性面板的參數(shù)。給物體添加LOD屬性需要設(shè)置其參數(shù)，參數(shù)面板如圖1所示主要包括所選用的算法和LOD模型的選擇標(biāo)準(zhǔn)。通過LOD參數(shù)可以設(shè)置物體根據(jù)所占畫面比例進(jìn)行面數(shù)增減，通俗地說就是越近越精細(xì)，越遠(yuǎn)越粗糙。在Level Manager（層管理器）下的三維物體上雙擊打開3D Object Setup面板，雙擊Value參數(shù)的值，彈出如圖1所示的參數(shù)設(shè)置窗口。設(shè)置當(dāng)對象在屏幕中的顯示占總面積的80%以上時(shí)完整顯示，隨著所占面積的縮小，剔除的面數(shù)逐漸增加，直到對象在屏幕中顯示面積為1%時(shí)，將剔除面數(shù)的98%，僅保留2%，這將極大優(yōu)化系統(tǒng)。
二、其他優(yōu)化技術(shù)
1.減少渲染數(shù)量。虛擬漫游系統(tǒng)的實(shí)時(shí)渲染，被遮擋的物體也會(huì)被渲染，如果將被遮擋物隱藏，當(dāng)視角發(fā)生改變后，物體又不能正常顯示；在Virtools中解決這一問題的方案是給遮擋物增加遮擋屬性，那么被遮擋的物體就不會(huì)被渲染，當(dāng)視角發(fā)生改變后，被遮擋的物體也能正常顯示出來。具體操作和增加LOD屬性相似，在添加屬性窗口選擇Optimizations（優(yōu)化）/Ocdluder（遮擋），然后單擊Add Selected按鈕即可添加遮擋屬性。
2.減少渲染范圍。影響渲染進(jìn)程的除了場景中對象的復(fù)雜程度和數(shù)量等因素，視域范圍和深度也會(huì)對渲染有所影響。如果漫游的每一幀都顯示和處理所有場景數(shù)據(jù)是效率很低而且不必要的。將場景進(jìn)行分塊處理，在漫游中，只渲染攝像機(jī)能觀察到的場景分塊，對沒有進(jìn)入視角的場景分塊不做調(diào)用和處理，這樣可以極大地加快系統(tǒng)的渲染效率。其中的優(yōu)化包括了兩個(gè)方面：一方面是在建模階段對場景進(jìn)行分塊處理，另一方面是在交互設(shè)計(jì)階段對不同的場景進(jìn)行調(diào)用及攝像機(jī)的視野范圍進(jìn)行設(shè)置即視錐體裁剪技術(shù)的運(yùn)用，通過縮小渲染深度，達(dá)到減少渲染對象的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。視錐體裁剪技術(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)的原理如圖2所示，攝像機(jī)的視野范圍可以看作是一個(gè)四棱錐，為了方便理解作者把立體空間平面化為實(shí)線所包圍的區(qū)域，渲染的范圍就是實(shí)線三角形，將攝像機(jī)的Far clip（遠(yuǎn)裁切）參數(shù)減小，將下邊線推進(jìn)到虛線的位置，渲染的范圍就縮小了，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。如果能配合霧效，將遠(yuǎn)景模糊處理，效果更自然。
虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)化途徑有很多，具體的系統(tǒng)開發(fā)中一般不會(huì)都用。根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)模常用的有LOD技術(shù)，再結(jié)合遮擋屬性設(shè)置，如果還要進(jìn)一步優(yōu)化則通過減少渲染范圍配合霧效的障眼法來處理了。
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【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí);協(xié)同訓(xùn)練;多用戶;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
【中圖分類號】G434【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【論文編號】1009―8097(2010)04―0120―03
引言
在國際上,VR與仿真技術(shù)非常普遍與成熟。在遠(yuǎn)程協(xié)作的分布式VR與仿真系統(tǒng)方面,他們制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和算法。在國外虛擬環(huán)境中的協(xié)同式訓(xùn)練系統(tǒng)也有研究,比較有代表性的是SecuReVi系統(tǒng),它是利用MASCARET模型設(shè)計(jì)的虛擬環(huán)境中多人協(xié)同滅火的消防員訓(xùn)練系統(tǒng),還有些遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)協(xié)作訓(xùn)練系統(tǒng),這些系統(tǒng)多數(shù)是在研究階段,成型產(chǎn)品極為少數(shù)。和一些發(fā)達(dá)國家相比,我國協(xié)同VR與仿真技術(shù)還有一定的差距,其應(yīng)用也主要集中在軍事院校和研究所,也取得了一定研究成果[1][2],特別是在分布式VR與仿真領(lǐng)域里,國內(nèi)在這方面的研究也有所開展[3][4]。
由于教育培訓(xùn)軟件的應(yīng)用長期局限于平面的文字及圖像表述,即使近年來動(dòng)態(tài)圖形圖像表現(xiàn)形式大大提高了內(nèi)容的表現(xiàn)效果,但仍無法真正滿足人類視覺、聽覺……甚至是感覺上的認(rèn)同效應(yīng)。因此,當(dāng)前傳統(tǒng)的CBT(計(jì)算機(jī)支持的教育培訓(xùn)體系,Computer Based Training)訓(xùn)練方式已在一定程度上無法滿足高科技培訓(xùn)的需要,基于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的協(xié)同式訓(xùn)練系統(tǒng)將視景仿真和協(xié)同工作的概念引入CBT中,它拋棄了傳統(tǒng)的訓(xùn)練必須在真實(shí)的環(huán)境和場地下進(jìn)行的觀念;同時(shí)也克服了傳統(tǒng)訓(xùn)練無法模擬某些現(xiàn)場環(huán)境的缺陷,如飛機(jī)上、地鐵中、商廈里等,它使受訓(xùn)人員不用再冒著一定的危險(xiǎn)、不用再在投入巨額的設(shè)備購買和場地布置的情況下就能參加訓(xùn)練。通過應(yīng)用現(xiàn)代化的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行協(xié)同式訓(xùn)練系統(tǒng)的研發(fā),將克服實(shí)際場地演練的諸多不足,不僅花費(fèi)小,對環(huán)境沒有污染,而且沒有危險(xiǎn),是未來技能培訓(xùn)的主要手段之一[5][6]。系統(tǒng)在各種高危領(lǐng)域和應(yīng)急處理場合有著廣泛的應(yīng)用,可應(yīng)用于工廠企業(yè)、航空、地鐵公司、社區(qū)、商店等大型場所的應(yīng)急訓(xùn)練;還可用于部隊(duì)演習(xí);學(xué)校、研究所大型實(shí)驗(yàn);網(wǎng)絡(luò)游戲;遠(yuǎn)程醫(yī)療等。該系統(tǒng)的研究將推動(dòng)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。本文以航空客艙乘務(wù)員應(yīng)急處理訓(xùn)練為例,介紹基于虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、原理及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。
一 系統(tǒng)描述
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同訓(xùn)練系統(tǒng)是一個(gè)綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、三維圖形圖像技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)的一個(gè)虛擬仿真訓(xùn)練軟件,具有在虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行多用戶協(xié)同操作和基于知識庫的智能評判功能特點(diǎn)。系統(tǒng)利用三維技術(shù)構(gòu)建各種虛擬訓(xùn)練場景(如飛機(jī)、地鐵等),多個(gè)用戶在這樣的虛擬仿真環(huán)境中,通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行文字和語音的通信、相互合作完成一個(gè)訓(xùn)練任務(wù)。同時(shí),系統(tǒng)提供任務(wù)的知識庫進(jìn)行操作過程的正確性判斷和提示,并詳細(xì)記錄各個(gè)用戶操作過程,提供專家進(jìn)行評判(如圖1所示)。系統(tǒng)采用了視景仿真、多用戶協(xié)同、知識庫與匹配策略的技術(shù),并在訓(xùn)練過程中具有多感知性、實(shí)時(shí)性、互操作性以及真實(shí)臨場性的特征,可廣泛應(yīng)用于特定環(huán)境下一個(gè)團(tuán)隊(duì)通過相互配合,相互協(xié)作來有效地完成訓(xùn)練任務(wù)
在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上,加入具體應(yīng)用的環(huán)境(3D場景),利用系統(tǒng)接口和核心功能設(shè)計(jì)具體應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)模塊,形成具體應(yīng)用的系統(tǒng)。如進(jìn)行飛機(jī)客艙火災(zāi)應(yīng)急處理訓(xùn)練,系統(tǒng)將裝入一個(gè)飛機(jī)機(jī)艙的場景和訓(xùn)練角色,多人通過網(wǎng)絡(luò)、視景等多種交互方式協(xié)同地進(jìn)行飛機(jī)客艙火災(zāi)應(yīng)急處理,形成了某一特定應(yīng)用的協(xié)同式訓(xùn)練的應(yīng)用系統(tǒng)。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同訓(xùn)練系統(tǒng)主要有如下應(yīng)用特點(diǎn):
1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同式訓(xùn)練系統(tǒng),通過模擬現(xiàn)場的實(shí)際情況,從而提高實(shí)際操作人員對各種實(shí)際環(huán)境的協(xié)同處理能力。系統(tǒng)尤其適合于模擬高危領(lǐng)域的操作訓(xùn)練,如火災(zāi)、地震、防恐等;
2 克服了傳統(tǒng)訓(xùn)練中實(shí)景再現(xiàn)困難、場地特殊、人員調(diào)度復(fù)雜等環(huán)境因素,適合機(jī)、地鐵、鬧市、商住大廈等情況較復(fù)雜地區(qū)的訓(xùn)練模擬;
3 降低對人員財(cái)物等的安全威脅,也便于人員時(shí)間上的安排與調(diào)度,減少人力、財(cái)力等各方開支,并且間接性地減少了對周圍環(huán)境的污染。適合于要求團(tuán)隊(duì)組員同時(shí)在現(xiàn)場進(jìn)行協(xié)同訓(xùn)練的場合,如遠(yuǎn)程醫(yī)療專家合診、網(wǎng)絡(luò)游戲;
4 利用計(jì)算機(jī)手段,實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練模擬,運(yùn)用多媒體的實(shí)現(xiàn)方式,提高人員訓(xùn)練熱情和整體訓(xùn)練效果,因而也適用于原理或操作較枯燥的訓(xùn)練內(nèi)容,如學(xué)校、研究所等實(shí)驗(yàn)仿真。
二 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理
整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由三層結(jié)構(gòu)組成(如圖2所示)。底層是操作系統(tǒng)與開發(fā)API組成的支撐環(huán)境,中間層是由核心程序與接口組成的系統(tǒng)平臺(tái),頂層是三維場景模型與系統(tǒng)功能驅(qū)動(dòng)組成的應(yīng)用程序。
系統(tǒng)平臺(tái)主要由三維場景子系統(tǒng)、協(xié)同通信子系統(tǒng)和訓(xùn)練管理子系統(tǒng)組成。其主要特點(diǎn):將多用戶協(xié)同處理計(jì)算機(jī)模擬的理念,具體應(yīng)用到行業(yè)技能訓(xùn)練的領(lǐng)域中,并在訓(xùn)練過程中,采用了視景仿真、協(xié)同、知識庫的技術(shù)。
(1) 三維場景子系統(tǒng)
三維場景子系統(tǒng)是用三維造型來模擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境的一種實(shí)時(shí)渲染圖形系統(tǒng)。系統(tǒng)完成的主要模塊有模型導(dǎo)入、運(yùn)動(dòng)仿真、場景設(shè)置、碰撞檢測等。
模型導(dǎo)入利用功能強(qiáng)大的三維造型軟件,如3DS Max,MAYA制作三維模型,紋理以及動(dòng)畫等,然后輸入至訓(xùn)練場景中,具體包括:3D對象導(dǎo)入、角色導(dǎo)入、動(dòng)畫導(dǎo)入、材質(zhì)和紋理的設(shè)置、坐標(biāo)設(shè)置、比例變換等等。運(yùn)動(dòng)仿真是對場景中人和物體運(yùn)動(dòng)的一種數(shù)學(xué)物理描述以及控制,它包括各種運(yùn)動(dòng)類型,如走、跑、轉(zhuǎn)身、站立、蹲下、取物等等。場景設(shè)置主要是提供改變某些場景的參數(shù),改善視覺效果,便于觀察和響應(yīng)不同的訓(xùn)練要求,具體包括:燈光設(shè)置、視角設(shè)置、環(huán)境設(shè)置、特殊效果設(shè)置(如火,煙霧)、聲音設(shè)置、紋理材質(zhì)設(shè)置、動(dòng)態(tài)對象的位置、方向和比例設(shè)置、坐標(biāo)設(shè)置等等。碰撞檢測主要是防止物體間的相互干涉以及作為某些事件的觸發(fā)器,由檢測類型和檢測算法二大部分組成。檢測類型主要有視線范圍檢測(LOS line-of-sight)、三腳架法(TRIPOD)、凸塊檢測方法(BUMP)。LOS、TRIPOD、BUMP的算法主要是加入按一定規(guī)則分布的線段矢量,計(jì)算與干涉物體的交點(diǎn),距離,方向以及設(shè)置回調(diào)函數(shù)。
(2) 同步通信子系統(tǒng)
協(xié)作通信系統(tǒng)完成的功能由語音通信、場景同步通信二大部分組成。
語音通信主要提供學(xué)員之間相互協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)的通信平臺(tái),也是協(xié)同訓(xùn)練中對講、交談等的語音工具。
這里語音通信部分主要采用點(diǎn)對點(diǎn)(也可組播)的語音通信,是針對一個(gè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)話音的實(shí)時(shí)采集、處理、播放,同時(shí)可與其它點(diǎn)進(jìn)行可靠的網(wǎng)絡(luò)語音數(shù)據(jù)傳送和接收。對于前者,采用Windows MDK的低層音頻服務(wù),因?yàn)榈蛯右纛l服務(wù)中的回調(diào)機(jī)制為我們提供了音頻數(shù)據(jù),設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序控制音頻設(shè)備在后成錄音和放音的具體操作,通過回調(diào)機(jī)制,我們又可以檢測到什么時(shí)候用完一個(gè)數(shù)據(jù)塊,并及時(shí)傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊,從而保證了聲音的連續(xù),有了這種單機(jī)上的實(shí)時(shí)采集、回放功能后,接下來的工作就是在網(wǎng)絡(luò)上傳送語音數(shù)據(jù)。在點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸方面,選擇基于無連接的UDP協(xié)議,UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議能夠向若干臺(tái)目標(biāo)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù),接收發(fā)自若干個(gè)源計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。在采集話音回放之前,一方面將自己的語音傳給網(wǎng)絡(luò),另一方面接收網(wǎng)絡(luò)傳來的語音,具體是利用Windows Socket API實(shí)現(xiàn)的。
場景同步通信主要提供多用戶之間場景一致的功能,它由服務(wù)器、會(huì)話、用戶、網(wǎng)絡(luò)消息和分布式對象組成。
多用戶服務(wù)器是基于客戶/服務(wù)器技術(shù),所有用戶之間的通信必須通過服務(wù)器。一個(gè)用戶與其他用戶交互必須連接到一個(gè)會(huì)話上,一個(gè)用戶同時(shí)只能連接一個(gè)會(huì)話,并且只能與連接到同一會(huì)話的用戶通信。用戶有二個(gè)參數(shù),一是用戶名,二是用戶ID,一個(gè)客戶在連接或產(chǎn)生會(huì)話前必須設(shè)置用戶名。網(wǎng)絡(luò)消息是用戶之間通信的主要方法,這個(gè)消息類似窗口消息,可以在消息中附帶數(shù)據(jù)。分布式對象是另一個(gè)用戶間傳送信息的機(jī)制,它相關(guān)于場景中某一個(gè)實(shí)體,且按照一定規(guī)則分布到所有用戶機(jī)上,分布式對象是類的一個(gè)實(shí)例,它有自己的屬性,需要時(shí)可以通過網(wǎng)絡(luò)通信來更新。同步通信技術(shù)借鑒了國外的DIS(分布式交互系統(tǒng))和HLA(高層架構(gòu))等技術(shù)。
(3) 訓(xùn)練管理子系統(tǒng)
訓(xùn)練管理系統(tǒng)主要是用于處理訓(xùn)練相關(guān)的信息,它完成的功能有訓(xùn)練知識庫、實(shí)時(shí)跟蹤記錄、沖突解決機(jī)制等。
訓(xùn)練知識庫主要包括訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫、訓(xùn)練規(guī)則和匹配策略。訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫主要有學(xué)員信息、課程信息、訓(xùn)練信息等等。訓(xùn)練規(guī)則主要有角色定義與分配規(guī)則、評判規(guī)則、記分規(guī)則,其中評判規(guī)則包括動(dòng)作執(zhí)行者、動(dòng)作間的關(guān)系、施加對象以及次數(shù)等等。匹配策略主要是有序無序的匹配、規(guī)則樹的遍歷。
實(shí)時(shí)跟蹤記錄實(shí)際上是對學(xué)員的操作流進(jìn)行管理的一個(gè)模塊,它主要有觸發(fā)事件、操作信息收集、發(fā)送與接收(操作信息)和記錄器組成。
沖突解決機(jī)制主要是多學(xué)員在協(xié)同訓(xùn)練中發(fā)生操作沖突時(shí)的一種消除機(jī)制。其中簡單的方法是加鎖解鎖、延時(shí)的方法,比較高級的有優(yōu)先級和擁有權(quán)的處理。
三 系統(tǒng)應(yīng)用示例
客艙火災(zāi)應(yīng)急處理訓(xùn)練是利用協(xié)同訓(xùn)練平臺(tái)開發(fā)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例,主要是在模擬飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)協(xié)作完成滅火訓(xùn)練任務(wù)。這個(gè)訓(xùn)練任務(wù)描述如下:
客機(jī)平穩(wěn)而正常地行駛著,乘客們安靜地享受著舒適的空中之旅,艙內(nèi)的乘務(wù)員出現(xiàn)在各自的位置上,此時(shí),公共信息廣播:此次航班由上海飛往北京,祝各位旅客旅途愉快。30秒后,前工作區(qū)的學(xué)員看到屬于她的信息窗顯示:附近有怪異的煙味,請速核查。并且她看到絲絲煙霧飄散。該學(xué)員先去查核哪里發(fā)生火情,確定是在壁櫥的衣帽間,用手試探門的涼熱,其信息窗口顯示兩級溫度信息:門是涼的/門很燙手;該學(xué)員使用話機(jī)通知乘務(wù)長,并請求附近的乘務(wù)員速帶滅火器材來協(xié)助,本人去駕駛艙拿應(yīng)急斧,取來應(yīng)急斧,在門上開一個(gè)小洞,來支援的乘務(wù)員拿海倫滅火器來了,對著洞口噴滅火劑,直至火滅,開門檢查燃燒物,防止死灰復(fù)燃。最后把火災(zāi)的處理結(jié)果報(bào)告乘務(wù)長,由乘務(wù)長報(bào)告給機(jī)長。
該應(yīng)用實(shí)例包括一個(gè)三維實(shí)例場景和一個(gè)實(shí)例驅(qū)動(dòng)模型。三維實(shí)例場景就是飛機(jī)機(jī)艙、火、煙霧、角色及其他設(shè)施,驅(qū)動(dòng)模型是具體應(yīng)用的情節(jié)腳本,由滅火操作、協(xié)作規(guī)則、評判規(guī)則等許多事件構(gòu)成的。應(yīng)用實(shí)例系統(tǒng)主要界面如圖3所示。
四 結(jié)束語
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和多用戶視景交互的支持下,人們可以通過交互設(shè)備,利用聽覺、視覺、觸覺在虛擬的環(huán)境中協(xié)作完成訓(xùn)練任務(wù),從而形成一套具有“視景”和“協(xié)同”特色的訓(xùn)練軟件。本文主要描述了一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多用戶協(xié)同訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)用示例。隨著基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的CBT系統(tǒng)正在逐步取代過去單機(jī)、單一任務(wù)的CBT系統(tǒng),將給計(jì)算機(jī)培訓(xùn)提供一種嶄新的系統(tǒng)訓(xùn)練方式,能使許多特殊場合的訓(xùn)練變得非常方便,同時(shí)極大提高培訓(xùn)的效果。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的技術(shù)和方法希望對于其他分布式訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)具有借鑒作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：CATIA;VTRTOOLS;虛擬維修訓(xùn)練
0引言
新裝備的操作難度大、技術(shù)含量高，又有使用壽命上的限制，特別是復(fù)雜裝備的維修人員的訓(xùn)練成為影響裝備效能發(fā)揮的重要因素。傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法已很難滿足裝備的維修需要，特別是新裝備結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，造價(jià)昂貴，難以及時(shí)全面裝備，造成了訓(xùn)練工作的嚴(yán)重滯后。虛擬維修仿真是近年來出現(xiàn)的一種新的采用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)和維修訓(xùn)練等的方法，基本思路是建立設(shè)備的虛擬樣機(jī)，在虛擬環(huán)境中模擬特定的維修活動(dòng)，如產(chǎn)品或部件的拆卸分解、更換、裝配等，是替代傳統(tǒng)維修的最有效方法。
1系統(tǒng)總體框架
1.1CATIA和VIRTOOLS簡介
CATIA和VIRTOOLS同屬于法國達(dá)索公司，其中CATIA是一款具有強(qiáng)大造型功能和分析功能的CAD/CAE/CAM軟件，具有界面好、功能強(qiáng)大、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。VIRTOOLS是一款具有強(qiáng)大三維交互功能的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，提供了當(dāng)今業(yè)界最為全面、集成和協(xié)同的數(shù)字制造解決方案，尤其兩款軟件同屬達(dá)索公司，可以遵循達(dá)索公司的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式實(shí)現(xiàn)無縫連接，因此2個(gè)軟件之間可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出及導(dǎo)入。
1.2系統(tǒng)框架的構(gòu)建
新裝備種類繁多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高，針對這一特點(diǎn)及維修訓(xùn)練任務(wù)的需求，在充分發(fā)揮軟件功能和利用軟件之間接口的基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建了虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)的框架，如圖1所示。
2系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
2.1維修對象建模
維修對象模型是運(yùn)用三維實(shí)體建模技術(shù)創(chuàng)建的維修對象的實(shí)際尺寸模型，亦稱為數(shù)字樣機(jī)，實(shí)體指的是在空間具有有限體積的物體，既具有幾何特性，如面積、形狀和中心等特點(diǎn)，又有物理特性，如質(zhì)量、重心等。實(shí)體模型可通過CATIA機(jī)械設(shè)計(jì)模塊的三維實(shí)體建模技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)與VIRTOOLS平臺(tái)的無縫連接。
2.2碰撞檢測技術(shù)
由于新裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多且形狀不規(guī)則，故無法應(yīng)用空間分解法進(jìn)行碰撞檢測，而只能應(yīng)用層次包圍盒法。由于Virtools 4.0軟件自帶的一些碰撞處理函數(shù)基于層次包圍盒法，這就為解決碰撞檢測問題提供了極大的方便。
針對裝備虛擬維修的特點(diǎn)，結(jié)合Virtools自帶函數(shù)，并根據(jù)碰撞檢測實(shí)現(xiàn)方法的不同，可把碰撞分為4類：①虛擬人與地板之間的碰撞；②虛擬人與工具臺(tái)、零件臺(tái)之間的碰撞，以及虛擬人與墻壁之間的碰撞；③工具與零部件，以及零部件與零部件之間的碰撞；④攝像機(jī)與虛擬場景中的物體之間的碰撞。采用分類實(shí)現(xiàn)的方法既可以降低問題的復(fù)雜度，又可以充分利用Virtools自帶的函數(shù)以減少自編代碼的工作量。
2.3交互操作的實(shí)現(xiàn)
在完成模型的導(dǎo)入后，首先需要在VIRTOOLS環(huán)境下對模型進(jìn)行調(diào)整，包括光線、材質(zhì)、顯示比例、坐標(biāo)等模型屬性。同時(shí)利用VIRTOOLS強(qiáng)大的交互功能實(shí)現(xiàn)對模型的交互操作，在Virtools中實(shí)現(xiàn)對模型的控制，可以通過直接調(diào)用行為模塊庫中的內(nèi)置BBs（Behavior Blocks )，Virtools本身提供了500多個(gè)BB供調(diào)用，每個(gè)BB都是封裝了的行為控制函數(shù)，并提供了行為輸入、行為輸出、參數(shù)輸入、參數(shù)輸出4個(gè)接口，因此可以在BB資源庫方便的調(diào)用BB并利用BB對模型進(jìn)行相應(yīng)的控制。在實(shí)現(xiàn)模型的虛擬維修交互操作之后，需要將模型成VMO文件供系統(tǒng)集成平臺(tái)調(diào)用。
2.4基于ACCESS的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫
基于ACCESS的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的所有數(shù)據(jù)，其中主要包括設(shè)備的維修模型、設(shè)備結(jié)構(gòu)樹、模型的拆裝說明、部件的檢測修復(fù)等內(nèi)容，供用戶在進(jìn)行虛擬維修訓(xùn)練的過程中調(diào)用。
2.5基于.Net的系統(tǒng)集成
經(jīng)過對設(shè)備零部件的CAD建模、轉(zhuǎn)換及在Virtools軟件內(nèi)的維修交互開發(fā)，形成了可供用戶進(jìn)行操作的VMO文件。這些文件可以直接在IE瀏覽器內(nèi)進(jìn)行瀏覽和操作（在系統(tǒng)已經(jīng)安裝Virtools Web Player控件的前提下）。但這樣只能實(shí)現(xiàn)對單個(gè)文件的交互操作，而設(shè)備零部件的層次關(guān)系、拆卸和裝配說明、維修指導(dǎo)等內(nèi)容無法直接在IE內(nèi)與零部件的VMO文件同時(shí)顯示，不能形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)的集成。而Virtools Web Player為Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)COM控件，可以通過在.Net環(huán)境下調(diào)用該控件實(shí)現(xiàn)對虛擬維修交互模型的集成。
3結(jié)論
本文在充分利用先進(jìn)CAD技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)框架，為虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)提供一定的參考，該系統(tǒng)能滿足日常維修訓(xùn)練任務(wù)的需要，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)用前景。虛擬維修可應(yīng)用于武器裝備論證、研制、使用過程中對產(chǎn)品的維修工作進(jìn)行分析與評價(jià)，并可為維修性、保障性分析提供支持。其應(yīng)用可大幅度減少利用實(shí)物進(jìn)行維修工作試驗(yàn)、演示與評價(jià)的費(fèi)用，提高維修工作分析和評價(jià)的效率，節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。同時(shí)，通過研制階段早期對裝備維修性設(shè)計(jì)過程和結(jié)果的控制與驗(yàn)證，可以確保裝備交付部隊(duì)使用后具備滿足使用要求的維修性水平，確保盡快形成戰(zhàn)斗力，提高裝備的完好性水平，充分發(fā)揮裝備的作戰(zhàn)效能。
參考文獻(xiàn)：
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