虚拟现实的特点范文
时间：2023-11-22 17:55:56
导语：如何才能写好一篇虚拟现实的特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：虚拟现实电影；融入性；体验性
从1980年电影的诞生到现在数字科技的突飞猛进，电影技术不断地被新科技替代更新，虚拟现实技术是这两年来被视为颠覆传统影视制作最具动力的新技术之一。虚拟现实（Virtual…Reality，简称“VR”）由美国VPL公司创建人拉尼尔在20世纪80年代初提出，也称“灵境技术”或“人工环境”，集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能等技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，给人一种身临其境的感觉。［1］虚拟现实电影的出现给传统电影生态带来了颠覆性的影响，一种虚拟沉溺、体验参与式的影像世界逐渐发展起来。2009年，由20世纪福克斯公司生产的3D《阿凡达》，极具冲击力和带入感的电影体验让全球观众体验到了3D电影的美感，3D电影随之成为大片放映的主要方式。而经过短暂的几年，2016年初全球的VR电影达40多部，其中《星球大战》《复仇者联盟2》《火星救援》等，这些颇具票房影响力的好莱坞大片也推出了VR电影版本。安德烈•巴赞曾在《“完整电影”的神话》一文中详细论述了“完整电影”的概念。他认为，“电影这个概念与完整无缺地再现现实是等同的，他们所想象的就是再现一个声音、色彩、立体感等一应俱全的外部世界的幻景”。［2］虚拟现实电影让观众以主观视角置身于故事场景中，随着科技的不断突破与进步，甚至嗅觉、触觉、味觉未来都可以在观影过程中同步呈现。
1虚拟与真实的互动——虚拟影像的特征
数字时代的科技革命改变了艺术的创作模式，科技的媒体特性随之带来的是艺术的普及型，电影艺术经过百年的发展，正在利用科技带来身临其境的感官体验，而观众也逐渐由被动观看发展为主动参与。虚拟现实电影构造的真实世界中，观众由观看电影转变为体验参与，改变了作品的影像与意义，呈现出不同的媒介特性。
1.1建构互动
巴尔特认为：“观众和艺术作品还存在‘可书写’的关系，即‘接受者可以根据艺术作品提供的信息自由地选择，而且可以自由的改写和重写’。”［3］创作者一直在努力寻求路径，希望作品能够与观众互动。德国导演汤姆•提克威的实验电影《罗拉快跑》中，三次奔跑产生了三种不同的结果，这部经典的回环往复模式的电影，虽然不是直接让影片与观众互动，但是影片在结构上的多重结局的设计，一定程度上是希望能够与观众互动，让观众对其中一个结局产生认可。而随着科技的不断发展和高新技术的使用，虚拟现实电影让观众的参与程度更为深入，比如在枪击的场景中，影片角色如果对准了观众，出于心理反应，观众会下意识地躲避。观众在观影过程中得到了解放，缩小了观众与电影之间的距离，打破了传统固定式的观影模式以及观众是导演意志的接收者这一角色。未来虚拟现实影片将不只是在拍摄与放映方面区别于传统，在故事情节上也将打破固有套路。影片的故事发展中将会设置更多的情节走向，将会与观众进行全程互动和深度参与。通过头戴式虚拟显示设备，观众可以360°观看影片，画面的选取不再局限于导演视角，甚至可以通过深度参与改变影片内容，体验将会更加个性化。
1.2融入性
虚拟现实电影在观看的过程中产生涉入感，它超越了参与行为本身，并且通过行为达到参与互动的喜悦感。基于契约精神，传统的观影过程中观众只可以在自己的位置上活动，而虚拟现实电影能够通过头戴式设备让观众融入场景中，观众不仅可以坐着，还可以站着或者奔跑跳跃，与影片的故事情节产生互动。随着拟像技术的不断进步，以及互动式设计的不断改进，未来的虚拟现实影像中，通过设立虚拟本人，直接置于故事之中，观众将作为故事的参与者参与到故事发展的情境之中。逼真的画面、音效以及触觉的反馈会使观众产生生理错觉，无法区分真实与虚拟，实现视觉、听觉以及触觉的感官刺激。比如《消失的海岸线》这款游戏中，场景的再现极其逼真，画面精致，使用者沉溺于场景之中，穿梭在虚拟与现实之间，通过头戴式设备，使用者产生的晃动都摆脱不了场景，无法区分虚拟与真实，在场景中的人被发现，被追逐。震撼的效果让使用者与游戏融为一体。未来，虚拟现实技术将更符合人体学设计，更符合人类直觉操作与经验，以全面融入的方式贴近人的思维模式并与观众互动。
1.3想象与创造
想象力是精神层面的心智运作，想象力的高低、快慢、深浅都会影响互动的品质。虚拟现实电影审美意象的产生，也是由创作者想象力创作出来的。审美与想象是人类特殊的心灵感受之一，是影响审美判断力的最主要的因素。因为虚拟现实技术具有娱乐性及创造力，能够产生介入传统观影、技术或心理学的新的审美机制，不断带来更猎奇与更具冲击性的故事情节与画面。虚拟现实电影本身就由文化、美学、人文思想建构而成，透过科学的技术发展而产生的创新艺术。科学与艺术的结合在形式上就已经具备创造力，科学具备理性、机械、精准的特性，虚拟现实技术则将作为感性艺术融入电影之中。随着高科技不断推陈出新，虚拟现实电影将会不断演变，提供新的感官感受，颠覆以往人们对于电影的认知，造就无限想象的艺术形式。
2影视美学的转变——从观看到参与
虚拟现实电影具有非理性的趣味美学，其中的互动性颠覆了以往的静态观影，梦幻般的场域使人忘情投入，犹如身临其境，让观众达到身心合一的感受。二维影像是有距离的观看，虚拟现实电影让观众扮演了参与者的角色。
2.1控制权的解放
虚拟现实电影使人们在互动中认识事物，电影的控制权得以解放。在全景式、立体逼真的影像画面冲击下，虚拟现实电影不再是听觉与视觉的混合，而是一种触觉行动的延展。在虚拟现实电影中，一种新的互动式的关系和沉溺式的观影体验被引入其中，在头盔中开创了一个逼近真实的世界，打破了传统观影的距离感。与传统荧幕电影不同，虚拟现实影片是开放式空间，未来观众可以选择不同的观看方式以及影片中的情节，观众视角不再受到局限，他们可以参与到影片的故事发展中去，电影的控制权开始解放。虚拟现实电影360°影像画面没有明确的指向意义，可依据观众的个人兴趣进行选择，未来的电影故事情节的设置也将在吸引观众注意力上下功夫，否则处于自我控制状态的观众很难将注意力投入影片故事中去。所以，虚拟现实电影的美学风格的革命性意义在于，它使观众能够参与到叙事中去，体验到一个趋于真实的世界，观众的观影控制权得到解放。
2.2去疆域化的空间
虚拟现实电影能够营造置于场景中的空间特性。头戴式虚拟现实设备，不会将观众的视角局限在影片之中，而是通过内在感应技术，能够随着观众的动作作出相应的画面调整。所以，观众做任何动作都会进行相应的画面调整，观众视线不受画面的限制，观众在认知上会产生置于场景中的错觉。虚拟现实电影突破了人与影像之间的第三空间，在360°场景中，观众的视域得到了延伸，一个趋于真实的无疆域的影像画面呈现在观众眼前，虚构了一个真实世界，实现了自然与科技的完美结合，使过去传统影片中的界限被打破。在无疆域的影像画面里，观众参与其中，不再是与影片处于分离状态，取而代之的是一个全新的互为延伸的荧屏画面，观众将体验到亦真亦假的影像感觉。所以，虚拟现实电影打破了空间的局限性，观众可以从现实空间跳到虚拟空间，参与影片叙事，沉溺其中进行互动。
2.3体验性的玩与乐的概念
虚拟现实电影打破了传统电影仅仅局限在视听上的直观体验，它可以作为一种游戏的媒介，让观众与剧情产生身心互动，从而带来新的发现或者出其不意的回馈。因此，透过玩乐产生愉悦成为虚拟现实电影功能的一部分。虚拟现实电影能够产生趣味性、娱乐性，同时能够引发观众的内在动机，而内在动机的高低会影响观众的专注度、正面的情绪以及满足感。在虚拟现实电影中观众的情绪会得到释放，比如合伙帮影片中的警察抓到坏人，看见故事里气愤的场面甚至会去理论一番。当然，这些互动性的场景在体验性的影片中可以出现，能够带来参与的趣味，但放到院线大电影中势必会破坏故事性，值得考量。总之，虚拟现实技术带来了前所未有的体验性。在人类漫长的文明史上，任何文明的建构都离不开工具。早期电影只是在通过想象使我们的神经系统的感知得到延伸，“相应的媒介的确都揭示出了某种两分的界限，一端是主体而另一端是对象，然而其中的分界却是游移不定的”。［4］随着虚拟现实电影技术的不断成熟，终将实现以体验代替观看。电影的娱乐性在一定程度上扩展开来，这种体验参与的模拟情景让观者产生了意识上的幻觉，达到了影片对观众的心理影响。
3结语
篇2
关键词：虚拟现实技术；Web课件；制作技术
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：16727800（2011）012018002
作者简介：林道贵 (1975-)，男，福建福州人，硕士，福建信息职业技术学院讲师， 研究方向为计算机应用。
0引言
当今，虚拟现实作为一种新的媒体形式的出现，对远程教育产生了深远的影响。基于虚拟现实的Web课件的设计制作是在现代教育技术、心理学、教育学等诸学科理论的指导下，根据教与学的目标、学科特点、教学内容和教学对象进行设计，不仅要贯彻体现一定的教育思想和教学策略，还要充分体现网络远程教学的教学效率和教学效果。
1Web课件制作现状
当前常用的Web课件主要有讲稿与教学录像型、文本加多媒体素材型、基于ASP的技术交互型这三种表现形式。其中，前两种只是简单的将课本、文本、图像及视频等素材搬到Web上，学习者的思维只能按照课件设计者预先安排好的思维进行，学习者不能参与，这种过于呆板的课件势必会降低学习者的学习兴趣，其教学效果往往都是事倍功半。基于ASP技术的交互型课件也只是书面测试和信息交流的网络化应用，并没有达到实际需要的交互性要求。基于Web课件这种制作现状，笔者认为应当引入一种新的媒体表现形式，以最大限度地提高教学效果。
2虚拟现实技术概述
虚拟现实技术主要是通过以计算机为核心，集多种现代高科技技术于一体，生成逼真的视、听、触觉一体化的多维空间的虚拟环境。用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中对象进行交互，产生等同于真实环境的感受和体验。虚拟现实系统的最显著特点是使用户能与计算机生成的虚拟环境进行自然的交互，能用人类自然的技能及感知能力与虚拟世界中的对象进行交互作用。同时，虚拟现实系统具备3个基本要素，即能够给用户以第一人称的感觉，具有实时操作的自由；能够给用户以三维立体的虚拟境界；用户能够利用一些设备实时的操纵和改变当前的虚拟境界。可以说，它比传统的人机交互界面更人性化，现实操纵感更强。
因此，为了解决高校教学效果不佳等一些问题，可以将虚拟现实技术引入Web课件开发，促进学习者的情境性和主动性，进而提高教学效果和教学质量。
3基于虚拟现实的Web课件的基本构成
基于虚拟现实的Web课件应该是基于HTML的平面结构页面与虚拟现实部分的有机结合。其中，虚拟现实部分是课件的精华所在，而平面结构部分则是与虚拟现实部分相辅相成的必要组成。这是因为：其一，在教学中，有些定义、概念、原理性的知识更适合用文字、图表等形式表现。其二，基于HTML的页面界面友好，操作简单，便于学习者浏览，有利于学习者驾御和控制整个课件内容的学习。其三，用虚拟现实表现教学内容，虽然有利于学习者对知识的理解和自由探索，但学习者从中获得的一般是一些较直观、具体的经验或知识，要使学习者将这些知识融合到其原有的知识结构之中，形成自身的知识体系，达到举一反三的教学效果，还需要将这些直观、具体的经验知识进行概括总结，将其上升到理论高度。因此，虚拟现实部分需要结合一定的文字、图表进行进一步的概括和总结，这样既符合知识由具体到抽象的认知过程，更有利于学习者的知识建构。
4基于虚拟现实的Web课件的制作技术
基于虚拟现实的Web课件应该是基于HTML的平面结构页面与虚拟现实部分的有机结合，这里就平面结构部分的制作技术、虚拟现实部分的制作技术以及虚拟现实部分与平面结构部分的合成技术进行深入研究和分析。
4.1基于虚拟现实的Web课件中平面结构部分的制作技术
基于虚拟现实的Web课件中的平面结构主要是基于HTML的，故平面结构部分的制作主要采用网页制作技术。常用的网页制作技术可分为超文本标记语言（即HTML）和“所见即所得”的网页编辑工具。
4.1.1HTML
HTML是一种标识符标记语言，它是用一些简单的代码，实现插入图形、创建列表、定义超文本链接等功能，生成的文档只需要在浏览器中打开，并不需要进行编译，用HTML语言开发网页可以实现网页细节的设计，制作出精巧别致的网页。但HTML语言标识符过多，难以记忆，并且在开发大型的Web网站时工作极其复杂繁琐。
4.1.2“所见即所得”的网页编辑工具
“所见即所得”的网页编辑工具常用的有Flash、JavaScript等，这些工具HTML源代码由软件自动生成。采取“所见即所得”的编辑方式，不需要掌握很深的网页制作知识就能制作较简单的网页，使网页制作变得轻松自如。
综上所述，在制作基于虚拟现实的Web课件的平面结构部分时，建议用HTML写网页，同时配合使用“所见即所得”的网页编辑工具，以最大限度地加快网页开发进程。
4.2基于虚拟现实的Web课件中虚拟现实部分的制作技术
目前，基于虚拟现实的Web课件中虚拟现实部分所采用的主要是桌面虚拟现实，桌面虚拟现实的实现主要是依靠虚拟现实软件。在众多的虚拟现实软件中，VRML的优势最突出，它是一种基于www的实用化的、功能较完善的具有强大发展潜力的虚拟现实建模语言，尤其适合创建桌面虚拟现实。利用VRML创建虚拟现实场景，应用于Web课件中，不仅能解决教学中的重点、难点问题，可以提供给学习者以第一人称的感觉，还能充分调动学习者自己的主动性和创造性。概括起来，VRML技术在Web课件中的应用主要体现在以下5个方面：
4.2.1创设虚拟情景
VRML技术创设的教学情景具有十分强的沉浸性和交互性，能使学习者在虚拟的学习环境中在浏览时扮演一个角色，让学习者全身心的投入到学习环境中去，这对于学习者技能训练以及知识学习与巩固也是十分有利的。比如用VRML虚拟一个城市的交通图，可以显示城市的主要交通路线、道路的路面状况以及两地的最佳路径等信息，这对驾驶技术的训练无疑会大有裨益。
4.2.2呈现教学难题
在Web课件中应用VRML技术可以直观的呈现教学中的重点、难点问题。这方面的应用主要表现在以下两个方面：其一，可使抽象的概念和理论直观化、形象化，方便学习者对抽象概念的理解。比如，学生在学习有机化学时，对有机物复杂的分子结构缺乏直观、具体的认识，利用VRML技术对分子结构进行虚拟演示，可使学生从各个侧面和不同的角度观察，使学习者面对再复杂的分子结构理解起来也会变得轻松。其二，再现实际生活中无法观察到的自然现象或者事物的变化过程，为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学生解决学习中的一些难点。
4.2.3培养学生能力
利用VRML技术可以对学习者学习过程中提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟学习者可以直观的观察到这一假设所产生的结果和效果，并能判断出其在现实中的可行性。此外，学习者也可以利用虚拟现实场景进行探索学习，这对于激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力是非常有利的。 4.2.4建立虚拟实验室
利用VRML技术，可以建立理、化、生、地等各种虚拟实验室。在“实验室”里，学习者可以自己动手做各种实验。如在虚拟的物理实验室里，学习者可以做力、光、热、电等各种实验，放心使用各种虚拟的昂贵仪器，而不必担心将其损坏。总的来说，用VRML模拟实验具有这些优势：第一，在虚拟实验室做实验，可以避免真实实验或操作所带来的各种危险；第二，可以解决在远程教学中因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足，使学习者足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会；第三，可以彻底打破时间、空间和客观条件的限制，使学习者可以在很短的时间内观察；第四，通过VRML浏览器，不同的学习者在虚拟的实验室里可以进行协同操作，共同完成实验。
4.2.5建立虚拟教室
现如今，VRML正朝着多用户方向发展，通过一定的编程控制可实现多用户共享一个场景，当前一些VRML浏览器已经可以支持简单的多用户系统。故可以用VRML建立虚拟教室，远程学习者可以通过浏览器进入这个教室，随时向教师提出问题，并可与教室中的其他学习者展开讨论，进行协作学习，消除远程学习者所经常容易产生的孤独感和无助感。
4.3平面结构部分与虚拟现实部分的合成技术
如何实现平面结构部分与虚拟现实部分的有机合成，这将会直接影响到课件的教学效果。根据其合成方式的不同可将基于虚拟现实的Web课件分成两类：以平面结构为基本框架的Web课件和以虚拟现实为基本框架的Web课件。
4.3.1以平面结构为基本框架的Web课件
以平面结构为基本框架的Web课件是指整个课件的基本构成是平面结构的，虚拟现实部分作为课件的精华部分巧妙的结合到平面结构之中。VRML场景可通过平面部分的超链接或作为页面中的一部分出现在Web课件中。通过平面部分的超链接出现在Web课件中的结合方式简称为超链式；作为页面中的一部分出现在Web课件中的结合方式简称为嵌入式。由于这两种结合方式各有利弊，因而要根据不同的情况进行选择。在应用超链式的结合方式时，可在VRML场景旁边配以简单的文字解释或清晰的示意图，效果会更佳；而嵌入式的结合方式更适合于模拟各种实验，创设各种教学情景等。 4.3.2以虚拟现实为基本框架的Web课件
以虚拟现实为基本框架的Web课件是指整个课件是一个大型的VRML场景，通常以场景中的3D实体为链源，将课件的各个组成部分，无论是HTML文件还是VRML文件，通过超级链接连接到一起。以虚拟现实为基本框架的Web课件中，超链接的实现主要是通过VRML中的组节点Anchor和Inline。通过Anchor节点可以实现VRML文件与HTML文件、VRML文件与VRML文件之间的超链接。Inline组节点可以包含关系将其URL域中的子节点调入到处在活动状态的场景之中，从而可以实现场景的组合。总的来说，以虚拟现实为基本框架的Web课件，是基于虚拟现实的Web课件的一种较高级的形式，与以平面结构为基本框架的Web课件相比，其应用前景更好。虽然目前这种形式受到VRML发展水平的限制，实现具有一定的难度，但相信随着VRML技术的进一步发展和完善，这种形式将是真正基于虚拟现实的Web课件的代表形式。
5结束语
虚拟现实作为一种新的媒体形式，它的出现无疑将对远程教育产生重大影响。相信随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术在Web课件制作中的应用将成为主流。同时，也相信随着虚拟现实技术的飞速发展和完善，其在网络远程教学中应用的深度和广度将进一步扩展，对网络远程教学甚至整个教育领域都将产生更深远的影响。
参考文献：
[1]马斌荣.基于Web的网络课件制作技术[J].现代教育技术,2005(2).
[2]师小霞,张宇龙.VRML在基于虚拟现实的Web课件中的应用[J].电脑知识与技术（多媒体技术及应用）,2007(4).
[3]陈荣华,付达杰,许文.基于虚拟现实的Web课件制作技术研究[J].信息技术与课程整合,2010(11).
篇3
【关键词】虚拟现实;美术教学;应用
引言
随着各种高新技术的发展和运用,数字信息时代在方方面面深刻影响着我们。在教学形式上更是发生了不可忽视的变化,虚拟现实技术在教学上的应用就是典型的例子。虚拟现实技术的基本特征很大程度上影响其在教育教学中的现实存在意义和价值。
一、虚拟现实技术
1.虚拟现实技术概述
虚拟现实(Virtual Reality)技术英文简称VR,是20世纪80年代末90年代初崛起的一种高科技实用技术。它是由算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能、计算机硬件、软件构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以真实的模拟现实世界可以实现的(甚至是不可实现的)物理上的、功能上的事物和环境。
2.虚拟现实技术的基本特征
从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作、从而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率。
二、虚拟现实技术在美术教育中的应用优势
随着计算机、信息、网络等相关技术的发展,计算机作为一种高效能的信息传播工具,在教育教学过程中得到越来越广泛的应用。
1.虚拟现实技术营造了新的灵活互动的教学场景,打破传统教学在空间、时间上的限制。利用虚拟现实技术,学生不需要在特定的教室和特定的时间进行学习,不受时间和空间的限制,学生可以在互动装置艺术作品里行走、触摸甚至操作控制;也可以进入物体的内部进行观察。
2.虚拟现实技术创建了开放自由的远程教育和网上查询学习方式。 运用虚拟现实技术,远程学习以自学为主,不受教科书的限制,使每一位学习者都可以根据自己的学习特点,在自己方便的时间从互联网上自由地选择适合的学习资源,这种探索性的学习,有利于激发学生的创造性思维,使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识,从而提高学习者的动力。
3.虚拟现实技术丰富了传统的课堂教学内容和展示多面的教学内容。
利用虚拟现实技术,可丰富教学内容,将设计实训等技能训练搬到课堂中进行,由于这些虚拟的训练系统无任何危险,学生可以反复练习,直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术,还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象,全方位、多角度地展示教学内容。
三、虚拟现实技术在美术教学中的应用
作为传输数字信息的媒体,VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。在美术教学上的应用同样不可低估.VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。
虚拟现实在设计教学中的运用
1.传统设计教学面临的挑战。
首先,传统设计教学模式的特点就是由教师通过讲授、板书及教学媒体的辅助,把教学内容传递给学生或者灌输给学生。老师是整个教学过程的主宰,学生则处于被动接受老师灌输知识的地位。其次,传统设计教学需要投入大量的经费制作相关教学模型,而目前教育经费普遍投入不足,因此造成了实践课程大量减少,实践内容大大削减,学生的实际动手能力不足,不符合我国教育发展与改革的方向。
2.虚拟现实技术在设计教学中的优点与应用
虚拟现实本身的特点决定了其在设计教学中的诸多先天性优势:(1) 逼真 “虚拟现实技术通过软硬件平台的搭建可以形成逼真的虚拟环境,可以对学生产生视觉、听觉、触觉等各种感观刺激信息。(2) 交互 信息社会的发展要求我们的教育对象具备良好的沟通能力,而虚拟现实正好提供了这方面的训练。构建一个更能激发学生的学习兴趣和积极性、引导学习者主动学习的虚拟环境,从而改变传统教学的灌输式教学” 。 (3) 合作 随着市场经济的发展,社会分工愈来愈细,要求培养的学生具有良好的合作能力。
四、虚拟现实技术在美术教育应用中的局限性和展望
虚拟现实在教育中的运用不可忽视,带来了快速方便的学习模式和学习方法。我们也不能忽视目前的虚拟现实技术还存在一些问题,主要表现在:
虚拟环境与真实生产的差异:虚拟现实是一种技术不是真实环境。虚拟现实的虚拟效果还有待进一步加强:虚拟现实的表示侧重于几何表示,缺乏逼真的实体、行为模型,虚拟现实技术在感知方面,视觉合成研究的较多,听觉、触觉关注较少,真实性与实时性不足,其虚拟的效果还需要进一步加强。 虚拟现实的硬件与软件成本的逐渐降低,这种新的教学媒体必将广泛应用于教育教学中,最终在现代教育领域中发挥其重要作用。
五,结语
虚拟现实在美术教育上的应用,具有互动、便捷、构想和多感知的特点和优势,也就扩大了艺术教育的范围,增加了学生对美术学习的学习兴趣。提高了教学质量达到预期教学目的。虚拟现实――教育事业的“催化剂”,大大改善教学环境,更容易激发学生的学习积极性和主动性,从而能显著提高教学效果。将虚拟现实在教学中的运用和传统教学结合去来扬长避短,将二者的优势发挥出来,更大的促进人类教育事业,特别是美术教育。
参考文献
[1]《虚拟现实技术___全息语言与艺术》王立群陈德陆
篇4
摘要：本文首先对计算机虚拟现实技术的基本特征及其关键技术进行了解释分析，然后对虚拟现实技术在高校教学中的应用作了介绍，最后针对目前高校教学中应用计算机虚拟现实技术所存在的问题及其解决方案阐述了个人观点。
关键字：虚拟现实；高校教学；应用；特征；问题；方案
中图分类号：G642
文献标识码：B
伴随科技突飞猛进的发展，各类教学媒体不断涌现，如今，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是虚拟现实技术(Virtual Reality)。
虚拟现实技术是利用三维图形生成、多传感交互及高分辨显示等计算机技术生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。
虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的出现无疑将对高校教学产生深远的影响。本文主要探讨虚拟现实技术的基本特征以及它在高校教学应用方面的相关问题。
1计算机虚拟现实的基本特征及其关键技术
1.1虚拟现实的基本特征
虚拟现实可以表示为4个特征：沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、多感知性(Multi-Sensory)、构想性 (Imagination) 。
(1) 沉浸性(Immersion)：这是虚拟现实系统的核心，指使用户投入到由计算机生成的虚拟场景中的能力。用户在虚拟场景中有“置身其中”之感。
(2) 交互性(Interaction)：指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。
(3) 多感知性(Multi-Sensory)：由于虚拟现实系统中装有视觉、听觉、触觉、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得相应的多种感知，从而达到身临其境的感受。
(4) 构想性(Imagination)：虚拟现实不仅仅是一个用户与终端的接口，更要使用户沉浸在此环境中获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。
基于以上特征，虚拟现实使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。
通过多种感知，获得身临其境的沉浸感和人机互动的趣味性是虚拟现实的实质特征，对时空环境的现实构想是虚拟现实的最终目的。
1.2计算机虚拟现实的关键技术
计算机虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形、立体广角显示、用户 (头、眼) 的跟踪、立体声、触觉与力觉反馈、语音输入输出等技术。
(1) 实时三维计算机图形技术
此技术的关键在于“实时”。例如在力学模拟系统中，图像的实时刷新相当重要，同时对图像质量的要求也很高，再加上非常复杂的虚拟环境，使虚拟现实就变得相当困难。
(2) 立体广角显示
要达到立体广角显示，双眼立体视觉起了很大作用，这是因为用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。当然有的系统也采用单个显示器，但用户戴上特殊的眼镜后，也可以造成视差从而产生立体感。
(3) 用户(头、眼)的跟踪技术
在虚拟环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。利用虚拟现实头套跟踪头部运动，可以根据头部跟踪来改变图像的视角，用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来。
(4) 立体声
在水平方向上，我们靠声音的“相位差”及“强差”来确定声音的方向。现实生活里，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但目前在虚拟现实系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。
(5) 触觉与力觉反馈
在虚拟现实系统中，用户可以看到一支虚拟的钢笔。你可以设法去握住它，但你的手却感觉不出接触到了它，并有可能穿过虚拟钢笔的“笔杆”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。
(6) 语音输入输出
在虚拟现实系统中，语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言，并能与人实时交互。然而，让计算机识别人的语音是相当困难的，因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。
2计算机虚拟现实技术在高校教学中的应用
虚拟现实在高校教学中主要表现在课堂教学、实验教学两个方面：
2.1课堂教学
课堂教学是教学的主要方式，也是虚拟现实运用于教学的主要战场。根据学科的不同，虚拟现实也发挥着不同的作用，主要有以下几方面的应用：
(1) 立体物体展示
在以往的教学环境中，为了更形象地使学生感受三维实物的信息，主要采用图片展示、实物展示、软件动画这样一些方法，但这些都很难使学生更全面的了解其三维属性。
通过虚拟现实，可以构建一个与实物同样的三维物体，如采用3dsMAX建模，存储为VRML格式，然后利用VRML播放器可以得到很好的展示效果，辅助教师教学。
(2) 立体空间展示
立体空间是指在现实世界中真实存在或存在过的空间。教学中，有时需要向学生展示这些空间时，由于条件的限制，不可能让学生进入这些空间。
以往教学中，可能只能够通过教师的描绘来激发学生的想象，在其头脑中创建出这个虚拟的空间来。
使用虚拟现实，不仅能在学生头脑中建立这些空间，而且可以使其看得见、听得见，甚至可以摸得着。比如：太空给我们呈现的是一个神秘而陌生的世界，如何感受身体在太空中的感觉是很多人梦寐以求的事情。通过进入虚拟现实制作的虚拟空间，我们可以感受宇宙里的奥妙，可以体会人体在失重状态下的感受，也可以在月球上做铁球和乒乓球同时着地的实验来验证伽俐略的结论。
(3) 虚拟场景构造
虚拟场景是指在现实生活中可能出现的一些场景，通过虚拟现实技术在不同的时间或地点表示出来。
虚拟场景的构造在高校语言教学中应用非常广泛。以往教师只能通过言语的讲述、图片的展示或录像的收看来创设学习情境，学生只能被动地接受。个别情境老师描绘的和学生理解的可能相去甚远。通过虚拟现实，学生可以和国外友人亲切交谈，也可以感受美国总统竞选时演讲的现场气氛。这些场景都是常规课堂上所无法给予的。
2.2科学实验
高校一般在现有的条件下，许多实验是无法进行的：
① 根本不可能做的实验，如核反应、地震波传播、火山喷发等实验。
② 不能让学生做的实验，如涉及到放射性物质或有毒物质的实验。
③ 受实验经费限制、实验成本昂贵而无法普及的实验，如著名的“风洞”实验 (2009年Volvo公司仅对建于1986年的风洞实验设备进行改造就花费了2亿元人民币)。
利用虚拟现实技术，在计算机上建立虚拟实验室，学生可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器，结果可以通过仪表显示身体的感受反馈给学生。这种实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果，有效地解决实验条件与实验效果之间的矛盾。
3目前高校教学中应用计算机虚拟现实技术所存在的问题及其解决方案
3.1高校教学中应用计算机虚拟现实技术所存在的问题
随着计算机软硬件技术的高速发展，计算机虚拟现实技术凭借其独特优势，已逐渐被高校教学广泛应用，但与此同时也暴露出了诸多问题。
(1) 计算机虚拟现实项目开发与高校教学实际需求脱节
目前的虚拟现实教学设计，多停留在设计人员和制作人员的主观判断和个人喜好上，没有能够深入到学生群体，对其知识结构、年龄结构、学习习惯、学习方法、兴趣点等进行深入调研。
(2) 开发周期长，使用周期短，项目不能及时应用到高校教学中
计算机虚拟现实项目开发是一个大的工程，需要很多专业技术的整合。因此，其制作周期往往比较长。
随着知识更新和信息刷新速度的加快，出现了这样的现象：一个教学系统在最需要它的时候，制作没有完成；等制作完成了，它的很多内容、数据已经过时了，或者教授它的设备已经换代了。这样，由于开发周期控制不好，就导致了人力和资源的浪费，导致本来很好的教学系统错过了发挥作用的时机。
(3) 开发队伍不完善，阻滞计算机虚拟现实在高校教学中的使用
高校目前的虚拟现实项目开发制作中，开发队伍往往是由软件设计编程人员组成，或由他们为主体，而其他专业人员却不完备。这些人员受工作特点影响，侧重于用编程方式实现效果，在界面设计、图像处理、模型建构等诸多方面缺乏专业技能，导致开发制作周期大幅度延长，同时为制作过程增加了很多不必要的困难。
3.2问题的具体解决方案
针对上述问题，我们可以从以下几方面着手来解决：
(1) 充分调研，从学生角度进行项目设计
充分的调研是项目成功的前提，开发设计人员要深入到学生群体中，了解他们需要什么样的教学系统，主要包括：现有文化程度、曾经用过什么学习系统、对哪些功能满意或不满意、希望有什么样的学习过程、喜欢什么样的交互方式等。通过一定的调查研究，就可以针对学生各方面特点对项目的整体形式、结构和内容进行设计。
(2) 模块化设计、开放性系统
虚拟现实本身特点，导致其项目制作难度大、制作周期较长，这就要求设计人员要尽可能缩短制作周期、延长使用周期。现今知识的更新周期越来越短，要保证教学系统的内容能够适时跟上知识的更替，就必须实行模块化、开放性系统制作思路。
模块化就是将项目的各部分划分为多级子模块，将任务由整化零，分成各模块并行完成，从而缩短制作周期；每一模块自成整体，拥有统一规范的接口，方便今后根据需要对模块进行局部升级，延长其使用周期。
开放性系统是指给用户提供简单的更新功能，预留给教师专供今后更新的模块，以便在一些可能会发生数据变化的地方，教师可以根据需要自行更新，同样也延长了项目的使用周期。
(3) 统筹规划，建立完善的开发思路和制作群体
在制作之初，就必须建立完备的制作群体。任命专门的项目负责人负责制定完备的计划，并在以后的项目制作过程中协调各专业制作人员；具有一批相关领域的专家负责为项目设计情景和任务；拥有一批满足特殊要求的制作人员，以编程人员为主，再配备必要数目的动画、美工、音频处理人员。这些人员要了解虚拟系统对各方面素材的特殊要求，各司其职，互相协同，互相交流，专业整合，发挥各自优势从而保障任务的顺利完成。
4结束语
由于高校中虚拟现实教学的实践性和创造性，为学生提供了一个自主、交互和直观的学习环境，为教学的创新提供了新的空间、平台和可能性，丰富了教学的实践形式和多样性。我们相信，虚拟现实技术与高校教学的不断整合，必将更好地服务于教学，使教学效果达到质的飞跃，这将对高教事业的发展产生积极而深远的影响。
参考文献：
[1] 郭建才. 虚拟现实技术在电子教学中的应用[C]. 计算机应用论文集．2001.(12).
[2] 李慧．数字交通中的“虚拟现实”技术应用[J]．信息技术,2006,(6).
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[关键词]虚拟现实技术 水文地质研究 应用
[中图分类号] P641 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-355-1
虚拟现实技术作为近年来在各行各业发挥功能的新兴技术，有着超强的模拟现实的功能，这为众多的领域提供了一种先进的工作操作模式，掀起了一场技术革命。在水文地质的研究工作中，由于自然条件的限制，常常需要进行地下等领域的研究分析，在这种情况下，利用虚拟现实技术可以极为方便地进行分析研究，省去了艰难的预测工作等，大大提高了水文地质研究的精密程度。
1虚拟现实技术概述
虚拟现实技术又被称之为灵境技术，该项技术具备是那个基本特征：沉浸性、交互性和构想性，这是一种方便操作和交互发展的一种人机界面。虚拟现实技术综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术等众多高科技，能够实现模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的能力，这样就能够使人沉浸在该项技术虚拟生成的“现实”境界中，再加上体验者还能够通过语言、手势等自然的方式与这个人机界面进行同步的互动，这就创建了一种适人化的多维信息空间，目前已经被应用于多项行业领域中，且有继续扩大的趋势。
虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。作为一项新兴的高科技技术，它是伴随多媒体技术的发展而同步发展起来的。该项技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，体验者需要通过特殊的交互设备才能进入虚拟环境中。这是一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。
2虚拟现实技术在水文地质研究中的作用
2.1虚拟现实技术为水文地质的研究加强了直观性
虚拟现实技术在利用过程中，可以让一些水文地质勘察工作人员更加直观清晰地了解到勘察进程和具体情况。虚拟现实技术具有多感知性的功能，该项功能除了具备一般的计算机技术都具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。这项技术的发展直接为工作人员提供了一个理想的虚拟现实环境，在信息技术利用过程中，也就是让工作人员更加直观的进行相关地质和水文条件的剖析，该项技术具有人体所具有的感知功能，可以将地质勘探中难以直观看到的地质层的空间厚度等进行直观观察了解。在原来的水文地质研究工作中，剖面图的运用是非常广泛的，因为这些地质层不能够被人们所直接观看，只能够通过技术人员根据勘测绘画出来的地质图进行研究，这样的剖面图多是较为简单的，不够直观，同时也具有风险性——技术测绘人员不能保证在测绘过程中零失误，所以有些剖面图、地形图是会影响到真正的水文地质勘测工作的精准度的。而虚拟现实技术为水文地质的研究加强了直观性，技术人员可以清楚地将地下层面的地质情况和水文状况进行研究探查，增加了探查的精准度。
2.2虚拟现实技术可以模拟水流岩层的运动状况
在水文地质研究中，水文的变化使瞬息万变、难以琢磨的。而进行研究的过程中必须要对水文的运动变化规律进行摸底工作，这样才能够为接下来的各项勘探工作的进行奠定基础。由于地下水流的变化是无时无刻的，所以可以通过虚拟现实技术中的浸没感功能进行模拟。浸没感又被称之为临场感或存在感，指的是相关的技术人员在相对封闭的模拟环境中，对环境中出现的些微变化进行全方位感知的功能。最为理想的模拟环境应该使技术人员难以分辨模拟环境与现实环境的真假，这就要求技术人员在进行模拟感知的时候，全身心地投入到虚拟现实技术建造的环境中，这样就可以利用虚拟现实技术中的浸没感。来对水流的发展运动规律进行感受和记录，还可以对水文的运动变化特征进行一定的虚拟表达，这样，在虚拟现实技术的帮助下，勘测人员能够将水文的流向、流量、流速等特点进行一一分析和应用，对于将来的科研工作收集到详细的资料信息。
2.3虚拟现实技术可以预见水文地质发生的变化
虚拟现实技术还具有一个功效——可以预见水文地质发生的变化。在虚拟现实技术中，有一个特点叫做虚拟现实技术的构想性，构想性又被称之为自主性，它主要强调的是虚拟现实技术的想象空间，顾名思义，虚拟现实技术可以对现实的水文地质条件进行分析和顺延模拟的同时，能够按照已有的资料和规律进行模拟环境的持续，也就是说，虚拟现实技术虚拟的不仅仅有现有的环境，还可以根据规律和影响因素进行未来环境的模拟。这种技术具有广阔的可想像空间，在一定的事实基础上能够极大的拓宽技术人员的感知范围和勘探对象的走向。虚拟现实技术可以虚拟事物不同的发展过程，这项功能可以极好的预见水文地质等研究对象的未来发展状况，这样就能够为技术人员对地下水文地质资源的利用开采等进行有节制的勘探，保护环境的同时还可以提高水文地质的研究精准度。
3小结
水文地质研究中，需要各种科学技术的辅助，通过文章叙述我们可以看出，虚拟现实技术对水文地质研究起到了重要作用，随着该项技术的不断完善和发展、随着水文地质研究的深入进行，虚拟现实技术在水文地质研究中会得到更加广泛的运用。有了虚拟现实技术的帮助，在水文地质的研究工作中，很多研究分析可以在虚拟条件中得出，减少了人力物力的应用，同时提高了水文地质研究的精密程度。
参考文献
[1]王纯祥 孙文磊 赵群 万晓静 崔权维.面向虚拟现实技术的风机装配与风场模拟[J].自动化仪表，2012 （10）.
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[3]余丽华.论述VRML的虚拟现实技术的构建与运用[J].信息通信，2012（5）.
篇6
关键词：VR技术；虚拟现实技术；互动；环境设计
由于核心技术的发展，虚拟现实技术正在广泛被用于各个领域，笔者研究在环境设计中利用计算机生成虚拟3D环境，使用适当的显示设备，传输用户的视觉、听觉、触觉、感觉，使他们能够体验和交互虚拟环境空间，获得身临其境的感觉，同时游客也可以直接参与各种动态变化的解决方案。
一、传统环境设计方案展示缺陷
目前，中国传统的环境设计有很大的局限性。设计师很难把他们的作品完美地呈现给用户。同时用户对设计本身的体验也很低。传统的渲染和动画允许设计师与用户之间传递相对缺乏完整性的信息。
1、可以反映出更精确的设计、混凝土和建筑基于地形的位置，但这个计划并不直观，形象反映了忠实的效果，也不能允许用户从感性的角度理解外观、结构、颜色、材料。
2、无论手绘或计算机辅助绘图，可以随意用户显示，这是当前环境设计最常见的方法。专业人士倾向于非常现实的渲染图，但静态和特定视角的空间效应，无法准确描述功能空间之间的一致性。
3、建立模型：通过一个微型景观设计给用户，用户可以在模型和不同的角度观看内容，效果更好的提高用户的自主和探索的欲望。但是这个表单只能在一个特定的范围中完成，用户无法适应。
4、建筑动画近年比较受欢迎，它结合了人体模型的优点，使用视频显示用户媒介，从脚本特点的角度来看，在特定时间，特定方位，观众可以鸟瞰、俯视、穿梭等方式观看整体设计，还可以模拟各种天气、动物和行人。但是观察者只能根据设置好的摄像机和角度来浏览，不能让决策者在任何访问和观察的设计中，实现真正的人机交互。
二、环艺项目虚拟展示的基本特征
虚拟现实技术引入环境设计中，可以描述太空计划的各个部分，实现用户之间的人机交互操作，强调以人为本。从直觉，身临其境，人机互动理念和超现实主义等几个方面进行分析。
1、直观完整的信息传递，从语言表达变为简单的图像表达，多媒体演示文稿和图片传递给它的内容也越来越丰富、完整和清晰。从原始社会的结语到历史书，越来越复杂的猜测是计算机信息的记忆变得越来越复杂。虚拟现实技术的诞生使人类信息传播的方式获得了解放，改变了传播信息的理念。VR技术将思想与现实相结合，效果比模型或渲染图更好，通过实时演示提高整体效果和完整性设计方案的可行性与实用性。
2、人机交互从环境和自然程度的反馈，用户可以操作的空间设施在一个虚拟环境方案中。虚拟现实为用户提供更全面的体验，用户可以根据自己的意愿与任何对象在虚拟世界中感受和体验现实环境，这是成为虚拟显示环境艺术设计发展的驱动力。虚拟现实技术使个性化的解决方案在虚拟环境中变得更加开放，你可以选择你想要看到的空间环境，能够展现出完全尊重他们意愿的过程。凭个人直觉不会影响他人的情绪。虚拟数字环境的现实，可以放弃世界纯粹的理想材料束缚在现实中，用户自由漫游在虚拟环境艺术项目中显示内涵非常丰富，符合时代个性化的特点和订购的特点。打破了工作和游客之间时间和空间的界限，可提前帮助用户路径规划后续生活习惯等等，这不是普通的显示，这是优势凸显其价值所在。
3、思想超现实，在虚拟世界中寻求真实的东西，甚至比真实的东西更深动，实际上在这个过程中虚拟和现实的界限比较模糊，前者比后者更具吸引力和超现实的美。环境的概念和超越的目的是把想象放在想象的翅膀上，极大地拓展人类认知的范围。你可以添加不同的样式和功能，也可以把你的立体眼镜带进测试。然后让用户体验，让公众参与更好的管理设计，在这个平台的帮助下，做到更好的规划，更好的安排设施来促进决策的民主化。设计师们可以通过虚拟现实技术在景观和景观的外观设计之前，在未来的计算机设计效果中进行设计。
三、基于VR技术的环境设计方案优势
1、实时渲染：可以确保虚拟系统运行30赫兹图像刷新率，高于目前的3D场景渲染图片，只需要0.3秒，如果使用电脑渲染3D需要很长时间。这是因为渲染软件是通过计算对象的整个空间信息，如材料质地生存最终效果，一般来说，把一个高质量渲染需要数十分钟，甚至数小时。
2、三维空间场景：传统方式需要数十分钟，甚至几十个小时去呈现建筑动画视频，如果观众想通过其它的视点来观察，需调整相机进行渲染是唯一的方法。但是VR技术在三维场景中，用户可以自由上下左右移动。每秒超过30次的图像刷新率可以替代现场观众，轻松地沉浸在自由游戏和探索的虚拟空间中。
3、自由互动：传统方式花在渲染和构建动画时钟上的时间是被动和不现实的，缺乏与观众互动。从当前市场分析，传统方式的价值越来越低，VR技术价值越来越高。VR技术虚拟显示可以让观众在三维空间中自由穿梭和观察，主要是与用户建立虚拟空间，打开一扇门、打开电视、打开壁灯、变换墙面壁纸、木地板体验等都可以随意操作和使用。O计师通过此种方式可以将环境设计方案直观展示给观众，呈现出不同的层次信息，从更多更深更有效的计划理解研究分析与评价，为下一步设计奠定坚实的基础，利用虚拟现实技术实现环境设计方案，研究设计方案的丰富性意味着其身临其境的沉浸感和强大的交互性，以弥补传统的显示方式的不足。
四、结论
如今，VR技术在环境设计各个领域被广泛运用，改善了传统设计的局限性，并且节约了后期因设计不满意而导致的资源和人力的浪费。通过公司平台搭接VR技术公司合作交流，将虚拟现实设备与设计集合，使得客户第一时间亲身体验设计样例，置身于相对真实的模拟空间，极大提高客户参与感。设计师们将会把他们的天赋带到能力当中，每个灵感都会带给用户体验的感动。引入虚拟现实技术将会逐渐受到设计师们的重视和青睐。
参考文献：
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关键词:建筑施工;特点;虚拟现实技术;方案设计;人员培训
一、现代建筑施工的特点分析
第一、空间上的布置于时间上的排列的矛盾成为建筑施工中的主要矛盾,这主要是由于建筑工程的产品固定性与生产流动性之间的矛盾而导致的。
第二、建筑施工生产不仅具有长周期性、工序的繁杂性以及强综合性的特点,同时,高空作业和地下作业也是建筑施工生产的主要构成部分。
第三、在建筑施工任务中,人员关系具有复杂性,因而他们之间的配合关系也较为复杂,这主要是因为建筑施工生产任务较为复杂,其完成必须通过专业相异、工种不同的人员之间的交流、合作。再加上各种材料、机械和设施。
二、在施工方案设计中的应用
虚拟现实系统具有两个关键特性,一个是沉浸性,另一个是交互性,建筑施工方案设计在人机关系上的基本特征便是通过这两个特性反映出来的,也就是说,设计者的主导作用通过虚拟现实系统的沉浸性和交互性而被充分反映出来。在虚拟现实环境中,设计者可以参与到整个计算过程中,而不是在计算结束后才能知晓计算结果;在虚拟现实系统中,方案设计以动态的优化设计代替了员阿里的经验的、静态的、类比的设计。换言之,在虚拟现实系统中,为了保证设计的方案最优化,在分析和设计方案时,设计人员可以通过可视化的虚拟模型来适时的修改设计方案。
虚拟现实施工方案设计方法的实现过程为:在三维可视化虚拟环境中,设计人员可利用CAD设计软件建立对象结构实体模型,并将模型的几何信息输入有限元分析软件(如AN-SYS等)中,建立三维可视化的有限元模型,然后对有限元模型i撕亍计算分析。有限元模型数据和分析结果数据分别存人相应的数据库中。并转化成图形数据文件,表达为图形或图像的形式,使设计人员能沉浸在三维可视化的虚拟环境中观察模型的模拟和计算,并实时地对模拟过程进行修改,直到获得满意的方案。最后将最优施工方案的结果存人数据库,为绘制施工图提供可靠依据,优化施工方案过程主要由计算机完成,并能充分利用设计人员的经验,而不是像传统的施工方案设计只能依靠施工技术人员多年积累的实践经验或习惯作法。
三、在施工人员培训中的应用
在虚拟环境中对施工人员进行培训是一种非常理想的培训方式,其优越性主要表现在以下几个方面:
第一、虚拟现实完全是交互式的,在虚拟环境中由用户决定下一步做什么、如何做、可重复做;
第二、虚拟现实强调参与者的经验和理论知识,在有经骏施工人员的参与下,可为缺乏经验的施工人员提供建筑施工的经验,在先期虚拟环境中认识、学习、验证建筑施工组织和管理;
第三、参与者和虚拟现实交互的方式和参与者在现实世界中的方式是完全相同的,虚拟现实中的任何事物很容易被参与者接收和理解,参与者不必学习任何操作计算机的技巧;
第四、虚拟现实提供的是一种有趣的、激动人心的培训工具,能通过虚拟现实系统对施工人员进行培训。
通过对施工方案的动态模拟,施工人员可以随意地选择观察点和角度,对施工现场进行实时漫游,以获得全面的印象,施工过程中,各工序间的协调配合是不容易做到的;而在虚拟施工中,可以对方案反复进行试验,得出一些具体参数用以指导施工。在虚拟施工中,还可以直观地观察到对象间相互的空间关系,对于接近可能干涉的对象,可提醒施工人员施工时特别小心,做到心中有数。
四、虚拟现实在筑施工中应用研究的展望
虚拟现实技术是一个大型综合集成环境,是一项集成性极强的高新信息技术。但是它还有诸多不完善的地方,为实现和推动虚拟现实技术在建筑施工领域的运用和发展,我们还需要做以下方面的工作:
第一、虚拟现实技术本身是一门新兴的学科,基于虚拟现实的虚拟施工也尚未形成一个完整的理论体系,虽然现阶段在西方发达国家已经有关于它的一些报道和文章,但是学术界和技术界还没有公认的有关虚拟施工的定义。因此,必须加强对建筑施工理论的探索和研究,力求建筑施理论从本质上得到突破。因为建筑施工理论奠定了基于虚拟现实的虚拟施工的理论基础。
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关键词：虚拟现实；计算机图形学；VRML；三维建模
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）01-0209-04
1 概述
虚拟现实（Virtual Reality）也称虚拟现实环境，是指用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。简单的说，虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，提供了先进的人机交流技术。目前虚拟现实技术已被广泛应用视景仿真现实、军事驾驶模拟、3D游戏开发、虚拟设计与规划、仿真培训、远程操作控制等领域之中[1]。
虚拟现实技术同时也是一项综合性计算机图形交互技术。计算机图形学中的一些方法，如三维造型与变换、光照模型、科学计算可视化等为虚拟现实技术提供了理论和技术基础。计算机图形学的发展带动了虚拟现实技术的进步，同时虚拟现实技术在各领域中的广泛应用也使图形学的各个研究方向得到充分发展[2]。在高校计算机专业的计算机图形学课件的教学中，虚拟现实不算是一个重要的、必修的知识点，但如能在掌握三维造型方法的基础上辅以虚拟现实的运用，那么将能有效地提升实践操作的实际应用意义，激发学生研究探索兴趣，令图形学课程的相关知识综合运用起来，达到学以致用，相得益彰。
2 虚拟实现技术简介
虚拟现实有四个主要特征：多感性；沉浸感；交互性；自主性。理想的、最高境界的VR技术是：虚拟场景具备与真实环境一样的真实感、能调动一切人所具有的感知功能、操作者完全感受与自然环境一样的自由度和人-物交互感应。但实现中由于技术的限制，达到高度逼真的虚拟现实比较困难。目前，从技术难度和体验程度来划分，虚拟现实技术主要分成以下三类：
1） 桌面虚拟现实（Desktop VR）：利用个人计算机和工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互。
2） 沉浸式虚拟现实（Immersive VR）：利用头盔式显示器、位置跟踪器、数据手套等多种交互设备，为参与者提供一个新的、虚拟的感觉空间，并产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。
3） 分布式虚拟现实（Distributed VR）：将不同用户通过计算机网络连接在一起，共享同一个虚拟空间并协同工作达到一个更高的参与协作境界[3]。
其中，桌面虚拟现实是最基础的VR方式，虽然现实体验真实感不足，但该方式成本低最易容实现，且其应用也最为广泛。在计算机图形学教学实践中，根据学习程度的不同，可以引导学生通过以下三种方式实践桌面虚拟现实的实验：（1） 基于VRML的VR实现；（2） 基于三维建模技术的VR实现；（3） 基于Web3D技术的VR实现。
3 计算机图形学的虚拟现实实验探索
3.1 基于VRML的VR实现
VRML（Vritual Reality modeling Language，虚拟实现建模语言）于1997年作为国标标准正式，它揭开VR技术在互联网上的应用序幕，也推动了后来Web3D技术的发展更新。
VRML提供对三维基本对象如长方体、球体、圆锥、圆柱等的描述，同时定义了三维应用中常用的语言描述，如层次变换、光源、视点、材质和纹理映射等，并且有简单的行为特征描述功能。一个VRML文件一般由文件头、脚本和路由组成，其基本语法结构如下：
#VRML V2.0 utf8 #文件头，放在第一行，是VRML文件的标志
节点名{
域 域值
… …
}Script{ #脚本节点
… …
}
ROUTE … … #路由，把入事件与出事件相关联
以一个简单的程序实例说明VRML的编程模式。该程序建立了三个3D对象：长方体、球体和圆锥并赋予了不同的方位、颜色等属性。
#VRML V2.0 utf8
DEF box Transform{ #定义一个变换节点box
translation -5 0 0 #设置空间坐标位置
children [ #定义节点的子节点
Shape { #定义形状
geometry Box{size 2.0 3.0 1.0} #长方体定义
appearance Appearance{ #定义外观
material Material{ #定义材质
diffuseColor 1 0 0 #设置漫射色颜色
} } } ] }
DEF sphere Transform{
translation 0 0 0
children [
Shape {
geometry Sphere{} #定义一个球体
appearance Appearance{
material Material{ diffuseColor 0 1 0 }
} } ] }
DEF cone Transform{
translation 5 0 0
children [
Shape {
geometry Cone{ } #定义一个圆锥体
appearance Appearance{
material Material{ diffuseColor 0 0 1 }
} } ] }
VRML程序保存成.wrl文件格式。另外，要使浏览器提供VRML的浏览功能，还必须安装VRML插件，常用的插件有Contact、Cosmoplayer、Cortona等，图1是上述程序在安装了BS Contact VRML插件的IE浏览器中的显示效果。在浏览器中用户可通过系统提供的工具实现对三维对象的交互式显示操作。
基于VRML的虚拟实现技术可展示虚拟场景中各部件的位置及相互之间的关系，其文件短小，适用于网络应用。但其不足之处是三维图象质量一般，难以实现复杂场景展示及交互，与外界的通信能力也比较差。
3.2 基于三维建模技术的VR实现
在掌握一定三维建模方法的基础上，也可借助三维建模软件的功能进行VR实现。三维建模软件能够提供虚拟现实中所需要的各种三维模型，较常用的软件有3DSmax、Maya及Creator等，这些软件把复杂的建模过程变得非常简单和易于理解。以下以3DSmax实现摆球仿真为例介绍VR实现方法：（1）在软件平台中建立了仿真摆球模型，并实现摆球的运动动画，如图2如示。（2）使用3DSmax“导出”功能将该模型导出为VRML97（*.WRL）格式文件。（3）使用安装了VRML插件的浏览器打开该wrl文件实现摆球的虚拟运动展示及交互。图3为摆球在IE浏览器中的VR显示效果，用户可用工且以任意方位和角度观察摆球的运动。
该方法可在实现较复杂模型、动态模型的基础上现实VR。其最终显示方式仍是VRML描述模式，由于受插件的限制，浏览器达不到理想的实时展示和实时交互效果。
3.3 基于Web3D技术的VR实现
目前更主流的虚拟现实技术是凭借Unity3D、Wirefusion、Cult 3D、Virtools、C3d、Truntool等一类引擎下实现的Web3d技术。这些软件使用专用的文件格式和浏览器插件，在实现实时渲染、图像质量、造型技术、交互性以及数据的压缩与优化上均优于VRML。此外，这些软件也可与3DSmax等三维建模软件配合使用。
以Unity3D为例，它是一款VR应用程序开发引擎，具有跨平台、强大的地形编辑功能、高效高质渲染效果、支持用户定制交互要求等特点，非常适合开发高逼真虚拟和交互展示的需求。基于Unity3D的虚拟现实是用Unity3D引擎开发的一个能够实现动态加载和展现3D模型的Web Player应用。通过安装Unity3D插件就可以实现在浏览器上运行Web Player来加载产品模型展示[4]。
在虚拟展示系统中，用户对场景中具体的产品的选取及操作是交互性最充分的体现，即当用户在虚拟场景中用鼠标点击或指向某一产品时，系统应做出相应设定的响应[5]。Unity3D 的GUI接口提供了各种控件（如按钮、窗口等）以支持编辑用户交互界面；通过重写鼠标事件可以检测用户的各种输入信息并作出相应的响应；通过变换组件又可以完成产品的平移、旋转、比例变换等各种操作。图4及图5是运用Unity3D和3Dsmax开发的“运动与健康虚拟现实展厅”。作品通过VR技术实现主题为“运动与健康”的漫游展厅，并以Web3D网页形式提供了一个实时交互的参观平台，使用户可以身临其境地感受展厅内的景观。
就目前而言，大多数的Web3D技术主要用于三维显示技术的网络应用开发，这也决定了Web3D技术主要特点就是对3D模型的网上三维交互演示。
4 结束语
虚拟现实技术与图形学技术紧密关联，图形学三维造型等技术是虚拟现实的一个坚实台阶，VR技术又是图形学的拓展延伸，具有广泛的应用前景。该文尝试在高校计算机图形学教学中引入桌面虚拟现实的实验，并由浅入深地提出三种VR实现方法，旨以使计算机图形学的实验开展更具实用及研究意义。
参考文献：
[1] 陆枫，何云峰. 计算机图形学基础[M].2版.北京：电子工业出版社，2008：11-12.
[2] 石玉玲.虚拟现实技术与图形学[J]. 职大学报，2008（2）：90-91
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传统知识论的核心：规律
传统知识论的核心是规律，《中国大百科全书·哲学卷》中对知识的解释是：知识“是人类认识的成果。它是在实践的基础上产生又经过实践检验的对客观实际的反映。人们在日常生活、社会活动和中所获得的对事物的了解，其中可靠的成分就是知识。依据反映对象的深刻性和系统性程度，知识可分为生活常识和科学知识。生活常识是对某些事实的判断和描述。科学知识是通过一定的科学概念体系来理解和说明事物的知识。科学知识也有经验的和理论的两种不同水平。科学知识是全人类认识的结晶，又是人类实践和社会的必要的精神条件。知识与无知相对立。从无知到有知识，知识由少到多、由浅入深、由片面到全面的不断运动，是人类思维发展的基本过程。知识的发展表现为在实践基础上不断地由量的积累到质的飞跃的深化和扩展。这种处在辩证运动中的知识具有继承性、不可逆性和加速度增长的特点。”定义涉及到知识的来源、形式、发展规律等等。从传统知识论框架看，这个定义是比较完备的。从知识的定义中可以看出传统知识论的核心是规律，无论是“对某些事实的判断和描述”还是对事物的“理解和说明”，其目的都在于认识事物的客观规律，也就是事物固有的，不以人的主观意志为转移的客观规定性。人们的认识过程是对真理的无限趋近，反映在知识上就是“在实践基础上不断地由量的积累到质的飞跃的深化和扩展”。所以，规律是人们认识活动的目的与核心，知识则是对客观规律的不同形式的揭示和描述，表现为认识活动的结果。
知识的核心是客观规律的思想起源于古希腊。古希腊的苏格拉底通过对概念的探讨，最早确立起“知识是对普遍必然性的本质的把握”这一根本观点。普遍必然性也就是规律性，苏格拉底最早在知识和规律之间划上了等号，规律由此成为认识的对象和知识的。柏拉图则把世界划分为理念的世界和现实和世界，认为知识是对理念的把握，所以知识是永恒的，意见则是变动不居的。巴门尼德明确区分了意见和真理，认为“意见”是个别的，随时间、地点、个人而变迁，“知识”则是不变的，放之四海而皆准的。由此可以看出，传统知识论有两个基本假设：一是知识是对普遍必然性，也就是规律性把握；二是存在是知识的对象，所以，知识就是对规律的把握和揭示，否则便称不上是知识，这是传统知识观的根本观点，近代认识论就是对这一知识观的继承和发展，只不过在这个方向上人们的思考更进了一步，思考的重心已不再是“知识是什么”，而是“知识是如何可能的”，围绕这个问题产生了近代经验论和唯理论的争论。
以规律作为知识核心的思想来源于对存在的预设，从这个预设出发，人们就必须解答知识的可能性和可靠性问题。经验论和唯理论争论的根源就在于传统知识观的第二个基本假设，即存在是知识的对象，这个知识的对象在近代被称为实体，实体是完全独立于人之外的存在。实体的设定产生了主体与客体的二元对立，即如何保证主体的知识与客体规律一致的问题，为了消弥主客体的二元对立，唯理论者从人的理性出发，经验论者则从个人的经验出发，提出和证明了知识的来源及可能性。培根是近代经验论的奠基人，他提出人的一切知识都来源于感觉经验，“人若非发狂，一切自然的知识都应求助于感觉”。笛卡尔作为唯理论的始作者则提出真的知识只能直接或间接地来自我们的“纯粹理智”，他以“我思故我在”为前提推演出整个知识大厦，并最后求助于上帝来保证心灵实体与物质实体的一致和统一。但是，无论是经验论还是唯理论都不可能正确解答知识的来源和可能性问题，二者在休谟和莱布尼茨那里分别走到了自己逻辑和历史的终点。休谟声称“至于由感官所发生的那些印象，据我看来，它们的最终原因是人类理性所完全不能解释的。我们永远不可能确切地断定，那些印象是直接由对象发生的，还是被心灵的创造能力所产生，还是由我们的造物主那里得来的”。（注：休谟．人性论[M]:101．）休谟的“温和的怀疑论”事实上已经异常雄辩地揭示出了经验论所蕴含的内在矛盾，即“经验重复一万遍还是经验”，在一定意义上也否定了关于实体的设定。莱布尼茨则指出，并非全部知识都来源于“纯粹理智”，只有数学、逻辑和形而上学等科学知识是建立在我们的天赋观念和理智直观的基础上，而自然科学是我们依据充足理由律所建立的事实科学，前者是必然真理，后者只是或然真理，在这里莱布尼茨事实上也否定了人们认识客观规律的可能性。传统知识论的预设所蕴含的内在矛盾在康德那里最后得到了总爆发，为了解决经验论与唯理论的争论，康德提出用“先天认识形式”来统一“感性杂多”，他说“思维无内容是空的，直观无概念是盲的”，因此“只有当它们联合起来才有知识”，他试图用经验论与唯理论的折衷的办法来解决知识的可能性问题，但最终的结论却是“物自体不可知”，实体依然存在于人的认识之外，难以进入作为主体的人的视野。
与传统哲学不同，马克思从一开始就强调要从实践的、人的维度考察知识，他说以往的“哲学家们只是用不同的方式解释世界，问题在于改变世界”，解释世界是一种超然物外的立场，也就是“对对象、现实、感性，只是从客体的或者直观的形式去理解，而不是把它们当作人的感性活动，当作实践去理解，不是从主体方面去理解”。（注：马克思恩格斯选集（第一卷）：54．）而改造世界强调的则是人的主体的参与，强调主体与客体的互动，也就是人的能动的实践。从实践主体尺度出发，抽象的实体消退了，代之而出的是“人的世界”、“对象世界”、“人化自然”，马克思批判了传统哲学的实体观，指出“一个存在物如果在自身之外没有对象，就不是对象性的存在物。……它没有对象性的关系，它的存在就不是对象性的存在”，而“非对象性的存在物是非存在物”，或者说“是一种非现实的、非感性的、只是思想上的即只是虚构出来的存在物，是抽象的东西”。（注：马克思恩格斯全集（第42卷）：168、169．）对实体的否定使传统知识论丧失了它的本体论依据，在这个前提条件下规律被赋予了新的内涵。
马克思指出：“蜜蜂建筑蜂房的本领使得许多人间的建筑师也感到自叹弗如，但最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂腊建筑蜂房以前，已经在自己的头脑中把它建成了。劳动过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，即已经观念地存在着。他不仅使自然物发生形式的变化，同时他还在自然物中实现自己的目的。这个目的是他所知道的，是作为规律决定着他的活动的方式和的。”（注：马克思．资本论（第一卷）：172．）
从马克思的思想中可以归结出：(1)现实世界是“为我的”，也就是“人化的”，这种为我性表现为人“不仅使自然物发生形式的变化，同时他还在自然物中实现自己的目的”；(2)人优胜于动物的地方在于人能够在头脑中以表象的方式，也就是观念的方式虚拟现实，这种虚拟可能来自模仿，也可能来自思维自由的构造，但无论如何，“他在用蜂腊建筑蜂房以前，已经在自己的头脑中把它建成了”；(3)以观念方式对现实的虚拟形成了规律，它决定着人们活动的方式和方法。所以，在马克思的视域中，所谓的“规律”已不是传统理解的对世界的“镜式的映照”，而是作为主体的人对对象在表象及观念中的“表述和构成”，由此知识的核心不是努力去无限地趋近客观存在，相反，世界随着我对对象“表述和构成方式”的变化而无限生成，所以知识论的核心不应当是解释和揭示客观规律，争论于知识的可能性和可靠性问题，而应当从主体出发，从实践的人出发，以规则作为知识论考察的核心，重在说明人类的知识规则是如何演化的，人的世界是如何伴随着知识规则的演化而不断生成的，以及探讨和揭示出最关乎当代人生存的当代知识规则。
任何一个时代只能提出和解决自己时代提出的历史任务，马克思也不例外，他虽然已经洞察到了知识论应当面临的转向，但很多时候他还是在传统意义上使用规律这个概念，这是因为在马克思生活的那个时代，虚拟只是在观念上存在着，它还没有成为现实。人们在生活中面对的，实际接触到的总是一个现实的世界，这种情况下人们很容易从认识与现实是否符合的角度考虑问题，把知识进步单纯看作是量的积累和对现实的无限趋近。“人体解剖是认识猴体解剖的一把钥匙”（马克思），历史低级阶段发生的事情必须要到历史发展的高级阶段才能得到认识，知识论的核心应当转向知识规则这一点只有在虚拟成为现实以后，也就是赛博空间出现以后才真正得以彰显。
知识论的核心：规则
《数字化生存》的作者尼葛洛庞帝曾经戏言“倘若我们要颁发‘最佳矛盾奖’，那么‘虚拟现实’一词一定榜上有名。”所谓虚拟现实(virtualreality)，是指“由机对现实生活中的场景或者环境进行的模拟，而你可以与之进行交互并且在其中进行探索”（注：个人计算机及因特网词典．世界图书出版公司，1999:365．）虚拟现实的基础设施是计算机，基本元素是比特（比特是信息的最小单位，或者简单的可以把它想成"0"或"1"），各种软件语言包括虚拟现实技术是技术保障，电脑和其他通讯手段是基本的通讯设备。虚拟现实所存在的空间又被称为赛博空间(cyberspace)，也就是电脑——网络空间。人们通常理解的虚拟现实是对数字化的表述方式和构成方式的总称，尼葛洛庞帝曾把与虚拟现实相对现实世界称为原子世界，也就是我们在现实世界中感官所直接感知到的事物和过程，把虚拟现实称为比特构成的世界。
虚拟现实的根本特点在于它超越了传统的“真”于“假”的二元对立，达到了“真”与“假”的现实的统一。传统上人们习惯于把真与假作为一对辩证统一的范畴看待，但这种统一仅仅是思维中的统一，在现实生活中，对一个事物或过程的判断要么是真，要么是假，要么是部分真部分假，绝对不可能出现亦真亦假的情况。而虚拟现实则超越了这种对立，在虚拟现实中，真的又是假的，假的又是真的。你说它是真的，是因为虚拟现实中的客体的确是客观存在的，它们并不像人们主观精神中虚构的客体那样是人们不能用感官直接感知的，相反，它不仅可以被作为个体的人感知，还可以被他人同时地和真切地感受到，“感受如同在真实世界中一般。你不仅可以在其中活动、移物、转弯、攀梯、玩乐器等等，且更有甚者，所有动作均可随时定格”。（注：金枝．虚拟生存[J]．天津人民出版社，1997:19．）在虚拟现实中，作为主体的人还可以和虚拟客体发生交互作用，这表明虚拟现实同样是现实的，具有客观实在性。但是虚拟现实又是假的，这是因为无论虚拟客体多么生动逼真，栩栩如生，能给你带来多么真实和真切的感受，它始终是虚拟的，虚拟的苹果看上去再逼真，“吃”起来再有“味”，还是不能为现实的你解渴充饥。虚拟现实这种亦真亦假的特性决定了我们从前从现实性出发考虑的方式必须实现一个倒转，因为虚拟现实诚然是客观存在的。但是如果从的角度去认识它，无论怎样无限趋近，你还是不可能掌握它，尽管虚拟现实必须借助于现实中的机器设备，从根本上说，它完全来自人类的创造。虚拟现实是由对事物与关系的数字化表述和构成方式，加上计算机的前所未有的高速运算实现的。人类的知识相对于虚拟现实具有和逻辑上的在先性，这一点与从现实性出发的人们传统的对知识的认识是完全不同的，因而从规律出发，着重探讨知识的可能性与可靠性的传统知识论，必须要转向从规则出发，着重探讨人们对对象的“表述和构成方式”的知识论，探讨随着人类实践方式的转换，知识规则是如何演化的，以及各个知识规则的特点。也就是说，在知识论中核心的因素和起主导作用的是知识的规则，是规则的变迁启动了世界的形态，使得世界的现实性不断展开，并最终在现实中达到了“实体”与“虚体”的辩证统一。
从规则的角度理解知识，世界就不是一个已经完成的东西，它摆在那里，等待着我们的认识去无限地趋近客观真理，也就是发现和掌握它的客观规律。相反，它是未完成的，是“对象世界”、“人化”，是随着人的认识和实践的不断深入，不断展现出自己现实性的无限丰富内涵的世界，也就是马克思所说的“自然界对人说来的生成过程”。而开启人类世界的钥匙是知识规则，伴随着知识规则的每一个新的进步，世界向人类呈现出更丰富多彩的，这种内容的增加不仅有量的积累，更有质的突变，例如行为化知识规则和经验化知识规则使人类的知识只能局限于以地球为中心的常规、低速、中观运动领域，而形式化演绎规则则能使人的认识突破感官的局限，扩展到微观、宏观、超宏观乃至宇宙大尺度领域，数字化知识规则更是使人类超越了“实体”世界，进入到“虚拟”时空中恣意遨游。在世界的不断展开与绵延中，人类确立和确证着“改变世界”的信心和勇气，同时在世界的无限展开中，人的主体性也在不断地增长，主体与客体的对立在规则下归于无形。
虚拟事实上并不是什么新东西。早在人类历史的早期，世界各个民族大多都形成了自己的语言文字。语言文字是一种代码，一种符号，当人们用语言符号指称，或者说规则一种事物或关系的时候，实际上是在思维中，在观念中把它虚拟出来了，只是这种虚拟还只停留在观念的领域，只能为个体感知。他人通过语言交流可以了解和体会，但是无法直接感知到，也就是说，此时的虚拟还具有不可通约性。随着人类交往的，在各个民族、区域形成了自己的风俗、习惯，乃至、制度，也就是虚拟的行为规则，这时虚拟进入了现实世界，成为现实中人人都必须遵守的行为准则，也就是说，虚拟不仅是现实的，而且是可通约的。人所理解的虚拟是数字化知识规则的产物，它指向的是现实中“不可能的可能”及“可能的不可能”。同时这种“可能”与“不可能”还能被人们真实地视、听、乃至触摸，也就是真实而真切地感受到。此时的虚拟不仅是现实的，可通约的，而且是超越现实的。正是现代的虚拟现实的出现使得知识规则性的一面强烈地凸现出来，并且要求我们改变传统的看待问题的方式。
知识规则是指人们对事物或关系的表述或构成方式，其含义有三：(1)规则是一种中介系统，思维借助这个中介来表达万物，从而在思维中构成万物，它相当于波普所讲的“世界3”；(2)规则是一种表述系统，其表述的实质是以间断性来表达连续性，把运动的东西静止化，否则思维就不能表述客观事物，就不可能有知识；(3)规则又是一种建构系统，是通过符号代码，以逻辑形式对思维对象的能动的建构，它包含着主体的能动的自由创造。规律本身无所谓自由，它只是人们通往自由王国的桥梁，而规则的本质特性就在于它是自由的，这种自由来自它的间接性和中介性，知识之所以可能，思维之所以能够认识世界，就在于人能够摆脱现实具体事物的纠缠，通过符号和逻辑方式自由地在思维空间中进行推演，在观念上表述和构成对象。
以规则作为知识论核心的思想不完全是新的，但只有在虚拟现实成为现实以后它才集中地、强烈地显露出来，这又一次印证了马克思的实践反思法，即“人体解剖是认识猴体解剖的一把钥匙”。
古希腊家芝诺有两个著名的悖论：“飞矢不动”和“阿基里斯赶不上乌龟”。芝诺是这样论证的：飞矢在运动的过程中必然要经历距离中的每一个点，在每一个点上飞矢必然是静止的、不动的，所以飞矢不动。与此类似，阿基里斯在追赶龟的过程中，他每前进一步，乌龟同时也在往前爬，于是阿基里斯和乌龟之间的距离可以无穷小，但他永远赶不上乌龟。如果单从逻辑上，芝诺的论证是对的，但它显然与现实不符。事实上芝诺悖论是以一种极端的方式揭示了知识表述与现实存在的矛盾，这个问题只有到黑格尔那里才第一次得到了合理的解答。
黑格尔极其天才地指出了芝诺悖论的实质在于“从来造成困难的总是思维，因为思维把一个对象实际上联结在一起的各个环节彼此分割开来考察”。（注：黑格尔．哲学史讲演录（第一卷）：290．）在《精神现象学》中，黑格尔指出思维认识现实的特殊道路在于对具体存在的不断扬弃，“这样，那作为支配机械和化学过程的力量的主观目的，在这些过程里让客观事物彼此互相消耗，互相扬弃，而它却超脱其自身与它们之外，但同时又保存其自身于它们之内。这就是理性的狡黠。”黑格尔在这里有把主观精神绝对化、神秘化的趋向，但他确实揭示出了一般或知识的形成过程就在于思维必须通过把现实存在支离破碎的方式才能保持它们的完整性，也就是说知识形成遵循的不是由物到人的简单的“反映”，而是以自己特有的方式表述和建构事物，有自己特殊的规则，这个规则的演化方向是不断抽象化、符号化、概念化和简单化。黑格尔在《精神现象学》中通过抽象思辨的方式揭示了知识规则的演化规律。
列宁对黑格尔的思想继续进行了阐发，他说“如果不把不间断的东西割断，不使活生生的东西简单化、粗糙化，不加以割碎，不使之僵化，那么我们就不能想象、表达、测量、描述运动。思维对运动的描述，总是粗糙化、僵化。不仅思维是这样，而且感觉也是这样；不仅对运动是这样，而且对任何概念也就是这样。”在这里列宁用清楚明白的语言表明了知识形成的特殊道路，即必须用简单化、粗糙化的方式表述和构成事物、关系及其运动，也就是在思维中形成特殊的语言符号体系，也就是一套规则系统。规则构成了知识论的核心与实质。
篇10
关键词：虚拟现实技术；模拟；视传方向；真实场景
中图分类号：TP391.9
近年来，随着计算机领域的发展、PC的计算功能越发强大，模拟现实的技术应运而生――虚拟现实技术，虚拟现实技术采用计算机模拟现实场景的模式，通过创建一些虚拟的环境，包括山、树、虚拟实体等，通过逼近现实的场景，将现实世界中的场景形似地再现出来，使得观看虚拟场景的人，能够更加轻松地的获得所描述问题的背景以及分析的问题。随着计算机处理能力的增强，虚拟现实技术已经逐渐地应用于各种工况下，具体的如交通事故的再现，经常在视频上可看见虚拟场景的描述，使得事故过程清晰可见。虚拟实现技术一种体验虚拟世界的计算系统，使人的感觉彷佛看到真实的过程一样，能够从视觉、听觉、触觉上真正身临其境地感知虚拟环境，达到人机交互、虚拟再现的功能。虚拟现实技术是现代高科技、智能产品的结晶，通过计算机的模拟与建模，通过纹理特征的匹配，更加地符合人们的审美观。本文基于虚拟现实技术在视传方向的应用分析，全面而系统地分析虚拟技术的应用以及情景。
1 虚拟现实技术特点
虚拟现实技术是一种采用计算机模拟的一种视觉效果技术，虚拟现实技术通过模拟已经发生的事件、正在运行的事件、预测要发生的事件等。虚拟现实技术具有很大的可调整型，可根据人的先验知识点，逐渐完成一系列虚拟场景中的事件发生经过，让观众觉得真实，具有一定的可靠性。虚拟现实技术已经广泛应用于军事上、交通部门事故回放、机车运行监控等一系列高科技应用领域，因此虚拟现实技术在未来很长一段时间将具有极大的应用前景。虚拟现实技术的三大要素主要为“沉浸”、“交互”和“构想”。对于“沉浸”而言，“沉浸”的目的是使用户尽可能的沉浸在虚拟现实技术模拟的三维场景中，让用户有着身临其境的感觉，增加虚拟现实场景的真实性，从而提高虚拟现实场景的质量。“交互”则是指的是虚拟现实技术应用于构建的虚拟场景，具有可控性，例如列车通行在高速铁路上，轨道的切换、运行的速度、运行的线路的选择等等。例如现在MATALB软件提供一种vrworld的模拟，场景的物体通过三维软件构件虚拟实体，通过编程的方式控制虚拟场景的物体的运动，因此，“交互”特点越来越引起人们的关注。“构想”这一点有时候可以用到，有时候则不需要用到，对于事故现场的再现，用户只需要了解事件发生的经过，因此也许不需要“构想”，而在军事领域则需要士兵通过对不同地形进行作战演练，构想各种障碍物等，营造更加逼真的场景，从而提高模拟演练水平。总之，虚拟现实技术就是通过先进计算机技术（现有的专业软件），利用高科技术将现实中的一些场景或者过程，制作成客观的虚拟环境，给人们以触、听、视觉上的感受。所以，用户在对虚拟现实技术尽心应用的时候，常常会产生一些跟现实世界类似的意识或幻觉，让用户真正从嗅觉、触觉等多个感官上了解虚拟世界的情境和事物，让人们沉浸在虚拟情境之中。
虚拟现实技术是高科技的结晶，它使计算机图形学的应用更加具有可操作性，用户根据需要可进行相关渲染，虚拟现实技术包括图形学、图像处理、网络技术、模式识别等一系列人工智能技术，结合气象、地质、心理学、美学的角度出发，采用一系列智能方法，使得虚拟现实场景更加地为观众所吸引。
2 视景仿真中的虚拟现实技术
虚拟现实技术应用的领域极其广泛，在计算机通信领域应用在BCGcentrex、centrex的业务系统，IP网络的数据网，呼叫中心等，使得用户可以在逻辑上建立起有关业务数据的获取，采用虚拟内存和虚拟主机的通信，完成虚拟现实技术的应用。例如虚拟呼叫中心为企业和客户提供一个个性化的服务平台，能够有效提升客户和企业之间的沟通和信息交流服务，提供更加专业化的服务。
虚拟现实技术在视觉仿真过程中，能够实现建模技术和视点控制的高度化结合，通过现有的Maya、Softimage XSI、Houdini、3DS max、Lightware 3D以及MUltigen Creator等三维建模工具，通过三维建模软件以及三维软件自带工具包中物理场景的调用，用户可实现快速的建模仿真设计，通过修饰其纹理特征，导出相应的开发模型。三维建模包括几何建模和形象建模。几何建模是整个虚拟现实场景的一个大的工作部分，对于大型的虚拟场景绘制，则采用MUltigen Creator软件可实现虚拟现实的快速刻画，得到一个非常接近于实际物理模型的所需几何模型。形象建模则是根据几何模型，进行相关的修饰，包括几何模型的纹理、材质、光照等特征，也是虚拟现实技术应用的一个重要组成部分，虚拟现实技术逼真地再现实际场景，从而在视传方向，引起观众的注意，从而达到满意的效果。对于形象建模，主要有四种纹理修饰方法：投影式贴图、立体式贴图、球体式贴图以及柱体式贴图，其中投影式贴图在虚拟现实场景中应用最广泛，投影式贴图可以满足多个角度进行渲染。
对于虚拟现实技术的视点控制，在视传方向上的控制，如果视点方向不合适，那么很难再现虚拟场景的细节，可能导致所建立的虚拟场景看不到的情况，因此虚拟现实技术中视点方向问题需要适当的调整。目前的视点方向主要有：静止视点、运动模式视点、束缚固定视点、束缚选装视点和规划路径视点等。用户可以实时地跟踪该视点，达到实时化运动检测的目的。关于视点化的效果，常采用Vega软件进行设计开发。进行视点设计时，一般需要进行视点类的创建，即分开创建运动模式和网络传来的各种参数控制等，常常电脑鼠标作为运动模式实例进行创建。对于虚拟现实技术运用，虚物实化技术常常涉及到，常见的显示设备有CRT显示器、电子投影以及立体眼镜等，帮助用户实时定位视频流以及声音所在帧。因此基于虚拟现实技术的应用，虚拟现实技术对于视传方向的应用价值以及应用前景随着计算机仿真技术的提高，逐渐变得更加可视化和简单化。
3 结束语
虚拟现实技术在各行各业中广泛应用，例如汽车运行、列车运输、事故现场模拟等一系列再现和仿真领域，虚拟现实技术通过三维模型重建加之以纹理渲染使得三维模型更加适合观众的视觉感受，从而营造一种逼真的场景。虚拟现实技术借助于计算机模拟，全面直观可控地构造一种虚拟场景，真实地反映事件发生之前、正在发生、发生之后的状态，从而使得虚拟现实技术应用更加具有针对性，更加地迎合观众的视觉效应。虚拟现实技术是现代高科技的融合，结合了图形学、图像处理、模式识别等一系列人工智能技术，结合心理学、美学的角度，使得虚拟现实场景更加地为观众所吸引。本文针对虚拟现实技术在视传方向的应用，讨论其应用价值，并介绍了虚拟现实技术的广泛应用前景。
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