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sjloveyuliqin

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vr技术2000字论文篇二 【摘 要】VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的一门综合科学技术,该技术已经被应用在现实中许多的领域中。 【关键词】VR技术;虚拟现实技术 1.虚拟现实技术的概念 VR技术就是虚拟现实技术,它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉,听觉,触觉等的感官功能。使人在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等等的方式进行实时交流,可以说这种技术的发展前景是非常的广阔的。 2.虚拟现实技术的特征介绍 ①多感知性的特征,是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统,从人类理想的虚拟现实技术的发展来说,是希望能够给完全的模拟出现实中所有的感知,但因目前的技术掌握和传感技术的限制,仅仅只能模拟出以上视、力、触、运动、味、嗅等感知系统的。 ②沉浸性又称浸没感或临场感,存在感等,具体是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然,以目前技术还没有达到最理想的程度。 ③交互性就是指人在虚拟世界中,能够像在现实当中一样,可以通过对一些物体的抓取、使用等动作,感觉到所触碰的物体的重量,形状,色泽等一些人与物体之间的互动信息。 ④构想性,即在虚拟的世界里面,将所想的物件所做的事情在虚拟世界呈现出来,这样做能达到什么样的效果,那样做又能达到什么样的效果,甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。 3. VR技术的应用范围 VR技术由诞生到现今已经历了几个年代,其应用范围也越来越广,如医学方面,可以提供给医生进行模拟手术,这样大大提供了现实中手术的成功几率,还有军事,科技,商业,建筑,娱乐,生活等等。 4. VR技术中涉及的相关技术 ①立体视觉现实技术:人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官,所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。 ②环境构建技术:在虚拟世界中,构件环境是一个重要的环节,要营造一个区域的环境,首先就要创造环境或建筑模块,然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示,从而形成一个虚拟的区域环境。 ③真实感实时描绘技术:要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物,仅靠立体显示技术还是远远不够的,虚拟世界中必须存在真实感和实时感,简单来说就是实现一个物体的重量,质量,色泽,相对位置,遮挡关系等的技术。 ④虚拟世界声音的实现技术:在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一,除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉,这种技术就是在虚拟世界中实现声音,这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。 5. VR技术中所涉及的硬件设备 ①输入设备 与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类:一是基于自然的交互设备,用于虚拟世界的信息输入;另一种是三维定位跟踪设备,主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定,并输送到虚拟世界当中。 虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多,例如有数据手套,数据衣服,三维控制器,三维扫描仪等。 数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件,通过软件编程,可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作,也可以利用它的多模式性,用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现,为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段,目前的产品已经能够检测手指的弯曲,并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”,可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。 数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM 显示器 和数据手套与虚拟现实交互数据衣。 ②输出设备 人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉,就必须实现现实世界中的多种感受,如是视、听、触、力、嗅、味等感官感觉,只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉,听觉和触觉罢了。 ③VR构成设备 虚拟现实世界的构成,主要的设备就是计算机本身了,虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的,而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分,第一:高配置的个人计算机,专门用于普通的图形配置加速卡,实现于VR技术中的桌面式特征;第二:高性能图形工作站,就是一台高配置的图形处理计算机;第三:高度并行系统计算机;第四:分布式虚拟实现计算机等四个分类。 6. VR技术上的难点探讨 随着计算机的不断发展,人与计算机的互动性得到了非常好的提现。而这种技术则成为了VR技术建立的主要手段。但是实时现实始终一直阻挡这VR技术前进的一大难点之一,即时在理论上能够分析得到高度逼真、实时漫游的虚拟世界,但至少以目前的状况来说还达不到理论上的要求。这种理论性的技术是需要强大的硬件配置要求支撑的,比如说速度极快的图形工作计算机和三维图形加速卡等等设备,但以目前的设备来看即时最快的图形处理计算机也不能达到十分逼真的同事又是实时互动的虚拟世界。根本的原因就在于,因为引入了人与虚拟世界的互动,需要即时生成新的动态模型时,就不能达到实时的效果了,所以就不得不降低图形模块的清晰度来减少处理的时间,这样直接导致了虚拟世界的逼真在某程度上的减少,这就是所谓的景物复杂度的问题了。 图形模块的生成是虚拟世界中的重要瓶颈,虚拟世界的重要特性随着人的位置、方向的不断变更状态下感受虚拟世界的动态特性,简单来说,就是你移动一下位置和方向后所看到的即时生成的图形模块景象。有两种指标可以衡量用户沉浸在虚拟世界中的效果和程度。其一就是之前所说的动态特性;其二就是互动的延迟特性。自然动态图形的形成的帧数是30帧,至少也不能低于10帧,否则整体画面就会出现严重的不连续和调动的感觉。互动延迟是影响用户的另一个重要指标,如人在飞机上飞行时,位置的变换和方向的控制,这时系统应当即时产生相对的图形画面,期间的时间延迟应不大于秒,最多也不能大于1/4秒。否则在长期的工作中,人会容易产生疲劳、烦躁或者恶心的感觉,严重地影响了“真实”的感觉。以上两种指标都以来计算机图形处理的速度。对于动态的模块图形生成而言,每帧的图形生成时间在30~50毫秒之间为较好;而对于互动性的延迟,除互动式输入及其处理时间外,其图形的生成速度也是重要的因素。而以上所叙述的因素都与图形处理的硬件组成有直接的相互关系,除此之外还有赖于应用技术的因素,如虚拟场景的复杂程度和图形模块生成所需的真实感等等。 7. VR技术在各国的研究情况 ①VR技术在美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地,虚拟现实技术的诞生可以追溯到上世纪40年代。最初研究的虚拟现实技术只是用于美国军方对飞行驾驶员和宇航员的模拟训练。然而,随着冷战结束后美国军费大大的削减,虚拟现实技术就逐渐转为民用,目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。 上个世纪80年代,美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现在美国宇航局已经建立了航空、卫星维护的模拟训练系统,空间站的模拟训练系统,并且已经建立了可供全国使用的模拟 教育 系统。北卡罗来纳大学的计算机专业就是进行虚拟显示技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在模拟现实技术领域中主要从事利用VRT建立未来办公室的研究,并努力设计一项基于模拟现实技术使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。 图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看,空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 ②VR技术在欧洲的研究现状 在欧洲,英国在VR开发的某些方面,特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现,VR应用的交点应集中在整体综合技术上,他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验,主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。 欧洲其它一些较发达的国家如:荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。 瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境,是一个基于Unix的,不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。 荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统,通过改进人机界面来改善现有模拟系统,以使用户完全介入模拟环境。 德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面,一是用于产品设计、降低成本,避免新产品开发的风险;二是产品演示,吸引客户争取定单;三是用于培训,在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会,整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。 ③VR技术在日本的研究现状 日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。 在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面,称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统,用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来;日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置;东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面,他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统;东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统,用于克服当前显示和交互作用技术的局限性;日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器,只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻,装置就会在鼻尖处放出水果的香味,这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。 ④国内虚拟现实技术研究现状 在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离,随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展,虚拟现实技术已经得到了相当的重视,引起我国各界人士的兴趣和关注,研究与应用VR,建立虚拟环境、虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目,国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。 北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一,其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境,可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等,并在以下方面取得进展:着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件,并提出有关算法及实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”,采用了QuickTime技术,实现大全景VR制;浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像,解决了表情的合成和唇动合成技术问题,并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。 8.学习小结和心得 虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目,是未来的重要技术之一。它不论在理论,软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术,当然其中也有较多的技术只实现了理论,硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见,在未来虚拟现实技术绝对会被广泛应用。 本论文讲述了虚拟现实技术的概念,特征,应用范围,相关的技术,涉及的设备,技术上实现的难点,各国的研究现状等。最重要的就是,我们通过对这门技术项目的学习,了解到计算机更加多方面的知识,亦同时得知了更加多与计算机之间的硬件设备知识,让我们对虚拟现实技术产生了浓厚的兴趣,日后我们会继续留意虚拟现实技术的发展状况,如有机会定必会该项技术奉献绵薄之力。 猜你喜欢: 1. 科技哲学结课论文3000字 2. 触控技术论文 3. 全息投影技术论文 4. 3d打印技术论文3000字 5. 人工智能应用技术论文 6. 网络新技术论文

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huangmanjing

基于3D MAX的建模方法〔 作者:Admin 来源:博景源 点击数:1 更新时间:2007-3-17 〕摘 要计算机动画在教学领域的应用是这几年开始的,主要用于辅助教学和辅助训练,可提高学生的感性认识,使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。尤其在自学与教学领域的应用,由于现在的一些课程太复杂,抽象,无法向同学演示,这对于学习者还是教育者都是个问题,网络教学,计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题,应用三维建模,将无法带到课堂的训练,演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学,将难以理解的课程变的简单,课下同学可以将自己理解不好的地方反复听,反复理解便于复习,牢固掌握,提高学习效率。本文详细的阐述三维在现在生活中的应用状况,发展前景和主要的实现手段。作者最终选择3D MAX作为实现方式,着重的讲述了3D MAX的优缺点和如何运用3D MAX制作自控元件的三维模型。关键词:3D MAX;建模;自控元件ABSTRACTThe application of computer moving pictures in education field has begun from recent years. The main use is to assistant teaching and training which can improve the students’ perceptual knowledge, making tedious teaching imply in the vivid and amusing moving pictures. The application in self-education and teaching is particularly important, for some current course are too intricate and abstract ,and can’t demonstrate to students, all that is a problem to either students or educators. The network-teaching ,computer moving pictures used for assistant teaching and training resolve this problem just in time. It uses three demons to set up the models, brings the training and demonstration which can’t be taken to the class, and makes it realize through the computer. In class, teachers can teach lively, making the puzzle course become simple. After class students can listen to where he hasn’t comprehended very well again and again, and doing that is good for revision, firm master, and can improve learning paper has elaborated in detail the application of the three demons in modern life , the development prosper and main means to carry out. The author eventually choose 3D max as the carrying out means, emphasized the advantages and disadvantages of 3D max, and how to use 3D max to make three demon models of automatic words: 3D max; model ; automatic component目 录第1章 绪论 1第2章 三维动画的应用 方案论证 3D MAX软件介绍 小结 9第3章 元件建模 . 制作直流伺服电机的模型 支流力矩电动机 . 制作交流伺服电动机的模型 . 三相步进电动机模型的制作 . 制作力矩式自整角机的模型 . 制作旋转变压器的模型 小结 37第4章 模型的后期处理 标准渲染 灯光 摄影机 小结 44结论 45参考文献 46致谢 47第一章 绪论计算机在教学领域的应用是这几年开始的,计算机动画用于辅助教学和辅助训练,可提高学生的感性认识,使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。三维计算机软件的制造的模型的表现能力越来越好,他可以帮助将复杂的课程,难以理解的问题变得简单,形象,易于理解,消化。尤其是在自学与教学领域的应用,由于现在的一些课程,如自动元件,电机拖动原理,自动控制原理等课程十分的难懂抽象,无法向同学演示,这对于无论是学习者还是教育者都是个问题。网络教学,计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题,应用三维建模,将无法带到课堂的训练,演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学,将难以理解的课程变的简单,课下同学可以将自己理解不好的地方反复听,反复理解便于复习,牢固掌握,提高学习效率。计算机动画用于辅助教学真正的适合了课程发展改革的要求,让教的行为与学的行为可以发生在不同的空间,时间。为学生与老师都提供了便利。学校的实践层面引入网络,真正的多媒体制作涉及教学方案设计,文学脚本撰写,平面设计(美工)创意,2D 、3D的动画制作,视盲频素材采集和编辑编程方面等等,对人力资源的技术文化水平很高要求,对制作平台要求硬件很高。我们可以充分利用已有的公网资源,充分运用已有的权威机构专业网方面、个人特色网络、老师的饿精力更多地集中在探究学习活动方案的设计上,更多地集中在学习者学习活动的辅导上。本次毕业设计主要完成的是自动元件的网络教学系统,它包括教学部分,练习部分,考试部分,问答部分,留言部分等。为了更为形象的再现自动元器件的结构,工作情况,采用了三维软件建模。三维计算机动画是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型,并赋予表面材料、颜色、纹理等特性,然后,设计造型的运动、变形,灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置,焦距,移动路径等,最终生成一系列可动态播放的运动图象,并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备,三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间,而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。市面在流行的三维设计软件很多,但是Autodesk公司的3D Studio 是继3D Studio 之后的又一个可在微机上应用的具有突破性的造型、渲染和动画的套装软件,简称为MAX。它综合了低价格,易使用,功能更强大的特点,并带来了全新水平的生产率,工作能力和可配置性,因而倍受世界各地动画师的和艺术家的青睐,得到了迅速的推广和普及。我国很多字幕、动画机等公司推出的动画制作一统均为3D Studio MAX系统。3D Studio MAX 提供的造型工具包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具提供立方体,球体,半球体,圆柱体、圆管、圆环,椎体和多边形。高级造型工具可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体,如:人体、植物等。三维形体可进行扭曲,弯曲,缩放,摇摆,角度变形,雕刻和锥孔等,3D Studio MAX提供丰富的材质和质感,并可对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射,凹凸和透明度等进行编辑,可通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形,光源可为环境光、泛光灯、聚光灯,并可设置任意多个相机的位置,方向和角度,也可进行灵活调整,具有动画实时预演功能,以便及时观察物体效果。此外,3D Studio MAX还支持很多特殊效果,如:淡入淡出,模糊,光晕,星光闪烁,雾雨,声等,利用这些特技处理,可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。可以说3DS MAX是这次毕业设计中最理想的建模软件,它方便易学,建模效果优良,能够满足设计需要。所以本人将采用3D MAX软件制做自动元件的各种元件的模型。本文主要介绍自动元件的建模部分。他不同于传统的建模方法,它首先在3D MAX 制图软件中绘制自动元件的模型,这样做既易于建模,而且模型生动,逼真。更为重要的是在虚拟现实中导人,操作方便。要想将整个设计过程说得清楚,有条理,就必须知道设计的目的,内容,实现手段。本次设计的目的是为了响应国家教育系统改革的号召,建设网络教学系统,完善教学形式。开发自动元件远程教学系统,为了配合系统研制,更形象的再现自动控制元件结构,工作原理和工作状况。运用三维软件建模,制作动画场景演示。本文主要分为四部分:第一章,绪论。简单的称述毕业设计的目的,内容,要求,方法。通过设计的过程对大学四年所学的专业知识有一个整体的把握,更为深入理解所学的内容。与此同时掌握一种时下流行的技术,软件。作到学以至用,与时代同步。第二章,要介绍3D在现实生活中的应用,发展状况,作为建模实现手段3D MAX 当然有着与众不同的优点,功能和操作手段。要想熟练的使用3D MAX就必须了解它的特点,独到之处。所以在本章详尽的讲述了三维的发展应用,以及3D MAX的功能,优缺点。第三章,详细的介绍三维图形的建立,以实例来说明自动元件是如何建立模型的,并且配有图形以及操作时的技巧,注意事项。第四章,应用3D MAX建完模型后,要有一些后期处理才能得到理想的模型,所以在这章陈述了3D MAX的后期制作。至此本次设计完成。

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