導語：如何才能寫好一篇虛擬現實的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：虛擬現實電影；融入性；體驗性

從1980年電影的誕生到現在數字科技的突飛猛進，電影技術不斷地被新科技替代更新，虛擬現實技術是這兩年來被視為顛覆傳統影視制作最具動力的新技術之一。虛擬現實（Virtual…Reality，簡稱“VR”）由美國VPL公司創建人拉尼爾在20世紀80年代初提出，也稱“靈境技術”或“人工環境”，集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能等技術的最新發展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。這種虛擬的環境是通過計算機圖形構成的三維數字模型，并編制到計算機中去生成一個以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環境，給人一種身臨其境的感覺。［1］虛擬現實電影的出現給傳統電影生態帶來了顛覆性的影響，一種虛擬沉溺、體驗參與式的影像世界逐漸發展起來。2009年，由20世紀福克斯公司生產的3D《阿凡達》，極具沖擊力和帶入感的電影體驗讓全球觀眾體驗到了3D電影的美感，3D電影隨之成為大片放映的主要方式。而經過短暫的幾年，2016年初全球的VR電影達40多部，其中《星球大戰》《復仇者聯盟2》《火星救援》等，這些頗具票房影響力的好萊塢大片也推出了VR電影版本。安德烈•巴贊曾在《“完整電影”的神話》一文中詳細論述了“完整電影”的概念。他認為，“電影這個概念與完整無缺地再現現實是等同的，他們所想象的就是再現一個聲音、色彩、立體感等一應俱全的外部世界的幻景”。［2］虛擬現實電影讓觀眾以主觀視角置身于故事場景中，隨著科技的不斷突破與進步，甚至嗅覺、觸覺、味覺未來都可以在觀影過程中同步呈現。

1虛擬與真實的互動——虛擬影像的特征

數字時代的科技革命改變了藝術的創作模式，科技的媒體特性隨之帶來的是藝術的普及型，電影藝術經過百年的發展，正在利用科技帶來身臨其境的感官體驗，而觀眾也逐漸由被動觀看發展為主動參與。虛擬現實電影構造的真實世界中，觀眾由觀看電影轉變為體驗參與，改變了作品的影像與意義，呈現出不同的媒介特性。

1.1建構互動

巴爾特認為：“觀眾和藝術作品還存在‘可書寫’的關系，即‘接受者可以根據藝術作品提供的信息自由地選擇，而且可以自由的改寫和重寫’。”［3］創作者一直在努力尋求路徑，希望作品能夠與觀眾互動。德國導演湯姆•提克威的實驗電影《羅拉快跑》中，三次奔跑產生了三種不同的結果，這部經典的回環往復模式的電影，雖然不是直接讓影片與觀眾互動，但是影片在結構上的多重結局的設計，一定程度上是希望能夠與觀眾互動，讓觀眾對其中一個結局產生認可。而隨著科技的不斷發展和高新技術的使用，虛擬現實電影讓觀眾的參與程度更為深入，比如在槍擊的場景中，影片角色如果對準了觀眾，出于心理反應，觀眾會下意識地躲避。觀眾在觀影過程中得到了解放，縮小了觀眾與電影之間的距離，打破了傳統固定式的觀影模式以及觀眾是導演意志的接收者這一角色。未來虛擬現實影片將不只是在拍攝與放映方面區別于傳統，在故事情節上也將打破固有套路。影片的故事發展中將會設置更多的情節走向，將會與觀眾進行全程互動和深度參與。通過頭戴式虛擬顯示設備，觀眾可以360°觀看影片，畫面的選取不再局限于導演視角，甚至可以通過深度參與改變影片內容，體驗將會更加個性化。

1.2融入性

虛擬現實電影在觀看的過程中產生涉入感，它超越了參與行為本身，并且通過行為達到參與互動的喜悅感。基于契約精神，傳統的觀影過程中觀眾只可以在自己的位置上活動，而虛擬現實電影能夠通過頭戴式設備讓觀眾融入場景中，觀眾不僅可以坐著，還可以站著或者奔跑跳躍，與影片的故事情節產生互動。隨著擬像技術的不斷進步，以及互動式設計的不斷改進，未來的虛擬現實影像中，通過設立虛擬本人，直接置于故事之中，觀眾將作為故事的參與者參與到故事發展的情境之中。逼真的畫面、音效以及觸覺的反饋會使觀眾產生生理錯覺，無法區分真實與虛擬，實現視覺、聽覺以及觸覺的感官刺激。比如《消失的海岸線》這款游戲中，場景的再現極其逼真，畫面精致，使用者沉溺于場景之中，穿梭在虛擬與現實之間，通過頭戴式設備，使用者產生的晃動都擺脫不了場景，無法區分虛擬與真實，在場景中的人被發現，被追逐。震撼的效果讓使用者與游戲融為一體。未來，虛擬現實技術將更符合人體學設計，更符合人類直覺操作與經驗，以全面融入的方式貼近人的思維模式并與觀眾互動。

1.3想象與創造

想象力是精神層面的心智運作，想象力的高低、快慢、深淺都會影響互動的品質。虛擬現實電影審美意象的產生，也是由創作者想象力創作出來的。審美與想象是人類特殊的心靈感受之一，是影響審美判斷力的最主要的因素。因為虛擬現實技術具有娛樂性及創造力，能夠產生介入傳統觀影、技術或心理學的新的審美機制，不斷帶來更獵奇與更具沖擊性的故事情節與畫面。虛擬現實電影本身就由文化、美學、人文思想建構而成，透過科學的技術發展而產生的創新藝術。科學與藝術的結合在形式上就已經具備創造力，科學具備理性、機械、精準的特性，虛擬現實技術則將作為感性藝術融入電影之中。隨著高科技不斷推陳出新，虛擬現實電影將會不斷演變，提供新的感官感受，顛覆以往人們對于電影的認知，造就無限想象的藝術形式。

2影視美學的轉變——從觀看到參與

虛擬現實電影具有非理性的趣味美學，其中的互動性顛覆了以往的靜態觀影，夢幻般的場域使人忘情投入，猶如身臨其境，讓觀眾達到身心合一的感受。二維影像是有距離的觀看，虛擬現實電影讓觀眾扮演了參與者的角色。

2.1控制權的解放

虛擬現實電影使人們在互動中認識事物，電影的控制權得以解放。在全景式、立體逼真的影像畫面沖擊下，虛擬現實電影不再是聽覺與視覺的混合，而是一種觸覺行動的延展。在虛擬現實電影中，一種新的互動式的關系和沉溺式的觀影體驗被引入其中，在頭盔中開創了一個逼近真實的世界，打破了傳統觀影的距離感。與傳統熒幕電影不同，虛擬現實影片是開放式空間，未來觀眾可以選擇不同的觀看方式以及影片中的情節，觀眾視角不再受到局限，他們可以參與到影片的故事發展中去，電影的控制權開始解放。虛擬現實電影360°影像畫面沒有明確的指向意義，可依據觀眾的個人興趣進行選擇，未來的電影故事情節的設置也將在吸引觀眾注意力上下功夫，否則處于自我控制狀態的觀眾很難將注意力投入影片故事中去。所以，虛擬現實電影的美學風格的革命性意義在于，它使觀眾能夠參與到敘事中去，體驗到一個趨于真實的世界，觀眾的觀影控制權得到解放。

2.2去疆域化的空間

虛擬現實電影能夠營造置于場景中的空間特性。頭戴式虛擬現實設備，不會將觀眾的視角局限在影片之中，而是通過內在感應技術，能夠隨著觀眾的動作作出相應的畫面調整。所以，觀眾做任何動作都會進行相應的畫面調整，觀眾視線不受畫面的限制，觀眾在認知上會產生置于場景中的錯覺。虛擬現實電影突破了人與影像之間的第三空間，在360°場景中，觀眾的視域得到了延伸，一個趨于真實的無疆域的影像畫面呈現在觀眾眼前，虛構了一個真實世界，實現了自然與科技的完美結合，使過去傳統影片中的界限被打破。在無疆域的影像畫面里，觀眾參與其中，不再是與影片處于分離狀態，取而代之的是一個全新的互為延伸的熒屏畫面，觀眾將體驗到亦真亦假的影像感覺。所以，虛擬現實電影打破了空間的局限性，觀眾可以從現實空間跳到虛擬空間，參與影片敘事，沉溺其中進行互動。

2.3體驗性的玩與樂的概念

虛擬現實電影打破了傳統電影僅僅局限在視聽上的直觀體驗，它可以作為一種游戲的媒介，讓觀眾與劇情產生身心互動，從而帶來新的發現或者出其不意的回饋。因此，透過玩樂產生愉悅成為虛擬現實電影功能的一部分。虛擬現實電影能夠產生趣味性、娛樂性，同時能夠引發觀眾的內在動機，而內在動機的高低會影響觀眾的專注度、正面的情緒以及滿足感。在虛擬現實電影中觀眾的情緒會得到釋放，比如合伙幫影片中的警察抓到壞人，看見故事里氣憤的場面甚至會去理論一番。當然，這些互動性的場景在體驗性的影片中可以出現，能夠帶來參與的趣味，但放到院線大電影中勢必會破壞故事性，值得考量。總之，虛擬現實技術帶來了前所未有的體驗性。在人類漫長的文明史上，任何文明的建構都離不開工具。早期電影只是在通過想象使我們的神經系統的感知得到延伸，“相應的媒介的確都揭示出了某種兩分的界限，一端是主體而另一端是對象，然而其中的分界卻是游移不定的”。［4］隨著虛擬現實電影技術的不斷成熟，終將實現以體驗代替觀看。電影的娛樂性在一定程度上擴展開來，這種體驗參與的模擬情景讓觀者產生了意識上的幻覺，達到了影片對觀眾的心理影響。

3結語

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關鍵詞：虛擬現實技術；Web課件；制作技術

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：16727800（2011）012018002

作者簡介：林道貴 (1975-)，男，福建福州人，碩士，福建信息職業技術學院講師， 研究方向為計算機應用。

0引言

當今，虛擬現實作為一種新的媒體形式的出現，對遠程教育產生了深遠的影響。基于虛擬現實的Web課件的設計制作是在現代教育技術、心理學、教育學等諸學科理論的指導下，根據教與學的目標、學科特點、教學內容和教學對象進行設計，不僅要貫徹體現一定的教育思想和教學策略，還要充分體現網絡遠程教學的教學效率和教學效果。

1Web課件制作現狀

當前常用的Web課件主要有講稿與教學錄像型、文本加多媒體素材型、基于ASP的技術交互型這三種表現形式。其中，前兩種只是簡單的將課本、文本、圖像及視頻等素材搬到Web上，學習者的思維只能按照課件設計者預先安排好的思維進行，學習者不能參與，這種過于呆板的課件勢必會降低學習者的學習興趣，其教學效果往往都是事倍功半。基于ASP技術的交互型課件也只是書面測試和信息交流的網絡化應用，并沒有達到實際需要的交互性要求。基于Web課件這種制作現狀，筆者認為應當引入一種新的媒體表現形式，以最大限度地提高教學效果。

2虛擬現實技術概述

虛擬現實技術主要是通過以計算機為核心，集多種現代高科技技術于一體，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的多維空間的虛擬環境。用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中對象進行交互，產生等同于真實環境的感受和體驗。虛擬現實系統的最顯著特點是使用戶能與計算機生成的虛擬環境進行自然的交互，能用人類自然的技能及感知能力與虛擬世界中的對象進行交互作用。同時，虛擬現實系統具備3個基本要素，即能夠給用戶以第一人稱的感覺，具有實時操作的自由；能夠給用戶以三維立體的虛擬境界；用戶能夠利用一些設備實時的操縱和改變當前的虛擬境界。可以說，它比傳統的人機交互界面更人性化，現實操縱感更強。

因此，為了解決高校教學效果不佳等一些問題，可以將虛擬現實技術引入Web課件開發，促進學習者的情境性和主動性，進而提高教學效果和教學質量。

3基于虛擬現實的Web課件的基本構成

基于虛擬現實的Web課件應該是基于HTML的平面結構頁面與虛擬現實部分的有機結合。其中，虛擬現實部分是課件的精華所在，而平面結構部分則是與虛擬現實部分相輔相成的必要組成。這是因為：其一，在教學中，有些定義、概念、原理性的知識更適合用文字、圖表等形式表現。其二，基于HTML的頁面界面友好，操作簡單，便于學習者瀏覽，有利于學習者駕御和控制整個課件內容的學習。其三，用虛擬現實表現教學內容，雖然有利于學習者對知識的理解和自由探索，但學習者從中獲得的一般是一些較直觀、具體的經驗或知識，要使學習者將這些知識融合到其原有的知識結構之中，形成自身的知識體系，達到舉一反三的教學效果，還需要將這些直觀、具體的經驗知識進行概括總結，將其上升到理論高度。因此，虛擬現實部分需要結合一定的文字、圖表進行進一步的概括和總結，這樣既符合知識由具體到抽象的認知過程，更有利于學習者的知識建構。

4基于虛擬現實的Web課件的制作技術

基于虛擬現實的Web課件應該是基于HTML的平面結構頁面與虛擬現實部分的有機結合，這里就平面結構部分的制作技術、虛擬現實部分的制作技術以及虛擬現實部分與平面結構部分的合成技術進行深入研究和分析。

4.1基于虛擬現實的Web課件中平面結構部分的制作技術

基于虛擬現實的Web課件中的平面結構主要是基于HTML的，故平面結構部分的制作主要采用網頁制作技術。常用的網頁制作技術可分為超文本標記語言（即HTML）和“所見即所得”的網頁編輯工具。

4.1.1HTML

HTML是一種標識符標記語言，它是用一些簡單的代碼，實現插入圖形、創建列表、定義超文本鏈接等功能，生成的文檔只需要在瀏覽器中打開，并不需要進行編譯，用HTML語言開發網頁可以實現網頁細節的設計，制作出精巧別致的網頁。但HTML語言標識符過多，難以記憶，并且在開發大型的Web網站時工作極其復雜繁瑣。

4.1.2“所見即所得”的網頁編輯工具

“所見即所得”的網頁編輯工具常用的有Flash、JavaScript等，這些工具HTML源代碼由軟件自動生成。采取“所見即所得”的編輯方式，不需要掌握很深的網頁制作知識就能制作較簡單的網頁，使網頁制作變得輕松自如。

綜上所述，在制作基于虛擬現實的Web課件的平面結構部分時，建議用HTML寫網頁，同時配合使用“所見即所得”的網頁編輯工具，以最大限度地加快網頁開發進程。

4.2基于虛擬現實的Web課件中虛擬現實部分的制作技術

目前，基于虛擬現實的Web課件中虛擬現實部分所采用的主要是桌面虛擬現實，桌面虛擬現實的實現主要是依靠虛擬現實軟件。在眾多的虛擬現實軟件中，VRML的優勢最突出，它是一種基于www的實用化的、功能較完善的具有強大發展潛力的虛擬現實建模語言，尤其適合創建桌面虛擬現實。利用VRML創建虛擬現實場景，應用于Web課件中，不僅能解決教學中的重點、難點問題，可以提供給學習者以第一人稱的感覺，還能充分調動學習者自己的主動性和創造性。概括起來，VRML技術在Web課件中的應用主要體現在以下5個方面：

4.2.1創設虛擬情景

VRML技術創設的教學情景具有十分強的沉浸性和交互性，能使學習者在虛擬的學習環境中在瀏覽時扮演一個角色，讓學習者全身心的投入到學習環境中去，這對于學習者技能訓練以及知識學習與鞏固也是十分有利的。比如用VRML虛擬一個城市的交通圖，可以顯示城市的主要交通路線、道路的路面狀況以及兩地的最佳路徑等信息，這對駕駛技術的訓練無疑會大有裨益。

4.2.2呈現教學難題

在Web課件中應用VRML技術可以直觀的呈現教學中的重點、難點問題。這方面的應用主要表現在以下兩個方面：其一，可使抽象的概念和理論直觀化、形象化，方便學習者對抽象概念的理解。比如，學生在學習有機化學時，對有機物復雜的分子結構缺乏直觀、具體的認識，利用VRML技術對分子結構進行虛擬演示，可使學生從各個側面和不同的角度觀察，使學習者面對再復雜的分子結構理解起來也會變得輕松。其二，再現實際生活中無法觀察到的自然現象或者事物的變化過程，為學習者提供生動、逼真的感性學習材料，幫助學生解決學習中的一些難點。

4.2.3培養學生能力

利用VRML技術可以對學習者學習過程中提出的各種假設模型進行虛擬，通過虛擬學習者可以直觀的觀察到這一假設所產生的結果和效果，并能判斷出其在現實中的可行性。此外，學習者也可以利用虛擬現實場景進行探索學習，這對于激發學生的創造性思維，培養學生的創新能力是非常有利的。 4.2.4建立虛擬實驗室

利用VRML技術，可以建立理、化、生、地等各種虛擬實驗室。在“實驗室”里，學習者可以自己動手做各種實驗。如在虛擬的物理實驗室里，學習者可以做力、光、熱、電等各種實驗，放心使用各種虛擬的昂貴儀器，而不必擔心將其損壞。總的來說，用VRML模擬實驗具有這些優勢：第一，在虛擬實驗室做實驗，可以避免真實實驗或操作所帶來的各種危險；第二，可以解決在遠程教學中因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的不足，使學習者足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會；第三，可以徹底打破時間、空間和客觀條件的限制，使學習者可以在很短的時間內觀察；第四，通過VRML瀏覽器，不同的學習者在虛擬的實驗室里可以進行協同操作，共同完成實驗。

4.2.5建立虛擬教室

現如今，VRML正朝著多用戶方向發展，通過一定的編程控制可實現多用戶共享一個場景，當前一些VRML瀏覽器已經可以支持簡單的多用戶系統。故可以用VRML建立虛擬教室，遠程學習者可以通過瀏覽器進入這個教室，隨時向教師提出問題，并可與教室中的其他學習者展開討論，進行協作學習，消除遠程學習者所經常容易產生的孤獨感和無助感。

4.3平面結構部分與虛擬現實部分的合成技術

如何實現平面結構部分與虛擬現實部分的有機合成，這將會直接影響到課件的教學效果。根據其合成方式的不同可將基于虛擬現實的Web課件分成兩類：以平面結構為基本框架的Web課件和以虛擬現實為基本框架的Web課件。

4.3.1以平面結構為基本框架的Web課件

以平面結構為基本框架的Web課件是指整個課件的基本構成是平面結構的，虛擬現實部分作為課件的精華部分巧妙的結合到平面結構之中。VRML場景可通過平面部分的超鏈接或作為頁面中的一部分出現在Web課件中。通過平面部分的超鏈接出現在Web課件中的結合方式簡稱為超鏈式；作為頁面中的一部分出現在Web課件中的結合方式簡稱為嵌入式。由于這兩種結合方式各有利弊，因而要根據不同的情況進行選擇。在應用超鏈式的結合方式時，可在VRML場景旁邊配以簡單的文字解釋或清晰的示意圖，效果會更佳；而嵌入式的結合方式更適合于模擬各種實驗，創設各種教學情景等。 4.3.2以虛擬現實為基本框架的Web課件

以虛擬現實為基本框架的Web課件是指整個課件是一個大型的VRML場景，通常以場景中的3D實體為鏈源，將課件的各個組成部分，無論是HTML文件還是VRML文件，通過超級鏈接連接到一起。以虛擬現實為基本框架的Web課件中，超鏈接的實現主要是通過VRML中的組節點Anchor和Inline。通過Anchor節點可以實現VRML文件與HTML文件、VRML文件與VRML文件之間的超鏈接。Inline組節點可以包含關系將其URL域中的子節點調入到處在活動狀態的場景之中，從而可以實現場景的組合。總的來說，以虛擬現實為基本框架的Web課件，是基于虛擬現實的Web課件的一種較高級的形式，與以平面結構為基本框架的Web課件相比，其應用前景更好。雖然目前這種形式受到VRML發展水平的限制，實現具有一定的難度，但相信隨著VRML技術的進一步發展和完善，這種形式將是真正基于虛擬現實的Web課件的代表形式。

5結束語

虛擬現實作為一種新的媒體形式，它的出現無疑將對遠程教育產生重大影響。相信隨著計算機技術的飛速發展，虛擬現實技術在Web課件制作中的應用將成為主流。同時，也相信隨著虛擬現實技術的飛速發展和完善，其在網絡遠程教學中應用的深度和廣度將進一步擴展，對網絡遠程教學甚至整個教育領域都將產生更深遠的影響。

參考文獻：

[1]馬斌榮.基于Web的網絡課件制作技術[J].現代教育技術,2005(2).

[2]師小霞,張宇龍.VRML在基于虛擬現實的Web課件中的應用[J].電腦知識與技術（多媒體技術及應用）,2007(4).

[3]陳榮華,付達杰,許文.基于虛擬現實的Web課件制作技術研究[J].信息技術與課程整合,2010(11).

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【關鍵詞】虛擬現實;美術教學;應用

引言

隨著各種高新技術的發展和運用,數字信息時代在方方面面深刻影響著我們。在教學形式上更是發生了不可忽視的變化,虛擬現實技術在教學上的應用就是典型的例子。虛擬現實技術的基本特征很大程度上影響其在教育教學中的現實存在意義和價值。

一、虛擬現實技術

1.虛擬現實技術概述

虛擬現實(Virtual Reality)技術英文簡稱VR,是20世紀80年代末90年代初崛起的一種高科技實用技術。它是由算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能、計算機硬件、軟件構成的三維信息的人工環境――虛擬環境,可以真實的模擬現實世界可以實現的(甚至是不可實現的)物理上的、功能上的事物和環境。

2.虛擬現實技術的基本特征

從本質上說,虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口,它通過給用戶同時提供視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作、從而減輕用戶的負擔,提高整個系統的工作效率。

二、虛擬現實技術在美術教育中的應用優勢

隨著計算機、信息、網絡等相關技術的發展,計算機作為一種高效能的信息傳播工具,在教育教學過程中得到越來越廣泛的應用。

1.虛擬現實技術營造了新的靈活互動的教學場景,打破傳統教學在空間、時間上的限制。利用虛擬現實技術,學生不需要在特定的教室和特定的時間進行學習,不受時間和空間的限制,學生可以在互動裝置藝術作品里行走、觸摸甚至操作控制;也可以進入物體的內部進行觀察。

2.虛擬現實技術創建了開放自由的遠程教育和網上查詢學習方式。 運用虛擬現實技術,遠程學習以自學為主,不受教科書的限制,使每一位學習者都可以根據自己的學習特點,在自己方便的時間從互聯網上自由地選擇適合的學習資源,這種探索性的學習,有利于激發學生的創造性思維,使學習者在具體情境中通過主動的探索獲得知識,從而提高學習者的動力。

3.虛擬現實技術豐富了傳統的課堂教學內容和展示多面的教學內容。

利用虛擬現實技術,可豐富教學內容,將設計實訓等技能訓練搬到課堂中進行,由于這些虛擬的訓練系統無任何危險,學生可以反復練習,直至掌握操作技能為止。應用虛擬現實技術,還可恰如其分地演示一些復雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過程和現象,全方位、多角度地展示教學內容。

三、虛擬現實技術在美術教學中的應用

作為傳輸數字信息的媒體,VR在未來藝術領域方面所具有的潛在應用能力也不可低估。在美術教學上的應用同樣不可低估.VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態的藝術(如油畫、雕刻等)轉化為動態的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。

虛擬現實在設計教學中的運用

1.傳統設計教學面臨的挑戰。

首先,傳統設計教學模式的特點就是由教師通過講授、板書及教學媒體的輔助,把教學內容傳遞給學生或者灌輸給學生。老師是整個教學過程的主宰,學生則處于被動接受老師灌輸知識的地位。其次,傳統設計教學需要投入大量的經費制作相關教學模型,而目前教育經費普遍投入不足,因此造成了實踐課程大量減少,實踐內容大大削減,學生的實際動手能力不足,不符合我國教育發展與改革的方向。

2.虛擬現實技術在設計教學中的優點與應用

虛擬現實本身的特點決定了其在設計教學中的諸多先天性優勢:(1) 逼真 “虛擬現實技術通過軟硬件平臺的搭建可以形成逼真的虛擬環境,可以對學生產生視覺、聽覺、觸覺等各種感觀刺激信息。(2) 交互 信息社會的發展要求我們的教育對象具備良好的溝通能力,而虛擬現實正好提供了這方面的訓練。構建一個更能激發學生的學習興趣和積極性、引導學習者主動學習的虛擬環境,從而改變傳統教學的灌輸式教學” 。 (3) 合作 隨著市場經濟的發展,社會分工愈來愈細,要求培養的學生具有良好的合作能力。

四、虛擬現實技術在美術教育應用中的局限性和展望

虛擬現實在教育中的運用不可忽視,帶來了快速方便的學習模式和學習方法。我們也不能忽視目前的虛擬現實技術還存在一些問題,主要表現在:

虛擬環境與真實生產的差異:虛擬現實是一種技術不是真實環境。虛擬現實的虛擬效果還有待進一步加強:虛擬現實的表示側重于幾何表示,缺乏逼真的實體、行為模型,虛擬現實技術在感知方面,視覺合成研究的較多,聽覺、觸覺關注較少,真實性與實時性不足,其虛擬的效果還需要進一步加強。 虛擬現實的硬件與軟件成本的逐漸降低,這種新的教學媒體必將廣泛應用于教育教學中,最終在現代教育領域中發揮其重要作用。

五,結語

虛擬現實在美術教育上的應用,具有互動、便捷、構想和多感知的特點和優勢,也就擴大了藝術教育的范圍,增加了學生對美術學習的學習興趣。提高了教學質量達到預期教學目的。虛擬現實――教育事業的“催化劑”,大大改善教學環境,更容易激發學生的學習積極性和主動性,從而能顯著提高教學效果。將虛擬現實在教學中的運用和傳統教學結合去來揚長避短,將二者的優勢發揮出來,更大的促進人類教育事業,特別是美術教育。

參考文獻

[1]《虛擬現實技術___全息語言與藝術》王立群陳德陸

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摘要：本文首先對計算機虛擬現實技術的基本特征及其關鍵技術進行了解釋分析，然后對虛擬現實技術在高校教學中的應用作了介紹，最后針對目前高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題及其解決方案闡述了個人觀點。

關鍵字：虛擬現實；高校教學；應用；特征；問題；方案

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

伴隨科技突飛猛進的發展，各類教學媒體不斷涌現，如今，教學技術領域又出現了一個新型教學媒體，它就是虛擬現實技術(Virtual Reality)。

虛擬現實技術是利用三維圖形生成、多傳感交互及高分辨顯示等計算機技術生成三維逼真的虛擬環境，使用者戴上特殊的頭盔、數據手套等傳感設備，或利用鍵盤、鼠標等輸入設備，便可以進入虛擬空間，成為虛擬環境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會。

虛擬現實技術作為新的教學媒體，它的出現無疑將對高校教學產生深遠的影響。本文主要探討虛擬現實技術的基本特征以及它在高校教學應用方面的相關問題。

1計算機虛擬現實的基本特征及其關鍵技術

1.1虛擬現實的基本特征

虛擬現實可以表示為4個特征：沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、多感知性(Multi-Sensory)、構想性 (Imagination) 。

(1) 沉浸性(Immersion)：這是虛擬現實系統的核心，指使用戶投入到由計算機生成的虛擬場景中的能力。用戶在虛擬場景中有“置身其中”之感。

(2) 交互性(Interaction)：指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。

(3) 多感知性(Multi-Sensory)：由于虛擬現實系統中裝有視覺、聽覺、觸覺、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環境中可獲得相應的多種感知，從而達到身臨其境的感受。

(4) 構想性(Imagination)：虛擬現實不僅僅是一個用戶與終端的接口，更要使用戶沉浸在此環境中獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思。

基于以上特征，虛擬現實使操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環境中，與之產生互動，進行交流。通過參與者與仿真環境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力，幫助啟發參與者的思維，以全方位地獲取環境所蘊含的各種空間信息和邏輯信息。

通過多種感知，獲得身臨其境的沉浸感和人機互動的趣味性是虛擬現實的實質特征，對時空環境的現實構想是虛擬現實的最終目的。

1.2計算機虛擬現實的關鍵技術

計算機虛擬現實是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形、立體廣角顯示、用戶 (頭、眼) 的跟蹤、立體聲、觸覺與力覺反饋、語音輸入輸出等技術。

(1) 實時三維計算機圖形技術

此技術的關鍵在于“實時”。例如在力學模擬系統中，圖像的實時刷新相當重要，同時對圖像質量的要求也很高，再加上非常復雜的虛擬環境，使虛擬現實就變得相當困難。

(2) 立體廣角顯示

要達到立體廣角顯示，雙眼立體視覺起了很大作用，這是因為用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產生的，顯示在不同的顯示器上。當然有的系統也采用單個顯示器，但用戶戴上特殊的眼鏡后，也可以造成視差從而產生立體感。

(3) 用戶(頭、眼)的跟蹤技術

在虛擬環境中，每個物體相對于系統的坐標系都有一個位置與姿態，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。利用虛擬現實頭套跟蹤頭部運動，可以根據頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯系起來。

(4) 立體聲

在水平方向上，我們靠聲音的“相位差”及“強差”來確定聲音的方向。現實生活里，當頭部轉動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在虛擬現實系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。

(5) 觸覺與力覺反饋

在虛擬現實系統中，用戶可以看到一支虛擬的鋼筆。你可以設法去握住它，但你的手卻感覺不出接觸到了它，并有可能穿過虛擬鋼筆的“筆桿”，而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。

(6) 語音輸入輸出

在虛擬現實系統中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環境能聽懂人的語言，并能與人實時交互。然而，讓計算機識別人的語音是相當困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復雜性。

2計算機虛擬現實技術在高校教學中的應用

虛擬現實在高校教學中主要表現在課堂教學、實驗教學兩個方面：

2.1課堂教學

課堂教學是教學的主要方式，也是虛擬現實運用于教學的主要戰場。根據學科的不同，虛擬現實也發揮著不同的作用，主要有以下幾方面的應用：

(1) 立體物體展示

在以往的教學環境中，為了更形象地使學生感受三維實物的信息，主要采用圖片展示、實物展示、軟件動畫這樣一些方法，但這些都很難使學生更全面的了解其三維屬性。

通過虛擬現實，可以構建一個與實物同樣的三維物體，如采用3dsMAX建模，存儲為VRML格式，然后利用VRML播放器可以得到很好的展示效果，輔助教師教學。

(2) 立體空間展示

立體空間是指在現實世界中真實存在或存在過的空間。教學中，有時需要向學生展示這些空間時，由于條件的限制，不可能讓學生進入這些空間。

以往教學中，可能只能夠通過教師的描繪來激發學生的想象，在其頭腦中創建出這個虛擬的空間來。

使用虛擬現實，不僅能在學生頭腦中建立這些空間，而且可以使其看得見、聽得見，甚至可以摸得著。比如：太空給我們呈現的是一個神秘而陌生的世界，如何感受身體在太空中的感覺是很多人夢寐以求的事情。通過進入虛擬現實制作的虛擬空間，我們可以感受宇宙里的奧妙，可以體會人體在失重狀態下的感受，也可以在月球上做鐵球和乒乓球同時著地的實驗來驗證伽俐略的結論。

(3) 虛擬場景構造

虛擬場景是指在現實生活中可能出現的一些場景，通過虛擬現實技術在不同的時間或地點表示出來。

虛擬場景的構造在高校語言教學中應用非常廣泛。以往教師只能通過言語的講述、圖片的展示或錄像的收看來創設學習情境，學生只能被動地接受。個別情境老師描繪的和學生理解的可能相去甚遠。通過虛擬現實，學生可以和國外友人親切交談，也可以感受美國總統競選時演講的現場氣氛。這些場景都是常規課堂上所無法給予的。

2.2科學實驗

高校一般在現有的條件下，許多實驗是無法進行的：

① 根本不可能做的實驗，如核反應、地震波傳播、火山噴發等實驗。

② 不能讓學生做的實驗，如涉及到放射性物質或有毒物質的實驗。

③ 受實驗經費限制、實驗成本昂貴而無法普及的實驗，如著名的“風洞”實驗 (2009年Volvo公司僅對建于1986年的風洞實驗設備進行改造就花費了2億元人民幣)。

利用虛擬現實技術，在計算機上建立虛擬實驗室，學生可以走進這個虛擬實驗室，身臨其境般的操作虛擬儀器，結果可以通過儀表顯示身體的感受反饋給學生。這種實驗既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復操作，直至得出滿意結果，有效地解決實驗條件與實驗效果之間的矛盾。

3目前高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題及其解決方案

3.1高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題

隨著計算機軟硬件技術的高速發展，計算機虛擬現實技術憑借其獨特優勢，已逐漸被高校教學廣泛應用，但與此同時也暴露出了諸多問題。

(1) 計算機虛擬現實項目開發與高校教學實際需求脫節

目前的虛擬現實教學設計，多停留在設計人員和制作人員的主觀判斷和個人喜好上，沒有能夠深入到學生群體，對其知識結構、年齡結構、學習習慣、學習方法、興趣點等進行深入調研。

(2) 開發周期長，使用周期短，項目不能及時應用到高校教學中

計算機虛擬現實項目開發是一個大的工程，需要很多專業技術的整合。因此，其制作周期往往比較長。

隨著知識更新和信息刷新速度的加快，出現了這樣的現象：一個教學系統在最需要它的時候，制作沒有完成；等制作完成了，它的很多內容、數據已經過時了，或者教授它的設備已經換代了。這樣，由于開發周期控制不好，就導致了人力和資源的浪費，導致本來很好的教學系統錯過了發揮作用的時機。

(3) 開發隊伍不完善，阻滯計算機虛擬現實在高校教學中的使用

高校目前的虛擬現實項目開發制作中，開發隊伍往往是由軟件設計編程人員組成，或由他們為主體，而其他專業人員卻不完備。這些人員受工作特點影響，側重于用編程方式實現效果，在界面設計、圖像處理、模型建構等諸多方面缺乏專業技能，導致開發制作周期大幅度延長，同時為制作過程增加了很多不必要的困難。

3.2問題的具體解決方案

針對上述問題，我們可以從以下幾方面著手來解決：

(1) 充分調研，從學生角度進行項目設計

充分的調研是項目成功的前提，開發設計人員要深入到學生群體中，了解他們需要什么樣的教學系統，主要包括：現有文化程度、曾經用過什么學習系統、對哪些功能滿意或不滿意、希望有什么樣的學習過程、喜歡什么樣的交互方式等。通過一定的調查研究，就可以針對學生各方面特點對項目的整體形式、結構和內容進行設計。

(2) 模塊化設計、開放性系統

虛擬現實本身特點，導致其項目制作難度大、制作周期較長，這就要求設計人員要盡可能縮短制作周期、延長使用周期。現今知識的更新周期越來越短，要保證教學系統的內容能夠適時跟上知識的更替，就必須實行模塊化、開放性系統制作思路。

模塊化就是將項目的各部分劃分為多級子模塊，將任務由整化零，分成各模塊并行完成，從而縮短制作周期；每一模塊自成整體，擁有統一規范的接口，方便今后根據需要對模塊進行局部升級，延長其使用周期。

開放性系統是指給用戶提供簡單的更新功能，預留給教師專供今后更新的模塊，以便在一些可能會發生數據變化的地方，教師可以根據需要自行更新，同樣也延長了項目的使用周期。

(3) 統籌規劃，建立完善的開發思路和制作群體

在制作之初，就必須建立完備的制作群體。任命專門的項目負責人負責制定完備的計劃，并在以后的項目制作過程中協調各專業制作人員；具有一批相關領域的專家負責為項目設計情景和任務；擁有一批滿足特殊要求的制作人員，以編程人員為主，再配備必要數目的動畫、美工、音頻處理人員。這些人員要了解虛擬系統對各方面素材的特殊要求，各司其職，互相協同，互相交流，專業整合，發揮各自優勢從而保障任務的順利完成。

4結束語

由于高校中虛擬現實教學的實踐性和創造性，為學生提供了一個自主、交互和直觀的學習環境，為教學的創新提供了新的空間、平臺和可能性，豐富了教學的實踐形式和多樣性。我們相信，虛擬現實技術與高校教學的不斷整合，必將更好地服務于教學，使教學效果達到質的飛躍，這將對高教事業的發展產生積極而深遠的影響。

參考文獻：

[1] 郭建才. 虛擬現實技術在電子教學中的應用[C]. 計算機應用論文集．2001.(12).

[2] 李慧．數字交通中的“虛擬現實”技術應用[J]．信息技術,2006,(6).

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[關鍵詞]虛擬現實技術 水文地質研究 應用

[中圖分類號] P641 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-7-355-1

虛擬現實技術作為近年來在各行各業發揮功能的新興技術，有著超強的模擬現實的功能，這為眾多的領域提供了一種先進的工作操作模式，掀起了一場技術革命。在水文地質的研究工作中，由于自然條件的限制，常常需要進行地下等領域的研究分析，在這種情況下，利用虛擬現實技術可以極為方便地進行分析研究，省去了艱難的預測工作等，大大提高了水文地質研究的精密程度。

1虛擬現實技術概述

虛擬現實技術又被稱之為靈境技術，該項技術具備是那個基本特征：沉浸性、交互性和構想性，這是一種方便操作和交互發展的一種人機界面。虛擬現實技術綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和多傳感器技術等眾多高科技，能夠實現模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官的能力，這樣就能夠使人沉浸在該項技術虛擬生成的“現實”境界中，再加上體驗者還能夠通過語言、手勢等自然的方式與這個人機界面進行同步的互動，這就創建了一種適人化的多維信息空間，目前已經被應用于多項行業領域中，且有繼續擴大的趨勢。

虛擬現實技術具有超越現實的虛擬性。作為一項新興的高科技技術，它是伴隨多媒體技術的發展而同步發展起來的。該項技術利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨率顯示技術，生成三維逼真的虛擬環境，體驗者需要通過特殊的交互設備才能進入虛擬環境中。這是一門嶄新的綜合性信息技術，它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術分支，從而大大推進了計算機技術的發展。

2虛擬現實技術在水文地質研究中的作用

2.1虛擬現實技術為水文地質的研究加強了直觀性

虛擬現實技術在利用過程中，可以讓一些水文地質勘察工作人員更加直觀清晰地了解到勘察進程和具體情況。虛擬現實技術具有多感知性的功能，該項功能除了具備一般的計算機技術都具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。這項技術的發展直接為工作人員提供了一個理想的虛擬現實環境，在信息技術利用過程中，也就是讓工作人員更加直觀的進行相關地質和水文條件的剖析，該項技術具有人體所具有的感知功能，可以將地質勘探中難以直觀看到的地質層的空間厚度等進行直觀觀察了解。在原來的水文地質研究工作中，剖面圖的運用是非常廣泛的，因為這些地質層不能夠被人們所直接觀看，只能夠通過技術人員根據勘測繪畫出來的地質圖進行研究，這樣的剖面圖多是較為簡單的，不夠直觀，同時也具有風險性——技術測繪人員不能保證在測繪過程中零失誤，所以有些剖面圖、地形圖是會影響到真正的水文地質勘測工作的精準度的。而虛擬現實技術為水文地質的研究加強了直觀性，技術人員可以清楚地將地下層面的地質情況和水文狀況進行研究探查，增加了探查的精準度。

2.2虛擬現實技術可以模擬水流巖層的運動狀況

在水文地質研究中，水文的變化使瞬息萬變、難以琢磨的。而進行研究的過程中必須要對水文的運動變化規律進行摸底工作，這樣才能夠為接下來的各項勘探工作的進行奠定基礎。由于地下水流的變化是無時無刻的，所以可以通過虛擬現實技術中的浸沒感功能進行模擬。浸沒感又被稱之為臨場感或存在感，指的是相關的技術人員在相對封閉的模擬環境中，對環境中出現的些微變化進行全方位感知的功能。最為理想的模擬環境應該使技術人員難以分辨模擬環境與現實環境的真假，這就要求技術人員在進行模擬感知的時候，全身心地投入到虛擬現實技術建造的環境中，這樣就可以利用虛擬現實技術中的浸沒感。來對水流的發展運動規律進行感受和記錄，還可以對水文的運動變化特征進行一定的虛擬表達，這樣，在虛擬現實技術的幫助下，勘測人員能夠將水文的流向、流量、流速等特點進行一一分析和應用，對于將來的科研工作收集到詳細的資料信息。

2.3虛擬現實技術可以預見水文地質發生的變化

虛擬現實技術還具有一個功效——可以預見水文地質發生的變化。在虛擬現實技術中，有一個特點叫做虛擬現實技術的構想性，構想性又被稱之為自主性，它主要強調的是虛擬現實技術的想象空間，顧名思義，虛擬現實技術可以對現實的水文地質條件進行分析和順延模擬的同時，能夠按照已有的資料和規律進行模擬環境的持續，也就是說，虛擬現實技術虛擬的不僅僅有現有的環境，還可以根據規律和影響因素進行未來環境的模擬。這種技術具有廣闊的可想像空間，在一定的事實基礎上能夠極大的拓寬技術人員的感知范圍和勘探對象的走向。虛擬現實技術可以虛擬事物不同的發展過程，這項功能可以極好的預見水文地質等研究對象的未來發展狀況，這樣就能夠為技術人員對地下水文地質資源的利用開采等進行有節制的勘探，保護環境的同時還可以提高水文地質的研究精準度。

3小結

水文地質研究中，需要各種科學技術的輔助，通過文章敘述我們可以看出，虛擬現實技術對水文地質研究起到了重要作用，隨著該項技術的不斷完善和發展、隨著水文地質研究的深入進行，虛擬現實技術在水文地質研究中會得到更加廣泛的運用。有了虛擬現實技術的幫助，在水文地質的研究工作中，很多研究分析可以在虛擬條件中得出，減少了人力物力的應用，同時提高了水文地質研究的精密程度。

參考文獻

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[3]余麗華.論述VRML的虛擬現實技術的構建與運用[J].信息通信，2012（5）.

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關鍵詞：VR技術；虛擬現實技術；互動；環境設計

由于核心技術的發展，虛擬現實技術正在廣泛被用于各個領域，筆者研究在環境設計中利用計算機生成虛擬3D環境，使用適當的顯示設備，傳輸用戶的視覺、聽覺、觸覺、感覺，使他們能夠體驗和交互虛擬環境空間，獲得身臨其境的感覺，同時游客也可以直接參與各種動態變化的解決方案。

一、傳統環境設計方案展示缺陷

目前，中國傳統的環境設計有很大的局限性。設計師很難把他們的作品完美地呈現給用戶。同時用戶對設計本身的體驗也很低。傳統的渲染和動畫允許設計師與用戶之間傳遞相對缺乏完整性的信息。

1、可以反映出更精確的設計、混凝土和建筑基于地形的位置，但這個計劃并不直觀，形象反映了忠實的效果，也不能允許用戶從感性的角度理解外觀、結構、顏色、材料。

2、無論手繪或計算機輔助繪圖，可以隨意用戶顯示，這是當前環境設計最常見的方法。專業人士傾向于非常現實的渲染圖，但靜態和特定視角的空間效應，無法準確描述功能空間之間的一致性。

3、建立模型：通過一個微型景觀設計給用戶，用戶可以在模型和不同的角度觀看內容，效果更好的提高用戶的自主和探索的欲望。但是這個表單只能在一個特定的范圍中完成，用戶無法適應。

4、建筑動畫近年比較受歡迎，它結合了人體模型的優點，使用視頻顯示用戶媒介，從腳本特點的角度來看，在特定時間，特定方位，觀眾可以鳥瞰、俯視、穿梭等方式觀看整體設計，還可以模擬各種天氣、動物和行人。但是觀察者只能根據設置好的攝像機和角度來瀏覽，不能讓決策者在任何訪問和觀察的設計中，實現真正的人機交互。

二、環藝項目虛擬展示的基本特征

虛擬現實技術引入環境設計中，可以描述太空計劃的各個部分，實現用戶之間的人機交互操作，強調以人為本。從直覺，身臨其境，人機互動理念和超現實主義等幾個方面進行分析。

1、直觀完整的信息傳遞，從語言表達變為簡單的圖像表達，多媒體演示文稿和圖片傳遞給它的內容也越來越豐富、完整和清晰。從原始社會的結語到歷史書，越來越復雜的猜測是計算機信息的記憶變得越來越復雜。虛擬現實技術的誕生使人類信息傳播的方式獲得了解放，改變了傳播信息的理念。VR技術將思想與現實相結合，效果比模型或渲染圖更好，通過實時演示提高整體效果和完整性設計方案的可行性與實用性。

2、人機交互從環境和自然程度的反饋，用戶可以操作的空間設施在一個虛擬環境方案中。虛擬現實為用戶提供更全面的體驗，用戶可以根據自己的意愿與任何對象在虛擬世界中感受和體驗現實環境，這是成為虛擬顯示環境藝術設計發展的驅動力。虛擬現實技術使個性化的解決方案在虛擬環境中變得更加開放，你可以選擇你想要看到的空間環境，能夠展現出完全尊重他們意愿的過程。憑個人直覺不會影響他人的情緒。虛擬數字環境的現實，可以放棄世界純粹的理想材料束縛在現實中，用戶自由漫游在虛擬環境藝術項目中顯示內涵非常豐富，符合時代個性化的特點和訂購的特點。打破了工作和游客之間時間和空間的界限，可提前幫助用戶路徑規劃后續生活習慣等等，這不是普通的顯示，這是優勢凸顯其價值所在。

3、思想超現實，在虛擬世界中尋求真實的東西，甚至比真實的東西更深動，實際上在這個過程中虛擬和現實的界限比較模糊，前者比后者更具吸引力和超現實的美。環境的概念和超越的目的是把想象放在想象的翅膀上，極大地拓展人類認知的范圍。你可以添加不同的樣式和功能，也可以把你的立體眼鏡帶進測試。然后讓用戶體驗，讓公眾參與更好的管理設計，在這個平臺的幫助下，做到更好的規劃，更好的安排設施來促進決策的民主化。設計師們可以通過虛擬現實技術在景觀和景觀的外觀設計之前，在未來的計算機設計效果中進行設計。

三、基于VR技術的環境設計方案優勢

1、實時渲染：可以確保虛擬系統運行30赫茲圖像刷新率，高于目前的3D場景渲染圖片，只需要0.3秒，如果使用電腦渲染3D需要很長時間。這是因為渲染軟件是通過計算對象的整個空間信息，如材料質地生存最終效果，一般來說，把一個高質量渲染需要數十分鐘，甚至數小時。

2、三維空間場景：傳統方式需要數十分鐘，甚至幾十個小時去呈現建筑動畫視頻，如果觀眾想通過其它的視點來觀察，需調整相機進行渲染是唯一的方法。但是VR技術在三維場景中，用戶可以自由上下左右移動。每秒超過30次的圖像刷新率可以替代現場觀眾，輕松地沉浸在自由游戲和探索的虛擬空間中。

3、自由互動：傳統方式花在渲染和構建動畫時鐘上的時間是被動和不現實的，缺乏與觀眾互動。從當前市場分析，傳統方式的價值越來越低，VR技術價值越來越高。VR技術虛擬顯示可以讓觀眾在三維空間中自由穿梭和觀察，主要是與用戶建立虛擬空間，打開一扇門、打開電視、打開壁燈、變換墻面壁紙、木地板體驗等都可以隨意操作和使用。O計師通過此種方式可以將環境設計方案直觀展示給觀眾，呈現出不同的層次信息，從更多更深更有效的計劃理解研究分析與評價，為下一步設計奠定堅實的基礎，利用虛擬現實技術實現環境設計方案，研究設計方案的豐富性意味著其身臨其境的沉浸感和強大的交互性，以彌補傳統的顯示方式的不足。

四、結論

如今，VR技術在環境設計各個領域被廣泛運用，改善了傳統設計的局限性，并且節約了后期因設計不滿意而導致的資源和人力的浪費。通過公司平臺搭接VR技術公司合作交流，將虛擬現實設備與設計集合，使得客戶第一時間親身體驗設計樣例，置身于相對真實的模擬空間，極大提高客戶參與感。設計師們將會把他們的天賦帶到能力當中，每個靈感都會帶給用戶體驗的感動。引入虛擬現實技術將會逐漸受到設計師們的重視和青睞。

參考文獻：

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關鍵詞:建筑施工;特點;虛擬現實技術;方案設計;人員培訓

一、現代建筑施工的特點分析

第一、空間上的布置于時間上的排列的矛盾成為建筑施工中的主要矛盾,這主要是由于建筑工程的產品固定性與生產流動性之間的矛盾而導致的。

第二、建筑施工生產不僅具有長周期性、工序的繁雜性以及強綜合性的特點,同時,高空作業和地下作業也是建筑施工生產的主要構成部分。

第三、在建筑施工任務中,人員關系具有復雜性,因而他們之間的配合關系也較為復雜,這主要是因為建筑施工生產任務較為復雜,其完成必須通過專業相異、工種不同的人員之間的交流、合作。再加上各種材料、機械和設施。

二、在施工方案設計中的應用

虛擬現實系統具有兩個關鍵特性,一個是沉浸性,另一個是交互性,建筑施工方案設計在人機關系上的基本特征便是通過這兩個特性反映出來的,也就是說,設計者的主導作用通過虛擬現實系統的沉浸性和交互性而被充分反映出來。在虛擬現實環境中,設計者可以參與到整個計算過程中,而不是在計算結束后才能知曉計算結果;在虛擬現實系統中,方案設計以動態的優化設計代替了員阿里的經驗的、靜態的、類比的設計。換言之,在虛擬現實系統中,為了保證設計的方案最優化,在分析和設計方案時,設計人員可以通過可視化的虛擬模型來適時的修改設計方案。

虛擬現實施工方案設計方法的實現過程為:在三維可視化虛擬環境中,設計人員可利用CAD設計軟件建立對象結構實體模型,并將模型的幾何信息輸入有限元分析軟件(如AN-SYS等)中,建立三維可視化的有限元模型,然后對有限元模型i撕亍計算分析。有限元模型數據和分析結果數據分別存人相應的數據庫中。并轉化成圖形數據文件,表達為圖形或圖像的形式,使設計人員能沉浸在三維可視化的虛擬環境中觀察模型的模擬和計算,并實時地對模擬過程進行修改,直到獲得滿意的方案。最后將最優施工方案的結果存人數據庫,為繪制施工圖提供可靠依據,優化施工方案過程主要由計算機完成,并能充分利用設計人員的經驗,而不是像傳統的施工方案設計只能依靠施工技術人員多年積累的實踐經驗或習慣作法。

三、在施工人員培訓中的應用

在虛擬環境中對施工人員進行培訓是一種非常理想的培訓方式,其優越性主要表現在以下幾個方面:

第一、虛擬現實完全是交互式的,在虛擬環境中由用戶決定下一步做什么、如何做、可重復做;

第二、虛擬現實強調參與者的經驗和理論知識,在有經駿施工人員的參與下,可為缺乏經驗的施工人員提供建筑施工的經驗,在先期虛擬環境中認識、學習、驗證建筑施工組織和管理;

第三、參與者和虛擬現實交互的方式和參與者在現實世界中的方式是完全相同的,虛擬現實中的任何事物很容易被參與者接收和理解,參與者不必學習任何操作計算機的技巧;

第四、虛擬現實提供的是一種有趣的、激動人心的培訓工具,能通過虛擬現實系統對施工人員進行培訓。

通過對施工方案的動態模擬,施工人員可以隨意地選擇觀察點和角度,對施工現場進行實時漫游,以獲得全面的印象,施工過程中,各工序間的協調配合是不容易做到的;而在虛擬施工中,可以對方案反復進行試驗,得出一些具體參數用以指導施工。在虛擬施工中,還可以直觀地觀察到對象間相互的空間關系,對于接近可能干涉的對象,可提醒施工人員施工時特別小心,做到心中有數。

四、虛擬現實在筑施工中應用研究的展望

虛擬現實技術是一個大型綜合集成環境,是一項集成性極強的高新信息技術。但是它還有諸多不完善的地方,為實現和推動虛擬現實技術在建筑施工領域的運用和發展,我們還需要做以下方面的工作:

第一、虛擬現實技術本身是一門新興的學科,基于虛擬現實的虛擬施工也尚未形成一個完整的理論體系,雖然現階段在西方發達國家已經有關于它的一些報道和文章,但是學術界和技術界還沒有公認的有關虛擬施工的定義。因此,必須加強對建筑施工理論的探索和研究,力求建筑施理論從本質上得到突破。因為建筑施工理論奠定了基于虛擬現實的虛擬施工的理論基礎。

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關鍵詞：虛擬現實；計算機圖形學；VRML；三維建模

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）01-0209-04

1 概述

虛擬現實（Virtual Reality）也稱虛擬現實環境，是指用計算機技術生成一個逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點出發，利用自然的技能和某些設備對這一生成的虛擬世界客體進行瀏覽和交互考察。簡單的說，虛擬現實是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，提供了先進的人機交流技術。目前虛擬現實技術已被廣泛應用視景仿真現實、軍事駕駛模擬、3D游戲開發、虛擬設計與規劃、仿真培訓、遠程操作控制等領域之中[1]。

虛擬現實技術同時也是一項綜合性計算機圖形交互技術。計算機圖形學中的一些方法，如三維造型與變換、光照模型、科學計算可視化等為虛擬現實技術提供了理論和技術基礎。計算機圖形學的發展帶動了虛擬現實技術的進步，同時虛擬現實技術在各領域中的廣泛應用也使圖形學的各個研究方向得到充分發展[2]。在高校計算機專業的計算機圖形學課件的教學中，虛擬現實不算是一個重要的、必修的知識點，但如能在掌握三維造型方法的基礎上輔以虛擬現實的運用，那么將能有效地提升實踐操作的實際應用意義，激發學生研究探索興趣，令圖形學課程的相關知識綜合運用起來，達到學以致用，相得益彰。

2 虛擬實現技術簡介

虛擬現實有四個主要特征：多感性；沉浸感；交互性；自主性。理想的、最高境界的VR技術是：虛擬場景具備與真實環境一樣的真實感、能調動一切人所具有的感知功能、操作者完全感受與自然環境一樣的自由度和人-物交互感應。但實現中由于技術的限制，達到高度逼真的虛擬現實比較困難。目前，從技術難度和體驗程度來劃分，虛擬現實技術主要分成以下三類：

1） 桌面虛擬現實（Desktop VR）：利用個人計算機和工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口，通過各種輸入設備實現與虛擬現實世界的充分交互。

2） 沉浸式虛擬現實（Immersive VR）：利用頭盔式顯示器、位置跟蹤器、數據手套等多種交互設備，為參與者提供一個新的、虛擬的感覺空間，并產生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。

3） 分布式虛擬現實（Distributed VR）：將不同用戶通過計算機網絡連接在一起，共享同一個虛擬空間并協同工作達到一個更高的參與協作境界[3]。

其中，桌面虛擬現實是最基礎的VR方式，雖然現實體驗真實感不足，但該方式成本低最易容實現，且其應用也最為廣泛。在計算機圖形學教學實踐中，根據學習程度的不同，可以引導學生通過以下三種方式實踐桌面虛擬現實的實驗：（1） 基于VRML的VR實現；（2） 基于三維建模技術的VR實現；（3） 基于Web3D技術的VR實現。

3 計算機圖形學的虛擬現實實驗探索

3.1 基于VRML的VR實現

VRML（Vritual Reality modeling Language，虛擬實現建模語言）于1997年作為國標標準正式，它揭開VR技術在互聯網上的應用序幕，也推動了后來Web3D技術的發展更新。

VRML提供對三維基本對象如長方體、球體、圓錐、圓柱等的描述，同時定義了三維應用中常用的語言描述，如層次變換、光源、視點、材質和紋理映射等，并且有簡單的行為特征描述功能。一個VRML文件一般由文件頭、腳本和路由組成，其基本語法結構如下：

#VRML V2.0 utf8 #文件頭，放在第一行，是VRML文件的標志

節點名{

域 域值

… …

}Script{ #腳本節點

… …

}

ROUTE … … #路由，把入事件與出事件相關聯

以一個簡單的程序實例說明VRML的編程模式。該程序建立了三個3D對象：長方體、球體和圓錐并賦予了不同的方位、顏色等屬性。

#VRML V2.0 utf8

DEF box Transform{ #定義一個變換節點box

translation -5 0 0 #設置空間坐標位置

children [ #定義節點的子節點

Shape { #定義形狀

geometry Box{size 2.0 3.0 1.0} #長方體定義

appearance Appearance{ #定義外觀

material Material{ #定義材質

diffuseColor 1 0 0 #設置漫射色顏色

} } } ] }

DEF sphere Transform{

translation 0 0 0

children [

Shape {

geometry Sphere{} #定義一個球體

appearance Appearance{

material Material{ diffuseColor 0 1 0 }

} } ] }

DEF cone Transform{

translation 5 0 0

children [

Shape {

geometry Cone{ } #定義一個圓錐體

appearance Appearance{

material Material{ diffuseColor 0 0 1 }

} } ] }

VRML程序保存成.wrl文件格式。另外，要使瀏覽器提供VRML的瀏覽功能，還必須安裝VRML插件，常用的插件有Contact、Cosmoplayer、Cortona等，圖1是上述程序在安裝了BS Contact VRML插件的IE瀏覽器中的顯示效果。在瀏覽器中用戶可通過系統提供的工具實現對三維對象的交互式顯示操作。

基于VRML的虛擬實現技術可展示虛擬場景中各部件的位置及相互之間的關系，其文件短小，適用于網絡應用。但其不足之處是三維圖象質量一般，難以實現復雜場景展示及交互，與外界的通信能力也比較差。

3.2 基于三維建模技術的VR實現

在掌握一定三維建模方法的基礎上，也可借助三維建模軟件的功能進行VR實現。三維建模軟件能夠提供虛擬現實中所需要的各種三維模型，較常用的軟件有3DSmax、Maya及Creator等，這些軟件把復雜的建模過程變得非常簡單和易于理解。以下以3DSmax實現擺球仿真為例介紹VR實現方法：（1）在軟件平臺中建立了仿真擺球模型，并實現擺球的運動動畫，如圖2如示。（2）使用3DSmax“導出”功能將該模型導出為VRML97（*.WRL）格式文件。（3）使用安裝了VRML插件的瀏覽器打開該wrl文件實現擺球的虛擬運動展示及交互。圖3為擺球在IE瀏覽器中的VR顯示效果，用戶可用工且以任意方位和角度觀察擺球的運動。

該方法可在實現較復雜模型、動態模型的基礎上現實VR。其最終顯示方式仍是VRML描述模式，由于受插件的限制，瀏覽器達不到理想的實時展示和實時交互效果。

3.3 基于Web3D技術的VR實現

目前更主流的虛擬現實技術是憑借Unity3D、Wirefusion、Cult 3D、Virtools、C3d、Truntool等一類引擎下實現的Web3d技術。這些軟件使用專用的文件格式和瀏覽器插件，在實現實時渲染、圖像質量、造型技術、交互性以及數據的壓縮與優化上均優于VRML。此外，這些軟件也可與3DSmax等三維建模軟件配合使用。

以Unity3D為例，它是一款VR應用程序開發引擎，具有跨平臺、強大的地形編輯功能、高效高質渲染效果、支持用戶定制交互要求等特點，非常適合開發高逼真虛擬和交互展示的需求。基于Unity3D的虛擬現實是用Unity3D引擎開發的一個能夠實現動態加載和展現3D模型的Web Player應用。通過安裝Unity3D插件就可以實現在瀏覽器上運行Web Player來加載產品模型展示[4]。

在虛擬展示系統中，用戶對場景中具體的產品的選取及操作是交互性最充分的體現，即當用戶在虛擬場景中用鼠標點擊或指向某一產品時，系統應做出相應設定的響應[5]。Unity3D 的GUI接口提供了各種控件（如按鈕、窗口等）以支持編輯用戶交互界面；通過重寫鼠標事件可以檢測用戶的各種輸入信息并作出相應的響應；通過變換組件又可以完成產品的平移、旋轉、比例變換等各種操作。圖4及圖5是運用Unity3D和3Dsmax開發的“運動與健康虛擬現實展廳”。作品通過VR技術實現主題為“運動與健康”的漫游展廳，并以Web3D網頁形式提供了一個實時交互的參觀平臺，使用戶可以身臨其境地感受展廳內的景觀。

就目前而言，大多數的Web3D技術主要用于三維顯示技術的網絡應用開發，這也決定了Web3D技術主要特點就是對3D模型的網上三維交互演示。

4 結束語

虛擬現實技術與圖形學技術緊密關聯，圖形學三維造型等技術是虛擬現實的一個堅實臺階，VR技術又是圖形學的拓展延伸，具有廣泛的應用前景。該文嘗試在高校計算機圖形學教學中引入桌面虛擬現實的實驗，并由淺入深地提出三種VR實現方法，旨以使計算機圖形學的實驗開展更具實用及研究意義。

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[3] 張義寬.計算機圖形學[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2004：26-27.

篇9

傳統知識論的核心：規律

傳統知識論的核心是規律，《中國大百科全書·哲學卷》中對知識的解釋是：知識“是人類認識的成果。它是在實踐的基礎上產生又經過實踐檢驗的對客觀實際的反映。人們在日常生活、社會活動和中所獲得的對事物的了解，其中可靠的成分就是知識。依據反映對象的深刻性和系統性程度，知識可分為生活常識和科學知識。生活常識是對某些事實的判斷和描述。科學知識是通過一定的科學概念體系來理解和說明事物的知識。科學知識也有經驗的和理論的兩種不同水平。科學知識是全人類認識的結晶，又是人類實踐和社會的必要的精神條件。知識與無知相對立。從無知到有知識，知識由少到多、由淺入深、由片面到全面的不斷運動，是人類思維發展的基本過程。知識的發展表現為在實踐基礎上不斷地由量的積累到質的飛躍的深化和擴展。這種處在辯證運動中的知識具有繼承性、不可逆性和加速度增長的特點。”定義涉及到知識的來源、形式、發展規律等等。從傳統知識論框架看，這個定義是比較完備的。從知識的定義中可以看出傳統知識論的核心是規律，無論是“對某些事實的判斷和描述”還是對事物的“理解和說明”，其目的都在于認識事物的客觀規律，也就是事物固有的，不以人的主觀意志為轉移的客觀規定性。人們的認識過程是對真理的無限趨近，反映在知識上就是“在實踐基礎上不斷地由量的積累到質的飛躍的深化和擴展”。所以，規律是人們認識活動的目的與核心，知識則是對客觀規律的不同形式的揭示和描述，表現為認識活動的結果。

知識的核心是客觀規律的思想起源于古希臘。古希臘的蘇格拉底通過對概念的探討，最早確立起“知識是對普遍必然性的本質的把握”這一根本觀點。普遍必然性也就是規律性，蘇格拉底最早在知識和規律之間劃上了等號，規律由此成為認識的對象和知識的。柏拉圖則把世界劃分為理念的世界和現實和世界，認為知識是對理念的把握，所以知識是永恒的，意見則是變動不居的。巴門尼德明確區分了意見和真理，認為“意見”是個別的，隨時間、地點、個人而變遷，“知識”則是不變的，放之四海而皆準的。由此可以看出，傳統知識論有兩個基本假設：一是知識是對普遍必然性，也就是規律性把握；二是存在是知識的對象，所以，知識就是對規律的把握和揭示，否則便稱不上是知識，這是傳統知識觀的根本觀點，近代認識論就是對這一知識觀的繼承和發展，只不過在這個方向上人們的思考更進了一步，思考的重心已不再是“知識是什么”，而是“知識是如何可能的”，圍繞這個問題產生了近代經驗論和唯理論的爭論。

以規律作為知識核心的思想來源于對存在的預設，從這個預設出發，人們就必須解答知識的可能性和可靠性問題。經驗論和唯理論爭論的根源就在于傳統知識觀的第二個基本假設，即存在是知識的對象，這個知識的對象在近代被稱為實體，實體是完全獨立于人之外的存在。實體的設定產生了主體與客體的二元對立，即如何保證主體的知識與客體規律一致的問題，為了消彌主客體的二元對立，唯理論者從人的理性出發，經驗論者則從個人的經驗出發，提出和證明了知識的來源及可能性。培根是近代經驗論的奠基人，他提出人的一切知識都來源于感覺經驗，“人若非發狂，一切自然的知識都應求助于感覺”。笛卡爾作為唯理論的始作者則提出真的知識只能直接或間接地來自我們的“純粹理智”，他以“我思故我在”為前提推演出整個知識大廈，并最后求助于上帝來保證心靈實體與物質實體的一致和統一。但是，無論是經驗論還是唯理論都不可能正確解答知識的來源和可能性問題，二者在休謨和萊布尼茨那里分別走到了自己邏輯和歷史的終點。休謨聲稱“至于由感官所發生的那些印象，據我看來，它們的最終原因是人類理性所完全不能解釋的。我們永遠不可能確切地斷定，那些印象是直接由對象發生的，還是被心靈的創造能力所產生，還是由我們的造物主那里得來的”。（注：休謨．人性論[M]:101．）休謨的“溫和的懷疑論”事實上已經異常雄辯地揭示出了經驗論所蘊含的內在矛盾，即“經驗重復一萬遍還是經驗”，在一定意義上也否定了關于實體的設定。萊布尼茨則指出，并非全部知識都來源于“純粹理智”，只有數學、邏輯和形而上學等科學知識是建立在我們的天賦觀念和理智直觀的基礎上，而自然科學是我們依據充足理由律所建立的事實科學，前者是必然真理，后者只是或然真理，在這里萊布尼茨事實上也否定了人們認識客觀規律的可能性。傳統知識論的預設所蘊含的內在矛盾在康德那里最后得到了總爆發，為了解決經驗論與唯理論的爭論，康德提出用“先天認識形式”來統一“感性雜多”，他說“思維無內容是空的，直觀無概念是盲的”，因此“只有當它們聯合起來才有知識”，他試圖用經驗論與唯理論的折衷的辦法來解決知識的可能性問題，但最終的結論卻是“物自體不可知”，實體依然存在于人的認識之外，難以進入作為主體的人的視野。

與傳統哲學不同，馬克思從一開始就強調要從實踐的、人的維度考察知識，他說以往的“哲學家們只是用不同的方式解釋世界，問題在于改變世界”，解釋世界是一種超然物外的立場，也就是“對對象、現實、感性，只是從客體的或者直觀的形式去理解，而不是把它們當作人的感性活動，當作實踐去理解，不是從主體方面去理解”。（注：馬克思恩格斯選集（第一卷）：54．）而改造世界強調的則是人的主體的參與，強調主體與客體的互動，也就是人的能動的實踐。從實踐主體尺度出發，抽象的實體消退了，代之而出的是“人的世界”、“對象世界”、“人化自然”，馬克思批判了傳統哲學的實體觀，指出“一個存在物如果在自身之外沒有對象，就不是對象性的存在物。……它沒有對象性的關系，它的存在就不是對象性的存在”，而“非對象性的存在物是非存在物”，或者說“是一種非現實的、非感性的、只是思想上的即只是虛構出來的存在物，是抽象的東西”。（注：馬克思恩格斯全集（第42卷）：168、169．）對實體的否定使傳統知識論喪失了它的本體論依據，在這個前提條件下規律被賦予了新的內涵。

馬克思指出：“蜜蜂建筑蜂房的本領使得許多人間的建筑師也感到自嘆弗如，但最蹩腳的建筑師從一開始就比最靈巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂臘建筑蜂房以前，已經在自己的頭腦中把它建成了。勞動過程結束時得到的結果，在這個過程開始時就已經在勞動者的表象中存在著，即已經觀念地存在著。他不僅使自然物發生形式的變化，同時他還在自然物中實現自己的目的。這個目的是他所知道的，是作為規律決定著他的活動的方式和的。”（注：馬克思．資本論（第一卷）：172．）

從馬克思的思想中可以歸結出：(1)現實世界是“為我的”，也就是“人化的”，這種為我性表現為人“不僅使自然物發生形式的變化，同時他還在自然物中實現自己的目的”；(2)人優勝于動物的地方在于人能夠在頭腦中以表象的方式，也就是觀念的方式虛擬現實，這種虛擬可能來自模仿，也可能來自思維自由的構造，但無論如何，“他在用蜂臘建筑蜂房以前，已經在自己的頭腦中把它建成了”；(3)以觀念方式對現實的虛擬形成了規律，它決定著人們活動的方式和方法。所以，在馬克思的視域中，所謂的“規律”已不是傳統理解的對世界的“鏡式的映照”，而是作為主體的人對對象在表象及觀念中的“表述和構成”，由此知識的核心不是努力去無限地趨近客觀存在，相反，世界隨著我對對象“表述和構成方式”的變化而無限生成，所以知識論的核心不應當是解釋和揭示客觀規律，爭論于知識的可能性和可靠性問題，而應當從主體出發，從實踐的人出發，以規則作為知識論考察的核心，重在說明人類的知識規則是如何演化的，人的世界是如何伴隨著知識規則的演化而不斷生成的，以及探討和揭示出最關乎當代人生存的當代知識規則。

任何一個時代只能提出和解決自己時代提出的歷史任務，馬克思也不例外，他雖然已經洞察到了知識論應當面臨的轉向，但很多時候他還是在傳統意義上使用規律這個概念，這是因為在馬克思生活的那個時代，虛擬只是在觀念上存在著，它還沒有成為現實。人們在生活中面對的，實際接觸到的總是一個現實的世界，這種情況下人們很容易從認識與現實是否符合的角度考慮問題，把知識進步單純看作是量的積累和對現實的無限趨近。“人體解剖是認識猴體解剖的一把鑰匙”（馬克思），歷史低級階段發生的事情必須要到歷史發展的高級階段才能得到認識，知識論的核心應當轉向知識規則這一點只有在虛擬成為現實以后，也就是賽博空間出現以后才真正得以彰顯。

知識論的核心：規則

《數字化生存》的作者尼葛洛龐帝曾經戲言“倘若我們要頒發‘最佳矛盾獎’，那么‘虛擬現實’一詞一定榜上有名。”所謂虛擬現實(virtualreality)，是指“由機對現實生活中的場景或者環境進行的模擬，而你可以與之進行交互并且在其中進行探索”（注：個人計算機及因特網詞典．世界圖書出版公司，1999:365．）虛擬現實的基礎設施是計算機，基本元素是比特（比特是信息的最小單位，或者簡單的可以把它想成"0"或"1"），各種軟件語言包括虛擬現實技術是技術保障，電腦和其他通訊手段是基本的通訊設備。虛擬現實所存在的空間又被稱為賽博空間(cyberspace)，也就是電腦——網絡空間。人們通常理解的虛擬現實是對數字化的表述方式和構成方式的總稱，尼葛洛龐帝曾把與虛擬現實相對現實世界稱為原子世界，也就是我們在現實世界中感官所直接感知到的事物和過程，把虛擬現實稱為比特構成的世界。

虛擬現實的根本特點在于它超越了傳統的“真”于“假”的二元對立，達到了“真”與“假”的現實的統一。傳統上人們習慣于把真與假作為一對辯證統一的范疇看待，但這種統一僅僅是思維中的統一，在現實生活中，對一個事物或過程的判斷要么是真，要么是假，要么是部分真部分假，絕對不可能出現亦真亦假的情況。而虛擬現實則超越了這種對立，在虛擬現實中，真的又是假的，假的又是真的。你說它是真的，是因為虛擬現實中的客體的確是客觀存在的，它們并不像人們主觀精神中虛構的客體那樣是人們不能用感官直接感知的，相反，它不僅可以被作為個體的人感知，還可以被他人同時地和真切地感受到，“感受如同在真實世界中一般。你不僅可以在其中活動、移物、轉彎、攀梯、玩樂器等等，且更有甚者，所有動作均可隨時定格”。（注：金枝．虛擬生存[J]．天津人民出版社，1997:19．）在虛擬現實中，作為主體的人還可以和虛擬客體發生交互作用，這表明虛擬現實同樣是現實的，具有客觀實在性。但是虛擬現實又是假的，這是因為無論虛擬客體多么生動逼真，栩栩如生，能給你帶來多么真實和真切的感受，它始終是虛擬的，虛擬的蘋果看上去再逼真，“吃”起來再有“味”，還是不能為現實的你解渴充饑。虛擬現實這種亦真亦假的特性決定了我們從前從現實性出發考慮的方式必須實現一個倒轉，因為虛擬現實誠然是客觀存在的。但是如果從的角度去認識它，無論怎樣無限趨近，你還是不可能掌握它，盡管虛擬現實必須借助于現實中的機器設備，從根本上說，它完全來自人類的創造。虛擬現實是由對事物與關系的數字化表述和構成方式，加上計算機的前所未有的高速運算實現的。人類的知識相對于虛擬現實具有和邏輯上的在先性，這一點與從現實性出發的人們傳統的對知識的認識是完全不同的，因而從規律出發，著重探討知識的可能性與可靠性的傳統知識論，必須要轉向從規則出發，著重探討人們對對象的“表述和構成方式”的知識論，探討隨著人類實踐方式的轉換，知識規則是如何演化的，以及各個知識規則的特點。也就是說，在知識論中核心的因素和起主導作用的是知識的規則，是規則的變遷啟動了世界的形態，使得世界的現實性不斷展開，并最終在現實中達到了“實體”與“虛體”的辯證統一。

從規則的角度理解知識，世界就不是一個已經完成的東西，它擺在那里，等待著我們的認識去無限地趨近客觀真理，也就是發現和掌握它的客觀規律。相反，它是未完成的，是“對象世界”、“人化”，是隨著人的認識和實踐的不斷深入，不斷展現出自己現實性的無限豐富內涵的世界，也就是馬克思所說的“自然界對人說來的生成過程”。而開啟人類世界的鑰匙是知識規則，伴隨著知識規則的每一個新的進步，世界向人類呈現出更豐富多彩的，這種內容的增加不僅有量的積累，更有質的突變，例如行為化知識規則和經驗化知識規則使人類的知識只能局限于以地球為中心的常規、低速、中觀運動領域，而形式化演繹規則則能使人的認識突破感官的局限，擴展到微觀、宏觀、超宏觀乃至宇宙大尺度領域，數字化知識規則更是使人類超越了“實體”世界，進入到“虛擬”時空中恣意遨游。在世界的不斷展開與綿延中，人類確立和確證著“改變世界”的信心和勇氣，同時在世界的無限展開中，人的主體性也在不斷地增長，主體與客體的對立在規則下歸于無形。

虛擬事實上并不是什么新東西。早在人類歷史的早期，世界各個民族大多都形成了自己的語言文字。語言文字是一種代碼，一種符號，當人們用語言符號指稱，或者說規則一種事物或關系的時候，實際上是在思維中，在觀念中把它虛擬出來了，只是這種虛擬還只停留在觀念的領域，只能為個體感知。他人通過語言交流可以了解和體會，但是無法直接感知到，也就是說，此時的虛擬還具有不可通約性。隨著人類交往的，在各個民族、區域形成了自己的風俗、習慣，乃至、制度，也就是虛擬的行為規則，這時虛擬進入了現實世界，成為現實中人人都必須遵守的行為準則，也就是說，虛擬不僅是現實的，而且是可通約的。人所理解的虛擬是數字化知識規則的產物，它指向的是現實中“不可能的可能”及“可能的不可能”。同時這種“可能”與“不可能”還能被人們真實地視、聽、乃至觸摸，也就是真實而真切地感受到。此時的虛擬不僅是現實的，可通約的，而且是超越現實的。正是現代的虛擬現實的出現使得知識規則性的一面強烈地凸現出來，并且要求我們改變傳統的看待問題的方式。

知識規則是指人們對事物或關系的表述或構成方式，其含義有三：(1)規則是一種中介系統，思維借助這個中介來表達萬物，從而在思維中構成萬物，它相當于波普所講的“世界3”；(2)規則是一種表述系統，其表述的實質是以間斷性來表達連續性，把運動的東西靜止化，否則思維就不能表述客觀事物，就不可能有知識；(3)規則又是一種建構系統，是通過符號代碼，以邏輯形式對思維對象的能動的建構，它包含著主體的能動的自由創造。規律本身無所謂自由，它只是人們通往自由王國的橋梁，而規則的本質特性就在于它是自由的，這種自由來自它的間接性和中介性，知識之所以可能，思維之所以能夠認識世界，就在于人能夠擺脫現實具體事物的糾纏，通過符號和邏輯方式自由地在思維空間中進行推演，在觀念上表述和構成對象。

以規則作為知識論核心的思想不完全是新的，但只有在虛擬現實成為現實以后它才集中地、強烈地顯露出來，這又一次印證了馬克思的實踐反思法，即“人體解剖是認識猴體解剖的一把鑰匙”。

古希臘家芝諾有兩個著名的悖論：“飛矢不動”和“阿基里斯趕不上烏龜”。芝諾是這樣論證的：飛矢在運動的過程中必然要經歷距離中的每一個點，在每一個點上飛矢必然是靜止的、不動的，所以飛矢不動。與此類似，阿基里斯在追趕龜的過程中，他每前進一步，烏龜同時也在往前爬，于是阿基里斯和烏龜之間的距離可以無窮小，但他永遠趕不上烏龜。如果單從邏輯上，芝諾的論證是對的，但它顯然與現實不符。事實上芝諾悖論是以一種極端的方式揭示了知識表述與現實存在的矛盾，這個問題只有到黑格爾那里才第一次得到了合理的解答。

黑格爾極其天才地指出了芝諾悖論的實質在于“從來造成困難的總是思維，因為思維把一個對象實際上聯結在一起的各個環節彼此分割開來考察”。（注：黑格爾．哲學史講演錄（第一卷）：290．）在《精神現象學》中，黑格爾指出思維認識現實的特殊道路在于對具體存在的不斷揚棄，“這樣，那作為支配機械和化學過程的力量的主觀目的，在這些過程里讓客觀事物彼此互相消耗，互相揚棄，而它卻超脫其自身與它們之外，但同時又保存其自身于它們之內。這就是理性的狡黠。”黑格爾在這里有把主觀精神絕對化、神秘化的趨向，但他確實揭示出了一般或知識的形成過程就在于思維必須通過把現實存在支離破碎的方式才能保持它們的完整性，也就是說知識形成遵循的不是由物到人的簡單的“反映”，而是以自己特有的方式表述和建構事物，有自己特殊的規則，這個規則的演化方向是不斷抽象化、符號化、概念化和簡單化。黑格爾在《精神現象學》中通過抽象思辨的方式揭示了知識規則的演化規律。

列寧對黑格爾的思想繼續進行了闡發，他說“如果不把不間斷的東西割斷，不使活生生的東西簡單化、粗糙化，不加以割碎，不使之僵化，那么我們就不能想象、表達、測量、描述運動。思維對運動的描述，總是粗糙化、僵化。不僅思維是這樣，而且感覺也是這樣；不僅對運動是這樣，而且對任何概念也就是這樣。”在這里列寧用清楚明白的語言表明了知識形成的特殊道路，即必須用簡單化、粗糙化的方式表述和構成事物、關系及其運動，也就是在思維中形成特殊的語言符號體系，也就是一套規則系統。規則構成了知識論的核心與實質。

篇10

關鍵詞：虛擬現實技術；模擬；視傳方向；真實場景

中圖分類號：TP391.9

近年來，隨著計算機領域的發展、PC的計算功能越發強大，模擬現實的技術應運而生――虛擬現實技術，虛擬現實技術采用計算機模擬現實場景的模式，通過創建一些虛擬的環境，包括山、樹、虛擬實體等，通過逼近現實的場景，將現實世界中的場景形似地再現出來，使得觀看虛擬場景的人，能夠更加輕松地的獲得所描述問題的背景以及分析的問題。隨著計算機處理能力的增強，虛擬現實技術已經逐漸地應用于各種工況下，具體的如交通事故的再現，經常在視頻上可看見虛擬場景的描述，使得事故過程清晰可見。虛擬實現技術一種體驗虛擬世界的計算系統，使人的感覺彷佛看到真實的過程一樣，能夠從視覺、聽覺、觸覺上真正身臨其境地感知虛擬環境，達到人機交互、虛擬再現的功能。虛擬現實技術是現代高科技、智能產品的結晶，通過計算機的模擬與建模，通過紋理特征的匹配，更加地符合人們的審美觀。本文基于虛擬現實技術在視傳方向的應用分析，全面而系統地分析虛擬技術的應用以及情景。

1 虛擬現實技術特點

虛擬現實技術是一種采用計算機模擬的一種視覺效果技術，虛擬現實技術通過模擬已經發生的事件、正在運行的事件、預測要發生的事件等。虛擬現實技術具有很大的可調整型，可根據人的先驗知識點，逐漸完成一系列虛擬場景中的事件發生經過，讓觀眾覺得真實，具有一定的可靠性。虛擬現實技術已經廣泛應用于軍事上、交通部門事故回放、機車運行監控等一系列高科技應用領域，因此虛擬現實技術在未來很長一段時間將具有極大的應用前景。虛擬現實技術的三大要素主要為“沉浸”、“交互”和“構想”。對于“沉浸”而言，“沉浸”的目的是使用戶盡可能的沉浸在虛擬現實技術模擬的三維場景中，讓用戶有著身臨其境的感覺，增加虛擬現實場景的真實性，從而提高虛擬現實場景的質量。“交互”則是指的是虛擬現實技術應用于構建的虛擬場景，具有可控性，例如列車通行在高速鐵路上，軌道的切換、運行的速度、運行的線路的選擇等等。例如現在MATALB軟件提供一種vrworld的模擬，場景的物體通過三維軟件構件虛擬實體，通過編程的方式控制虛擬場景的物體的運動，因此，“交互”特點越來越引起人們的關注。“構想”這一點有時候可以用到，有時候則不需要用到，對于事故現場的再現，用戶只需要了解事件發生的經過，因此也許不需要“構想”，而在軍事領域則需要士兵通過對不同地形進行作戰演練，構想各種障礙物等，營造更加逼真的場景，從而提高模擬演練水平。總之，虛擬現實技術就是通過先進計算機技術（現有的專業軟件），利用高科技術將現實中的一些場景或者過程，制作成客觀的虛擬環境，給人們以觸、聽、視覺上的感受。所以，用戶在對虛擬現實技術盡心應用的時候，常常會產生一些跟現實世界類似的意識或幻覺，讓用戶真正從嗅覺、觸覺等多個感官上了解虛擬世界的情境和事物，讓人們沉浸在虛擬情境之中。

虛擬現實技術是高科技的結晶，它使計算機圖形學的應用更加具有可操作性，用戶根據需要可進行相關渲染，虛擬現實技術包括圖形學、圖像處理、網絡技術、模式識別等一系列人工智能技術，結合氣象、地質、心理學、美學的角度出發，采用一系列智能方法，使得虛擬現實場景更加地為觀眾所吸引。

2 視景仿真中的虛擬現實技術

虛擬現實技術應用的領域極其廣泛，在計算機通信領域應用在BCGcentrex、centrex的業務系統，IP網絡的數據網，呼叫中心等，使得用戶可以在邏輯上建立起有關業務數據的獲取，采用虛擬內存和虛擬主機的通信，完成虛擬現實技術的應用。例如虛擬呼叫中心為企業和客戶提供一個個性化的服務平臺，能夠有效提升客戶和企業之間的溝通和信息交流服務，提供更加專業化的服務。

虛擬現實技術在視覺仿真過程中，能夠實現建模技術和視點控制的高度化結合，通過現有的Maya、Softimage XSI、Houdini、3DS max、Lightware 3D以及MUltigen Creator等三維建模工具，通過三維建模軟件以及三維軟件自帶工具包中物理場景的調用，用戶可實現快速的建模仿真設計，通過修飾其紋理特征，導出相應的開發模型。三維建模包括幾何建模和形象建模。幾何建模是整個虛擬現實場景的一個大的工作部分，對于大型的虛擬場景繪制，則采用MUltigen Creator軟件可實現虛擬現實的快速刻畫，得到一個非常接近于實際物理模型的所需幾何模型。形象建模則是根據幾何模型，進行相關的修飾，包括幾何模型的紋理、材質、光照等特征，也是虛擬現實技術應用的一個重要組成部分，虛擬現實技術逼真地再現實際場景，從而在視傳方向，引起觀眾的注意，從而達到滿意的效果。對于形象建模，主要有四種紋理修飾方法：投影式貼圖、立體式貼圖、球體式貼圖以及柱體式貼圖，其中投影式貼圖在虛擬現實場景中應用最廣泛，投影式貼圖可以滿足多個角度進行渲染。

對于虛擬現實技術的視點控制，在視傳方向上的控制，如果視點方向不合適，那么很難再現虛擬場景的細節，可能導致所建立的虛擬場景看不到的情況，因此虛擬現實技術中視點方向問題需要適當的調整。目前的視點方向主要有：靜止視點、運動模式視點、束縛固定視點、束縛選裝視點和規劃路徑視點等。用戶可以實時地跟蹤該視點，達到實時化運動檢測的目的。關于視點化的效果，常采用Vega軟件進行設計開發。進行視點設計時，一般需要進行視點類的創建，即分開創建運動模式和網絡傳來的各種參數控制等，常常電腦鼠標作為運動模式實例進行創建。對于虛擬現實技術運用，虛物實化技術常常涉及到，常見的顯示設備有CRT顯示器、電子投影以及立體眼鏡等，幫助用戶實時定位視頻流以及聲音所在幀。因此基于虛擬現實技術的應用，虛擬現實技術對于視傳方向的應用價值以及應用前景隨著計算機仿真技術的提高，逐漸變得更加可視化和簡單化。

3 結束語

虛擬現實技術在各行各業中廣泛應用，例如汽車運行、列車運輸、事故現場模擬等一系列再現和仿真領域，虛擬現實技術通過三維模型重建加之以紋理渲染使得三維模型更加適合觀眾的視覺感受，從而營造一種逼真的場景。虛擬現實技術借助于計算機模擬，全面直觀可控地構造一種虛擬場景，真實地反映事件發生之前、正在發生、發生之后的狀態，從而使得虛擬現實技術應用更加具有針對性，更加地迎合觀眾的視覺效應。虛擬現實技術是現代高科技的融合，結合了圖形學、圖像處理、模式識別等一系列人工智能技術，結合心理學、美學的角度，使得虛擬現實場景更加地為觀眾所吸引。本文針對虛擬現實技術在視傳方向的應用，討論其應用價值，并介紹了虛擬現實技術的廣泛應用前景。

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