虚拟场景中基于包围盒的碰撞检测方法的研究与应用
李红霞
河海大学计算机及信息工程学院，南京（210098）
E-mail：lihongxia2005@https://www.doczj.com/doc/eb7691386.html,
摘要：将一种改进算法应用于台球的碰撞检测算法。利用虚拟环境中发生碰撞的帧与帧之间的关联性，对已发生的碰撞进行缓冲，以便下一次的碰撞检测可以利用已检测的上一次的碰撞的信息，加快了碰撞检测的速度，同时利用预测式方法扩展了这种算法。实验结果证明，本算法可以有效地解决碰撞检测的计算复杂性问题和改进虚拟环境中碰撞检测的性能，使动画效果更加逼真。
关键词：计算机动画，台球，碰撞检测，虚拟环境
1.引言
虚拟现实（Virtual Reality, 简称VR），又译为临境，灵境等。虚拟现实是对虚拟想象或真实三维世界的模拟。当对某个特定环境真实再现后，用户通过接受和响应模拟环境给予的各种感官刺激，从而达到身临其境的感觉[1]。虚拟现实可被看成一个高级的人机界面，人们可以通过视听触等信息通道来感受设计者的意图。
虚拟现实的特点包括：“身临其境”的沉浸感；友好亲切的人机交互性；激动人心的刺激性。参与者在虚拟环境中的活动或经历主要有两种形式：一种是主观参与者与参与者是整个经历的中心，一切围绕参与者进行。另一种是客观参与者，参与者可以在虚拟环境中看到自己与其他物体的交互。
VR技术的主要目标之一是允许用户以尽可能自然的方式与虚拟世界直接交互。VR中动态物体与静态物体之间或动态物体之间的交互基础是碰撞检测[2]。
碰撞检测在机器人路径规划、计算机动画、虚拟环境仿真等领域都起着至关重要的作用。而提高虚拟环境的沉浸感、增强虚拟环境的真实性对碰撞检测的准确性、实时性提出了更高的要求。
2.碰撞检测概述
碰撞检测（Collision Detection）就是检测虚拟场景中不同对象之间是否发生了碰撞。从几何上讲，碰撞检测表现为两个多面体的求交问题；在虚拟现实系统中，主要是如何解决碰撞检测的实时性和精确性的矛盾。准确的碰撞检测对于增强虚拟场景的真实感和沉浸感起着至关重要的作用。而碰撞问题包括碰撞检测和碰撞响应两部分。碰撞检测的目标是发现碰撞并报告；碰撞响应是在碰撞发生后，根据碰撞点和其它参数促使发生碰撞的对象做出正确的动作，以反应真实的动态效果。碰撞响应涉及到力学反馈、运动物理学等领域的知识。
碰撞检测问题基于现实生活中一个普遍存在的事实：两个不可穿透的对象不可能共享相同的区域。碰撞检测的基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。即确定在某一时刻两个几何模型是否发生干涉，如发生碰撞，则需确定碰撞点[3]。
碰撞检测是一个复杂又费时的过程，按过程可以分为三个部分，碰撞检测、碰撞分析与决断、碰撞信息反馈。碰撞检测主要是检测是否两个物体之间发生碰撞，这个过程有许多方法实现，但对于一个大的集成系统来说，仅仅做出判断是不够的，获取到碰撞发生的时间和位置以及发生碰撞物体的几何元素。碰撞检测信息反馈主要为集成系统提供相应的说明和对物体的状态作出改变，以便为更高层任务的完成提供参考依据。
随着计算机软硬件和网络技术的快速发展，虚拟场景中的物体模型越来越复杂。一个虚拟环境通常包含若干个静止的环境对象和运动着的活动对象，每一个虚拟对象的几何模型都是由成千上万个基本几何元素组成的，虚拟环境的几何复杂度使得碰撞检测的计算复杂度大大提高。同时，其真实性、实时性和交互性等方面的要求越来越高，参与者不仅要能从视觉上如实地看到虚拟环境中的虚拟对象以及它们的表现，而且能身临其境地与它们发生各种交互，因此碰撞检测往往成为虚拟环境中的一个瓶颈。
3.基于包围盒的碰撞检测算法
碰撞检测技术中所用的包围盒有两个属性：简单性和紧密性。简单性是指包围盒间进行相交测试时需要的计算量。紧密性要求包围盒尽可能的贴近被包围的对象，这一属性直接关系到需要进行相交测试的包围盒的数目，紧密性越好，参与相交测试的包围盒数目就越少。
层次包围盒是利用体积略大而形状简单的包围盒把复杂的集合对象包裹起来，进行碰撞检测首先进行包围盒之间的相交测试；如果包围盒相交，再进行几何对象之间精确的碰撞检测。它是目前应用最为广泛的一种碰撞检测算法。
碰撞检测领域中研究最多的包围盒主要有[4]：包围球（sphere）、轴一致包围盒（AABB Axis-Aligned Bounding Boxes）、有向包围盒（OBB Oriented Bounding Box）、固定方向凸包包围盒（FDH Fixed Direction Hull）等。
(a) 包围球(b)AABB包围盒(c) OBB包围盒(d) 6-dop包围盒
图1 包围盒二维示意图
4.对OBB的碰撞检测的改进算法的应用
在虚拟环境中通常在帧和帧之间都会有很强的关联性，因为虚拟环境从一帧过渡到另一帧时间不会急剧变化。这意味着虚拟环境中物体从一帧变化到另一帧时是相对静止。因此当有一次碰撞在两个虚拟物体之间发生时，很有可能会有一次新的碰撞在这两个物体之间发生[5]。假设新的碰撞总是会在接近上一次碰撞的多边形处发生，在需要测试碰撞发生与否时可以首先测试上一次发生碰撞的地方，同时按照下面图2的流程，应该把上一次发生碰撞的相关信息缓冲下来，以供本次测试使用，见图3。
图2 下一帧与上一帧的关系
图3 当前帧的碰撞检测结果
此方法在具体实现时，需要在原有的表示每个物体的数据结构里添加Cache字段，里面存放每个物体上次发生碰撞信息。每当需检测该物体的碰撞情况时，系统先检测该物体的Cache字段中的存放的该物体的碰撞情况，如发生碰撞，则Cache中的物体此时仍然发生碰撞，可直接返回给系统；如未发生碰撞，则Cache中的物体此时未发生碰撞，此时，需要重新检测该物体的方向包围盒，若新的碰撞发生，则将发生碰撞的物体的信息返回给系统，同时用此结果覆盖掉Cache中原来的信息，即将Cache中的内容刷新；若没有新的碰撞发生，则将未发生碰撞的结果返回。
这种方法可以很好地提高碰撞检测的速度，此时Cache的入口数目的选择比较重要。若其入口只有一个，就可能会发生误判的错误。例如当碰撞涉及到多于两个物体时，其中的一个Cache中的物体的碰撞信息在没有发挥任何作用时就会被另一个物体的碰撞信息刷新，这样就会漏掉一次发生的碰撞。具体情况如图4所示。可以看到，在这种情况下，第一步A 和B的Cache字段中分别存放A和B的碰撞情况，第二步B的Cache字段中的内容被B和C的碰撞情况覆盖掉了，第三步再检查A和B的碰撞情况时，它们在Cache中的内容已经被刷新了，这样系统会得出A和B没有发生碰撞的错误结论。
图4 物体A，B和C同时碰撞的情况
若让Cache能存储多次碰撞的碰撞点信息，即让Cache拥有多个入口值，就可以解决上
述同时发生碰撞的漏判问题。此时通过测试Cache中所有的物体，系统可以检测出所有发生的碰撞。当一个碰撞在数目较少的物体之间反复发生时，这种发法也可起到好的效果，因为此时系统仅需要判断缓存中的数据即可得到结论，发生碰撞的相关信息一定可以从缓存中读出。
若采用多个Cache入口，就会涉及到Cache的替换策略。替换策略可以采用最近最少使用法（LRU），即当Cache已满需要替换时，挑选Cache中没有使用过的时间最长的项替换掉。因此，Cache字段除了物体的碰撞点的几何信息之外还需要维护以下变量。
Collided：标识物体是否发生碰撞的逻辑变量。初始值为0，若被访问过就置为1。
Used：标识次Cache是否被访问过。初始值为0，若被访问过就置为1。
Time_id：时间标识。有系统设定时间间隔单位。每过一个时间单位，Time_id值加1。
为此，系统还需设置一个全局计数器，每触发一次计数器，便刷新一次Time_id的值。
当刚发生的一次碰撞涉及到Cache中的项时，需要将缓存中每一项的Collided，Used 和Time_id更新。
然而Cache入口数量也不能取得太大。因为系统需要测试所有的已存放在Cache中的信息才能判断是否发生碰撞。若是Cache的入口数量太大，会消耗大量时间去查找其中的项，则系统的效能将大大降低。Cache入口较多将会显著降低系统的效率。
算法框架
在一个交互适时的虚拟现实系统里，在每个时间点进行如下的循环：
Begin
for all time steps
render next picture
read input
simulation specific calculations
collision detection
collision response
End
本文所采用的算法框架如图5所示：
图5 算法框架
5.实验结果
对于小球的碰撞运动采用改进算法，分别进行测试，碰撞检测的时间t，实验结果如图6。
图6 实验结果
从实验结果可以看出，采用已改进的碰撞检测算法较之采用未改进的碰撞检测算法有大约10%~15%的性能上的改进，并且当球的数量越多时，算法改进的效率也越高。
参考文献
[1] 汪成为，高文，王行仁，灵境（虚拟现实）技术的理论/实现及应用。北京：清华大学出版社，1996：1-3
[2] 王祎虚拟现实中基于组件的碰撞检测技术研究[学位论文]，吉林大学2005年4月
[3] 丁志磊基于OBB包围盒的快速碰撞检测[学位论文] 兰州理工大学 2006年4月
[4] 郭海儒基于OBB包围盒树的实时碰撞检测算法[学位论文]，太原理工大学2004年5月
[5] 章勤，黄琨，李光明一种基于OBB的碰撞检测算法的改进，华中科技大学学报（自然科学版）V ol.31 No.1 Jan.2003
Research on Collision Detection in Virtual Reality Based on Object-Oriented Bounding Boxes tree
Li Hongxia
College of Computer and Information Engineering，Hohai University，Nanjing，（210098）
Abstract
In allusion to the collision detection algorithm of spheres, apply an ameliorated algorithm. Utilized the relevance of the collision between the frame and the frame in virtual environment, do a cushion for the collision which have happened, next collision can gradually use the last collision information which has been detected, it accelerate the speed of the collision detection. Simultaneity, I use a predictive method extend this algorithm. The experimental result shows that this algorithm can effective resolve the calculative complexity of the collision detection and mend the capability of collision detection in virtual environment, and make the effect of the animation more realistic.
Keywords：Computer animation，billiards，collision detection，virtual environment
网络功能虚拟化 ----概念、益处、推动者、挑战及行动呼吁 目标 本文是由网络运营商撰写的无版权白皮书。 本文的主要目标是概要的描述网络功能虚拟化（不同于云和软件定义网络SDN）的益处，推动者及面临的挑战，以及为什么要鼓励国际间的合作，来加速推动基于高市场占有率的行业标准服务器通信解决方案的开发和部署。 推动组织和作者 AT&T: Margaret Chiosi. BT: Don Clarke, Peter Willis, Andy Reid. CenturyLink: James Feger, Michael Bugenhagen, Waqar Khan, Michael Fargano. China Mobile: Dr. Chunfeng Cui, Dr. Hui Deng. Colt: Javier Benitez. Deutsche Telekom: Uwe Michel, Herbert Damker. KDDI: Kenichi Ogaki, Tetsuro Matsuzaki. NTT: Masaki Fukui, Katsuhiro Shimano. Orange: Dominique Delisle, Quentin Loudier, Christos Kolias. Telecom Italia: Ivano Guardini, Elena Demaria, Roberto Minerva, Antonio Manzalini. Telefonica: Diego López, Francisco Javier Ramón Salguero. Telstra: Frank Ruhl. Verizon: Prodip Sen. 发布日期 2012年10月22至24日，发布于软件定义网络（SDN）和OpenFlow世界大会, Darmstadt-德国。
虚拟现实技术应用研究论文 摘要：虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在最近几年发展迅速，其应用领域设计到教育、军事、娱乐和医学等许多行业。本文概述了虚拟现实技术的概念、基本特征和技术分类，提出了虚拟现实技术发展的技术瓶颈，阐述了虚拟现实技术应用和优势。 关键词：虚拟现实；沉浸；交互；想象； VirtualReality；Immersion；Interaction；Imagination 1、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术（VirtualRealityTechnology）是一项综合集成技术，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。它利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。 2、虚拟现实技术特征 1993年BurdeaG在Electro93国际会议上发表的“VirtualRealitySystemandApplication”一文中，提出了虚拟现实技术三个特征，即：沉浸感、交互性、想象性。 沉浸感是指用户可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中和使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有“身历其境”之感。它所看到的、听到的、嗅到的、触摸到的，完全与真实环境中感受的一样。它是虚拟现实系统的核心。 交互性是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。用户进入虚拟环境后，通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境中做出的相应响应，亦与真实的一样，如拿起虚拟环境中的一个篮球，你可以感受到球的重量，扔在地上还可以弹跳。交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、翻到或者从桌面落到地面等。
虚拟现实实景技术 实景虚拟现实技术－虚拟现实行业中的新力量 说到虚拟现实，人们最先想到的是3D建模的虚拟仿真技术，确实在近两年来3D在虚拟现实领域中占有相当大的地位。 然而目前一种全新的实景虚拟现实技术的出现给虚拟现实行业带来一股新生的力量。和3D虚拟技术相同的是这种技术也能使用户自由地在场景中走动，并且可以360度任意观看各个方向的场景，不过不同的是所看到的都是真实的场景，而不是虚拟建模的。这项技术在某些程度上已经可以代替建模的效果。由于是在真实的场景中走动，因此身临其境的效果就远远超过了建模实现的效果。 一、实景虚拟现实技术的主要特点： ?无需建模，通过实景采集获得的完全真实的场景 实景虚拟现实平台是对现实场景的处理和再现，因而展现的是完全真实的场景。相比于建模得到的虚拟现实效果，它更加的真实可信，更能使人产生身临其境的感觉。从而很好地满足了对场景真实程度要求较高的应用。 ?良好的交互性： 交互式的地图帮助了解所处位置以及运动方向；场景中的每一个点都可以在地图上通过经纬度和高度精确表示；在场景中任意选定线段或多边形，系统将自动计算出线段长度以及多边形的面积等数据；向场景中添加的物体模型和材质能够更真实的模拟该场景在各种情况下各种阶段的状况。 ?快捷高效的制作流程 通过对现实场景的采集、处理和渲染，快速生成所需的场景。与传统虚拟现实技术相比效率提高了十几倍甚至几十倍。
二、实景虚拟现实平台在行业中的应用 与传统的技术相比，虚拟现实实景技术由于其真实感强，互动性好，更直观，信息更完整，功能也更加丰富，在不同领域都有广泛的应用，如： 到此一游JUSTBEHERE虚拟旅游的应用 1）虚拟现实（VR）全景视频 能够自由地选择观看视角，享受身临其境的观看体验 a.720°真实场景还原，提供沉浸式观看体验和主动的观影角度选择 b.全景视频库覆盖全球，无死角感受目的地风景及人文风情 c.视频一键分享微信、微博，方便传播 2）一站式旅游服务平台 为旅游服务供应商提供在线产品展示和交易平台 a.B2B+B2C模式的无缝对接 b.为旅行社提供更多的商业合作机会 3）旅行社团队管理 现代化OA系统帮助旅行社及导游进行团队管理 a.通知信息一键群发 b.游客位置实时更新 4）气球社交功能 基于LBS的新型精准化社交功能，自定义阅读权限，打造个人专属的社交圈，为目的地和商家提供更多的创新型宣传及推广方案 独有的气球社交功能让用户可以发送个性化信息，搭建个人专属旅游圈。
国内虚拟现实的技术现状 在国内，虚拟现实技术正逐渐受到人们重视。1990年，我国将“虚拟现实技术”正式列入国家“863计划”。近年来，虚拟现实技术在我国取得了长足的进步。一些重要的成果已推向市场。 北京科技大学虚拟现实实验室成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统。由于开发出的三维图形非常逼真,虚拟环境与真实的驾驶环境几乎没有什么差别,因此投入使用后效果良好。到目前为止,已经有150余人通过这个系统的学习取得驾驶执照,路考通过率达到98％。 北京航空航天大学虚拟现实与多媒体研究室在分布式虚拟环境网络上开发了直升机虚拟仿真器、坦克虚拟仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器；连接了装甲兵工程学院提供的坦克仿真器；基本完成分布式虚拟环境网络下分布交互仿真使用的真实地形；并正在联合多家单位开发J7、F22、F16及单兵等虚拟仿真器。他们的总设计目标是为我国军事模拟训练与演习提供一个多武器协同作战或对抗的战术演练系统。 国防科技大学研制的虚拟空间会议系统1999年12月在长沙通过专家鉴定。虚拟空间会议系统随着虚拟现实技术的发展而被提出，是国际上公认的前沿性高难度课题，具有"终极会议系统" 之称。国防科技大学于1995年开始进行前期研究，1997年正式立项，研究人员经过5年的艰苦探索，大胆创新，终于解决了对象提取、三维虚拟对象、会场合成、场景感知、视音频压缩与传输及高分辨率显示等一系列关键技术，使中国虚拟现实技术获得突破性进展。虚拟会议空间通过多个大屏幕投影机无缝组成虚拟会场显示环境，采用视频合成技术构造一个超高分辨率、宽视角、一体化的虚拟会议空间，实现了与会者之间相互关注及对会场虚拟场景的感知等普通多媒体会议系统无法实现的功能。在虚拟会议空间系统中，所有与会者仿佛在同一个会议室开会，每个与会者所处的空间位置、行为动作及面部表情都能相互感知，并能通过多种形式进行信息交流。发言人也可通过对每个与会者的反应和提出的问题，调整讲话内容、回答有关问题。 位于上海浦东陆家嘴地区的正大商业广场，采用了中国建筑第三工程局和华中理工大学合作开发的虚拟现实技术，在国内首次将“虚拟实境”应用于建筑领域。在盖大楼前，可先用计算机系统模拟一下周围的环境、施工的过程，身临其境地感受和研究一番。 杭州大学用虚拟现实技术开发出故宫漫游器，使用者骑在“自行车”上，戴上头盔式显示器，便可远远地看到天安门。当蹬动“自行车”的脚蹬时，便走近天安门、越过金水桥、穿过午门，https://www.doczj.com/doc/eb7691386.html,经由太和门来到太和殿前的广场。甚至可以“破墙”而入“冲”进太和殿，看到金銮殿内盘龙的柱子、庄严的殿堂。然后“骑”着车来到御花园，看到红墙、绿树、亭台楼阁。 目前，我国已有越来越多的科研单位和企业投入了虚拟现实技术的研究和产品的开发，这一方兴未艾的计算机技术必将产生巨大的生产力，让人们的工作和生活更加轻松，更加富有色彩。像中央电视台，正在积极考虑使用虚拟演播室，因为采用虚拟场景不仅成本低，而且创作人员可以自由发挥想象力，不受现实条件的束缚。这样，节目的感染力也更强。故宫博物院就“故宫文化资产数字化应用研究”项目与日本凸版印刷株式会社签订了合作
1虚拟仿真施工技术 （1）主要技术内容 虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标 虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术 运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术 计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，
然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术 优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术 虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围 工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。
1 引言 随着网络维护管理模式由分散式粗放型向集中式精细化管理模式迈进，铁通公司提出了“强化支撑能力，加强网络集中化管理，在集中化维护管理的基础上，逐步实现核心机房的联合值守和非核心机房的无人值守”的目标。 如何在有限的资金投资的前提下实现网管集中的目标，同时满足降低网络维护成本，达到维护出效率，节能减排的指标要求，是我们在网管集中工作中重点关注和努力的方向。由于铁通陕西分公司部分网管未搭建统一的集中化平台，制约了网管集中及维护管理模式集中化推进工作的整体实施，通过搭建虚拟化平台，实现了网管集中化维护管理的要求。 2 现有网管集中技术的缺陷及弊端 2.1技术落后、效率低下 既有网管接入方式主要采取将放置在机柜中的几十台工作站终端逐个接人KVM，通过KVM终端盒接入显示器，通过显示器进行切换分别进入不同的工作站终端进行维护操作。 从以下流程中可以看到。运维人员在处理一个区域的告警信息时无法看到其他区域的告警信息，只有在处理完这个区域的告警信息后才能处理下一个区域的信息，那么排在后面检查的区域告警往往得不到及时的处理，且随着业务系统的增加，维护人员需要管理的系统越来越多，这种轮询检查的方式将越来越成为制约维护效率提升的瓶颈。 2.2网管终端设备数量多维护成本居高不下。 几十台网管终端占据机房机柜资源，大量的终端清扫、部件维护和更换等在增加维护人员工作量的同时也增加了维护成本。同时新增系统时需增加网管终端
及机柜，受机房条件制约性很大。不算人工工作量，仅终端维修费支出每年平均在6.8万元。 2.3带来耗电量及运营成本的增加 从维护成本支出上计算，每台工作站终端按250W 能耗计算，在不考虑空调等耗电量的情况下，每年需要消耗近20万度电。 2.4系统架构分散使得管理难度、网管系统安全隐患增大。 由于系统架构分散，无备用终端，一旦故障，不能得到及时修复，对网络正常运行形成潜在威胁。 3 虚拟机技术介绍 计算机虚拟技术是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。允许用户在一台服务器上同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化能在虚拟机技术(Virtual Machine Monitor)中，不再对底层的硬件资源进行划分，而是部署一个统一的Host系统。 在Host系统上，加装了Virtual Machine Monitor，虚拟层作为应用级别的软件而存在，不涉及操作系统内核。虚拟层会给每个虚拟机模拟一套独立的硬件设备。包含CPU、内存、主板、显卡、网卡等硬件资源，在其上安装所谓的Guest操作系统。最终用户的应用程序，运行在Guest操作系统中。 虚拟可支持实现物理资源和资源池的动态共享，提高资源利用率，特别是针对那些平均需求远低于需要为其提供专用资源的不同负载。这种虚拟机运行的方式主要有以下优势。
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实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，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训
浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.doczj.com/doc/eb7691386.html, , https://www.doczj.com/doc/eb7691386.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）
建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用发展 摘要：随着社会经济的迅速发展，虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，能够及时发现建筑工程施工中存在的不足，在提高施工质量的同时，还能从根本上节省建筑工程的成本投资，为其今后的投入使用奠定基础。在此，本文针对建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用发展，做以下论述。 关键词：建筑工程；施工；虚拟仿真技术；应用发展 Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses. Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development 在21实际科学技术迅速发展的时代，计算机技术的普及，在推动社会发展的同时，还极大的改变了人们的日常生活。计算机智能系统在建筑工程施工中的运用，能够有效的规范工程施工技术，提高工程的管理水平，为建筑工程的施工质量提供有效的保障。在当前我国建筑工程施工领域中，常用的软件系统主要包括专家系统、智能管理系统、办公自动化系统等几个方面，这些计算机技术的应用，在原有的基础上弥补了传统施工方法及理论上的不足，避免了工程施工中不必要的麻烦。在此，本文从虚拟仿真技术、虚拟仿真系统在建筑施工中的应用以及虚拟仿真技术在工程施工中的研究和应用展望等三个方面出发，针对虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题及完善途径，做以下简要分析： 一．虚拟仿真技术 在当前工程施工建设中，虚拟仿真技术是指通过计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，为人机对话提供了更直接和更真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户身临其境。在虚拟技术使用的过程中，除了能够对制定技术进行虚拟模仿外，还能通过真实逼真的环境，为技术的实提供相应的环境支持，在当前社会发展的过程中，虚拟仿真技术在多个领域中得到了飞速发展。而虚拟仿真技术在建筑工程施
基于VRML技术的虚拟数字校园场景建模研究摘要：本文以vrml技术为切入点，着眼于校园场景模型构建作业的开展，从基于vrml技术的虚拟数字校园场景建模流程分析以及基于vrml技术的虚拟数字校园场景建模关键问题分析这两个方面入手，围绕这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。 关键词：vrml技术3d studio max虚拟数字校园场景建模 abstract: based on vrml technology as a starting point, focusing on the campus scene modeling work, from vrml technology based on virtual digital campus modeling process analysis and vrml technology based on virtual digital campus modeling analysis of key problems in these two aspects, around this center problem spread out more detailed analysis and exposition, hope to be able to cause each staff special attention. key words: vrml 3d studio max virtual campus scene modeling [中图分类号] tp391.41 [文献标识码]a[文章编号] 一、基于vrml技术的虚拟数字校园场景建模流程分析 （一）基于3d studio max进行基本模型的构造分析：校园场景建模同一般意义上建模处理之间最大的产异性在于：建模内容及建模对象的复杂性与多样性。若在虚拟数字校园场景建模过程当中
国内外虚拟现实技术的发展及应用现状 来源：投影时代更新日期：2008-12-03 作者：佚名 从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。 各国虚拟现实技术的研究及应用情况 美国 美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR 发展的水平。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。美国宇航局(NASA)的Ames实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可
供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早的大学，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。Loma lAnda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年M1T成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab)，将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。 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，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：Windustries(工业集团公司)，是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技术设计高级战斗机座舱；Dimension International，是桌面VR的先驱。该公司生产了一系列的商业VR软件包，都命名为Superscape；Divison LTD公司在开发VISION、Pro Vision和su—pervision系统／模块化高速图形引擎中，率先使用了Tmnsputer和i860技术。 日本
138 虚拟现实技术的国内外研究现状与发展 杨江涛 （铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300） 摘要：虚拟现实技术是一项新兴技术，结合了多种技术如多媒体技术、计算及图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技 术以及立体显示技术等等，前景非常的广阔。文章结合了虚拟现实技术国内外的研究现状对虚拟现实技术的发展趋势进行了分析。关键词：虚拟现实；三维现实；分布式中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）01-0138-01 虚拟现实（Virtual Reality ，简称VR ）是一种综合了多媒体技术、计算机图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机最新技术，综合应用了力学、光学、数学、机构运动学等学科。这种技术的特点就是用模仿的方式给用户创造一种虚拟的环境，通过感知行为如视觉、听觉和触觉等让用户有一种身临其境的感觉，并带有交互作用。现在虚拟现实的发展速度越来越快，内容也扩大了很多。 1国外虚拟现实技术研究现状 （1）虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地，对于虚拟现实技术的研究最早是在20世纪40年代。一开始用于美国军方对宇航员和飞行驾驶员的模拟训练。随着科技和社会的不断发展，虚拟现实技术也逐渐转为民用，集中在用户界面、感知、硬件和后台软件四个方面。20世纪80年代，美国国防部和美国宇航局组织了一系列对于虚拟现实技术的研究，研究成果惊人。到了现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统，也建立了可供全国使用的VR 教育系统；乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统；波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化；施乐公司主要将虚拟现实技术用于未来办公室上，设计了一项基于VR 的窗口系统。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术，从目前来看，时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。 （2）虚拟现实技术在欧洲的研究现状。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位。欧洲其它一些比较发达的国家如德国以及瑞典等也积极进行了虚拟现实技术的研究和应用：德国将虚拟现实技术应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面，可以降低成本，吸引客户等等；瑞典的DIVE 分布式虚拟交互环境是一个在不同节点上的多个进程可以在同一个师姐中工作的一直分布式系统。 2国内虚拟现实技术研究现状 我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离，但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快，我国各界人士对于虚拟现实技术也越来越重视，正在积极进行虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发等等。国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用，并取得了不错的成果： 北京航空航天大学时国内最早进行虚拟现实技术研究的 单位之一，建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等，并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究，并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发，并提出了相关的算法和实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫；哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。 3虚拟现实技术的发展趋势 （1）动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，而动态环境建模技术的目的就是对实际环境的三维数据进行获取，从而建立对应的虚拟环境模型，创建出虚拟环境。 （2）实时三维图形生成和显示技术。在生成三维图形方面，目前的技术已经比较成熟，关键是怎么样才能够做到实时生成，在不对图形的复杂程度和质量造成影响的前提下，如何让刷新频率得到有效的提高是今后重要的研究内容。另外，虚拟现实技术还依赖于传感器技术和立体显示技术的发展，现有的虚拟设备还不能够让系统的需要得到充分的满足，需要开发全新的三维图形生成和显示技术。 （3）适人化、智能化人机交互设备的研制。虽然手套和头盔等设备能够让沉浸感增强，但在实际使用当中效果并不尽如人意。交互方式使用最自然的视觉、听觉、触觉和自然语言的话，能够让虚拟现实的交互性效果得到有效的提高。 （4）大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合当中，对新型的人机交互设备进行一个用，介入计算机中，产生适用于用户的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了要让复杂虚拟环境计算的需求得到满足之外，还需要让协同工作以及分布式仿真等应用对共享虚拟环境的自然需要得到满足。分布式虚拟现实可以看成是一种基于网络的虚拟现实系统，可以让多个用户同时参与，让不同地方的用户进入到同一个虚拟现实环境当中。目前，分布式虚拟现实系统已经成为了全世界的研究热点，我国也由杭州大学、北京航空航天大学、中国科学院软件所、中国科学院计算所以及装甲兵工程学院等单位共同感开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的软硬件基础环境和网络平台。 2015 （Sum.No 145） 信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS 2015年第1期（总第145期）
虚拟仿真技术在建筑设计中的应用研究 发表时间：2018-10-24T12:00:21.323Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：王雷李嫘[导读] 虚拟现实技术融入到了建筑设计行业，不但为投资商节省了投资成本，同时也节省了运行费用，顾客通过简单的交互式设备就能看见设计师的用意辽宁省人防建筑设计研究院有限责任公司辽宁沈阳 110032 摘要：虚拟现实技术融入到了建筑设计行业，不但为投资商节省了投资成本，同时也节省了运行费用，顾客通过简单的交互式设备就能看见设计师的用意。本文主要针对虚拟现实软件的基础定义，对其作用和意义进行了具体分析，最后做出了概括总结，希望能在某种角 度上帮助二者融合。 关键词：虚拟仿真；建筑设计；应用 引言随着时代的进步和科技的发展，虚拟现实软件和硬件也开始迈进建筑设计行业的大门，发挥其特长，给开发商、投资商、设计者等节省了投资和运行费用，保证了建筑物设计本身更加符合客户的具体要求，充分体现了以人为本的现代社会生活品质的追求。 1虚拟仿真技术概述虚拟仿真技术也被称为计算机仿真技术，主要是指机械设计人员通过建立特定的软件，建立出基本的建筑模型，然后对其进行模拟化的动态性的分析，得出建筑运转中各种动态性的参数，从而不断优化建筑的设计方案[3]。这样一来，就可以很好的节约大型建筑设备的生产建设成本，在模拟实验的过程中，我们只需要进行模拟操作即可，不需要制造出实物样机，从而能可以更好的节约生产建设资金。除此之外，也可以更加方便的对大型建筑的设计进行进一步的完善。在机器设计的过程中，工程人员可以通过计算机来做相应的工程计算，使用计算机来建立仿真模拟模型，可以很好的解决实验难题。由此可见，虚拟仿真技术可以大大提建筑设计的设计效率，也能更好的提高建筑的设计质量，能够更好的节约生产建设成本。 2虚拟仿真技术的优势特点 2.1多感知性 计算机虚拟现实技术能够让参与者从听觉、触觉、视觉、味觉、嗅觉以及动感等诸方面获得感知，也就是说，几乎人类所有能够感觉到的功能都可以通过VR虚拟仿真技术实现[5-6]。(2)存在感。也叫临场感，可以理解成为真实感，指用户作为虚拟情境中的主角，在体验的过程中能够真实地感受到虚拟环境，一个成功的虚拟现实环境能够让体验者难辨真假，就好像置身在真正的环境中一样。 2.2交互性 主要指在虚拟环境中，用户对物体的可控性和操作性的掌控程度，用户可以从虚拟环境获得真实的反馈结果，即实时反馈。例如，用户可直接抓取环境中的物体，此时，体验者会有手里握着东西的感觉，能够感觉到物体的质量，而且视觉中的物体也会随着手的移动而移动。(4)自主性。主要指在虚拟现实环境当中，环境中物体能够根据物理学规律运动的自主性程度，如在外力作用下，物体会向作用力方向移动，类似树叶随风摇摆，海水涨落，都是自主性的体现。 2.3降低投资成本和运行费用 这种虚拟现实的计算机技术被利用到建筑先期时，可以通过让客户感受到具体的建筑环境和设施，从而通过论证和演示，在建筑投资的初期，将建筑设计方案中不优的地方重新设计，将不协调的地方进行及时修正，从而有利于节省投资成本和运行费用，避免建筑返工。 2.3验证施工方案随着虚拟现实计算机技术的不断推广和宣传，它也被逐渐应用到建筑施工的环境下，使我国建筑行业迅速发展而强大，特别是利用虚拟技术来提升建筑施工水平方面，收获也很明显，而且在建筑施工的主要环节利用虚拟仿真技术，还可以促进施工技术的不断创新。虽然施工技术创新需要走出虚拟，进行真实操作，但也具有较大风险。从某种角度上讲，虚拟仿真技术应用到新施工技术中，可以将风险系数降低到最低，节省了施工成本，提高了施工效率。 2.4展示建筑设计立体效果 ①虚拟现实软件技术可以通过给客户佩戴感觉输入设备和感觉输出设备，让客户随时进入到建筑设计师所准备的立体建筑物中的任何位置上，可以最大限度地向客户展示和宣传设计方案的立体成果，满足客户的好奇心。②还可以对客户不满意的环镜或者位置设计进行第一时间跟踪，马上根据客户的描述和意见进行可行性修改和及时调整。③这种虚拟现实软件技术应用到建筑设计时，不单单可以使客户享受和看到建筑物里面的虚拟逼真环境，还可以对建筑物以外的环境进行虚拟设计，包括建筑物附近的地形，覆盖在建筑物外面地表面的草坪、和周围便利的交通桥梁等等虚拟环境。 3虚拟仿真技术在建筑设计中的实现方法 3.1虚拟现实硬件系统 其实，虚拟仿真技术并不需要多么复杂的程序，但是如果客户想要感受到更加逼真的效果，比如说，沉浸感、交互性和创造一定的想象空间的话，就应该聘请专业的操作人员，和配备专业的感觉输入和输出设备。这些设备和操作人员可以使客户享受到身临其境的感觉，也就是说体现在客户面前的场景和虚拟环境更加的真切，客户可以获得更加靠近事实的画面作为根据，对设计师所设计的方案进行感受和判断。因此，传感交互设备在其中起到了不可低估的作用。 3.2虚拟技术软件系统 这种三维模块的功能在于能够将建筑物、环境、室内的客观状态存在于三维结构、相对位置和比例建构中，且体现场景的色彩、材料、光线等条件。设计师应该根据以下三种步骤进行虚拟空间的设计。①几何建模。这只是在初步阶段，建立一个集合结构。②形象建模。形象建模大部分环境是通过建筑物的本身材质颜色和光线布局利用科学的建构想象架构的。③行为建模。行为建模可以是动态的，主要描述物体的行为和运动状态而设计的。这里的几何建模是通过线条的交叉、参差和合并等提出相对位置，但是几何建模体现不出逼真感。
成人本科生毕业论文（设计）题目：电视节目虚拟场景的设计与实现 □□□■ 夜大学函授脱产高自考 准考证号： 030209300565 姓名：赵丹 专业：数字媒体艺术 年级（高自考不填）： 学院：物理与电子信息学院 完成日期： 2012年 3月 指导教师：姜艳玲
电视节目虚拟场景的设计与实现 赵丹 （天津师范大学物理与电子信息学院） 摘要：虚拟场景的设计与开发是虚拟演播室建设的重要环节。为了更进一步的了解到电视节目中虚拟场景的设计与实现，本人通过搜索并查阅大量文献以及自己所学做了一些调查与研究。本文从虚拟场景的特征出发, 探讨了如何根据虚拟场景设计原则制定设计方案, 介绍了用3DSMAX与Bryce制作虚拟场景基本的设计开发过程。相信未来生活中的电视节目的出现会给人们带来更多意想不到的惊喜。 关键词：虚拟场景，设计方案，3DSMAX，Bryce The Design and Implementation to the Virtual Scene of the TV Programs Abstract::Design and development of the virtual scene is an important part of the construction of the virtual studio. Virtual scene in the TV show in order to further understanding of the design and implementation, I search for and access to the extensive literature and they are learning to do some investigation and research. From the characteristics of the virtual scene to explore the virtual scene design principles to develop the design and the 3DSMAX production of the virtual scene and debugging of virtual scenes in a virtual studio system design and development process. I believe that the emergence of television programs in the future life will bring to people the more unexpected surprises. Keywords:virtual scene, design, 3 DSMAX, Bryce