緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇vr技術(shù)論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
2構(gòu)建虛擬世界
雖然vrML文件比較小,用戶在創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景時(shí),較為困難的是如何構(gòu)建一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的三維幾何體。讓困難加倍的是,一切都需要用戶從幾種最基本的幾何體入手,因?yàn)閂RML并沒有提供更高級(jí)的幾何造型。因此,這就需要一個(gè)頗為有效的VRML生成工具。一般情況下,三維虛擬世界的建立依據(jù)的是現(xiàn)有的商業(yè)CAD軟件。比如,在具體實(shí)踐中,我們可以提供最常用的VRML輸出接口,而且具有即時(shí)修改和所見即所得的特點(diǎn)。我們用3Dmax與VRML相結(jié)合的方法來進(jìn)行演示制作。構(gòu)建成一個(gè)基于VRML的三維虛擬世界需要我們?cè)诓僮鬟^程中,制作與修改同時(shí)進(jìn)行。具體流程如圖1所示。構(gòu)建虛擬世界的具體操作:
①在3Dmax環(huán)境下制作動(dòng)畫及三維模型。
對(duì)于那些比較復(fù)雜的機(jī)械零部件要先用AuCAD來建模,然后通過3Dmax制作動(dòng)畫。
②優(yōu)化處理三維場(chǎng)景。
3Dmax語(yǔ)言提供的優(yōu)化器用來優(yōu)化三維場(chǎng)景。盡可能地減少常用模型的分段數(shù),以減小文件所占的內(nèi)存空間,當(dāng)然前提是不影響實(shí)際效果。
③VRML文件的輸出。
VRML文件的輸出是通過3Dmax軟件文件菜單下的輸出實(shí)現(xiàn)的。
④加入VRML節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)功能控制。
基于沒有經(jīng)過任何組織3Dmax輸出的VRML文件,只是一些相對(duì)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)放到了一塊,就沒有辦法對(duì)他們進(jìn)行控制。所以,應(yīng)該加入VRML節(jié)點(diǎn)。再用Group、Transform把它們按照層次組織起來,構(gòu)成示意圖;并通過Route語(yǔ)句、TouchSensor節(jié)點(diǎn)和TimeSensor實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)來控制動(dòng)畫;利用Anchor節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)VRML虛擬世界中不同視點(diǎn)之間的相互切換等,一般的實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示。
⑤優(yōu)化處理VRML文件代碼。
我們對(duì)VRML文件代碼進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí),要考慮到目前Internet的瀏覽速度、網(wǎng)絡(luò)資源等限制因素。比如減少后續(xù)編程及VRML文件大小可以利用VRML語(yǔ)言本身提供的語(yǔ)法特性減少重復(fù)定義和描述。要提高網(wǎng)頁(yè)的瀏覽速度,用LOD節(jié)點(diǎn)定義復(fù)雜模型的不同細(xì)節(jié)減少?gòu)?fù)雜模型重現(xiàn)時(shí)多邊形的數(shù)目;避免重復(fù)描述結(jié)構(gòu)相同或者相似的構(gòu)件,可以采用DEF/USE節(jié)點(diǎn)來處理。
3實(shí)現(xiàn)交互功能
真實(shí)性和實(shí)時(shí)交互性是三維虛擬世界的遠(yuǎn)程虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)。VRML支持的交互功能共有兩類:
①Script節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的交互。
VRML的Script節(jié)點(diǎn)是一種控制傳感器和內(nèi)插器的節(jié)點(diǎn),用來改變和定義場(chǎng)景中對(duì)象的行為和外觀、VRML與外部編程語(yǔ)言程序的實(shí)現(xiàn)、VRML的交互性。通過程序設(shè)計(jì)(Script節(jié)點(diǎn))可以解決利用交互節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的交互對(duì)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器要求較高,產(chǎn)生的反應(yīng)延時(shí)等問題。當(dāng)Script初始化時(shí),程序會(huì)調(diào)用Script節(jié)點(diǎn)中的Java,并將命令從Java傳遞到VRML,由VRML文件中域的定義在Java程序中使用。事件在VRML場(chǎng)景中被檢測(cè)到并傳遞給Java,由Java作出反應(yīng),反向進(jìn)行也是這種傳遞的一大亮點(diǎn)。通過Script節(jié)點(diǎn)可以開發(fā)一些實(shí)時(shí)性的、多線程的交互操作程序,也可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景與數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)交互。
目前各大高校的辦學(xué)規(guī)模均在逐步擴(kuò)大,多個(gè)校區(qū)并存的現(xiàn)象已成為現(xiàn)實(shí),加之各個(gè)校區(qū)地理位置又較遠(yuǎn),原有的教學(xué)資源就顯然不能滿足教學(xué)的需要,尤其是實(shí)驗(yàn)課存在的問題更為突出。教育部《關(guān)子全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)虛擬工廠、虛擬實(shí)驗(yàn)。因此將vr技術(shù)和職業(yè)教育結(jié)合起來就成為必要。vr技術(shù)進(jìn)人高職院校能有效地營(yíng)造教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境,提高學(xué)生掌握知識(shí)技能的能力。本文闡述vr技術(shù)在高職教育中的應(yīng)用。
1.vr的概念和特征
vr( virtual reality,虛擬現(xiàn)實(shí))是利用計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù),是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。虛擬技術(shù)是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)、前沿科學(xué)和研究領(lǐng)域。目前虛擬技術(shù)已涉及到軍事、教育、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、商業(yè)、影視等領(lǐng)域,是21世紀(jì)的重要發(fā)展學(xué)科。
虛擬環(huán)境是利用計(jì)算機(jī)生成并控制的,因此人處在利用vr技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境之中和真實(shí)環(huán)境是沒有差別的。vr具有3個(gè)最突出的特性:沉浸性(illusion of immersion )、構(gòu)想性(imagination)和交互性(interactivity )。
1)沉浸性(illusion of immersion)沉浸感是指用戶在純自然的狀態(tài)下借助交互設(shè)備和自身的感知覺系統(tǒng)對(duì)虛擬環(huán)境的投人程度。虛擬世界給人一種身臨其境的感覺。
2)構(gòu)想性(imagination)指借助虛擬技術(shù)可以使用戶沉浸其中并獲得新的知識(shí),從而使用戶深化概念和萌發(fā)新意。因此說vr可以啟發(fā)人創(chuàng)造性思維,使抽象概念具體化。
3)交互性(interactivity)人們可以通過使用專門的輸人和輸出設(shè)備(主要通過數(shù)據(jù)手套、頭盔、數(shù)據(jù)衣等)以自然地方式(如自身的語(yǔ)言、動(dòng)作等)和虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作和交流。
2.vr技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
vr技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課比較,有以下的優(yōu)勢(shì):
(1)投資少。相對(duì)于建設(shè)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)基地來說虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需的投資要少得多,而利用vr技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新,只要在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善就可以完成。
(2)靈活性好。對(duì)于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中難點(diǎn)和重點(diǎn),在虛擬系統(tǒng)中可以反復(fù)演練,將細(xì)節(jié)放大,可以人為地進(jìn)行記錄和重現(xiàn)。
(3)效率高。利用vr技術(shù)開展的實(shí)驗(yàn)課,精確性高,突發(fā)事件發(fā)生地可能性小。
(4)消耗低。vr系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,能耗很低,設(shè)備維修率低,出現(xiàn)故障也容易解決。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用
職業(yè)教育不僅要給學(xué)生傳授文化知識(shí),更重要的是讓學(xué)生掌握專業(yè)技術(shù)和技能,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是職業(yè)教育的特色和重點(diǎn)。
(3)效率高。利用vr技術(shù)開展的實(shí)驗(yàn)課,精確性高,突發(fā)事件發(fā)生地可能性小。
(4)消耗低。vr系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,能耗很低,設(shè)備維修率低,出現(xiàn)故障也容易解決。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用
職業(yè)教育不僅要給學(xué)生傳授文化知識(shí),更重要的是讓學(xué)生掌握專業(yè)技術(shù)和技能,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是職業(yè)教育的特色和重點(diǎn)。
vr技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)虛擬實(shí)驗(yàn)室。利用vr技術(shù)可以構(gòu)建各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,緩解高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足的問題,推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展,可以使學(xué)生足不出戶完成實(shí)驗(yàn),卻可以獲得和真實(shí)環(huán)境下一樣的實(shí)驗(yàn)體會(huì),加深對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解。虛擬實(shí)驗(yàn)室還可打破時(shí)間和空間的限制,例如學(xué)生可以進(jìn)人犯罪現(xiàn)場(chǎng),了解案發(fā)過程,這是其他的實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法比擬的。虛擬實(shí)驗(yàn)既可以縮短時(shí)間,又可以獲得直觀、逼真的效果。
(2)虛擬實(shí)物。職業(yè)教學(xué)中的很多試驗(yàn)設(shè)備比較昂貴,更新?lián)Q代又比較快,有些儀器又比較容易壞,這就增加了教學(xué)費(fèi)用。利用虛擬技術(shù)就可以為學(xué)生制作“虛擬”設(shè)備。虛擬設(shè)備逼近客觀事實(shí),向?qū)W生揭示事物的本質(zhì)。例如在機(jī)械制圖教學(xué)中,很多機(jī)械元件不方便拆卸,利用虛擬實(shí)物,老師可以通過“移植”、“借用”等教學(xué)方式就很容易讓學(xué)生看到現(xiàn)象和本質(zhì)。
(3)模擬訓(xùn)練。利用vr技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)可以構(gòu)建虛擬的實(shí)習(xí)環(huán)境,在這個(gè)虛擬的環(huán)境中進(jìn)行駕駛、維修等職業(yè)技能訓(xùn)練。在該環(huán)境中,學(xué)生可以反復(fù)練習(xí),發(fā)現(xiàn)自己存在的問題,通過多次的訓(xùn)練,掌握正確的操作方法。
(4)虛擬過程。用vr的方法來展現(xiàn)一些現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法看到的變化過程。學(xué)生通過自己的實(shí)驗(yàn)來控制事物的變化過程,完成所學(xué)知識(shí)的構(gòu)建。
4 vr技術(shù)在高職教育中的意義
在vr中,基于自然方式的交互作用和個(gè)別化的學(xué)習(xí)環(huán)境提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生既是一個(gè)觀察者,又是一個(gè)積極的參與者。學(xué)生的各種感覺與虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境相互聯(lián)系和作用,這就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的效果。
在vr環(huán)境下,學(xué)習(xí)者的各個(gè)感官都在和虛擬的外部世界發(fā)生著作用,學(xué)生完全沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境中。例如我們?cè)谥v網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸時(shí),可以利用vr來實(shí)現(xiàn),學(xué)生可以設(shè)置數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向和交換的方式等,這樣學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦斫鈺?huì)更深人。
【中圖分類號(hào)】TU72-4;
1 引言
2016年4月1號(hào),淘寶推出了全新的購(gòu)物方式buy+,正式將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推到了風(fēng)口浪尖,也代表著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也日臻成熟,VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù),是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境。VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)主要通過計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境生成動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的三維立體逼真圖像同時(shí)能使其具有一切人所具有的感知。同時(shí)輔以觸覺系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)級(jí)可視化現(xiàn)實(shí)設(shè)備等,完成人與虛擬環(huán)境進(jìn)行硬件的交互、從而產(chǎn)生沉浸感。淘寶開始推廣buy+,可見VR的硬件、軟件技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟度,到了實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用的水平。這正式將VR技術(shù)引入到《建筑工程計(jì)價(jià)》課程提供了基礎(chǔ)條件。
傳統(tǒng)的教學(xué)方式,特別是在工程造價(jià)專業(yè)內(nèi),更多的是依賴與二維的圖紙、書面的資料、圖片及視頻等工具,來展現(xiàn)工程的具體內(nèi)容,伴隨著VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)特有的存在感、交互性、自主性、多感知性等特點(diǎn),若將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于工程造價(jià)專業(yè)的教學(xué)當(dāng)中,可以很好的把教學(xué)情境與教學(xué)目標(biāo)結(jié)合起來。于此同時(shí),任課教師能較直觀的展現(xiàn)工程中的各個(gè)細(xì)部做法,學(xué)生也可以體會(huì)到逼真的工程環(huán)境內(nèi),使之對(duì)工程本身有著深刻的記憶。對(duì)于高職院校培養(yǎng)技術(shù)技能型的人才,具有巨大的勢(shì)。因此,筆者認(rèn)為對(duì)VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用改革研究是十分有必要的。
2 VR在《建筑工程計(jì)價(jià)》課程中的應(yīng)用
《建筑工程計(jì)價(jià)》是高職學(xué)院工程造價(jià)專業(yè)的核心課程,主要培養(yǎng)學(xué)生的工程量清單、招標(biāo)控制價(jià)和工程量清單報(bào)價(jià)的編制能力,施工圖預(yù)算和工程結(jié)算等的編制能力。《建筑工程計(jì)價(jià)》作為專業(yè)的核心課程,是在《建筑識(shí)圖與構(gòu)造》、《建筑材料識(shí)別與應(yīng)用》、《施工與管理》、《建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》等專業(yè)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)上來展開學(xué)習(xí)的,因此對(duì)學(xué)生的基本要求是有一定的識(shí)圖能力,熟悉建筑基本構(gòu)造,理解建筑各部分組成部分的作用;學(xué)生還需熟悉常規(guī)的建筑、裝飾工程的施工與管理等到;
建筑工程計(jì)價(jià)課程,需要學(xué)生在掌握基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的,比如前面的識(shí)圖課程,就要求學(xué)生需要比較扎實(shí)的識(shí)圖能力,還需要有較好的空間想象能力,才能把二維平面的圖紙想象出建筑物的模型,這對(duì)剛剛學(xué)了建筑識(shí)圖的同學(xué)來說還是有一定的難度。但隨著VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)引入課堂教學(xué),就使對(duì)該部分的圖紙的認(rèn)識(shí)變的直觀, VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)則可以做到不受時(shí)間、空間、任務(wù)等限制,在課堂上創(chuàng)造出所需的建筑物的三維立體情境,供學(xué)生一個(gè)立體的、直觀的感性建筑,從而使教學(xué)問題變得具體形象,二維圖紙的抽象難以理解變?yōu)榫唧w直觀,有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性。比如在建筑工程圖紙中帶型基礎(chǔ)與獨(dú)立基礎(chǔ)之間的搭接,真正的理解圖紙理解搭接部分的圖形,比如在做一些古建筑或者仿古建筑時(shí)候,現(xiàn)實(shí)生活中已很少見,因此我們上課時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己講的感覺很抽象,但要是用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給造出一個(gè)“古建筑”來,在講一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)和構(gòu)件就顯得比較直觀和理解了。
《建筑工程計(jì)價(jià)》課程也要求學(xué)生對(duì)各種建筑材料的基本物理性質(zhì)、材料的力學(xué)基本性質(zhì)及耐久性等要有了解,各種常規(guī)材料的材質(zhì)、規(guī)格、型號(hào)等等都需要了解,但在校學(xué)生由于缺少機(jī)會(huì),能接觸到各種材料,然上課也不可能帶很多的實(shí)物來展示,更有甚者有些材料就不適于攜帶,因此多數(shù)的學(xué)生對(duì)材料更多的停留在理論的基礎(chǔ)上。比如天然石材,大理石或者花崗巖,雖然學(xué)生能明白花崗巖和大理石之間的概念區(qū)別,但真給拿出一塊石材,還是不能區(qū)分,通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用,將會(huì)徹底改變目前的這種教學(xué)效果,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能直觀的展現(xiàn)各種材料的外觀,還可以產(chǎn)生各種材料的觸感,比如花崗巖,就可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中收集成百的花崗巖石材,讓學(xué)生來增加理解及記憶。
虛擬現(xiàn)實(shí)還可以進(jìn)行各種工況的模擬,包括建筑工程工藝上的三維模擬,各種材料、結(jié)構(gòu)及施工方案之間的模擬,學(xué)生能夠獲得身臨其境的操作環(huán)境,可以實(shí)時(shí)的獲得各種過程中想要的數(shù)據(jù),還可以進(jìn)行虛擬漫游技術(shù),通過虛擬的場(chǎng)景來完成所學(xué)知識(shí)模型的一個(gè)構(gòu)建。
《建筑工程計(jì)價(jià)》是通過識(shí)圖、了解材料、施工工藝等基礎(chǔ)上,開始進(jìn)行工程量和價(jià)格的計(jì)算。我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中,通過VR技術(shù),場(chǎng)景展現(xiàn)每個(gè)工程量是如何施工、如何計(jì)算、如何考慮相關(guān)因素等到。比如我在挖土的時(shí)候,讓同學(xué)們身臨其境的去工地挖土現(xiàn)場(chǎng),從場(chǎng)地平整,開挖放線,挖掘機(jī)械進(jìn)場(chǎng)、放坡系數(shù)的取值和考慮因素、工作面的取值等,我想通過這樣一個(gè)過程,能保證每個(gè)愿意學(xué)的同學(xué)都能牢記土方工程量的計(jì)算問題。其他亦是如此。
單價(jià)的計(jì)算也是如此,我可以通過虛擬現(xiàn)實(shí),從原材料的生產(chǎn)、采購(gòu)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、加工、使用整個(gè)過程中,讓你了解我的價(jià)格的組成,使同學(xué)們能知其然和所以然。
虛擬現(xiàn)實(shí)有著各樣的優(yōu)勢(shì),但目前也還存在著一些問題:比如現(xiàn)在硬件設(shè)備已經(jīng)達(dá)到一定的成熟度了,但還有很多功能不完善的地方,如設(shè)備比較笨重;使用后會(huì)頭暈等到;軟件的開發(fā)也還沒大面積推廣,可使用的軟件還不夠多;硬件設(shè)備的單價(jià)相對(duì)來說還較高,對(duì)大面積的使用還存在著一定的困難;能熟練使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人員還不多等。
3 總結(jié)
雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著這樣那樣的不足,但應(yīng)用VR技術(shù)得到的好處是顯而易見的。技術(shù)的發(fā)展總有個(gè)過程,但到目前VR技術(shù)已經(jīng)具備了一定的實(shí)際應(yīng)用的能力了,因此,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到工程造價(jià)專業(yè)教學(xué)中會(huì)有著積極的效果和作用,不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,同時(shí)使學(xué)生在無(wú)安全威脅的情況下有著一定的“現(xiàn)場(chǎng)工作”的工作經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也是節(jié)省成本的一種有效的途徑。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)給高職院校的教育帶來非常大的影響。
參考文獻(xiàn):
1. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在高校化工教學(xué)中的應(yīng)用 鞠露 《化工管理》 2016年01月
1、行業(yè)背景
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從模糊的概念到產(chǎn)品落地,并運(yùn)用到軍事、工業(yè)、地理與規(guī)劃、房地產(chǎn)、文化等領(lǐng)域,已經(jīng)可以被消費(fèi)者體驗(yàn)到,但仍處于成長(zhǎng)期,無(wú)論在技術(shù)、產(chǎn)品、內(nèi)容、規(guī)范上都顯得稚嫩。
整個(gè)VR產(chǎn)業(yè)鏈中主要包含:硬件設(shè)備、軟件、內(nèi)容、渠道、產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)行業(yè)主要以硬件產(chǎn)業(yè)為主,其次是內(nèi)容產(chǎn)業(yè)。
全球VR設(shè)備主要以眼鏡和頭盔為主,中國(guó)發(fā)展規(guī)模較小,但是在全球范圍內(nèi)普遍存在的問題:1.佩戴使用體驗(yàn)不佳;2.內(nèi)容匱乏;3.缺少統(tǒng)一規(guī)范。
對(duì)于VR行業(yè),內(nèi)容制作是現(xiàn)階段的軟肋,制作成本很高。平臺(tái)、相機(jī)和軟件都是全新的,由于視角原因,在鏡頭語(yǔ)言、拍攝、后期等與傳統(tǒng)視頻制作有較大差異。
2、市場(chǎng)需求
作為未來重要的技術(shù)平臺(tái),VR將跨領(lǐng)域協(xié)同促進(jìn)其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如游戲、社交、教育等產(chǎn)生變革。無(wú)論是大機(jī)構(gòu)還是創(chuàng)業(yè)者都在VR領(lǐng)域布局,騰訊、阿里巴巴和百度等巨頭已經(jīng)進(jìn)入VR領(lǐng)域,暴風(fēng)、愛奇藝及芒果TV等都在試水VR產(chǎn)品,投資機(jī)構(gòu)、資本市場(chǎng)爭(zhēng)先把錢投給VR公司,作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),市場(chǎng)需求巨大。
3、培訓(xùn)定位
在市場(chǎng)需求一片藍(lán)海的背景下,支持行業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才炙手可熱。培育市場(chǎng)需要的專業(yè)人才,為行業(yè)發(fā)展提供持續(xù)動(dòng)力是教育培訓(xùn)的重大機(jī)遇。
由于VR行業(yè)還在成長(zhǎng)發(fā)展階段,技術(shù)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)都未統(tǒng)一,沒有規(guī)范。能在2-3年內(nèi)引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展、或者促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的企業(yè)將成為行業(yè)的引領(lǐng)者,所以培育未來市場(chǎng)所需人才應(yīng)是教育培訓(xùn)的風(fēng)向標(biāo)。
以行業(yè)發(fā)展所需技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展各環(huán)節(jié)所需技能為導(dǎo)向,培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的VR從業(yè)人員,甚至能影響VR產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的核心人才是教育培訓(xùn)的目標(biāo)。
4、崗位認(rèn)知及技能要求
目前國(guó)內(nèi)VR以硬件產(chǎn)業(yè)為主,其次是內(nèi)容產(chǎn)業(yè)。不同產(chǎn)業(yè)對(duì)技能和知識(shí)的需求是不同的,對(duì)相應(yīng)崗位及技能需求簡(jiǎn)單分析總結(jié)如下。
1).硬件設(shè)計(jì)與制作
我們?cè)赩R中看到的圖像一般經(jīng)歷:光-鏡頭-傳感器-圖像處理-顯示器這樣的過程,硬件產(chǎn)品主要集中在眼鏡和頭盔。上游產(chǎn)品有電子元器件,屏幕,鏡片等核心組件。
需要的專業(yè)知識(shí)包含:光學(xué)成像,電子電路設(shè)計(jì),傳感器設(shè)計(jì),嵌入式電路設(shè)計(jì),ARM開發(fā)流程,掌握C/C++/Java語(yǔ)言
2).軟件處理
軟件處理重點(diǎn)在于三維建模,場(chǎng)景識(shí)別,三維仿真,圖像渲染。計(jì)算機(jī)利用傳感器來感知,捕捉定位,利用場(chǎng)景模擬實(shí)現(xiàn)用戶沉浸式的體驗(yàn)。
需要的專業(yè)知識(shí)包含:交互設(shè)計(jì),SLAM/Open CV 建模,數(shù)字信號(hào)處理(DSP),傳感器技術(shù),3D引擎技術(shù),3D建模技術(shù)(3D max Maya),腳本語(yǔ)言處理(Max script/unreal script),圖像處理算法實(shí)現(xiàn)(Matlab)
對(duì)移動(dòng)開發(fā)還需要熟悉Android開發(fā)流程。
5、培訓(xùn)方案
整個(gè)培訓(xùn)過程可劃分為三個(gè)階段,包含基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí),操作技能訓(xùn)練,崗位任職能力強(qiáng)化。
1).基礎(chǔ)知識(shí)階段
傳授行業(yè)相關(guān)的專業(yè)知識(shí),熟悉行業(yè)及崗位需求,奠定專業(yè)背景知識(shí)。主要包括編程語(yǔ)言,VR概述。硬件方面(電子電路設(shè)計(jì),光學(xué)成像,傳感器設(shè)計(jì)),軟件方面(交互設(shè)計(jì),傳感器技術(shù),3D建模,腳本設(shè)計(jì))
2).技能訓(xùn)練階段
針對(duì)性的訓(xùn)練VR設(shè)計(jì)、制作過程中涉及的操作技能,主要是對(duì)核心軟件的使用,系統(tǒng)開發(fā)的熟悉。
主要包括:硬件(嵌入式電路,ARM開發(fā),硬件仿真),軟件(三維場(chǎng)景建模,3D引擎應(yīng)用,圖像渲染)
3).崗位任職訓(xùn)練階段
針對(duì)不同崗位需求,以項(xiàng)目為牽引有針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練,綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和操作技能,完成從知識(shí)、技能培訓(xùn)到崗位能力的無(wú)縫過渡,達(dá)到結(jié)業(yè)即上崗的效果。
項(xiàng)目實(shí)訓(xùn),以小組成員加入企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目,熟悉項(xiàng)目開發(fā)流程,項(xiàng)目分工和完成任務(wù)形成產(chǎn)品。
6、評(píng)價(jià)考核
考核原則以激勵(lì)學(xué)生掌握好崗位任職能力為目標(biāo)。
1).基礎(chǔ)知識(shí)主要以理論考核為主,根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)和崗位需求建立試題庫(kù),考核學(xué)員對(duì)基本知識(shí)的掌握;
2).操作技能以課堂考核和作業(yè)考核為主,主要檢驗(yàn)學(xué)員對(duì)原理的運(yùn)用,對(duì)軟件的操作的熟悉,能否運(yùn)用軟件完成任務(wù),提交作品。把各階段技能需求分割為若干小的任務(wù),便于學(xué)員學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。
3).項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)階段以項(xiàng)目組要求作為考核,具體檢驗(yàn)學(xué)員對(duì)所學(xué)綜合運(yùn)用,任務(wù)分工,團(tuán)隊(duì)合作等綜合能力和素質(zhì)的檢驗(yàn)。
7、其它事項(xiàng)
1).建立企業(yè)共建機(jī)制,定期與一線企業(yè),合作單位一線崗位工程人員和管理交流,了解行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),技術(shù)變化,崗位需求,更新教學(xué)內(nèi)容,完善課程體系。
2).建立畢業(yè)學(xué)員跟蹤系統(tǒng),跟蹤學(xué)員的發(fā)展變化,定期組織回訪,了解實(shí)際工作需求和培訓(xùn)教學(xué)的距離,改進(jìn)培訓(xùn)方案、教學(xué)模式,形成崗位零距離的培訓(xùn)系統(tǒng)。
3).實(shí)際教學(xué)中可以嘗試師徒制或者項(xiàng)目制,對(duì)學(xué)員進(jìn)行編組,分配成長(zhǎng)指導(dǎo)老師,關(guān)注學(xué)員的整個(gè)培訓(xùn)成長(zhǎng),有針對(duì)性的及時(shí)指導(dǎo),提高培訓(xùn)效果和崗位技能。
8、結(jié)束語(yǔ)
VR不僅是一項(xiàng)新技術(shù),而且是互聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展同人們?nèi)找嬖黾拥膴蕵沸枨笙嘟坏漠a(chǎn)物。VR將跨領(lǐng)域協(xié)同,促進(jìn)其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,目前已經(jīng)在軍事訓(xùn)練,游戲,旅游和社交領(lǐng)域初步應(yīng)用。如此巨大的行業(yè)需求和人才缺口,給VR教育培訓(xùn)提供了廣闊的空間。和VR目前的現(xiàn)狀類似,教育培訓(xùn)也是在摸索嘗試中前行,需要不斷結(jié)合行業(yè)應(yīng)用、崗位需求調(diào)整培訓(xùn)計(jì)劃,使之培養(yǎng)的人才能適應(yīng)需求,為推動(dòng)VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才資源。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào):P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)08-0318-01
一、前言
VR-GIS技術(shù)是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),包括與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS , ComGIS)相結(jié)合的技術(shù)。VR-GIS技術(shù)是上世紀(jì)90年代才開始的一種專門以地學(xué)信息科學(xué)為對(duì)象的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。VR-GIS技術(shù)目前還不用數(shù)字化頭盔、手套和衣服,它運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言(VRML)技術(shù),可以在PC機(jī)上進(jìn)行,使費(fèi)用大幅降低,所以它具有被廣大用戶接受的特點(diǎn)。本文主要對(duì)虛擬地理信息系統(tǒng)(VR-GIS)的構(gòu)成及特征、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,并研究探討了該技術(shù)在現(xiàn)代城市建設(shè)中的實(shí)踐應(yīng)用,總結(jié)了該技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景。
二、 虛擬地理信息系統(tǒng)(VR-GIS)的構(gòu)成及特征
VR和GIS兩個(gè)技術(shù)的連接,主要是通過虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)模語(yǔ)言(VRML)轉(zhuǎn)換文件格式,把GIS信息轉(zhuǎn)到VR中表示。VR-GIS方法是基于一個(gè)耦合的系統(tǒng),由一個(gè)GIS模塊和VR模塊組成。VR系統(tǒng)的構(gòu)成模型見圖1,用戶操作虛擬環(huán)境時(shí),主要使用傳感裝置,就能得到如二維實(shí)時(shí)顯不等反饋信息。外部世界和系統(tǒng)使用傳感裝置可以形成反饋閉環(huán),用戶控制時(shí),虛擬環(huán)境與用戶的交互能夠很大地影響外部世界。VR系統(tǒng)由6個(gè)模塊組成,見圖2。一是反饋模塊,給用戶提供實(shí)時(shí)反饋,接收傳感器發(fā)出的模塊信息;二是檢測(cè)模塊,用戶發(fā)出操作命令后,檢測(cè)到后通過傳感器,在虛擬環(huán)境中使用;三是傳感器模塊,傳感器一方面接收到用戶的命令,然后運(yùn)用到虛擬環(huán)境中;傳感器在另一方面會(huì)將操作結(jié)果反饋信息傳給用戶;四是控制模塊,控制傳感器,并且作用在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬環(huán)境和用戶之間;五是建模模塊,將現(xiàn)實(shí)世界用三維形式表現(xiàn)出來,構(gòu)成虛擬環(huán)境。VR技術(shù)的特征:一是交互性。是指在模擬環(huán)境中,用戶對(duì)物體的操作程度以及從環(huán)境中得到自然反饋的程度。比如,用戶在現(xiàn)實(shí)世界中用手直接去抓取物體時(shí),手有觸覺,能夠感受到物體重量,視覺中的物體會(huì)跟隨手動(dòng)的移動(dòng);二是存在感也稱為臨場(chǎng)感。是指在模擬環(huán)境中用戶存在的真實(shí)程度。模擬環(huán)境如果想要達(dá)到理想程度,就要讓用戶難以分辨環(huán)境的真假;三是自主性。是指物體在虛擬環(huán)境中按照物理定律運(yùn)動(dòng)的程度。比如,受到力的作用,物體會(huì)翻倒或者移動(dòng);四是多感知性。是指計(jì)算機(jī)除了一般視覺感知,還有運(yùn)動(dòng)、觸覺、力覺、聽覺感知,甚至是嗅覺、味覺感知等虛擬現(xiàn)實(shí)具有人所具備的感知才能達(dá)到理想程度。
三、虛擬地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
(1)系統(tǒng)集成技術(shù)。因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)包含了許多模型與感知信息,所以集成技術(shù)在系統(tǒng)中至關(guān)重要。它主要包括了數(shù)據(jù)的管理模型和轉(zhuǎn)換技術(shù)、同步信息技術(shù)、標(biāo)定模型技術(shù)、合成與識(shí)別技術(shù)等。
(2)傳感器和立體顯示技術(shù)。傳感器和立體顯示技術(shù)主要運(yùn)用在系統(tǒng)的交互能力上,但是目前的虛擬現(xiàn)實(shí)還達(dá)不到系統(tǒng)的需求。比如數(shù)據(jù)手套的缺點(diǎn)有使用不方便、低分辨率、較小作用范圍、延退大等等;有待提高虛擬現(xiàn)實(shí)的跟蹤范圍與跟蹤精度,三維顯示技術(shù)也需要?jiǎng)?chuàng)新。
(3)動(dòng)態(tài)環(huán)境的建模技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)的核心是建立虛擬環(huán)境,該項(xiàng)建模技術(shù)主要是為了獲得真實(shí)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù),按照應(yīng)用要求,使用這些數(shù)據(jù)來建立虛擬模型使用CAD技術(shù)能夠獲取二維數(shù)據(jù),同時(shí)也要使用非接觸式技術(shù)建立起更多環(huán)境,結(jié)合在一起使用可以提高獲取數(shù)據(jù)的效率。
(4)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的工具。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵就在于找到適合的對(duì)象與場(chǎng)合,充分發(fā)揮出創(chuàng)造力與想象力。如果應(yīng)用對(duì)象選擇恰當(dāng)?shù)脑挘軌蛴行У靥岣咝省⑻岣弋a(chǎn)品質(zhì)量以及降低勞動(dòng)的強(qiáng)度。開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的工具,要進(jìn)一步研究創(chuàng)新。
(5)分布式VR-GIS技術(shù)。分布式VR-GIS必須運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò),虛擬環(huán)境和用戶用網(wǎng)絡(luò)連接,多人實(shí)時(shí)進(jìn)行交互也需要網(wǎng)絡(luò)。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,用戶和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互,能夠共享信息。主要模型結(jié)構(gòu)分成復(fù)制式與集中式結(jié)構(gòu),而多協(xié)議模型包括了交互協(xié)議、仿真協(xié)議、動(dòng)畫協(xié)議、幾何協(xié)議以及場(chǎng)景管理協(xié)議等。
四、現(xiàn)代城市建設(shè)中虛擬地理信息系統(tǒng)(VR-GIS)的實(shí)踐應(yīng)用
虛擬地理信息系統(tǒng)(VR-GIS)可以模擬景觀結(jié)構(gòu)、地貌構(gòu)造、火山構(gòu)造、地質(zhì)構(gòu)造以及地球構(gòu)造等;也可以模擬大型的交通、城市工程結(jié)構(gòu)。對(duì)三角洲演化形成的過程、沖擊平原的過程、風(fēng)化地貌以及河流地貌的進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。模擬試驗(yàn)海氣交互、強(qiáng)對(duì)流天氣、雷暴雨、龍卷風(fēng)天氣過程。地球系統(tǒng)的自然運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象如火山爆發(fā)過程、地震的發(fā)生過程與機(jī)制、地殼運(yùn)動(dòng)過程都可以進(jìn)行虛擬。對(duì)洪水災(zāi)害和救災(zāi)、學(xué)場(chǎng)森林火災(zāi)和救災(zāi)、垮壩災(zāi)害、雪災(zāi)、泥石流、滑坡、山崩、水土流失過程、荒漠化過程或土壤侵蝕過程進(jìn)行虛擬。同時(shí)可以虛擬試驗(yàn)沼澤、湖泊、學(xué)場(chǎng)、森林生態(tài)系統(tǒng),甚至是區(qū)域、城市、養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的虛擬。對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域的改造與規(guī)劃進(jìn)行虛擬。在現(xiàn)代數(shù)字城市系統(tǒng)中,虛擬地理信息系統(tǒng)所具有的觀察立體細(xì)節(jié)的能力,可以跳轉(zhuǎn)到不同的位置來檢驗(yàn)開辟新觀察的可能性。新的建筑物或其他設(shè)施的規(guī)劃者能從他們的透視位置進(jìn)行全面的立體觀察,或者能從附近的建筑物看到他們所在的地方的虛擬建筑物。城市管理者能看見各層街道、建筑物和停車場(chǎng)上的實(shí)際地貌,估計(jì)附近地點(diǎn)可以容納的建筑數(shù)目、擁塞情況、光線照射等情況。此外,他們能用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)顯示分布的商業(yè)活動(dòng),例如學(xué)校或商店的定位、主要下水道以及無(wú)數(shù)的其他信息。緊急事件報(bào)警服務(wù)能使責(zé)任者立即獲得他們將要處理區(qū)域的三維圖像,在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中適當(dāng)?shù)靥砑邮录畔ⅲ湍芸匆娔莾撼霈F(xiàn)的建筑或道路交通擁擠。
五、結(jié)語(yǔ)
總之,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,在眾多平臺(tái)上的相關(guān)服務(wù)都需要采用V R-GIS,VR技術(shù)在微機(jī)環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)也成為了現(xiàn)實(shí)VR-GIS是實(shí)時(shí)有效、高度集成的可視化地形數(shù)據(jù),系統(tǒng)需要管理大量數(shù)據(jù),是復(fù)雜典型的地理數(shù)據(jù)集。VR-GTS能夠觀察到立體細(xì)節(jié),并且能夠跳轉(zhuǎn)到開辟檢驗(yàn)新觀察的功能。VR-GIS能夠顯示商業(yè)活動(dòng)以及實(shí)際地貌的分布,并且數(shù)據(jù)庫(kù)可以隨時(shí)添加三維數(shù)據(jù),這樣對(duì)于各種城市新規(guī)劃、地域新改變都能及時(shí)反應(yīng)到VR-GIS中,其應(yīng)用前景非常廣闊。
參考文獻(xiàn)
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口吃矯正屬于康復(fù)醫(yī)學(xué),因?yàn)榭诔猿C治過程是一個(gè)漫長(zhǎng)的康復(fù)過程。在康復(fù)過程中,口吃者需要不斷提升自我認(rèn)知,適時(shí)地找到自己產(chǎn)生口吃的原因以及自我矯正口吃的方向,這樣才能不斷提高矯正效果。在傳統(tǒng)口吃矯正中多采用教師示范、口吃者模仿,遇到難點(diǎn)以圖例來簡(jiǎn)單示意,這種教學(xué)方法使很多口吃者難以聽懂、學(xué)明白,這種傳統(tǒng)授課方式不直觀、呆板,完全靠“自悟”。
1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
VR(虛擬現(xiàn)實(shí))又稱“靈境”,它是由三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)模擬真實(shí)世界效果的特殊環(huán)境,并通過各種傳感器設(shè)備,使用戶“沉浸”在這個(gè)虛擬環(huán)境中并進(jìn)行操作和控制,以達(dá)到特殊的目的。VR具備3個(gè)特性即immersion(沉浸性)、interaction(交互性)和imagination(構(gòu)想性),它為處在該環(huán)境下的用戶提供包括視覺、聽覺、觸覺等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互。
2 傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療的局限
傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療通常是矯正師與患者一對(duì)一形式的訓(xùn)練,存在諸多局限性:第一,教學(xué)圖形不直觀,在康復(fù)教學(xué)訓(xùn)練中,要經(jīng)常使用的發(fā)聲器官原理圖平面掛圖,由于受二維空間限制表現(xiàn)不直觀、不清楚。第二,石膏模型道具沉重,移動(dòng)不方便,這些模型大多制作簡(jiǎn)陋,靜態(tài)呆板。第三,突破環(huán)境恐懼訓(xùn)練中,受時(shí)間、人員、場(chǎng)景、資金限制,訓(xùn)練環(huán)境多為學(xué)員自我扮演練習(xí),難于達(dá)到真實(shí)場(chǎng)景訓(xùn)練效果,降低了康復(fù)效率。第四,由于視覺盲點(diǎn),口吃者在訓(xùn)練時(shí)難于理解呼吸發(fā)聲原理與錯(cuò)誤的呼吸方式,以及錯(cuò)誤的發(fā)聲位置。
3 口吃康復(fù)治療結(jié)合VR技術(shù)的必要性
世界衛(wèi)生組織把口吃定義為一種言語(yǔ)節(jié)律障礙。在說話過程中個(gè)體確切知道他希望說什么,但是有時(shí)由于不隨意的發(fā)音重復(fù)、延長(zhǎng)或停頓(中斷),而在表達(dá)思想時(shí)產(chǎn)生困難。口吃者長(zhǎng)期以來形成的不良的發(fā)音模式,在大腦皮層中形成病理興奮灶,要消除這個(gè)病理興奮灶,就目前醫(yī)學(xué)水平還不能靠手術(shù)和藥物去消除它,只能通過長(zhǎng)期的康復(fù)訓(xùn)練,強(qiáng)化口吃者的言語(yǔ)訓(xùn)練模式,來建立新的興奮灶,從而達(dá)到口吃的康復(fù)治療的目的。
在口吃康復(fù)治療中,是基于不斷通過言語(yǔ)訓(xùn)練提升口吃者的認(rèn)知、情緒、言語(yǔ)行為不斷康復(fù)的過程。VR口吃康復(fù)系統(tǒng)可以打破傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性,它可以針對(duì)不同類型功能障礙的患者提供不同的言語(yǔ)虛擬訓(xùn)練服務(wù)平臺(tái),使口吃者以做游戲或完成趣味性任務(wù)的方式進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,以此調(diào)動(dòng)患者的積極性。另外,VR康復(fù)系統(tǒng)能夠通過數(shù)字影像將心理引導(dǎo)與生理治療結(jié)合起來,通過音樂、畫面、文字和語(yǔ)音提示等多感官形式給患者以正面的激勵(lì)反饋,幫助口吃患者構(gòu)建一個(gè)康復(fù)訓(xùn)練的虛擬平臺(tái)。因此,將言語(yǔ)康復(fù)訓(xùn)練與VR技術(shù)相結(jié)合具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
4 VR虛擬技術(shù)在康復(fù)治療中的優(yōu)勢(shì)
VR虛擬技術(shù),在口吃矯正治療中的應(yīng)用,目前在同行業(yè)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)。它將對(duì)未來的口吃矯正方法和實(shí)踐產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
4.1 訓(xùn)練便利優(yōu)勢(shì)
VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可以滿足口吃者足不出戶,完成呼吸發(fā)聲訓(xùn)練。利用互聯(lián)網(wǎng)、新數(shù)字媒體,如,iPad、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備,下載該版APP客戶端,用戶不受時(shí)間、空間和教師條件的約束、在任家中接受言語(yǔ)訓(xùn)練。
4.2 訓(xùn)練直觀優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的口吃矯正訓(xùn)練多以書籍為主,書中在配以簡(jiǎn)單的插圖說明,由于印刷技術(shù)及空間維度限制,呼吸發(fā)聲口腔結(jié)構(gòu)以及動(dòng)態(tài)表達(dá),都不能及時(shí)準(zhǔn)確的表現(xiàn)各器官的結(jié)構(gòu)以及直觀的呼吸與發(fā)聲的復(fù)雜關(guān)系。尤其是在口吃用戶的講話時(shí)的口吃癥狀的氣息流暢度的表現(xiàn)通過3D動(dòng)畫仿真模擬出來的真實(shí)效果。讓用戶,更加直觀真實(shí)的觀察到器官結(jié)構(gòu)與發(fā)聲原理,從而使用戶更深刻了解口吃的根源,理解自己在講話時(shí),發(fā)生怎樣不該發(fā)生的錯(cuò)誤。
4.3 矯正效果優(yōu)勢(shì)
不僅適合口吃用戶獨(dú)立體驗(yàn)訓(xùn)練,而且,可以由矯正老師授課時(shí)使用,也方便用于當(dāng)面咨詢時(shí),講解不易表達(dá)的訓(xùn)練內(nèi)容,通過把難于理解的呼吸發(fā)聲原理用3D動(dòng)畫表現(xiàn),同時(shí)又具備交互式360度角度觀看,寓教于樂,易學(xué)、易懂、易會(huì)、易喚起口吃用戶訓(xùn)練的自信心和調(diào)整消除口吃者的自卑不良情緒,從而更大幅度提高口吃矯正的效果。
5 基于VR虛擬技術(shù)在口吃矯治康復(fù)中的應(yīng)用
5.1 VR技術(shù)在認(rèn)識(shí)發(fā)聲器官中的應(yīng)用
在VR三維可視化應(yīng)用中,可以根據(jù)醫(yī)用人體發(fā)聲器官解剖結(jié)構(gòu)圖,比例關(guān)系,模擬出發(fā)聲各器官,如,口腔、鼻腔、胸腔等結(jié)構(gòu)相關(guān)細(xì)節(jié)。根據(jù)發(fā)聲器官的生理結(jié)構(gòu),采用3D軟件建模技術(shù)模擬三維仿真結(jié)構(gòu),清晰直觀表現(xiàn)發(fā)聲各器官結(jié)構(gòu)及關(guān)系,通過VR系統(tǒng),靈活生動(dòng)的交互形式,沉浸式的體驗(yàn)方式呈現(xiàn)。
5.2 VR技術(shù)在呼吸發(fā)聲訓(xùn)練中的應(yīng)用
在口吃矯正中口吃者難于理解自己的難發(fā)、中阻、連發(fā)、痙攣原因,很難直觀地看到自己的發(fā)音器官運(yùn)動(dòng)方式和發(fā)聲位置的錯(cuò)誤,所以可以通過3D虛擬仿真動(dòng)畫技術(shù)模擬口吃者常見的錯(cuò)誤發(fā)聲習(xí)慣。
通過三維動(dòng)畫虛擬表現(xiàn)出口吃者錯(cuò)誤的呼吸發(fā)聲動(dòng)作,簡(jiǎn)單易懂地表現(xiàn)出氣息與發(fā)聲的復(fù)雜關(guān)系。當(dāng)人不緊張時(shí)呼吸與發(fā)聲的狀態(tài)與流程,當(dāng)人緊張時(shí)聲帶瞬間閉鎖的狀態(tài);首音難發(fā)伴隨痙攣的狀態(tài)與流程;當(dāng)順利說話時(shí)中途突然卡住受阻的狀態(tài)與流程;連發(fā)型口吃的狀態(tài)與流程。
5.3 VR技術(shù)在模擬訓(xùn)練環(huán)境中的應(yīng)用
通過3D建模,可以模擬出口吃者比較恐懼的講話時(shí)的緊張環(huán)境,比如當(dāng)眾講話演講現(xiàn)場(chǎng)、領(lǐng)導(dǎo)辦公室、課堂上的環(huán)境等虛擬環(huán)境,同時(shí)也可以通過設(shè)置添加觀眾或者與環(huán)境相匹配的人物,如單位領(lǐng)導(dǎo)、警察、老師等虛擬人物。口吃者用戶在進(jìn)入環(huán)境前可以根據(jù)自己訓(xùn)練的目的進(jìn)行虛擬選擇環(huán)境及人物。用戶可以佩戴VR頭盔,沉浸式體驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)的演講說話前的緊張氣氛達(dá)到訓(xùn)練講話的克服緊張情緒系統(tǒng)脫敏目的。并且,虛擬環(huán)境中的人物或環(huán)境氣氛,會(huì)通過傳感器,根據(jù)用戶的聲音流暢度、肢體語(yǔ)言表現(xiàn)等反饋,三維虛擬環(huán)境會(huì)出現(xiàn)模擬真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng),比如,當(dāng)口吃者言語(yǔ)訓(xùn)練表達(dá)的非常流暢時(shí),在場(chǎng)的觀眾會(huì)有熱烈的鼓掌聲。
6 結(jié)語(yǔ)
VR技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)口吃康復(fù)治療的不足與局限。針對(duì)口吃矯正中的視覺盲點(diǎn)問題通過三維可視化與虛擬動(dòng)畫模擬仿真完美體現(xiàn)。通過視覺、聲音等傳感器,將用數(shù)字虛擬場(chǎng)景還原講話場(chǎng)景,使口吃者得到虛擬場(chǎng)景突破訓(xùn)練。VR技術(shù)在言語(yǔ)康復(fù)領(lǐng)域中結(jié)合臨床應(yīng)用研究能夠在言語(yǔ)康復(fù)領(lǐng)域的數(shù)字化矯治水平起到推動(dòng)作用。雖然。目前由于VR技術(shù)在語(yǔ)音識(shí)別方面還存在一定技術(shù)局限,人工智能與情感傳感方面還不能達(dá)到完美交互,但隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,在未來口吃患者很有可能所面對(duì)是一個(gè)接近人的智能機(jī)器人來進(jìn)行口吃康復(fù)訓(xùn)練,讓我們期待這一天盡早到來。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:
視覺傳達(dá);畢業(yè)設(shè)計(jì);VR虛擬
本科生、碩士生、博士生在畢業(yè)時(shí),都要以畢業(yè)論文的形式遞交在校期間的學(xué)習(xí)成果,視覺傳達(dá)專業(yè)畢業(yè)生的成果展示是畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)展。畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)展都是檢驗(yàn)視覺傳達(dá)專業(yè)學(xué)生在校就讀期間學(xué)習(xí)成果的量化標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)在一些院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)展呈程式化發(fā)展,缺少創(chuàng)新。
一、視覺傳達(dá)專業(yè)(平面設(shè)計(jì)方向)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
1.命題形式及其存在的問題
每年各高校在畢業(yè)設(shè)計(jì)命題上都絞盡腦汁,想方設(shè)法確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題。命題主要有以下三種形式:第一,院校、導(dǎo)師自主命題;第二,學(xué)生根據(jù)自己實(shí)習(xí)期間接觸的項(xiàng)目完成設(shè)計(jì);第三,校企合作,學(xué)生按照企業(yè)要求完成設(shè)計(jì)。這三種形式雖然看似符合學(xué)校與市場(chǎng)的需求,但往往存在實(shí)踐功能較弱的問題,平時(shí)課堂一般是虛擬項(xiàng)目或者比賽項(xiàng)目,實(shí)際的商業(yè)項(xiàng)目和課外實(shí)踐方面較為薄弱,結(jié)果存在實(shí)用性方面的欠缺。學(xué)生的設(shè)計(jì)作品從藝術(shù)的角度看很不錯(cuò),但從商業(yè)的實(shí)用價(jià)值和成本核算角度來看,并不符合企業(yè)和市場(chǎng)的要求。
2.完成形式傳統(tǒng)而缺乏創(chuàng)新
作為一門具有較強(qiáng)實(shí)用性的課程,視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)于平面設(shè)計(jì)有著較高的要求。視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)用性,包括廣告設(shè)計(jì)、書籍裝幀、商業(yè)插畫和企業(yè)VI設(shè)計(jì)等課程,能夠?yàn)閷W(xué)生今后的就業(yè)和工作提供直接的技術(shù)支持,出版行業(yè)、商場(chǎng)、傳媒公司等都是視覺傳達(dá)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)之后發(fā)揮自身聰明才智的舞臺(tái)。實(shí)用性在客觀上決定了畢業(yè)設(shè)計(jì)主要以具體的設(shè)計(jì)作品對(duì)學(xué)生學(xué)到的知識(shí)加以展示,而畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的具體表現(xiàn)形式受到專業(yè)課程的直接影響。因此,在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,學(xué)生需要從上文提到的幾種課程中選擇一種或幾種進(jìn)行作品創(chuàng)作,如,為企業(yè)設(shè)計(jì)一套具有較強(qiáng)針對(duì)性的VI,或者為商場(chǎng)設(shè)計(jì)整體的裝修風(fēng)格,等等。上述方案基本上可以成為本專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選,而對(duì)當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下全國(guó)范圍內(nèi)高校視覺傳達(dá)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),基本也是這樣的趨勢(shì)。設(shè)計(jì)的本質(zhì)在某種程度上說是創(chuàng)新,可是部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)并沒有體現(xiàn)出真正意義上的創(chuàng)新,仍然延續(xù)以往的設(shè)計(jì)思想和方案。有人認(rèn)為,視覺傳達(dá)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容無(wú)非是包裝、VI、書籍或者廣告。在當(dāng)下“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代信息的開放性、傳播的速度、對(duì)事件的影響范圍都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往的背景下,我們嘗試與其他專業(yè)跨界合作,如與手工藝產(chǎn)品專業(yè)合作,木雕、陶藝、玉飾、金屬工藝、園藝等都可以涉及,教學(xué)方式也從單一的課堂教學(xué)改為工作室教學(xué)。
3.畢業(yè)設(shè)計(jì)成果展形式單一
每一年各藝術(shù)類高校的畢業(yè)季,藝術(shù)類院校的展覽已經(jīng)成為一種潮流,因?yàn)榧姓宫F(xiàn)了大學(xué)生在四年學(xué)習(xí)過程中所積累的點(diǎn)點(diǎn)滴滴而廣受社會(huì)各界的關(guān)注。一般情況下,畢業(yè)展都在各院校內(nèi)部舉辦或者在各種展覽館舉行。就視覺傳達(dá)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)展覽效果而言,從體量上看,視覺傳達(dá)專業(yè)學(xué)生的作品比不上一些公共藝術(shù)和環(huán)藝、景觀專業(yè)的作品。雖然視覺傳達(dá)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品在材質(zhì)的價(jià)值、作品的精細(xì)度上優(yōu)于一些手工藝作品,但那些手工藝作品很有體量感,創(chuàng)意思路有趣、寬泛,作品精彩,也用上了最新的3D打印技術(shù)。在材質(zhì)上,視覺傳達(dá)專業(yè)學(xué)生仍然采用以紙質(zhì)為媒介的設(shè)計(jì),材料的使用遠(yuǎn)沒有其他專業(yè)豐富和多樣,展覽形式也沒有突破傳統(tǒng)。
二、VR虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)展的影響
虛擬現(xiàn)實(shí)是通過信息技術(shù)在電腦中模擬構(gòu)成一個(gè)三維虛擬空間,并以此為基礎(chǔ)為欣賞者提供聽覺、視覺甚至觸覺上的體驗(yàn),人為營(yíng)造一種身臨其境的感受。VR技術(shù)的出現(xiàn)和推廣,將和現(xiàn)在的移動(dòng)智能終端一樣,在客觀上改變我們的生產(chǎn)、生活方式。隨著VR設(shè)備的不斷出現(xiàn),尤其是VR眼鏡的興起,人們?cè)俅伟呀裹c(diǎn)放在VR設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用上。大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)展也可以借助VR虛擬現(xiàn)實(shí)做出數(shù)字化的畢業(yè)設(shè)計(jì)展形式,只要有網(wǎng)絡(luò),用戶就可以在任意平臺(tái)上觀賞和瀏覽畢業(yè)設(shè)計(jì)成果,不受時(shí)間、空間、地域等方面的限制,并且更能充分展現(xiàn)專業(yè)的特性,視覺效果將更加突出。如果畢業(yè)設(shè)計(jì)展能夠用VR的形式呈現(xiàn)出來,那么畢業(yè)設(shè)計(jì)形式也將發(fā)生改變,更加多元化和立體化。
結(jié)語(yǔ)
VR設(shè)計(jì)快速發(fā)展,除了相關(guān)技術(shù)在將來會(huì)大規(guī)模盛行,其配套定制也同樣有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間和潛力。VR設(shè)計(jì)不僅能夠有效滿足不同行業(yè)對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用需求,對(duì)于新媒體設(shè)計(jì)的影響也是十分深遠(yuǎn)的。在這種情況下,我們應(yīng)把握機(jī)遇,將VR體現(xiàn)在教育中,在強(qiáng)化專業(yè)教育的基礎(chǔ)上,做好迎接這一新的設(shè)計(jì)思潮的準(zhǔn)備。
作者:黃繁 單位:昆明學(xué)院美術(shù)與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院
一、引言
隨著全球商業(yè)環(huán)境日趨復(fù)雜,跨國(guó)公司能否在未來的市場(chǎng)選擇最恰當(dāng)?shù)膽?zhàn)略方式,贏得先機(jī),顯得迫在眉睫。盡管核心能力理論近來在戰(zhàn)略管理研究中廣泛運(yùn)用,但由于來自企業(yè)外部競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的不斷變化,企業(yè)獲取持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的基本模式已經(jīng)為持續(xù)地獲取一系列暫時(shí)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所取代。這樣的環(huán)境下,企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)很快地被不斷更迭的技術(shù)創(chuàng)新所侵蝕。在這種背景下,動(dòng)態(tài)能力理論作為該理論的繼承,逐步形成并獲得快速發(fā)展。本文以韓國(guó)三星公司為例,用動(dòng)態(tài)能力理論分析其發(fā)展過程中所使用的一系列戰(zhàn)略,以期為其他跨國(guó)公司的戰(zhàn)略選擇找到合適的出路。
二、動(dòng)態(tài)能力理論綜述
動(dòng)態(tài)能力理論強(qiáng)調(diào)企業(yè)在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中探索其內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)能力。它分析了一個(gè)企業(yè)在日新月異的環(huán)境中如何發(fā)揮企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)來應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化和挑戰(zhàn)。Teece認(rèn)為,動(dòng)態(tài)能力就是感知并抓住機(jī)會(huì)的能力。在進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上,Teece、Pisano和Shuen認(rèn)為,動(dòng)態(tài)能力是企業(yè)整合、構(gòu)建和重組,使其適應(yīng)快速變化環(huán)境的能力。Luo認(rèn)為動(dòng)態(tài)能力由擁有能力、使用、分配能力和通過學(xué)習(xí)更新和獲得新的能力組成。焦豪等在動(dòng)態(tài)能力的綜述中強(qiáng)調(diào),在中國(guó)獨(dú)特背景下,動(dòng)態(tài)能力可以由環(huán)境洞察能力、變革更新能力、技術(shù)柔性能力、組織柔性能力四個(gè)方面組成。即企業(yè)以提供自身的利益價(jià)值來滿足顧客需求,并洞察周遭環(huán)境,在變革更新動(dòng)力的作用下做出快速的應(yīng)對(duì)措施,通過技術(shù)柔性能力和組織柔性能力,配置與整合其價(jià)值鏈,最終取得企業(yè)所需要的資源和知識(shí)。近年來,動(dòng)態(tài)能力的研究有了許多新的延伸,它涉及企業(yè)從感知機(jī)遇,到抓住機(jī)遇,一直到管理和面對(duì)新挑戰(zhàn)的全過程。首先是感知和發(fā)現(xiàn)潛在的機(jī)遇和威脅,即商業(yè)環(huán)境中新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。再者是充分利用企業(yè)的資源和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)獲取機(jī)遇,對(duì)抗困難。最后通過一系列的戰(zhàn)略方法來保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),達(dá)成企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。JantunenA.等人通過調(diào)查200多家制造型企業(yè)和服務(wù)性組織,分析并發(fā)現(xiàn)了跨國(guó)公司動(dòng)態(tài)能力與其國(guó)際化績(jī)效的關(guān)系,從而提出動(dòng)態(tài)能力是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的潛在來源。
三、跨國(guó)公司動(dòng)態(tài)能力理論中影響戰(zhàn)略選擇的因素
1.對(duì)市場(chǎng)的認(rèn)知跨國(guó)公司的動(dòng)態(tài)能力和對(duì)市場(chǎng)的認(rèn)知有密切聯(lián)系,從而影響到了它的戰(zhàn)略及其戰(zhàn)略的實(shí)施。對(duì)機(jī)會(huì)的感知是與市場(chǎng)消費(fèi)群體的文化密切相關(guān)的。對(duì)不同文化的認(rèn)識(shí)可以導(dǎo)致對(duì)市場(chǎng)截然不同的判斷和結(jié)論,從而決定了不同的戰(zhàn)略。對(duì)市場(chǎng)的認(rèn)知是一個(gè)知識(shí)的獲取和全球?qū)W習(xí)的過程。跨國(guó)公司的市場(chǎng)戰(zhàn)略包括進(jìn)入戰(zhàn)略、價(jià)格戰(zhàn)略、公司的管理結(jié)構(gòu)以及聯(lián)盟,兼并等,沒有對(duì)市場(chǎng)和消費(fèi)者特性深入的認(rèn)知就不可能制定有效的價(jià)格戰(zhàn)略。而聯(lián)盟、兼并的過程涉及新興市場(chǎng)的國(guó)家政策、企業(yè)文化等因素,成功的聯(lián)盟和兼并只有在掌握了充分的市場(chǎng)信息的基礎(chǔ)上才能完成。
2.對(duì)環(huán)境的認(rèn)知跨國(guó)公司動(dòng)態(tài)能力是對(duì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)、調(diào)整和改變的能力。改變一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、周期和生產(chǎn)布局是困難的決定。將開發(fā)的產(chǎn)品直接銷售到各個(gè)市場(chǎng)是跨國(guó)公司開發(fā)市場(chǎng)常用的手法。但是由于不同市場(chǎng)的勞動(dòng)力成本和支付能力存在較大差異,跨國(guó)公司不可能長(zhǎng)期依賴全球化的產(chǎn)品。只有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),改變其產(chǎn)品和市場(chǎng)戰(zhàn)略,才能把握住機(jī)會(huì),在不同市場(chǎng)的拓展中獲得成功。
四、案例研究:韓國(guó)三星公司的戰(zhàn)略選擇
1.三星的戰(zhàn)略選擇
(1)多元化戰(zhàn)略和拷版戰(zhàn)略
1998年亞洲金融危機(jī)以前,三星公司將業(yè)務(wù)從米面磨坊拓展到電子、金融、機(jī)械、化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,所采納的就是多元化戰(zhàn)略。美國(guó)學(xué)者Ansoff最早對(duì)多元化經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略定義,并在《哈佛商業(yè)評(píng)論》發(fā)表的論文《多元化戰(zhàn)略》中正式提出。1959年,E.Penrose多元化定義為企業(yè)既生產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品,又開發(fā)新產(chǎn)品,這些產(chǎn)品與原有產(chǎn)品在生產(chǎn)和營(yíng)銷中有很大的不同,包括了各種最終產(chǎn)品的增加,垂直一體化程度的增加,以及企業(yè)運(yùn)營(yíng)的生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)目的增加。1970年,Wrigley在博士論文《分部制與多元化中》提出以企業(yè)最主要產(chǎn)品的年銷售額與企業(yè)的年銷售總額之比即專業(yè)化率對(duì)多元化進(jìn)行分類。當(dāng)時(shí)的三星公司主要關(guān)注相關(guān)產(chǎn)品型,同時(shí)引入了一部分的不相關(guān)產(chǎn)品,極大地豐富了其銷售的市場(chǎng)份額,獲取了一定的利潤(rùn)。與此同時(shí),三星公司的另一個(gè)戰(zhàn)略也同步進(jìn)行,即拷版戰(zhàn)略,它是指一個(gè)企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)、設(shè)計(jì)和零部件完全依賴外界的供給,該企業(yè)就像另一家企業(yè)的一個(gè)生產(chǎn)車間,只是依樣畫葫蘆地進(jìn)行組裝而已。三星公司1969年進(jìn)入家電和電子產(chǎn)業(yè),當(dāng)時(shí)的家電和電子產(chǎn)品市場(chǎng),尤其是電視機(jī)迅速普及,而彩色電視機(jī)也已經(jīng)成為炙手可熱的產(chǎn)品。然而,由于三星電子在成立之初并不掌握最起碼的電子技術(shù),而那些掌握彩色電視機(jī)技術(shù)的外國(guó)公司不愿轉(zhuǎn)讓最先進(jìn)的核心技術(shù),只提供黑白電視機(jī)成套散件和組裝技術(shù),因此三星電子選定的第一項(xiàng)產(chǎn)品是已經(jīng)進(jìn)入衰退階段且利潤(rùn)率不高的12英寸黑白電視機(jī)。由于低收入發(fā)展中國(guó)家依然存在對(duì)這種低檔產(chǎn)品有需求的細(xì)分市場(chǎng),加上韓國(guó)三星員工求知的文化氛圍,在較短時(shí)間內(nèi)就把技術(shù)學(xué)到手并以低成本進(jìn)行生產(chǎn),這讓初出茅廬的三星電子公司受益不少。這一戰(zhàn)略體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)條件下的市場(chǎng)、產(chǎn)品和技術(shù)的合適匹配。
(2)品牌戰(zhàn)略和模仿戰(zhàn)略
1997年,亞洲金融危機(jī)波及韓國(guó),眾多韓國(guó)公司艱難度日,三星公司業(yè)務(wù)全面告急。此時(shí),三星集團(tuán)及時(shí)啟動(dòng)“新經(jīng)營(yíng)”運(yùn)動(dòng),拋棄以往一貫的二流產(chǎn)品形象轉(zhuǎn)而專注高端市場(chǎng)。在美國(guó),三星公司果斷全面停止和世界上最大的連鎖企業(yè)沃爾瑪?shù)暮献鳎D(zhuǎn)而和Sears等迎合高層次消費(fèi)者的專賣店合作,以提高品牌在美國(guó)和全球市場(chǎng)的形象,并確立三星獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計(jì)風(fēng)格。走向國(guó)際的三星公司認(rèn)真汲取其他公司高端產(chǎn)品的技術(shù),在品牌戰(zhàn)略得到肯定后,開始走模仿戰(zhàn)略。根據(jù)自己所處的品牌地位以及現(xiàn)有的技術(shù)含量,在模仿的同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)作出改進(jìn),使自己的產(chǎn)品與其他企業(yè)的同類產(chǎn)品有所不同,更適合大環(huán)境下某些特定市場(chǎng)的需要。20世紀(jì)初,三星在智能手機(jī)市場(chǎng)上不停地追擊各個(gè)電子手機(jī)大牌。現(xiàn)在,它的市場(chǎng)份額甚至把蘋果甩在了后面。以GalaxyS4為例,這些手機(jī)都擁有較大的顯示屏和令人印象深刻的新功能。而這些成就歸功于三星的模仿戰(zhàn)略。作為一個(gè)典型的快速反應(yīng)的模仿者,雖然三星公司曾因模仿蘋果的設(shè)計(jì)而遭到蘋果,但之后三星公司加快設(shè)計(jì)生產(chǎn),根據(jù)市場(chǎng)反應(yīng)大力推廣成功的產(chǎn)品。之后,三星公司不再只提供便宜版的類蘋果版手機(jī),大屏手機(jī)、不同的功能、成功的營(yíng)銷以及消費(fèi)者青睞的體驗(yàn)使其占據(jù)市場(chǎng)的很大份額。
(3)合作戰(zhàn)略和技術(shù)戰(zhàn)略
1998年金融危機(jī)的教訓(xùn),使得三星公司牢記曾經(jīng)吃過的虧。從多元化戰(zhàn)略和拷版戰(zhàn)略升級(jí)為品牌戰(zhàn)略和模仿戰(zhàn)略,三星公司逐步地把握電子行業(yè)的核心技術(shù)。在此之外,三星公司也逐步拓展其他技術(shù)領(lǐng)域,比如VR技術(shù)。VR又叫虛擬現(xiàn)實(shí),是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備,在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù),把虛擬世界呈現(xiàn)在人們眼前。三星能自給自足的包括芯片、顯示器、鏡頭、頭顯外殼與電池模組以及其他半導(dǎo)體。這些硬件優(yōu)勢(shì)與三星公司多年來在技術(shù)上狠抓不放,虛心求教,努力創(chuàng)新的原則息息相關(guān)。但僅僅有技術(shù)支撐還不夠,還需要有軟件的配套。這時(shí),三星公司就著眼于合作戰(zhàn)略。OculusVR是一家專門開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和產(chǎn)品的初創(chuàng)公司,擁有較高的軟件技術(shù)。在兩家公司的合作中,Oculus仍生產(chǎn)它的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品專注于游戲類應(yīng)用,因此它也非常需要三星的高像素密度的OLED顯示屏。所以,Oculus允許三星使用其移動(dòng)軟件開發(fā)工具并協(xié)助開發(fā)用戶界面。對(duì)于三星公司而言,它想盡快進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng),但它不想像Oculus和索尼那樣花大量的時(shí)間和資金,因此允許Oculus使用其下一代OLED顯示屏。這種雙贏的技術(shù)合作,不但為三星公司提供了更多的技術(shù)領(lǐng)域和市場(chǎng)份額,也將它的品牌又一次拔高了一層。
2.動(dòng)態(tài)能力理論下三星公司的戰(zhàn)略分析
(1)學(xué)習(xí)并涉足其他行業(yè)
三星原本作為一家經(jīng)營(yíng)魚干、蔬菜、面粉和砂糖的小公司,卻因戰(zhàn)爭(zhēng)受到重挫,損失了近一半的財(cái)產(chǎn)。由于當(dāng)時(shí)的韓國(guó)生活用品主要依賴進(jìn)口,三星的原材料供應(yīng)也亮起了紅燈,促使其轉(zhuǎn)向生產(chǎn)領(lǐng)域,因此其目標(biāo)也調(diào)整為服務(wù)全國(guó)。在這樣的大背景下,三星公司開始擺脫起初的小產(chǎn)業(yè),慢慢拓展到其他領(lǐng)域。1953年三星創(chuàng)立砂糖生產(chǎn)公司。1954年建立自產(chǎn)自銷的羊毛公司。1969年正式成立三星電子公司為未來韓國(guó)的電子行業(yè)打下基礎(chǔ)。之后又建立了韓國(guó)自己的化工廠。逐步地,韓國(guó)哪里原材料稀缺,三星公司就傾力向世界其他知名公司學(xué)習(xí)并建立相關(guān)產(chǎn)業(yè),服務(wù)全國(guó)。三星公司以恢復(fù)韓國(guó)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo),從原本的小公司變成涉足多個(gè)領(lǐng)域的韓國(guó)巨頭公司,從原本的原材料生產(chǎn)到后來的日用產(chǎn)品生產(chǎn),它采納的正是多元化戰(zhàn)略和拷版戰(zhàn)略。而這些戰(zhàn)略的選擇和實(shí)施,也正是因?yàn)楫?dāng)時(shí)韓國(guó)動(dòng)蕩的社會(huì)環(huán)境。
(2)模仿并推動(dòng)品牌國(guó)際化
動(dòng)態(tài)能力真正能提升企業(yè)價(jià)值的重點(diǎn)在于復(fù)制與模仿。復(fù)制至少能為企業(yè)產(chǎn)生兩種戰(zhàn)略價(jià)值流,一是支撐在地理區(qū)域和產(chǎn)品線擴(kuò)張方面的能力;二是這種復(fù)制還體現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部學(xué)習(xí)與不斷提升的基礎(chǔ)。曾經(jīng)的三星公司總是掛上低廉的代名詞,在三星公司走上高端國(guó)際化品牌之路后,開始孜孜不倦地追求設(shè)計(jì)、技術(shù)等核心競(jìng)爭(zhēng)力,而模仿就是它的敲門磚。以手機(jī)為例,2006年三星的Samsung'sX830就是典型的MP3造型。這個(gè)設(shè)計(jì)想法就是來自于當(dāng)時(shí)流行在外的MP3。以MP3的外形和功能作為基點(diǎn),再配上電話的功能推出了這款產(chǎn)品,目的就是讓消費(fèi)者能擁有當(dāng)時(shí)最流行的手機(jī)。2008年,三星推出了SamsungCleo這款小巧玲瓏的翻蓋手機(jī),配上新穎的全鍵盤模式,讓這款手機(jī)風(fēng)靡一時(shí)。一年后,同樣的翻蓋手機(jī)配上橫屏翻蓋,這樣大膽而新奇的創(chuàng)意博得了許多求新人士的喜好……三星不斷地在模仿中追求卓越,在模仿中追求創(chuàng)新,在創(chuàng)新后追求更新,使自己的品牌和技術(shù)永遠(yuǎn)先人一步。2011年,三星用自己全新的創(chuàng)意和5.3英寸的屏幕征服了整個(gè)手機(jī)界。這一次,三星公司用自己的設(shè)計(jì)和創(chuàng)意占領(lǐng)了市場(chǎng),開始和蘋果多爭(zhēng)一杯羹。
(3)唯技術(shù)優(yōu)先,謀互補(bǔ)合作
在三星普通電子產(chǎn)品市場(chǎng)飽和后,三星公司開始謀求其他出路以轉(zhuǎn)型難以突破的現(xiàn)狀。VR作為三星公司新的關(guān)注點(diǎn)之一,在經(jīng)歷了幾年的技術(shù)研究后,三星的VR硬件和技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。但是對(duì)于這樣一個(gè)大型跨國(guó)公司而言,VR畢竟是一個(gè)新的方向,有很多的不確定性,它不可能將其他產(chǎn)品的利潤(rùn)拿來再重新大量投資VR的研發(fā)。所以,對(duì)于VR軟件的技術(shù)缺失,三星公司選擇了互補(bǔ)合作的戰(zhàn)略模式。這樣的情況下,三星公司既可以緊緊抓住VR硬件核心技術(shù),不落入外人手中,又可以對(duì)自己有利的伙伴進(jìn)行挑選和匹配,形成一個(gè)組合,打下各大巨頭互相爭(zhēng)奪的VR市場(chǎng)。另外,在合作的過程中,三星公司可以向不同公司討教他們或缺的相關(guān)VR技術(shù),并應(yīng)用于未來新的VR產(chǎn)品研發(fā)上,不斷適應(yīng)多變的市場(chǎng),從中獲利。
隨著VR虛擬技術(shù)在VR游戲和VR視頻領(lǐng)域的發(fā)展、技術(shù)上的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步,教育領(lǐng)域中VR技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。同樣的伴隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)的節(jié)奏,加上教學(xué)媒體的更新?lián)Q代,教育技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)了一個(gè)新型教學(xué)媒體,這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),技術(shù)突破使得人們把更多的焦點(diǎn)放在教育領(lǐng)域中來,于是工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品教育領(lǐng)域能有進(jìn)一步提升。視覺產(chǎn)品藝術(shù)的發(fā)展結(jié)合VR虛擬技術(shù)的教學(xué)手段更能為學(xué)生迅速與醒目地傳遞教學(xué)信息。具體的要利用三維圖形生成技術(shù),多傳感交互技術(shù)等。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征
交互性、沉浸感和構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有代表性的重要特征。這三個(gè)特征主要是從人的角度總結(jié)出來的,強(qiáng)調(diào)人在虛擬環(huán)境中起到的主導(dǎo)作用,借助一些硬件,例如:鼠標(biāo)、鍵盤、頭盔等外設(shè)備與虛擬環(huán)境融合,由此能使用戶沉浸到虛擬環(huán)境中去,并發(fā)生交互作用;更多體現(xiàn)在由看到事物時(shí)看到的表面認(rèn)知到更深入通過自身提煉總結(jié)輸出的認(rèn)知,并對(duì)其加深記憶,偏向于人需要自己的創(chuàng)造而形成的認(rèn)知,進(jìn)而深化概念和萌發(fā)新的創(chuàng)意。正是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的三個(gè)特征,不僅應(yīng)用于各行各業(yè),對(duì)于教育領(lǐng)域,起到了一定顯著的推動(dòng)作用。
二、現(xiàn)代教育教學(xué)中存在的問題
(一)目前的教育體制方式限制學(xué)生的發(fā)展不管是高等教育還是中小學(xué)教育模式都是以教師為中心,雖然一直倡導(dǎo)以學(xué)生為主體,大部分實(shí)施起來都是學(xué)生被動(dòng)地接受。關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)上機(jī)軟件的操作,一般的程序是教師先在電腦上操作演示、講解一遍,學(xué)生參照老師的操作再操作一遍,學(xué)生在整個(gè)操作學(xué)習(xí)過程中沒有獨(dú)立思考的機(jī)會(huì),更別說是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性。對(duì)于學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的學(xué)生需要?jiǎng)?chuàng)造性來說是致命的打擊。(二)教育模式不利于提高學(xué)生的操作能力對(duì)于上機(jī)操作課,或是手繪專業(yè)課,學(xué)生一般都是在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)操作,一個(gè)班的學(xué)生比較多,所以老師不能確保每個(gè)學(xué)生都能兼顧,由于時(shí)間、設(shè)備數(shù)量、場(chǎng)地、資金投入、人力資源等這些因素使得學(xué)生的操作能力得到提高受到限制。更別說在上課時(shí)提供逼真的實(shí)物給學(xué)生演示操作,讓學(xué)生能夠身臨其境去感受要操作繪畫物體的真實(shí)外型、材質(zhì)、結(jié)構(gòu),所以在建模或者繪畫時(shí)不能很好地表現(xiàn)其紋理和質(zhì)感。
三、引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)的必要性
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,能夠?yàn)閷W(xué)生提供非常逼真、生動(dòng)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景,同時(shí)制造出一場(chǎng)師生共同參與的情境,讓學(xué)生得到更好的體驗(yàn),提高學(xué)生的創(chuàng)造力,更重要的是激發(fā)學(xué)生對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的興趣,有了興趣,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高,就能突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。(一)在課堂教學(xué)中增加“立體物體”的展示在課堂上如果能經(jīng)常用實(shí)物進(jìn)行展示,有些模型費(fèi)用比較高,實(shí)施起來比較困難,對(duì)于我們學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的同學(xué)來說,大部分都是圍繞產(chǎn)品進(jìn)行授課,把實(shí)物做成三維模型,通過不同的角度和距離進(jìn)行分解和拆分,充分了解它的的材質(zhì)、功能、結(jié)構(gòu)。(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)操培訓(xùn)中虛擬現(xiàn)實(shí)的代入感和交互感能使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中充當(dāng)角色,全神貫注地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去,有利于學(xué)生了解產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),從調(diào)研—設(shè)計(jì)—模型—實(shí)物的全過程。甚至可以快速地掌握具體的某一環(huán)節(jié),并針對(duì)性地進(jìn)行操作培訓(xùn)。(三)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育中虛擬遠(yuǎn)程教育是通過運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng),集成聲音、圖像及其他多媒體三維空間的遠(yuǎn)程教育,多角度的逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境不受地域的局限,能更好地交流學(xué)習(xí)。
四、VR技術(shù)在傳統(tǒng)教育行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)
(一)國(guó)外VR虛擬教學(xué)的現(xiàn)狀分析美國(guó)在20世紀(jì)40年代時(shí)就開始在軍用航空上對(duì)航空的士兵進(jìn)行虛擬模擬練習(xí),美國(guó)是最早開始利用虛擬技術(shù)在機(jī)器操作的用戶界面、人對(duì)于事物的感知、設(shè)備的硬件和后臺(tái)軟件幾個(gè)方向進(jìn)行跨越式的嘗試,并隨之突破。隨著技術(shù)的突破,逐漸在各行各業(yè)興起。據(jù)報(bào)道,圣澤維爾學(xué)校(St.Xavier’sSchool)850名學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)習(xí)了關(guān)于太陽(yáng)系的知識(shí),受到學(xué)生們的喜歡,經(jīng)歷了虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)體驗(yàn),讓課程豐富多彩,更有視覺、觸覺、等方面的感受,如身臨其境一般。基于VR虛擬技術(shù)的課程在美國(guó)科格威爾大學(xué)開設(shè),本課程的核心是為了讓學(xué)生增強(qiáng)課堂上虛擬現(xiàn)實(shí)方面的感知,同時(shí)讓學(xué)生能夠快速掌握人機(jī)交互相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生利用VR技術(shù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。追溯到歐洲國(guó)家,英國(guó)虛擬技術(shù)在硬件和軟件這一領(lǐng)域是有發(fā)言權(quán)的,占有領(lǐng)先的地位,其他發(fā)達(dá)的國(guó)家例如德國(guó)以及瑞典也開始對(duì)虛擬技術(shù)這一塊進(jìn)行了積極的探索和研究應(yīng)用。(二)國(guó)內(nèi)VR虛擬教學(xué)的現(xiàn)狀分析我國(guó)虛擬技術(shù)的研究相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還是有一定的距離,雖然發(fā)展相對(duì)來說比較緩慢,但是我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)開始越來越重視這一塊。在教學(xué)上的運(yùn)用,也是很積極地建設(shè)虛擬場(chǎng)景模型,取得一定的成效:北京航空航天大學(xué)是我國(guó)最早開始研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的單位之一,他們研發(fā)的分布式虛擬環(huán)境,可以提供虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境,支持三維動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)收集處理分析,提供虛擬現(xiàn)實(shí)需要的開發(fā)平臺(tái)支撐,著重對(duì)虛擬技術(shù)環(huán)境中涉及到的物體物理表象特征和處理進(jìn)行了研究,同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的視覺也提出了相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法,這對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)在教學(xué)上虛擬現(xiàn)實(shí)的視覺性提供了可靠的條件。總得來說目前我國(guó)的VR產(chǎn)品體驗(yàn)待加強(qiáng),切入教育領(lǐng)域公司少。
五、VR虛擬技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用
對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)專業(yè)的教學(xué),我們可以利用VR虛擬技術(shù)的全景教學(xué)模式讓學(xué)生有沉浸式學(xué)習(xí)感,提高課堂的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,可以開創(chuàng)全新的設(shè)計(jì)視覺展示模式,構(gòu)建真實(shí)的產(chǎn)品環(huán)境,為學(xué)生帶來產(chǎn)品使用環(huán)境的場(chǎng)景式體驗(yàn)。教師播放的教學(xué)視頻demo來看,學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)課堂360度的觀看,戴上設(shè)備,增加體驗(yàn),甚至可以實(shí)現(xiàn)情境再現(xiàn)。與此同時(shí),也徹底打破受到空間地域以及設(shè)備的限制,從而有效地營(yíng)造出一種跟隨技術(shù)讓學(xué)生全身心地投入到教學(xué)情境中來,學(xué)生專業(yè)知識(shí)的掌握、實(shí)際操作訓(xùn)練都能達(dá)到最優(yōu)化。對(duì)于學(xué)校來說還降低了成本,使用上最先進(jìn)的技術(shù),能夠?yàn)閷W(xué)生營(yíng)造出無(wú)限大的虛擬教學(xué)環(huán)境,在很短的時(shí)間內(nèi)就能提供給學(xué)生最好的最快捷的訊息和信息畫面感。據(jù)資料的收集,目前國(guó)內(nèi)院校還沒有普遍地把VR技術(shù)運(yùn)用到課堂上或者作為一種教學(xué)手段來開展教學(xué),僅有幾所大學(xué)例如清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、上海交大等院校在校內(nèi)初步建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,主要針對(duì)VR虛擬技術(shù)研究和開發(fā)。在課堂上運(yùn)用VR技術(shù)之前,應(yīng)該對(duì)學(xué)生提前介紹VR技術(shù),便于學(xué)生更好地操作使用,使學(xué)生享受到工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程內(nèi)容的最佳效果。對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)專業(yè),不僅需要平面也需要對(duì)三維場(chǎng)景的學(xué)習(xí),VR技術(shù)構(gòu)建的三維場(chǎng)景,更能契合工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè),親身的學(xué)習(xí)體驗(yàn)明顯會(huì)比一味的說教更有效果。更多的是為學(xué)生帶來身體和心理上的突破和改變,隨著VR技術(shù)的運(yùn)用,情感化為主導(dǎo)的藝術(shù)類學(xué)生更加敏感對(duì)于學(xué)習(xí)上、精神上的體驗(yàn)和刺激,通過文字、圖形、聲音、影像以及動(dòng)畫等結(jié)合虛擬技術(shù)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行的教學(xué),能夠滿足學(xué)生的這一需求。在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)這一領(lǐng)域能夠使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對(duì)于學(xué)生、教師和學(xué)校都是有利的。
六、結(jié)語(yǔ)
隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展,把其運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)領(lǐng)域,不僅能改變傳統(tǒng)的依靠書本、教師授課的形式,還能通過VR技術(shù)讓課堂上的表現(xiàn)形式更形象化,學(xué)生掌握起來更容易簡(jiǎn)單,雖然技術(shù)還不是很嫻熟,它的研究和發(fā)展還有待進(jìn)一步的加強(qiáng)。技術(shù)發(fā)展到一定水平,成本隨之降低,隨之就會(huì)普及使用在課堂上,虛擬技術(shù)作為教學(xué)手段成為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)這一領(lǐng)域必要的信息化的趨勢(shì),在整個(gè)教育領(lǐng)域發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
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【論文摘要】 目的 應(yīng)用手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng),探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)外科的應(yīng)用價(jià)值和方法。方法 術(shù)前采集10例顱內(nèi)深部病變患者的CT、MRI、CTA、MRA、DSA影像資料輸入Dextroscope工作站進(jìn)行圖像融合處理和三維重建,在虛擬影像上觀察病變與周圍組織的空間關(guān)系,設(shè)計(jì)手術(shù)入路、模擬手術(shù)過程進(jìn)行骨窗開顱、顱骨磨除及腫瘤切除,并與實(shí)際術(shù)中所見進(jìn)行比較。結(jié)果 術(shù)中所見病變與周邊重要神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系和病變解剖細(xì)節(jié)與術(shù)前模擬完全吻合,減少了手術(shù)時(shí)間。通過手術(shù)模擬,術(shù)者得以提前預(yù)演手術(shù)經(jīng)過,為優(yōu)化治療方案創(chuàng)造了條件。結(jié)論 虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)有助于術(shù)前診斷、制定詳細(xì)的手術(shù)計(jì)劃、預(yù)先評(píng)價(jià)手術(shù)難度,提高手術(shù)安全性。是醫(yī)療教學(xué)和訓(xùn)練的得力工具。
計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的飛越,提供了日益清晰細(xì)致的醫(yī)學(xué)影像,但不同成像技術(shù)在成像能力上對(duì)不同組織各具優(yōu)勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality, VR)的出現(xiàn),為不同模式的影像資料融合成同一圖像提供了平臺(tái),使各種成像技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短,并通過后處理,在虛擬三維空間上呈現(xiàn)給人們一個(gè)可以交互互動(dòng)的全息立體仿真環(huán)境。我科自2006年10月至12月間,運(yùn)用Dextroscope 手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng),對(duì)10例神經(jīng)外科手術(shù)病例進(jìn)行術(shù)前手術(shù)規(guī)劃和模擬操作,體會(huì)如下。
1 資料與方法
1.1 臨床資料 本組共進(jìn)行了10例術(shù)前手術(shù)規(guī)劃和模擬,其中蝶骨嵴內(nèi)側(cè)型腦膜瘤、聽神經(jīng)瘤各2例,巨大嗅溝腦膜瘤、垂體瘤、眼動(dòng)脈瘤、前交通動(dòng)脈瘤、巖斜腦膜瘤、松果體區(qū)腫瘤各1例。
1.2 Dextroscope工作站(Dextroscope MK 10,新加坡Volume Interactions公司),包括主服務(wù)器和虛擬操作平臺(tái),軟件版本RadioDexter 1.0。(1)術(shù)前完成患者各類影像資料的采集,可用DICOM3、TIFF和SGI Classic、Raw volume chunk或slices、Analyze AVW Volume或7.5 Image等多種格式的CT、MRI、MRA、CTA、DSA資料,數(shù)據(jù)都將會(huì)被轉(zhuǎn)換為RadioDexter原始格式(mk)。掃描要求為無(wú)間隔、薄層、無(wú)重疊、不間斷連續(xù)掃描。(2)加載數(shù)據(jù)到Radiodexter,通過預(yù)處理排除圖像干擾,將各類圖像的優(yōu)勢(shì)細(xì)節(jié)調(diào)試出來,導(dǎo)入Dextroscope VR環(huán)境,通過圖像配準(zhǔn)和融合,獲得一個(gè)細(xì)節(jié)豐富、易于區(qū)分的三維立體圖形。通過分割工具,可以將不同結(jié)構(gòu)單獨(dú)挑選出來全方位仔細(xì)觀察,還可以調(diào)整透明度和分別著色后重新放回原位,使不同結(jié)構(gòu)的分界更加直觀。(3)通過佩戴立體眼鏡和將雙手伸入反射鏡面背后操縱電磁示蹤設(shè)備,術(shù)者有機(jī)會(huì)體驗(yàn)顯微鏡下真實(shí)操作環(huán)境,模擬手術(shù)入路和操作,直接切除病變并空間測(cè)量。所有操作動(dòng)作均可被記錄和反復(fù)回放,進(jìn)行事后評(píng)估和演示教學(xué)。
1.3 實(shí)施手術(shù) 依據(jù)手術(shù)模擬確定的體表標(biāo)志開顱,對(duì)照比較術(shù)前虛擬環(huán)境與真實(shí)手術(shù)入路中所見解剖標(biāo)志和空間關(guān)系。
2 結(jié) 果
虛擬顯示大腦皮層血管和引流靜脈與術(shù)中所見完全吻合。虛擬眼動(dòng)脈段動(dòng)脈瘤朝向及瘤頸與前床突及視神經(jīng)關(guān)系與實(shí)際相同,簡(jiǎn)化了術(shù)中周邊探查步驟,從而順利實(shí)施前床突磨除和動(dòng)脈瘤夾閉(圖1)。通過手術(shù)模擬,事先獲知蝶骨嵴內(nèi)側(cè)型腦膜瘤對(duì)同側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈和大腦中動(dòng)脈的包裹情況,手術(shù)開始早期腫瘤得以迅速內(nèi)減壓縮小體積,然后動(dòng)脈主干得以安全游離,腫瘤全切(圖2)。其他病例術(shù)前手術(shù)模擬也為手術(shù)骨窗調(diào)整和病變周邊細(xì)節(jié)解析提供了常規(guī)影像無(wú)法獲得的信息,手術(shù)時(shí)間大為縮短。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)面世多年,但由于早年硬件龐大昂貴,最初僅應(yīng)用于軍事及航天飛行訓(xùn)練領(lǐng)域。該技術(shù)使代價(jià)高昂的操作得以低成本的無(wú)限重復(fù),特別為初級(jí)醫(yī)務(wù)人員無(wú)法觸及的領(lǐng)域提供了實(shí)踐機(jī)會(huì)。醫(yī)用Dextroscope系統(tǒng)運(yùn)用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了手術(shù)操作的真實(shí)模擬。最主要的特點(diǎn)是:(1)交互性:按操作者意圖去執(zhí)行并即刻反饋,盡量接近臨床的真實(shí)過程。(2)虛擬性:通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將不同影像技術(shù)進(jìn)行整合,在一個(gè)數(shù)字模型中同時(shí)展示各自的優(yōu)勢(shì),并根據(jù)需要在任意角度和平面分別或綜合提供全息化的解剖信息。(3)可復(fù)性:由于不接觸病人,虛擬手術(shù)操作可多次重復(fù)、修改和擴(kuò)展[1~3]。
3 討 論
本組病例的實(shí)際應(yīng)用顯示,VR系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)結(jié)構(gòu)三維可視化模型,使操作者可以透過立體眼鏡觀察到三維立體圖像,并且在近似日常操作環(huán)境的眼前30~40 cm處觀察和直接操作3D虛擬對(duì)象,不僅真實(shí)模擬手眼協(xié)調(diào)操作,而且同步體驗(yàn)操作空間的透視縱深感。通過模擬,術(shù)者可以更為有效地利用各類影像信息,加深影像理解,更為直觀地了解解剖關(guān)系,在手術(shù)進(jìn)行前制定最優(yōu)的手術(shù)計(jì)劃,充分估計(jì)手術(shù)難點(diǎn)、制定對(duì)策并反復(fù)推演[4]。
我們同時(shí)也發(fā)現(xiàn):首先圖像導(dǎo)入后的處理過程需要熟悉,特別是三維數(shù)字模型中各個(gè)結(jié)構(gòu)的分割處理,調(diào)試不當(dāng)可能損失許多解剖細(xì)節(jié)。其次,影像解讀仍然需要基于良好的生理和病理解剖知識(shí)的判斷,比如嗅溝腦膜瘤病例,模擬顯示腫瘤表面豐富的血管網(wǎng),卻無(wú)法區(qū)分實(shí)際伴行其間的大腦前動(dòng)脈主干,需要臨床醫(yī)生根據(jù)解剖常識(shí)去判斷。另外,軟件對(duì)高亮信號(hào)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)提取良好,對(duì)低暗信號(hào)病變,比如囊性變部分,圖像分割時(shí)很難建立滿意的三維模型。因此,融合較多不同成像方式影像建立的三維模型在結(jié)構(gòu)區(qū)分上會(huì)更加清晰。
我們認(rèn)為,Dextroscope VR系統(tǒng)的模擬影像與真實(shí)情況吻合度高,充分顯示解剖細(xì)節(jié)和變異,操作界面友好。對(duì)于初學(xué)者,有助于無(wú)創(chuàng)診斷、模擬外科操作、教學(xué)和訓(xùn)練。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的臨床醫(yī)生,可以更好解讀患者的解剖信息,預(yù)知解剖變異,使手術(shù)目標(biāo)更加清晰,手術(shù)操作更加安全。
參考文獻(xiàn)
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1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念
VR技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),它是一種能夠讓現(xiàn)實(shí)中的人在計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬信息世界中體驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)世界同樣的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和構(gòu)想性的基本特征。這種虛擬技術(shù)集合了計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)等等的多種科學(xué)技術(shù)。它能夠模擬出人的視覺,聽覺,觸覺等的感官功能。使人在計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬世界中通過語(yǔ)言、動(dòng)作等等的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)交流,可以說這種技術(shù)的發(fā)展前景是非常的廣闊的。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征介紹
①多感知性的特征,是指視、力、觸、運(yùn)動(dòng)、味、嗅等感知系統(tǒng),從人類理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展來說,是希望能夠給完全的模擬出現(xiàn)實(shí)中所有的感知,但因目前的技術(shù)掌握和傳感技術(shù)的限制,僅僅只能模擬出以上視、力、觸、運(yùn)動(dòng)、味、嗅等感知系統(tǒng)的。
②沉浸性又稱浸沒感或臨場(chǎng)感,存在感等,具體是指人以第一人稱存在在虛擬世界中的真實(shí)體驗(yàn)。當(dāng)然,以目前技術(shù)還沒有達(dá)到最理想的程度。
③交互性就是指人在虛擬世界中,能夠像在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中一樣,可以通過對(duì)一些物體的抓取、使用等動(dòng)作,感覺到所觸碰的物體的重量,形狀,色澤等一些人與物體之間的互動(dòng)信息。
④構(gòu)想性,即在虛擬的世界里面,將所想的物件所做的事情在虛擬世界呈現(xiàn)出來,這樣做能達(dá)到什么樣的效果,那樣做又能達(dá)到什么樣的效果,甚至還可以把在現(xiàn)實(shí)世界不可能存在的事和物都可以在虛擬世界中構(gòu)想出來。
3. VR技術(shù)的應(yīng)用范圍
VR技術(shù)由誕生到現(xiàn)今已經(jīng)歷了幾個(gè)年代,其應(yīng)用范圍也越來越廣,如醫(yī)學(xué)方面,可以提供給醫(yī)生進(jìn)行模擬手術(shù),這樣大大提供了現(xiàn)實(shí)中手術(shù)的成功幾率,還有軍事,科技,商業(yè),建筑,娛樂,生活等等。
4. VR技術(shù)中涉及的相關(guān)技術(shù)
①立體視覺現(xiàn)實(shí)技術(shù):人通過視覺所獲取到的信息是人本身所有感覺中最多的一種感官,所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中立體顯示技術(shù)占有不可或缺的重要地位。
②環(huán)境構(gòu)建技術(shù):在虛擬世界中,構(gòu)件環(huán)境是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),要營(yíng)造一個(gè)區(qū)域的環(huán)境,首先就要?jiǎng)?chuàng)造環(huán)境或建筑模塊,然后在這個(gè)基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)時(shí)描繪、立體顯示,從而形成一個(gè)虛擬的區(qū)域環(huán)境。
③真實(shí)感實(shí)時(shí)描繪技術(shù):要在虛擬世界中實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界相同的事物,僅靠立體顯示技術(shù)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,虛擬世界中必須存在真實(shí)感和實(shí)時(shí)感,簡(jiǎn)單來說就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)物體的重量,質(zhì)量,色澤,相對(duì)位置,遮擋關(guān)系等的技術(shù)。
④虛擬世界聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù):在虛擬世界中雖然視覺是獲取信息的重要途徑之一,除了視覺還有很多感官系統(tǒng)可以獲取到周圍的信息。如聽覺,這種技術(shù)就是在虛擬世界中實(shí)現(xiàn)聲音,這樣人在虛擬世界里不僅能夠看得到也能聽得到。
5. VR技術(shù)中所涉及的硬件設(shè)備
①輸入設(shè)備
與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的硬件輸入設(shè)備分成兩大類:一是基于自然的交互設(shè)備,用于虛擬世界的信息輸入;另一種是三維定位跟蹤設(shè)備,主要用于輸入設(shè)備在虛擬世界中的位置進(jìn)行判定,并輸送到虛擬世界當(dāng)中。
虛擬世界與人實(shí)現(xiàn)自然交互的形式有很多,例如有數(shù)據(jù)手套,數(shù)據(jù)衣服,三維控制器,三維掃描儀等。
數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件,通過軟件編程,可進(jìn)行虛擬場(chǎng)景中物體的抓取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作,也可以利用它的多模式性,用作一種控制場(chǎng)景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn),為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段,目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測(cè)手指的彎曲,并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測(cè)試和空間定位測(cè)試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實(shí)手套”,可以為用戶提供一種非常真實(shí)自然的三維交互手段。
數(shù)據(jù)衣是為了讓VR系統(tǒng)識(shí)別全身運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的輸入裝置。數(shù)據(jù)衣對(duì)人體大約50多個(gè)不同的關(guān)節(jié)進(jìn)行測(cè)量,包括膝蓋、手臂、軀干和腳。通過光電轉(zhuǎn)換,身體的運(yùn)動(dòng)信息被計(jì)算機(jī)識(shí)別。通過BOOM顯示器和數(shù)據(jù)手套與虛擬現(xiàn)實(shí)交互數(shù)據(jù)衣。
②輸出設(shè)備
人在虛擬世界中要體現(xiàn)沉浸的感覺,就必須實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的多種感受,如是視、聽、觸、力、嗅、味等感官感覺,只不過以目前的虛擬技術(shù)只實(shí)現(xiàn)了視覺,聽覺和觸覺罷了。
③VR構(gòu)成設(shè)備
虛擬現(xiàn)實(shí)世界的構(gòu)成,主要的設(shè)備就是計(jì)算機(jī)本身了,虛擬世界的所有景象都是靠一個(gè)個(gè)模型造成的,而這些模型則是由計(jì)算機(jī)制作出來的。一般計(jì)算機(jī)被劃分成四個(gè)部分,第一:高配置的個(gè)人計(jì)算機(jī),專門用于普通的圖形配置加速卡,實(shí)現(xiàn)于VR技術(shù)中的桌面式特征;第二:高性能圖形工作站,就是一臺(tái)高配置的圖形處理計(jì)算機(jī);第三:高度并行系統(tǒng)計(jì)算機(jī);第四:分布式虛擬實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)等四個(gè)分類。
6. VR技術(shù)上的難點(diǎn)探討
隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展,人與計(jì)算機(jī)的互動(dòng)性得到了非常好的提現(xiàn)。而這種技術(shù)則成為了VR技術(shù)建立的主要手段。但是實(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)始終一直阻擋這VR技術(shù)前進(jìn)的一大難點(diǎn)之一,即時(shí)在理論上能夠分析得到高度逼真、實(shí)時(shí)漫游的虛擬世界,但至少以目前的狀況來說還達(dá)不到理論上的要求。這種理論性的技術(shù)是需要強(qiáng)大的硬件配置要求支撐的,比如說速度極快的圖形工作計(jì)算機(jī)和三維圖形加速卡等等設(shè)備,但以目前的設(shè)備來看即時(shí)最快的圖形處理計(jì)算機(jī)也不能達(dá)到十分逼真的同事又是實(shí)時(shí)互動(dòng)的虛擬世界。根本的原因就在于,因?yàn)橐肓巳伺c虛擬世界的互動(dòng),需要即時(shí)生成新的動(dòng)態(tài)模型時(shí),就不能達(dá)到實(shí)時(shí)的效果了,所以就不得不降低圖形模塊的清晰度來減少處理的時(shí)間,這樣直接導(dǎo)致了虛擬世界的逼真在某程度上的減少,這就是所謂的景物復(fù)雜度的問題了。
圖形模塊的生成是虛擬世界中的重要瓶頸,虛擬世界的重要特性隨著人的位置、方向的不斷變更狀態(tài)下感受虛擬世界的動(dòng)態(tài)特性,簡(jiǎn)單來說,就是你移動(dòng)一下位置和方向后所看到的即時(shí)生成的圖形模塊景象。有兩種指標(biāo)可以衡量用戶沉浸在虛擬世界中的效果和程度。其一就是之前所說的動(dòng)態(tài)特性;其二就是互動(dòng)的延遲特性。自然動(dòng)態(tài)圖形的形成的幀數(shù)是30幀,至少也不能低于10幀,否則整體畫面就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不連續(xù)和調(diào)動(dòng)的感覺。互動(dòng)延遲是影響用戶的另一個(gè)重要指標(biāo),如人在飛機(jī)上飛行時(shí),位置的變換和方向的控制,這時(shí)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)即時(shí)產(chǎn)生相對(duì)的圖形畫面,期間的時(shí)間延遲應(yīng)不大于0.1秒,最多也不能大于1/4秒。否則在長(zhǎng)期的工作中,人會(huì)容易產(chǎn)生疲勞、煩躁或者惡心的感覺,嚴(yán)重地影響了“真實(shí)”的感覺。以上兩種指標(biāo)都以來計(jì)算機(jī)圖形處理的速度。對(duì)于動(dòng)態(tài)的模塊圖形生成而言,每幀的圖形生成時(shí)間在30~50毫秒之間為較好;而對(duì)于互動(dòng)性的延遲,除互動(dòng)式輸入及其處理時(shí)間外,其圖形的生成速度也是重要的因素。而以上所敘述的因素都與圖形處理的硬件組成有直接的相互關(guān)系,除此之外還有賴于應(yīng)用技術(shù)的因素,如虛擬場(chǎng)景的復(fù)雜程度和圖形模塊生成所需的真實(shí)感等等。
7. VR技術(shù)在各國(guó)的研究情況
①VR技術(shù)在美國(guó)的研究現(xiàn)狀
美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的誕生可以追溯到上世紀(jì)40年代。最初研究的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是用于美國(guó)軍方對(duì)飛行駕駛員和宇航員的模擬訓(xùn)練。然而,隨著冷戰(zhàn)結(jié)束后美國(guó)軍費(fèi)大大的削減,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就逐漸轉(zhuǎn)為民用,目前美國(guó)在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面。
上個(gè)世紀(jì)80年代,美國(guó)宇航局及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究,并取得了令人矚目的研究成果,美國(guó)宇航局Ames實(shí)驗(yàn)室致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索”的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。現(xiàn)在美國(guó)宇航局已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng),空間站的模擬訓(xùn)練系統(tǒng),并且已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的模擬教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)就是進(jìn)行虛擬顯示技術(shù)研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。施樂公司研究中心在模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域中主要從事利用VRT建立未來辦公室的研究,并努力設(shè)計(jì)一項(xiàng)基于模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得數(shù)據(jù)存取更容易的窗口系統(tǒng)。波音公司的波音777運(yùn)輸機(jī)采用全無(wú)紙化設(shè)計(jì),利用所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實(shí)環(huán)境之上,把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上,工人根據(jù)此模板控制待加工尺寸,從而簡(jiǎn)化加工過程。
圖形圖像處理技術(shù)和傳感器技術(shù)是以上VR項(xiàng)目的主要技術(shù)。就目前看,空間的動(dòng)態(tài)性和時(shí)間的實(shí)時(shí)性是這項(xiàng)技術(shù)的最主要焦點(diǎn)。
②VR技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀
在歐洲,英國(guó)在VR開發(fā)的某些方面,特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面。在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國(guó)Bristol公司發(fā)現(xiàn),VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上,他們?cè)谲浖陀布哪承╊I(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國(guó)ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn),主要包括VR重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。
歐洲其它一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家如:荷蘭、德國(guó)、瑞典等也積極進(jìn)行了VR的研究與應(yīng)用。
瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境,是一個(gè)基于Unix的,不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。
荷蘭海牙TNO研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室(TNO- PEL)開發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng),通過改進(jìn)人機(jī)界面來改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng),以使用戶完全介入模擬環(huán)境。
德國(guó)在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面,一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本,避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn);二是產(chǎn)品演示,吸引客戶爭(zhēng)取定單;三是用于培訓(xùn),在新生產(chǎn)設(shè)備投入使用前用虛擬工廠來提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法國(guó)舉行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大會(huì),整體上促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深入發(fā)展。
③VR技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀
日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位,它在建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就。
在東京技術(shù)學(xué)院精密和智能實(shí)驗(yàn)室研究了一個(gè)用于建立三維模型的人性化界面,稱為SpmAR NEC公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),用代用手來處理CAD中的三維形體模型。通過數(shù)據(jù)手套把對(duì)模型的處理與操作者的手聯(lián)系起來;日本國(guó)際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用x、Y記錄器的受力反饋裝置;東京大學(xué)的高級(jí)科學(xué)研究中心的研究重點(diǎn)主要集中在遠(yuǎn)程控制方面,他們最近的研究項(xiàng)目是可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個(gè)模擬人手的隨動(dòng)機(jī)械人手臂的主從系統(tǒng);東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題。他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng),用于克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性;日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)教授千原國(guó)宏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器,只要把虛擬空間里的水果放到鼻尖上一聞,裝置就會(huì)在鼻尖處放出水果的香味,這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。
④國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀
在我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的一段距離,隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾暎鹞覈?guó)各界人士的興趣和關(guān)注,研究與應(yīng)用VR,建立虛擬環(huán)境、虛擬場(chǎng)景模型分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。國(guó)家科委國(guó)防科工委部已將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目,國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用并取得了一些不錯(cuò)的研究成果。
北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系也是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一,其虛擬實(shí)現(xiàn)與可視化新技術(shù)研究室集成了分布式虛擬環(huán)境,可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境、用行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)等,并在以下方面取得進(jìn)展:著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理;在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件,并提出有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法。
清華大學(xué)國(guó)家光盤工程研究中心所作的“布達(dá)拉宮”,采用了QuickTime技術(shù),實(shí)現(xiàn)大全景VR制;浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng);哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地合成了人的高級(jí)行為中的特定人臉圖像,解決了表情的合成和唇動(dòng)合成技術(shù)問題,并正在研究人說話時(shí)手勢(shì)和頭勢(shì)的動(dòng)作、語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。