虛擬現(xiàn)實設計范文精選

摘要：現(xiàn)代城市居民對于生活環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，公共藝術設計在城市環(huán)境建設中不斷推廣，成功實現(xiàn)了美化城市生活環(huán)境的目的。在公共藝術設計的推廣過程中，人們對該項藝術的可塑性進行了探索，發(fā)現(xiàn)了數(shù)字信息技術下的城市公共藝術設計方式，這種方式更具現(xiàn)代感，更貼合現(xiàn)代居民對生活環(huán)境的要求。文章對數(shù)字信息技術的基本概念進行論述，對數(shù)字信息技術在城市公共藝術設計中的應用原則、應用方式進行分析。

關鍵詞：數(shù)字信息技術；城市公共藝術；生活環(huán)境

以往城市公共藝術設計主要采用兩種形式，即園藝、設施布局設計，這兩種設計形式確實起到了美化城市生活環(huán)境的作用，但因為沿用時間較久且不易改動，導致城市居民普遍產(chǎn)生了審美疲勞。這些現(xiàn)象逐漸讓城市公共藝術設計人員意識到問題所在，認為現(xiàn)代設計需要朝靈活性方向發(fā)展。數(shù)字信息技術的出現(xiàn)豐富了城市公共藝術設計的發(fā)展渠道，利用該項技術即可讓城市公共藝術設計具有較強的靈活性，能夠隨意改動，避免居民產(chǎn)生審美疲勞，進一步突顯設計價值。因此，對數(shù)字信息技術在城市公共藝術設計中的應用進行分析具有一定現(xiàn)實意義。

一、數(shù)字信息技術的基本概念

數(shù)字信息技術在本質(zhì)上是一種用數(shù)字去代表現(xiàn)實事物或某種行動，使得現(xiàn)實事物或某種行動在信息環(huán)境中被“數(shù)字化”，這樣人們就能通過數(shù)字生成控制指令，在信息環(huán)境的信息交互功能下對“數(shù)字化”事物進行控制的技術。例如，假設要對某個照明設備的光照強度進行控制，就可以將該照明設備的光照強度用數(shù)字表達，依照對應數(shù)字，人們能通過信息設備向照明設備發(fā)出對應數(shù)字的光照強度指令，待指令被照明設備接收，其光照強度就會發(fā)生對應的變化，這就是數(shù)字信息技術應用的典型表現(xiàn)。因此，可以將數(shù)字信息技術視作一種讓現(xiàn)實事物數(shù)字化，再依靠信息交互進行控制，讓數(shù)字化設備依照控制要求發(fā)生動作的技術。值得注意的是，因為人們生活中絕大部分事物都可以被數(shù)字化，諸如以上提到的光照強度及移動距離、顏色變化、開啟關閉等都是可以被數(shù)字化的，所以數(shù)字化信息技術具有泛用性，能夠在多個領域中使用，其中就包括了城市公共藝術設計領域，利用該項技術設計人員能夠在設計工作中構建出多種靈活性高的設計形式，只要遵從基本原則設計，即可讓設計變得更具現(xiàn)代美感，進一步提升設計價值[1]。

二、數(shù)字信息技術的設計應用原則

一、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的關鍵技術及成本構成

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的關鍵技術及成本構成主要包括以下幾個方面：

1.動態(tài)環(huán)境建模技術：虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實技術的核心內(nèi)容。動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術（有規(guī)則的環(huán)境），而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術，兩者的有機結合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。這里的開發(fā)成本主要表現(xiàn)為環(huán)境三維模型和貼圖帶來的系統(tǒng)空間及時間占用，如果不能較好的優(yōu)化模型和貼圖將會嚴重影響整個系統(tǒng)的視覺效果及運行速度，大量浪費計算機系統(tǒng)資源，甚至導致復雜場景環(huán)境無法實現(xiàn)。

2.實時三維圖形生成技術：三維圖形的生成技術已經(jīng)較為成熟，其關鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15楨/秒，最好是高于30楨/秒。在不降低圖形的質(zhì)量和復雜度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術的研究內(nèi)容。隨著新一代高性能圖形處理器三維渲染技術的實用化，經(jīng)過適當優(yōu)化模型貼圖的虛擬環(huán)境實時生成已不再是系統(tǒng)設計的成本瓶頸了—大多數(shù)主流圖形處理器已可以輕松勝任此項任務，不必再增加額外的開發(fā)成本。

3.立體顯示和傳感器技術：虛擬現(xiàn)實的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展。現(xiàn)有的傳感器技術還遠遠不能滿足系統(tǒng)的需要。例如，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點；虛擬現(xiàn)實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術。由此可見，現(xiàn)有的立體顯示和傳感器技術還遠遠不能滿足高仿真度虛擬環(huán)境的構建要求，并且由于技術的不成熟性還極大的提高了系統(tǒng)開發(fā)的成本。據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)開發(fā)成本的40%以上將消耗在該方面，因此是低成本虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)必須解決的問題。

3.仿真控制技術：自然環(huán)境中的各物體之間是有相互作用的，簡單的說就是各種力場的存在特性。幾乎所有的運動和交互動作都要涉及到約束力學，這意味著仿真環(huán)境及身處其中的用戶應該在合理的作用力影響下活動。因此虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需要模擬環(huán)境中出現(xiàn)的大量物體的材料及物理力學特性，單從需要仿真的數(shù)量及類型上看就會極大地增加系統(tǒng)實際的工作量及成本，更何況虛擬環(huán)境中物體之間紛繁復雜的相互影響關系了。事實上針對這些問題現(xiàn)代工程物理學也沒有一種簡單有效的解決方法，故而要想找到合理簡單的數(shù)學模型并最終形成算法是虛擬現(xiàn)實技術的重要研究方向。就目前的情況來看仿真度要求越高算法的實現(xiàn)就越困難，系統(tǒng)開發(fā)成本就越巨大。

［摘要］現(xiàn)如今，虛擬現(xiàn)實技術水平不斷提高，相關行業(yè)也隨之完善，尤其是在風景園林行業(yè)中的應用效果尤為突出，為了更好地在風景園林設計工作中發(fā)揮出該項技術的優(yōu)勢，本文結合風景園林設計工程案例項目圍繞著虛擬現(xiàn)實技術的應用展開探討分析，明確虛擬現(xiàn)實技術在風景園林設計中的應用范圍、應用方法、應用模式和應用效果，打造出一個完善的技術應用體系，在提高設計水平的同時，豐富設計手法。

［關鍵詞］風景園林；虛擬現(xiàn)實；綠化建設；應用優(yōu)勢

引言

風景園林是國家建設發(fā)展中最為關鍵的環(huán)節(jié)，尤其是在城市發(fā)展建設的過程中，對風景園林設計均提出了較高的要求，按照以往常見的設計方法及表現(xiàn)方式，園林的設計容易產(chǎn)生雷同性，或缺少一定的新意，無法給人留下深刻的印象，在趣味性或娛樂性等方面表現(xiàn)不佳。而將虛擬現(xiàn)實技術應用在風景園林設計環(huán)節(jié)中，可以幫助設計人員更好地了解設計作品，把控整體效果，提高設計質(zhì)量，設計效果也會得到有效改善。因此，加強對風景園林設計中虛擬現(xiàn)實技術的應用分析具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1虛擬現(xiàn)實技術的概述

虛擬現(xiàn)實技術借助計算機技術實現(xiàn)的，旨在生成出一種虛擬化、模擬化、仿真化的環(huán)境，為用戶帶來沉浸式體驗。在虛擬現(xiàn)實技術使用過程中需要利用大量現(xiàn)實真實數(shù)據(jù)，配合輸出設備打造出三維立體模型，雖然在虛擬環(huán)境中，物體可以是真實存在的，但也有一些是尚未完善的內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實技術又被稱為VR技術，發(fā)展至今已經(jīng)實現(xiàn)了人機交互功能，用戶在實際操作過程中，五感上能夠得到最直接的體會，因此在多個領域中得到了廣泛應用。尤其是虛擬現(xiàn)實技術在設計、建筑類領域中，因其本身的交互性、多感知性、存在性得到了廣泛應用。

【摘要】本文以工業(yè)機器人的虛擬仿真實驗教學為切入點，針對當前工業(yè)機器人實驗教學面臨的問題探索教學改革方案，提出虛擬現(xiàn)實技術與在線課堂相結合的混合式教學模式來開展工業(yè)機器人虛擬仿真實驗教學，通過虛擬現(xiàn)實技術構建適用于學科建設要求的新一代實驗教學平臺，既能夠生動地展現(xiàn)工業(yè)機器人的組成原理和操作細節(jié)，又可以避免實驗危險因素，提高學生的學習熱情，使學生對課程知識有更深刻的理解和熟練的掌握。

【關鍵詞】工業(yè)機器人；智能制造；虛擬仿真實驗；虛擬現(xiàn)實；在線課堂

1引言

為打造具有國際競爭力的制造業(yè)，我國提出“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃——實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領來應對未來國際制造產(chǎn)業(yè)日益激烈的競爭挑戰(zhàn)。工業(yè)機器人是智能制造的重要組成部分，在工業(yè)自動化改造的需求刺激下，工業(yè)機器人的需求逐年增長，因此對培養(yǎng)實用型專業(yè)技能人才隨之提出新的要求。從工業(yè)機器人教學質(zhì)量來看，需要改進上課的教學手段，進行教學改革，加強實踐操作，為提升課程質(zhì)量必須加快推進信息技術與教育教學的深層次融合，將互聯(lián)網(wǎng)、遙操作、虛擬現(xiàn)實等技術深度應用到教育教學中來，以此培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工業(yè)機器人專業(yè)化人才[1]。

2傳統(tǒng)工業(yè)機器人實驗教學中存在的問題

2.1教學過程的問題

1研究背景

隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展以及“高鐵出海”戰(zhàn)略的提出，社會對軌道交通類人才的需求急劇增加。因此，為相關行業(yè)培養(yǎng)和培訓技術人才和熟練技工的需求也日趨緊迫。地處淮海經(jīng)濟區(qū)和鐵路交通樞紐（徐州）的江蘇師范大學，立足于為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展提供技術人才和科技服務，加快了軌道交通類專業(yè)人才的培養(yǎng)，在理論教學的同時，也注重對學生的實驗教學。實驗教學是理論教學的延續(xù)，學生通過親歷實驗過程，能夠加深對理論教學的理解，有助于對課堂教學知識的消化和吸收。實驗室建設是實驗教學的重要平臺和保障基礎，可以提升學科專業(yè)水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，我國軌道交通專業(yè)實驗教學和實踐培訓存在如下問題：真實平臺設備價格高昂，占地面積大，難以同時實現(xiàn)多人的標準化實訓和考核；對涉及不可逆的操作，極端的環(huán)境，不可控天氣條件的運行狀況無法進行真實教學和研究。然而，基于虛擬仿真技術的實驗教學方法具有投資少、安全性高、拓展性強的優(yōu)點，可為軌道交通專業(yè)實驗教學的開展提供有力支持。

2虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術是以計算機仿真技術、多媒體技術和網(wǎng)絡技術為依托，用一個虛擬的仿真系統(tǒng)來模仿真實系統(tǒng)的技術。虛擬仿真實驗教學中心是通過虛擬仿真技術，模擬真實的實驗設備和實驗場景，使學生通過人機交互的方式在模擬的實驗場景、實驗設備中開展相關實驗，達到在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，完成各種實驗教學活動的目的。它是虛擬仿真技術、計算機技術和專業(yè)理論知識等多學科融合的結晶。在實驗教學中引入虛擬仿真技術，具有以下幾點優(yōu)勢：第一，虛擬實驗設備可以代替昂貴的真實設備，同時節(jié)約實驗室用地，降低實驗室建設成本，有利于緩解經(jīng)費緊張壓力；第二，仿真實驗的引入突破了實驗時間、空間的限制，有利于實驗教學的開展和實驗設備的利用，進而有利于推進實驗教學的改革；第三，虛擬仿真技術可為實驗教學提供良好的環(huán)境，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；第四，虛擬仿真技術使得實驗環(huán)境更接近現(xiàn)實，有利于縮短學生進入相關行業(yè)的適應期。

3構建虛擬仿真實驗教學平臺

根據(jù)教育部公布的“十二五”發(fā)展規(guī)劃，工程實驗室應在信息集成技術、虛擬仿真技術和智能制造技術等方面尋求突破，并大力推廣和應用虛擬仿真技術。構建虛擬仿真實驗教學平臺、開展網(wǎng)絡實驗教學，不僅可以改進實驗教學方法，還可以緩解實驗設備和實驗硬件資源不足等問題，有利于改善和提升實驗教學的效果。基于此，江蘇師范大學利用現(xiàn)有實驗室條件和軟件平臺，積極籌劃軌道交通信號與控制虛擬仿真實驗教學中心的建設，主要包括“三位一體”實驗平臺、“一縱四橫多分支”實驗體系和“三層六型”實驗項目。