虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漫談-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】交叉、集成的產(chǎn)物。算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心理學(xué)等。我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，雖然這個(gè)。未解決的理論問(wèn)題和尚未克服的技術(shù)障礙。客觀而論，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技。是剛剛開(kāi)始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合作用問(wèn)題，加工處理成為人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)”這一重要過(guò)程。只有當(dāng)真正開(kāi)始涉。有可能被徹底的克服了。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成為一種。個(gè)由電腦控制的虛擬世界里。同樣擁有親戚朋友，同樣擁有工作，同樣擁有現(xiàn)實(shí)世界的一切“真實(shí)”。只是，這一切都是虛擬的。然而，有一種技術(shù)卻能使一切夢(mèng)想全部實(shí)現(xiàn)，這就是虛。直到90年代初，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才開(kāi)始作為一門(mén)。較完整的體系而受到人們極大的關(guān)注。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。交互手段，最大限度地方便用戶(hù)的操作。和從環(huán)境得到反饋的自然程度。立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證。另外，力覺(jué)和觸覺(jué)傳感裝置的研究也有待進(jìn)一步深入，虛擬現(xiàn)實(shí)

　　

【正文】 件組成： QTVR 軟件包括兩大組成部分：創(chuàng)作軟件與播放軟件。創(chuàng)作軟件主要功能是將離散的圖像拼合成全景圖像，再將全景圖像制作成 QTVR 格式的文件。蘋(píng)果公司已經(jīng)發(fā)行了 QTVR 的創(chuàng)作軟件： QTVR Author Studio ，它只能運(yùn)行在 Apple 公司的 Macintosh 系統(tǒng)上。QTVR 制作成功后，我們就可以利用一個(gè) QTVR 播放軟件來(lái)體驗(yàn)它所提供的虛擬環(huán)境，進(jìn)入虛擬的空間，操縱虛擬的物體。播放軟件可運(yùn)行于Macintosh 和 Windows 的環(huán)境。 3． QTVR 的教育應(yīng)用 QTVR 在立體空間的 展示，立體物體的展示，展品的介紹，虛擬空間的營(yíng)造與構(gòu)建，虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造等方面有著作獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于那些情景性要求很強(qiáng)的教學(xué)軟件中，比如文物考古學(xué)中的文物鑒賞等。微軟公司出版的百科全書(shū)教育軟件中就大量采用 QTVR 技術(shù)來(lái)創(chuàng)建各種情景。 四、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言 VRML VRML (Virtual Reality Modeling Language)是在 Inter 上營(yíng)造虛擬環(huán)境的技術(shù)。它在 Web 網(wǎng)上創(chuàng)建可導(dǎo)航的、超鏈接的三維虛擬現(xiàn)實(shí)空間。 VRML 的基本工作原理可概括為：文本描述、遠(yuǎn)程傳輸、本地計(jì)算生成 。所謂文本描述指 VRML 并不是用三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)描述三維物體的，因?yàn)檫@樣會(huì)有很大的數(shù)據(jù)量，在 Inter 上傳輸會(huì)遇到很多困難， VRML 用類(lèi)似 HTML 標(biāo)記文本語(yǔ)言來(lái)描述三維場(chǎng)景，就象我們的編程語(yǔ)言，比如，一個(gè)立方體的描述文本是： Box(size )。 VRML就是一種描述語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用來(lái)描述三維場(chǎng)景的文本描述語(yǔ)言；遠(yuǎn)程傳輸是指用戶(hù)瀏覽 VRML 描述的虛擬場(chǎng)景時(shí)，需要通過(guò) Inter 將描第三章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)特征 31 述場(chǎng)景的文本傳送到本地，一般來(lái)說(shuō)，文本描述是嵌在 WEB 頁(yè)面中，在瀏覽器請(qǐng)求相應(yīng)頁(yè)面時(shí)與頁(yè)面描述 文本一起傳送本地；本地計(jì)算生成是指描述虛擬場(chǎng)景的數(shù)據(jù)傳送到本地后，瀏覽器對(duì)它進(jìn)行解釋計(jì)算，動(dòng)態(tài)地生成虛擬場(chǎng)景，比如，描述球形的文本，瀏覽器會(huì)在屏幕上繪制一個(gè)立體的球形。目前，主流的高版本的瀏覽器都集成了 VRML 解釋器，但在一些低版本的瀏覽器中，要想瀏覽 VRML 場(chǎng)景，需要安裝一個(gè) VRML 解釋器插件。 VRML 文件主要包括四個(gè)主要成分： VRML 文件頭、原型、造型節(jié)點(diǎn)和腳本、路由。在這四個(gè)要素中，只有文件頭部分是必須的，它用來(lái)告訴瀏覽器該文件符合的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建了帶有指定名稱(chēng)、接口 和整體的新節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，一旦成功地定義了原型，它就可以在 VRML 文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點(diǎn)是 VRML 中的基本建造模塊，它構(gòu)成了 VRML 文件的主體部分，正是由于造型節(jié)點(diǎn)定義而產(chǎn)生了虛擬的 VRML 空間。腳本可以看作是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的外殼：它有域、 eventIn 事件、 eventOut 事件。其本身沒(méi)有任何動(dòng)作，然而你可以通過(guò)程序腳本來(lái)賦予你腳本節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作。這里的程序腳本是一種簡(jiǎn)化了的應(yīng)用程序，一個(gè)典型的腳本是由 Java 或 JavaScript 編程語(yǔ)言寫(xiě)成的程序。路由是一種文本描述的消息，一旦在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建了一個(gè)路由， 第一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以順著路由傳遞消息給第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣的消息被稱(chēng)為事件。 VRML 還可以包含下列條目：注釋、節(jié)點(diǎn)和域值、定義的節(jié)點(diǎn)名、使用的節(jié)點(diǎn)名等。 設(shè)計(jì) VRML 虛擬場(chǎng)景時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法是直接使用文本編輯器來(lái)編輯描述文本，它類(lèi)似于程序設(shè)計(jì)，這種方法簡(jiǎn)單方便，但不是很直觀，對(duì)設(shè)計(jì)者的空間想象能力要求也較高，設(shè)計(jì)的效率不高。現(xiàn)在有很多的可視化的 VRML 設(shè)計(jì)工具，如 CosmoWorld 和 HomeSpace 等，這些工具將VRML 的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)都做成可視的組件，用戶(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場(chǎng)景就可以了，而且設(shè) 計(jì)的效果在設(shè)計(jì)時(shí)就可以看到。設(shè)計(jì)完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)將這些可視的虛擬場(chǎng)景生成標(biāo)準(zhǔn)的 VRML 描第三章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)特征 32 述文本，這樣，這些文本傳送到用戶(hù)的瀏覽器后，便會(huì)在用戶(hù)的屏幕上重現(xiàn)這個(gè)虛擬場(chǎng)景。 VRML 使得 Inter 的一片平面世界首次出現(xiàn)了的三維場(chǎng)景，它剛一問(wèn)世，便引起了極大的反響，得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Inter 是最具發(fā)展前景的新興技術(shù)。 VRML 在各方面都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用可能性，蘊(yùn)藏了無(wú)限生機(jī)，在教育領(lǐng)域中 WEB 站點(diǎn)中，它可廣泛用于學(xué)習(xí)情景創(chuàng)設(shè)，增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形象性和趣味性；可視化的導(dǎo)航，自然的人機(jī)界面 等方面。如：創(chuàng)建網(wǎng)上三維圖書(shū)館，它的好處就在于書(shū)籍歸類(lèi)整理更接近真實(shí)并將高于真實(shí)，匯編或查閱時(shí)書(shū)籍只需要鼠標(biāo)的輕輕點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的虛擬圖書(shū)。另外，使用 VRML 做模擬訓(xùn)練是一種可行性極高的實(shí)施，它不光可以減少某些情況下現(xiàn)實(shí)空間中操作的困難和危險(xiǎn)，更為重要的是它可以使訓(xùn)練造價(jià)得到大幅度降低，這樣就使得在教育方面的應(yīng)用成為可能。由于這種模擬系統(tǒng)有著高度的真實(shí)性，所以并不會(huì)因?yàn)闆](méi)有真實(shí)系統(tǒng)介入而造成較差的訓(xùn)練效果。虛擬校園、虛擬考場(chǎng)也將不可避免地出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，這些新興的教育形式必將因其優(yōu)越的一面而在未來(lái)教育領(lǐng)域中占有一席 之地。 五、多用戶(hù)協(xié)作虛擬社會(huì)： MUD/MOO MUD 是 Multiple User Dungeon 的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一個(gè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的、多用戶(hù)參與的、可由用戶(hù)自主擴(kuò)展的、主要基本文本表示的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。這個(gè)環(huán)境通常代表了一定的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，如城市、校園、建筑物，甚至還可以是一些想象的空間，如曠野、孤島等。當(dāng)用戶(hù)進(jìn)入到這個(gè)虛擬世界后，就象在現(xiàn)實(shí)世界一樣，需要了解這個(gè)環(huán)境，與這個(gè)環(huán)境中的人和物進(jìn)行交流，如到處漫游，與他人交談，加入討論，和其它用戶(hù)進(jìn)行秘密交談，操作某個(gè)地方的對(duì)象（播放錄象帶、使用工具等）或者漫游到其它地 方去。 MUD 是一種基于文本的虛擬世界，這個(gè)虛擬世界并不是用浮華的圖形和聲音來(lái)展現(xiàn)的，而是以 ASCII 字符為主的文本和 ASCII 字符組成的簡(jiǎn)單圖形來(lái)表現(xiàn)的，屏幕上只有文本，而沒(méi)有圖形，這個(gè)虛擬世界是借第三章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)特征 33 助于你的想象存在于你的腦海中，而不存在屏幕上，屏幕上只有提示你想象的文本。 在 MUD 世界世界中的一切活動(dòng)，都是通過(guò)鍵盤(pán)輸入的方式進(jìn)行的：你的每一個(gè)動(dòng)作，每一次行動(dòng)，每一場(chǎng)戰(zhàn)斗，都由相應(yīng)的指令完成，這些指令都是最基本的英文單詞或漢語(yǔ)拼音。用文本指令引發(fā)對(duì)象的動(dòng)作，用文本指令交談，用文本指令表達(dá)情感、表示情緒，用文 本指令交流思想。它提供很少的感官信息，需要參與者更加投入到交互中去，而且在 MUD/MOO 中，交互并不僅僅是用戶(hù)與媒體之間的，更有與其它參與者之間的， MUD/MOO 比其它數(shù)字媒體環(huán)境更利于用戶(hù)遠(yuǎn)距離獲得信息。 MUD 是一個(gè)以客戶(hù) /服務(wù)器模式運(yùn)行的程序，它接受多個(gè)用戶(hù)通過(guò)Inter 提出的連接請(qǐng)求，并為每個(gè)用戶(hù)提供一個(gè)想象的實(shí)時(shí)環(huán)境。在服務(wù)器端運(yùn)行 MUD 服務(wù)程序，它負(fù)責(zé)接受用戶(hù)的操作請(qǐng)求，并根據(jù)內(nèi)設(shè)的虛擬世界中的邏輯規(guī)則進(jìn)行響應(yīng)，用戶(hù)要連接 MUD 站點(diǎn)，需要使用專(zhuān)用的客戶(hù)端軟件。在 Windows 平臺(tái)上最優(yōu)秀的 MUD 客戶(hù)端軟件是Zuggsoft 開(kāi)發(fā)的 ZMUD。您可以到 新版本。 ZMUD 采用圖形化界面，使用非常簡(jiǎn)單，并且內(nèi)置了非常強(qiáng)大的機(jī)器人系統(tǒng)（由 Aliases、 Trigger 和 Variables 等部分組成），可以提供很多方便和樂(lè)趣。另外，也可以使用 Tel 連接。 在 MUD 空間，所有用戶(hù)、物體環(huán)境等等都是對(duì)象（ Object），它們有各自的對(duì)象號(hào)（ Object Number），每個(gè)對(duì)象有各自的動(dòng)作（ Verb）和屬性（ Property），這些動(dòng)作和屬性決定了它 們的外表，也決定了它如何與其它對(duì)象進(jìn)行交互。每個(gè)用戶(hù)也是對(duì)象，最重要的，在 MUD 虛擬世界中可以通過(guò)編寫(xiě) MOO 代碼創(chuàng)造對(duì)象并為創(chuàng)造的對(duì)象定義可具有的行為，這樣，實(shí)際上就是用戶(hù)創(chuàng)造和擴(kuò)展了他們的虛擬空間環(huán)境。即系統(tǒng)提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施和對(duì)象結(jié)構(gòu)，而虛擬世界的建立則完全是所有用戶(hù)合作完成的，這是 MUD/MOO 虛擬世界設(shè)計(jì)的中心原則。 MOO 是用面向?qū)ο蠹夹g(shù)建造的 MUD，這種技術(shù)使學(xué)習(xí)者更容易創(chuàng)建新的對(duì)象。 MUD是一種學(xué)習(xí)者可以參觀的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，它模擬了真實(shí)的世界，第三章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)特征 34 在真實(shí)世界中看得到的現(xiàn)象，或多或少在 MUD 中也會(huì) 發(fā)覺(jué)。它是從一種計(jì)算機(jī)游戲發(fā)展起來(lái)的，在游戲中，你可以從一個(gè)房間走進(jìn)另一個(gè)房間，獲得你所看到的事物的描述并可以和這些事物交互。 MUD 與游戲最大的不同在于 MUD 是自由的，是任你想像的，而不像游戲般，一切的一切，皆已有人（設(shè)計(jì)師）幫你安排好。在 MUD 中，所有事情，皆靠你去發(fā)展，沒(méi)有人限制你該做什么，該怎么做。 MUD 有許多種類(lèi)，不同種類(lèi)的 MUD 提供你不同的想像空間，不同的感覺(jué)。每個(gè)人有其喜歡的種類(lèi)，一般來(lái)講， MUD 共分為三類(lèi)： 社會(huì)性 MUD：模擬社會(huì)生活性質(zhì)的 MUD。通常玩者在其內(nèi)多半在于聊天， 交朋友，講講笑話(huà)，討論事情等。代表性 MUD 如： TinyMUD 等。 教育性 MUD：以學(xué)習(xí)和教育為主題的 MUD，參與者多在其內(nèi)參與學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，或是共同解決問(wèn)題，或模擬教育社區(qū)。代表性 MUD 如 AcademICK、SchMOOze University 等。 戰(zhàn)斗性 MUD：戰(zhàn)斗導(dǎo)向的 MUD。玩者在其內(nèi)多為解謎，戰(zhàn)斗，升等級(jí)等。代表性 MUD 如： LPMUD、 DikuMUD 等。 MUD 這種基于 Inter 和文本表現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有許多優(yōu)良特點(diǎn)，有著巨大的教育應(yīng)用潛能。例如， MUD 用文本來(lái)描述世界，它對(duì)語(yǔ)言教 學(xué)有著天然的優(yōu)勢(shì)，因 MUD 中不僅僅是人與機(jī)器的交流，而更多是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人與人之間的交流， MUD 又有一定的競(jìng)爭(zhēng)性和游戲性，能夠寓教于樂(lè)，有效地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。它能夠有效地創(chuàng)建學(xué)習(xí)情景、支持合作、促進(jìn)交流、促進(jìn)知識(shí)表達(dá)和應(yīng)用，是一個(gè)非常優(yōu)良的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境。總之利用 MUD/MOO 技術(shù)，能夠建立非常有效的基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)環(huán)境，它結(jié)合了益智游戲、情景化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教育等多種特性，是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ姆植际阶烂嫣摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 第四章開(kāi)發(fā)工具軟件介紹 35 第四章開(kāi)發(fā)工具軟件介紹 VC/VC++ Windows 平臺(tái)下 的 C++編程工具，首推 Microsoft 的 Visual C++ }5}。編寫(xiě) Windows 應(yīng)用程序只熟悉 C 一的語(yǔ)法還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須掌握 MFC，全稱(chēng)是 Microsoft Fundamental Class，即微軟基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)的 C 一語(yǔ)言幾乎沒(méi)有附帶任何庫(kù)，僅僅提供了一些語(yǔ)言規(guī)則，開(kāi)發(fā)者要么自己編寫(xiě)出適宜的對(duì)象庫(kù)，要么就用別人己經(jīng)編好的， MFC實(shí)際上就是一個(gè)第三方的 C 一標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。一個(gè)完整的 Windows 應(yīng)用程序首先必須有用戶(hù)界面、窗體、各種對(duì)話(huà)框、按鈕、菜單等，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)調(diào)用 Windows的 API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一切，但是 API采用的是 C的標(biāo)準(zhǔn)，用它編寫(xiě)程序很多 C 一的特性，比如繼承、封裝等就無(wú)法發(fā)揮。Microsoft 也提供了 C++庫(kù)，它位于任何 Windows API 之上，能夠使開(kāi)發(fā)者的工作更加高效和輕松。它就是 Microsoft 基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù) (MFC)，該庫(kù)的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高。它減少了大量在建立 Windows 程序時(shí)必須編寫(xiě)的代碼。同時(shí)它還提供了所有一般 C+十編程的優(yōu)點(diǎn)，因此 MFC 具有良好的通用性和可移植性。 MFC 同時(shí)也借助 Application Wizard 使開(kāi)發(fā)者擺脫了那些每次都必寫(xiě)的基本代碼，借助 ClassWizard 和消息映射使開(kāi)發(fā)者擺脫了定義消息處理時(shí)那些混亂和冗長(zhǎng)的代碼段。更令人興奮的是利用 C++的封裝功能使開(kāi)發(fā)者擺脫 Windows 中各種句柄的困擾，只需要面對(duì) C++中的對(duì)象，這樣使開(kāi)發(fā)更接近編程語(yǔ)言而遠(yuǎn)離系統(tǒng)。 MFC 是很龐大的，包含了大約 200 不同的類(lèi)。利用它們，開(kāi)發(fā)者可以完成許多標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 編程任務(wù) 。利用基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)可以在應(yīng)用程序中加入許多復(fù)雜的特性，如生成各種個(gè)性化的菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄，對(duì)各種數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作等等。在設(shè)計(jì)思想上， MFC 將 OOP 方法與事件驅(qū)動(dòng)結(jié)合得很好。MFC 的類(lèi)的確非常多， 但在一般的應(yīng)用程序中不需要使用所有的函數(shù)。事實(shí)上，開(kāi)發(fā)者可能只需要使用其中的十多個(gè) MFC 中的類(lèi)就可以建立一個(gè)非常漂亮的程序。 4. 2 OpenGL 簡(jiǎn)介 第四章開(kāi)發(fā)工具軟件介紹 36 4. 2. 1 OpenGL 的目的和特點(diǎn) OpenGL ( Open Graphics Library ) }6}是近幾年發(fā)展起來(lái)的一個(gè)性能卓越的三維圖形平臺(tái)。它的前身是由 SGI 公司為其圖形工作站開(kāi)發(fā)的可以獨(dú)立于窗口系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境，其目的是將用戶(hù)從具體的硬件系統(tǒng)、窗口和操作系統(tǒng)中解放出來(lái)，可以完全不理會(huì)這些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，只要 按照 OpenGL 規(guī)定的格式書(shū)寫(xiě)應(yīng)用程序就可以在支持該語(yǔ)言的硬件平臺(tái)上執(zhí)行。現(xiàn)在， OpenGL 以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)形式掛接到 Windows NT 3. 51, Windows NT 4. 0和 Windows OSR2, Windows 98 等環(huán)境中，并把 OpenGL 圖形庫(kù)封裝在 Visual C+十 2. 0 及其以上版本中，開(kāi)發(fā)者可以在多種硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)下